从合子到种子——胚胎发生的基因调控

从合子极性与不对称分裂,胚胎发育格局的形成,胚分生组织发育,胚体、胚柄和胚乳发育的相互关系及胚的成熟和休眠等5个方面对基因调控胚胎发生的过程作了简要介绍。     

油菜裂外壁小孢子胚在分子水平上具有胚体/胚柄分化

早期合子胚取材困难, 难以开展相关研究。前人的工作表明, 油菜(Brassica napus)裂外壁小孢子胚胎发生系统能够较好地模拟合子胚的分化模式, 因而可替代早期合子胚胎作为研究材料。但目前尚缺乏该胚胎发生系统中胚胎具有胚体/胚柄分化的分子水平的证据。该文首次证明了油菜WOX家族基因能够用于标记胚体/胚柄的分化过程, 利用胚柄标记基因BnWOX8的表达模式, 从分子水平上证明了带胚柄的裂外壁小孢子胚的确存在胚体/胚柄的分化。研究结果为充分利用油菜裂外壁小孢子胚胎发生系统, 解决早期胚胎取材困难的问题奠定了坚实的基础。同时, 建立了活体激光切割分离特定细胞的技术, 结合用于少量细胞RNA提取的活体特异细胞RNA提取技术, 为鉴定少量特异分化细胞的基因表达模式提供了一个可行且明确的解决方案。     

一个高频率的活体-离体胚胎发生研究系统

通过对受精后烟草(Nicotiana tabacumL.)胚珠的体外培养,建立了一个简便、实用、高频率的胚胎发生研究系统。采用MS培养基附加6%蔗糖,然后换以2%蔗糖对烟草胚珠进行培养,结果受精后胚珠在体外可以完成正常的胚胎发生并可直接萌发成幼苗。追踪观察表明,合子体外胚胎发生过程中关键发育事件,如合子休眠期间的定向生长、一次不对称分裂的完成、胚柄的形成和解体、胚的分化等过程均可在体外重现。体外培养形成的胚珠及胚胎在形态上与自然状态下形成的胚珠及胚胎几乎没有差异。此体系操作简单,稳定性好,且关键发育事件的时空调控与自然胚胎发育进程相吻合。     

香雪兰的直接与间接体细胞胚胎发生

香雪兰的体细胞胚胎发生可通过两种途径进行,即直接发生与间接发生。在直接发生方式中,体细胞胚直接来源于尚未完全分化的外植体表皮细胞;体细胞胚与母体组织以一种类似胚柄的结构相联系。间接发生方式中,体细胞胚的形成要经过一个愈伤组织阶段。以是否能形成体细胞胚分类,可将愈伤组织分为胚性和非胚性愈伤组织。以间接方式形成的体细胞胚是由胚性愈伤组织中的一种决定细胞发育来的。这种体细胞胚不具有类似胚柄的结构,而与母体组织共同形成一个复合体。体细胞胚具有自己独立的维管束系统,在脱离母体组织后能够独立发育成株。     

防风体细胞胚发生和发育的组织学研究

采用石蜡切片和半薄切片法研究组织培养中防风体细胞胚发生和发育的形态和结构特征,以了解体细胞再生形成胚胎结构的细胞分化和形态发生特征。结果表明:(1)胚性细胞内含有丰富的淀粉体,随细胞分裂和分化逐渐减少;(2)体细胞胚的发生发育经历了类似合子胚的各阶段;(3)多细胞原胚形成的分裂方式以平周分裂为主,并由此表现出有序生长;(4)在体细胞胚迅速发育过程中,不同阶段的体细胞胚始终与周围细胞存在明显界限;(5)胚柄发育不明显;(6)畸形胚常见,其中连体胚是胚性细胞发生密度过高造成的,而次生胚则在原来胚的基础上又产生新的胚的发生中心。     

东北地区白桦雌配子体的形成与胚胎发育研究

以20年生白桦(Betula platyphylla)的雌花序为材料,研究了白桦的大孢子发生、雌配子体形成和胚胎发育过程.结果表明:1)大孢子母细胞经过减数分裂形成直线排列的4个大孢子,其中珠孔端的3个大孢子退化,合点端的大孢子进行3次有丝分裂,形成八核胚囊,8个核迅速细胞化,最终发育为成熟胚囊.胚囊发育类型为单孢子蓼型胚囊;2)胚的发育经过原胚、球形胚、心形胚和鱼雷胚等阶段发育为成熟胚;胚柄在球形胚时期最发达,但胚柄短小,只由3个扁平细胞组成,之后逐渐退化.本文同时对雌花的结构和发育特点在桦木科各属中的异同、白桦胚胎发生类型及胚胎发育进程的同步性进行了讨论.     

