花粉壁发育相关基因的研究进展

花粉壁是植物花粉发育、受精及抵抗外界环境伤害所不可缺少的结构．花粉壁结构复杂,其形成过程包括初生外壁的形成、孢粉素前体的生物合成和孢粉素在花粉表面的沉积,以及花粉壁内层的形成等过程．对花粉壁形成与发育具体机制的解析,迫切需要对花粉壁初生外壁、花粉外壁、花粉壁内壁形成过程中一系列功能基因及其信号转导研究的突破．综述了近年来对花粉壁发育相关基因的克隆及其功能研究的最新进展,并对花粉壁发育的分子机制进行了有益的探讨．     

蓼属蔓蓼组花粉外壁超微结构的研究

花粉壁的构造提供了若干在系统发育上有用的特征 ,其中外壁的层次、结构以及纹饰是基本的。为此 ,本文以花粉壁的内部结构为重点 ,用透射电镜的薄切片技术 ,对广义蓼属蔓蓼组的 4种植物花粉外壁构造的特点进行了观察和研究。结果表明 :外壁结构分化成两个明显的层次 ,即外面的外壁外层以及内面的外壁内层 ,其外壁外层由覆盖层、柱状层和底层组成的。然而由于每一部分发育状况的不同 ,而导致每一种植物花粉的外壁结构具有各自的鉴别特征     

水稻花药发育的细胞形态学精细分期

本研究通过观察籼型杂交水稻"川优9527"的花粉和药室壁的发育,对幼穗花药从雄蕊原基形成至花粉成熟的全过程进行了分期。选用不同发育时期的水稻幼穗(长度约1.0~10.0 mm),以石蜡切片技术分别制作其花药装片,置于光学显微镜(N ikon DS-R i1-U2)下观察并拍照。根据细胞及组织形态特征的显著变化,将花药的发育进程精细划分为:孢原细胞期、二层药室壁期、三层药室壁期、花粉母细胞形成期(以上4期对应小孢子母细胞形成期)、花粉母细胞减数分裂初期、花粉母细胞减数分裂中期、花粉母细胞二分体时期、花粉母细胞四分体时期(以上4期对应小孢子母细胞减数分裂期)、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二胞花粉时期、成熟花粉时期等13个阶段。     

超微结构显示拟南芥花粉壁孢粉素沉积模式及外壁内层的形成

花粉壁由外壁和内壁组成,外壁又分为外壁外层和外壁内层.外壁由绒毡层控制,而内壁由小孢子自身控制.自从有了电子显微镜,就了解到花粉壁有三层结构.花粉外壁内层是高度保守的结构,只有在电镜下才能观察到,但是对其如何形成并不清楚.最近报道了模式植物拟南芥中TEK基因特异调控外壁内层的形成,在该突变体中外壁内层特异缺失而外壁外层能正常形成(Nature communications 5:3855).本文在该项工作的基础上,对模式植物拟南芥花粉壁形成过程进行全面深入分析.发现在四分体的细胞周质中存在的深灰色物质可能是外壁内层成分的前体,其组成成分可能与孢粉素有所不同,当小孢子从四分体中释放时,这些前体物质能够迅速组装成外壁内层.在此基础上,提出了一个拟南芥花粉外壁的发育模型:在减数分裂形成的四分体中,胼胝质壁和小孢子质膜间形成初生外壁.随后小孢子质膜显示出波浪型结构,绒毡层分泌的孢粉素沉积在波浪型质膜顶端发育成外壁外层结构,而绒毡层分泌的外壁内层物质积累在小孢子质膜表面发育成外壁内层结构.四分体胼胝质壁完全降解释放小孢子后,在外壁内层和小孢子质膜间形成内壁.这一包含花粉壁三层结构的模型不仅有助于其他植物物种花粉壁结构和形成过程的了解,也有助于花粉壁分子机理的深入研究.     

内蒙古野豌豆属植物的花粉形态研究

利用扫描电子显微镜观察了内蒙古镜内１３种野豌豆属植物的花粉形态,系统报道了１２种植物的花粉形态。观察结果表明,野豌豆属植物花粉的形状,萌发孔及外壁饰纹等特征在种内是稳定的。此外,利用花粉形态特征,对复合种的分类进行了进一步的探讨。     

内蒙古野豌豆属(Vicia L.)植物的花粉形态研究

利用扫描电子显微镜观察了内蒙古境内１３种野豌豆属植物的花粉形态,系统报道了１２种植物的花粉形态．观察结果表明,野豌豆属植物花粉的形状、萌发孔及外壁饰纹等特征在种内是稳定的．此外,利用花粉形态特征,对复合种的分类进行了进一步的探讨．     

沙田柚和酸柚花粉壁蛋白的双向电泳分析

采摘沙田柚(Citrusgrandisvar.shatinyuHort)以及野生酸柚(CitrusgrandisL.)盛花期的雄花,将两者的花粉放入冷的pH6.7,1%NaCl缓冲液[10%蔗糖,0.45mmol/LCa2+(CaCl2·6H2O),1.63mmol/LB(H3BO3)],分别在5,10,20,30,40,50,60,180min时间提取后抽滤,滤液含壁蛋白.双向电泳(IEF/SDS-PAGE)对沙田柚和酸柚花粉壁不同时间蛋白提取物进行比较分析.结果表明,两者的蛋白质分布格局明显不同:沙田柚花粉壁的蛋白质斑点主要分布于pH7.2～5.8之间,而酸柚的花粉壁蛋白质斑点密集于pH8.0～6.5和pH5.8～4.0两个区域范围之间;就相对分子质量分布区域而言,沙田柚花粉壁的蛋白质斑点主要密集于14.4～43.0ku,而酸柚在20.1～43.0ku和66.2～97.4ku两个区域内分布有较多的蛋白质斑点.     

苎麻（BoehmerianiveaL．）花药离体培养的研究I．雄核发育的细胞学观察

外源激素对苎麻花粉愈伤组织的形成是完全必要的，无激素的处理愈伤组织诱导率为零，但细胞学观察表明，雄核发育的启动及多细胞花粉的形成并不要求培养基中必须有激素存在。外源激素的作用在于促使更多的花粉启动雄核发育，并在一定程度上抑制花粉的衰败，使之有较多的花粉形成愈伤组织，多细胞团突破花粉壁形成愈伤组织的过程要求必须有外源激素存在。观察到苎麻花粉细胞的分裂类型为Ａ－Ｖ途径，即第一次分裂为不均等分裂，形成一个较大的营养核和一个较小的生殖核。以后营养核进行多次分裂并衍生出细胞壁，形成多细胞团。生殖核在绝大多数情况下不再分裂，并逐渐消失。偶尔也可观察到生殖核分裂１～２次并形成２～４个游离细胞的情况。     

润楠雄配子体发育的超微结构研究 Ⅲ.营养细胞和生殖细胞的形成

对润楠(Machilus pingii Cheng ex Yang)花粉生殖细胞和营养细胞的形成进行了观察.结果如下:(1)随着小孢子核向(?)方向迁移,胞质的线粒体和前质体显著增多;由于大液泡的存在,细胞器偏向核的一侧分布.(2)小孢子有丝分裂末期,胞质中出现较多的高尔基体和微管.(3)生殖细胞(?)抵达花粉内壁后,生殖细胞和营养细胞的胞质中出现大量与壁平行排列的粗面内质网.随着生殖细胞壁的加厚, 生殖细胞的局部与营养细胞核相贴近,贴近区域的生殖细胞质中出现交织成网的内质网.(4)游离的生殖细胞具,胞质中仅有少量细胞器;营养细(?)中储存有大量的淀粉粒.从观察结果推测:影响润楠生殖细胞在花粉内进一步分裂的因素可能有三种:一是生殖细胞壁留存的时间;二是营养细胞和生殖细胞本身的代谢状况;三是营养细胞核对生殖细胞的作用.     

荧光显微术在鉴别拟南芥花粉壁发育相关基因功能中的应用

花粉在发育过程中,其壁中的不同成分具有自发荧光或诱发荧光的特性,荧光显微术利用此特性来鉴别花粉壁中的化学成分.拟南芥野生型花序的树脂半薄连续切片用苯胺蓝水溶液染色后,在紫外光激发下,胼胝质发出黄绿色荧光,孢粉素发出黄色或黄棕色荧光,纤维素发出蓝色荧光.利用荧光的方法快速简便,分辨率高,适用于大规模筛选花粉壁发育相关基因时对不同基因的功能进行快速鉴别和分类.用该方法鉴别出了几个与胼胝质合成、胼胝质降解、孢粉素沉积模式以及花粉内壁纤维素合成相关的遗传位点.     

山东鸭跖草科植物的花粉形态研究

利用扫描电子显微镜,对鸭跖草科3属4种植物的花粉形态进行了观察研究,报道了花粉形态特征,探讨了花粉形态特征在分类学上的意义。结果表明,该科花粉粒大小、形状和表面雕纹可作为属、种的分类依据。     

美洲黑杨无性系Ⅰ-63花粉粒的发育和超微结构

<正> 美洲黑杨Ⅰ-63〔Populus deltoides Bartr.var.deltoides cv.“Harvard”(Ⅰ-63/51)〕自引种以来,生长良好,已经作为一种基因资源应用于新无性系的培育工作。Nagaraj在1952年曾对PopuluS deltoides的小孢子发生和花粉形态进行过研究,但选育为无性系并引种至我国的同纬度地区后,其小孢子的发育过程是否发生变化,选育应用时应注意哪些问题,却研究甚少。近年来,学者们对花粉超微结构做了大量工作,可惜至今还局限于少数植物,特别是草本植物。这里,我们试对美洲黑杨Ⅰ-63的小孢子发生、花粉发育和结构用光学显微镜进行了观察研究,并在此基础上观察了二细胞花粉粒的超微结构,希冀为这方面提供一些有益的资料。     