东北地区白桦雌配子体的形成与胚胎发育研究

以20年生白桦(Betula platyphylla)的雌花序为材料, 研究了白桦的大孢子发生、雌配子体形成和胚胎发育过程。结果表明：1)大孢子母细胞经过减数分裂形成直线排列的4个大孢子, 其中珠孔端的3个大孢子退化, 合点端的大孢子进行3次有丝分裂, 形成八核胚囊, 8个核迅速细胞化, 最终发育为成熟胚囊。胚囊发育类型为单孢子蓼型胚囊; 2)胚的发育经过原胚、球形胚、心形胚和鱼雷胚等阶段发育为成熟胚; 胚柄在球形胚时期最发达, 但胚柄短小, 只由3个扁平细胞组成, 之后逐渐退化。本文同时对雌花的结构和发育特点在桦木科各属中的异同、白桦胚胎发生类型及胚胎发育进程的同步性进行了讨论。     

植物胚胎发生基因调控的研究进展

植物胚胎发生是指单细胞的受精卵经过一系列受控的细胞分裂和分化,发育为成熟的多细胞种胚的过程,也是一个基因有序的选择性表达调控的过程。主要从胚胎发生的3个时期即原胚期——极性建成、球形胚-心形胚过度期——区域形态建成、器官形成与成熟期——分生组织形成及发育等方面对基因调控的研究进展作一简要综述。     

高等植物的雄核发育

雄核发育的过程可以人为划分为3个阶段：小孢子胚性潜能的获得、细胞分裂的起始和胚胎的分化形成。文章介绍每一阶段所发生的细胞和分子水平的变化,其中侧重点在基因表达的变化,包括转录因子基因、与胁迫有关的蛋白质基因、淀粉合成及蛋白质分解相关基因以及近年来发现的与胚胎发生有关的调节基因的研究进展。     

白Qian体细胞胚胎发生的细胞组织学和淀粉积累动态的研究

以白Ｑｉａｎ的成熟种胚为外植体,诱导体细胞胚胎发生。整体染色封片和组织切片的观察结果表明,白Ｑｉａｎ体细胞胚起源于胚性愈伤组织的单个细胞。胚性细胞经过一次不均等分裂产生两个细胞,即胚细胞和胚柄细胞。然后依次经过胚性胚柄团、球形胚、心形胚及鱼雷形胚阶段,最后发育成具有子叶的成熟胚。通过ＰＡＳ反应研究后发现,在体细胞胚发育过程中,淀粉粒在胚性胚柄团时期开始积累,至心形胚时期达到积累高峰,且淀粉粒的分布     

矮牵牛叶片体细胞胚胎发生发育的组织学观察

以矮牵牛生根试管苗的叶片为外植体,在培养基MS NAA0.1mg/L 6-BA1.6mg/L上诱导体细胞胚胎直接发生。从接种后第一天开始观察叶片愈伤组织发生、发育的外部形态变化,从接种后第七天开始,每隔3天取变化明显的叶片组织块切片观察其胚状体的组织细胞学连续变化。组织切片观察表明,矮牵牛叶片体细胞胚胎发生类似于合子胚的发育过程;矮牵牛体细胞胚起源于叶肉细胞,胚性细胞与非胚性细胞染色明显不同,体细胞胚胎与周边其它组织有明显界线;体细胞胚胎的发育经历胚性细胞、多细胞原胚、球形胚、梨形胚、心形胚、鱼雷胚、类子叶胚等几个阶段。     