宁夏枸杞花粉形态的扫描电镜观察

首次报道了宁夏枸杞３个品种、一个变种的花粉在扫描电镜下的形态特征．结果表明：供试花粉均为小花粉类型，椭圆形，或近球形，三孔沟，等极，表面有夹带二岐分叉的条状纹饰作纵向排列．具不同条状纹饰和条纹表面的不规则细横纹是供试花粉的区别点．花粉的大小和形状，在供试各品种之间也有不同程度的差异     

秋海棠属植物花粉形态的扫描电镜研究

用扫描电子显微镜,对秋海棠属3种植物的花粉形态进行了观察研究。结果显示：花粉粒均为超长球形,具三孔沟,条纹状雕纹。花粉粒大小和外壁雕纹种间差异显著。     

山东毛茛属植物的花粉形态研究

利用扫描电子显微镜对山东毛茛属（Ranunculus L．）3种植物的花粉形态进行了观察和研究．结果显示该属花粉为长球形，具3沟，外壁具颗粒状刺雕纹．本属花粉粒形状、大小和外壁雕纹的细微结构可以作为种间分类的依据．     

甘薯绒毡层细胞的超微结构研究

从个体发育看,甘薯绒毡层细胞的结构具有以下主要特点:①小子孢母细胞时期,除细胞具有丰富的内质网、高尔基体、核糖体、线粒体等细胞器外,最明显的特征是细胞质积累大量的电子致密的淀粉粒.到减数分裂后期,淀粉粒全部分解,而脂质体的数量和体积随淀粉粒的分解而增加,这表明脂质体的形成与淀粉粒密切相关.②小孢子母细胞减数分裂时期,绒毡层细胞质中的内质网和高尔基体形成的囊泡状结构增加,线粒体内沉积电子致密物质.在这个时期,内质网和线粒体分别参与孢粉素颗粒和原乌氏体的形成.③小孢子发育至成熟花粉粒时期,除线粒体继续形成原乌氏体外,脂质体首先分解形成与孢粉素颗粒和原乌氏体大小相似的囊泡或小脂质体,然后分别沉积嗜锇物质而形成孢粉素颗粒和原乌氏体.孢粉素颗粒、原乌氏体和乌氏体的数量随脂质体的退化而迅速增加,表明质质体与孢粉素颗粒和原乌氏体的形成密切相关.     

陆地棉花粉成熟过程中特异性蛋自及单花粉电泳研究

本文对不同发育时期的花粉剥出后进行蛋白电泳，结果表明，不同发育时期的花粉其蛋白、过氧化物同工酶和酯酸都有差异，花粉在成熟过程中，伴随着过氧化物酶活性的消失和种类的减少；在花粉进行第一次细胞分裂形成营养细胞和生殖细胞之前，新的蛋白带和酯酶带的出现，尤其是近十种蛋白的大量合成提示这些蛋白在花粉成熟和以后的受精过程中可能有重要作用。对其成熟的花粉进行单花粉电泳表明，没有等位基因的分离现象，只是有约２％的花粉出现新的蛋白带，其原因有待进一步研究。     

山东斑种草属花粉形态的研究

对山东斑种草属2种植物的花粉进行了扫描电子显微镜观察，报道了花粉形态特征，探讨了花粉形态特征的分类意义，结果表明本属花粉粒大小和外壁纹饰可作为分种的依据。     

山东堇菜属（Viola）植物花粉形态研究及其分类意义

通过光学显微镜和扫描电镜观察了山东Viola属20种、亚种的花粉超微结构,探讨了花粉特征的分类意义,研究揭示了各个种花粉粒的大小、形状、萌发孔沟类型及表面纹饰等特征,是研究该属分类的新资料。     

沙田柚花粉管在花柱中的生长途径及其识别

应用辣根过氧化物酶酶标ConA电镀细胞化学方法观察了沙田柚不同发育时期1／2花柱通道细胞的结构与功能,结果表明,四分体至双核期,是壁物质,胞间质和糖蛋白合成期,双核至开花期,通道细胞分化成熟,壁物质降解,角质层下腔形成并贮存胞间质,糖蛋白呈颗粒状定位于质膜与壁之间电子透明层中,授粉后1－3d,通道细胞逐步衰老,糖蛋白定位地纤维外壁,未见胞间隙形成,花粉管是从几个相邻通道细胞角隅处的角质层下腔和纤维外壁之间生长通过,自交花粉管因胼胝质在壁上添加而停止生长,花粉管生长道路决定于引导组织细胞壁的厚薄及角质层破裂时间,此外,讨论了纤维外壁上的糖蛋白对花粉管与花柱的识别作用。