油松幼胚中几种酶的组织化学定位研究

油松(Pinus tabulaeformis)胚胎发育早期,未分化的幼胚中存在着三磷酸腺嘌呤核苷酶、酸性磷酸酶和过氧化物酶。前两种酶分布于胚体的全部细胞内。在胚柄中,主要存在于胚附近的1—3个胚柄细胞内。过氧化物酶的分布可因胚体大小不同而有变化;圆锥形幼胚的胚体及胚附近的胚柄细胞内显示出清晰的过氧化物酶活性,但是在柱状幼胚中,过氧化物酶主要分布在胚体基部及正在伸长的胚柄细胞中。实验结果表明,油松的幼胚细胞内有着多种酶以及旺盛的代谢活动,这些酶的存在可能与幼胚发育分化期间,对附近组织中物质的吸收、利用和转运有关。     

豇豆胚胎发育早期的胚柄及胚乳中的传递细胞

在豇豆早期的胚胎发育中,随着胚柄和胚乳在结构上的分化,可以看到在特定部位上形成传递细胞特有的壁内突。在原胚早期,只在胚周围和合点处的胚囊周界壁上存在壁内突。在原胚后期,胚柄的基部细胞的侧壁以及与母体相邻的端壁都发育壁内突。这个时期与珠心冠和内珠被相邻的胚乳细胞的外切向壁上也开始发生内突。胚柄在胚分化时期明显地分化为基部区域和颈部区域。壁内突只发生在基部区域的细胞中。在原胚后期,胚周围形成细胞胚乳的鞘。这部分的胚乳,在种于发育时期,细胞的数目和大小都只稍有增加。当胚乳细胞形成以后,细胞很快变为彼此分离,与珠被组织直接相邻的胚乳细胞的壁发生明显的内突。胚分化和胚轴延长时期,在液体胚乳的区域,在向珠柄那一面的周界壁上,出现特别发达的壁内突。     

稻胚发育的三维形态研究兼论胚各部分的形态本质

运用扫描电镜及塑料半薄切片技术,从水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）授粉后２ｄ开始至种子成熟,追踪观察了稻胚的三维形态发育,根据结果,对胚各部分的形态本质提出一些新的见解。（１）授粉后２ｄ的胚由胚柄、胚基和胚体组成。胚基为胚柄和胚体之间的过渡区,呈喇叭状,胚基与胚柄不能等同。２ｄ的胚未出现器官分化,属原胚;但胚背腹分化明显,即存在背腹极性。（２）授粉后第３至第５天幼胚的形态变化及器官分化至关重要。盾片和胚芽鞘在授粉后３ｄ的幼胚上同时出现,两者均直接由原胚分化,并非胚芽鞘从盾片发生。胚芽鞘原基经历这３ｄ的特殊形态演变,形成空心倒锥状的胚芽鞘,展现了禾本科特有的胚芽鞘的形态形成机理。３ｄ幼胚胚根的原形成层、基本分生组织及根冠分化;４ｄ幼胚小丘状生长锥形成,胚根的原表皮分化,茎根轴形成;５ｄ幼胚胚芽、胚轴与胚根初步形成。（３）稻胚具有二型子叶,胚套是胚的外围子叶,盾片是此子叶的一个主要部分（侧生子叶）,胚芽鞘是顶生子叶。     

白杄体细胞胚胎发生的细胞组织学和淀粉积累动态的研究

以白木千（ＰｉｃｅａｍｅｙｅｒｉＲｅｈｄ．ｅｔＷｉｌｓ．）的成熟种胚为外植体,诱导体细胞胚胎发生。整体染色封片和组织切片的观察结果表明,白木千体细胞胚起源于胚性愈伤组织的单个细胞。胚性细胞经过一次不均等分裂产生两个细胞,即胚细胞和胚柄细胞。然后依次经过胚性胚柄团、球形胚、心形胚及鱼雷形胚阶段,最后发育成具有子叶的成熟胚。通过ＰＡＳ反应研究后发现,在体细胞胚发育过程中,淀粉粒在胚性胚柄团时期开始积累,至心形胚时期达到积累高峰,且淀粉粒的分布主要集中于胚柄细胞、分裂旺盛的胚细胞、器官原基及其附近细胞。据此结果推测淀粉的消长与体细胞胚发生的能量供应有关。     

水稻bicoid反义基因转基因植株胚胎发育的形态变化

Bicoid是调控果蝇胚胎极性及以后分节发生过程的重要基因,这一基因编码的蛋白是一种转录调控因子,对一组早期胚胎发育过程中的多齿基因的表达具有调控作用,并被称为形态发生剂。在以前的工作中,从水稻cDNA文库中分离了一个同果蝇bicoid有相当同源性的克隆-Rb24基因（EMBL登录号：AJ2771380）。为进一步了解它在水稻中功能,将Rb的反义基因片段通过农杆菌的介导转入水稻中。通过Gus活性检测和PCR鉴定所获的抗性植株为转基因植株,转基因植株一个很明显的变化就是大约有50%的种子是败育的。通过石蜡切片观察了转基因水稻幼胚的发育情况,结果表明细胞的组织的分化在胚的发育过程中被阻断了。因此Rb基因同控制水稻胚的发育有关。     

大蒜体细胞胚胎发生过程中抗氧化酶活性变化及某些生理特征

以大蒜的发芽叶基(鳞茎)为外植体诱导体细胞胚胎发生,研究大蒜体胚发生过程中SOD、POD和CAT 3种抗氧化酶的活性以及可溶性糖和可溶性蛋白质含量变化.结果表明:在大蒜体胚发生过程中,SOD、POD和CAT活性变化与胚性愈伤组织的诱导及体胚的发育密切相关,POD对体胚的诱导起主导作用,而SOD和CAT在体胚的发育和成熟中起主导作用.可溶性糖和可溶性蛋白质累积与大蒜体细胞胚胎发生密切相关.     

利用胚胎干细胞分化的拟胚体研究小鼠早期胚胎发育过程

小鼠胚胎干细胞(ES细胞)具有分化的全能性已经得到广泛共识。ES细胞在体外分化所形成的拟胚体在结构上能够模仿早期胚胎发育过程,包括在内细胞团表面形成内胚层、柱状上皮细胞的分化,以及中央空腔的形成。本文介绍利用拟胚体研究小鼠早期胚胎发育过程中各个胚胎阶段的发育、细胞程序性死亡的发生及TGF-β信号在胚胎发育过程中的作用。     

红腹罗非鱼视网膜色素上皮及光感器的胚后分化

硬骨鱼胚后发育中,边缘生长区及胚胎裂缝代表神经形成的活跃位点,同时对新的神经胶质细胞和光感器(视锥和视杆细胞)的形成有积极作用。此项工作首次研究红腹罗非鱼(硬骨鱼类辐鳍亚纲)视网膜中视网膜色素上皮和光感器的胚后生长及分化。采用光学和透射电子显微镜术分析了四个大小不同的鱼群组。正如至目前为止,在已研究过的大多数其它硬骨鱼中所观察到的结果一样,我们研究的所有样本中,成年红腹罗非鱼的视网膜表现为气球样扩张。此外,尚具有一弯曲的、有开口的胚胎裂缝,表明眼的不对称性胚后生长。在胚后分化过程中,视网膜色素上皮表现为自外周向中央的梯度变化,即边缘生长区周围,该上皮仅含有球形的黑色素体,而在中央部位发育为长形的黑色素体及顶端突起。同样,发育中的光感受器亦表现为由侧面向中央逐步发展变化的程序。光感觉器先形成1内节及其附属的突起,随后内节分化为一椭圆体加一肌样结构,这两种成分与其它已研究过的硬骨鱼视网膜中观察到的胚胎发育程序大致相符。因此提供了另一线索：硬骨鱼胚后视网膜的生长极大地刺激(促进)了胚胎视网膜的发育。本研究表明：双体视锥细胞可能是发育中的单体视锥细胞裂开的结果[动物学报49(6)：813～818,2003]。     

Cdk2apl在不同性别鸡胚中的表达

因有表达但在雌性胚胎对应部位却基本没有表达.鉴于该基因在雌雄鸡胚中的差异表达,推测cdk2apl基因在鸡胚性别分化及性腺发育过程中起一定调节作用.