烟草花粉与雌蕊互作调控机制研究进展

授粉是植物生活史周期中的一个重要过程.茄科植物属于湿柱头,实心花柱.成功授粉起始于花粉粘附在成熟的柱头表面,接着水合、萌发,花粉管穿过柱头后沿着花柱传导组织细胞间隙朝着胚囊的方向生长,经过助细胞后释放精子完成双受精.在这个过程中,花粉外壁决定因子与花粉管生长通道中的各种成分相互作用,激活花粉管细胞内部的一系列生理生化反应.存在于烟草柱头、花柱传导组织细胞、子房和助细胞中的各种分泌物对于花粉细胞粘附、花粉管生长营养供给、信号传导、方向引导具有重要作用;另外,某些花粉决定因子与雌蕊成分的相互作用也可能导致自交不亲和与杂交不亲和.文章总结了烟草授粉后花粉与雌蕊相互作用涉及的物质及机理,这些物质主要包括蛋白质、多糖、脂类、激素、酶类和黄酮类等.     

楸树自交及种内、种间杂交亲和性的细胞学观察

运用荧光显微技术、整体透明法和石蜡切片法,对楸树自交及种内、种间杂交亲和性进行了显微观察.结果表明:无论自交或种内、种间杂交花粉均可在柱头萌发,但萌发时间和萌发率存在显著差异.花粉管在柱头分泌物中生长或穿透乳突细胞沿柱头中部维管束生长,之后进入花柱引导组织胞间隙.大量种内和种间杂交花粉管于授粉后12～24 h迅速生长至花柱基部；48 ～72 h进入子房；96～120 h前后发生双受精,肉眼可见子房发红膨大.自交授粉后约36％的花粉管在柱头和花柱上端终止生长；42％的花粉管于授粉后72～96 h进入子房；直到授粉后120 h花冠脱落为止,少数花粉管能够穿透胚囊,但未见双受精发生,子房无膨大.研究认为:楸树具有自交不亲和性,而种内和种间杂交是亲和的；其不亲和反应发生的最终位置在子房,时间在合子形成前,为合子前晚期自交不亲和类型.     

甘薯花粉—柱头乳突细胞间相互作用的细胞学研究

以甘薯鸟吃种和高自一号为亲本进行人工自花授粉;以甘薯鸟吃种和高自一号为母本,河北351为父本进行杂交授粉.观察了花粉在柱头上的行为,柱头乳突细胞表面糖蛋白的定位分布,授粉前后乳突细胞超微结构的变化.结果表明,不育组合首先表现出花粉在柱头上粘附和水合能力很弱,花粉不萌发.能育组合授粉后花粉在柱头上的粘附水合能力很强,多数花粉萌发.但有的花粉管不进入柱头,仅在乳突细胞表面爬行,或提前破裂,释放内容物;以及在花粉管接触的柱头乳突细胞中沉积胼胝质.糖蛋白(钉红着色物质)在能育与不育组合的柱头乳突细胞壁上的分布有明显的差异,作者用细胞化学定位法验证了糖蛋白与自交不育可能存在的相关性.鸟吃种柱头乳突细胞杂交授粉后12h其超微结构明显退化;而自花授粉后3h就已明显退化.柱头乳突细胞退化的早晚可能与所授花粉是否能育相关.     

青海玉树独一味异型花柱与花粉萌发相关性初步研究

目的揭示独一味异型花柱与传粉受精的关系.方法通过观测异型花柱在不同花期花柱上的花粉数、花粉的萌发数,研究异型花柱的花粉数与萌发率的相关性.结果 S型花柱柱头上黏附的花粉多于L型花柱,但L型柱头上花粉管的萌发率高于S型花柱,其中衰退期的花柱上的花粉管萌发率为最高.结论异型花柱存在不同的传粉效率.     

自交不亲和甘蓝的花粉萌发与花柱内保护酶活性变化

研究了柱头提取液对自交不亲和甘蓝花粉萌发、花粉管生长以及自花、异花授粉过程中花柱内过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性动态变化.结果表明:自花柱头提取液能显著抑制花粉萌发和花粉管的生长,而异花柱头提取液能提高花粉萌发率和花粉管的生长;授粉过程中花柱内SOD,POD和CAT活性都显著上升,而自花授粉上升幅度明显低于异花授粉.花柱内蛋白质含量在授粉过程中都会上升,但自花授粉在授粉后最初3～5min出现一个含量峰值.     

陆地棉花粉粒萌发和花粉管生长特性

以陆地棉为材料,用苯胺蓝染色法对花粉管进行染色,观察棉花花粉粒在柱头上的萌发和花柱中花粉管的生长状况.授粉后,统计花柱中花粉管的数量,将花粉活力与花粉管数量直接联系起来,为棉花花粉活力测定和生殖过程的基本规律研究提供了新的方法.活体和雌蕊离体培养两种条件下,花粉原位萌发结果基本一致.活体原位萌发在授粉1h后.个别花粉开始萌发,4h后柱头上的花粉全部萌发,12h后大量的花粉管伸长到花柱基部.统计花柱中花粉管数量的准确时间应在授粉后4—12h.离体原位萌发各式各阶段均较活体原位萌发慢1h.可用离体原位萌发法代替活体原位萌发法测定花粉活力,活体和离体原位萌发两种情况下,花粉管的平均生长速度分别为0.03和0.29cm/h.花粉萌发及花粉管在花柱中生长的最适温度为30℃.花粉管在花柱中呈曲线方式生长.     

植物中花粉管在柱头的生长特征

在多数高等植物中,花粉粒通过虫媒或(和)风媒到达植物雌花柱头,花粉粒在柱头吸水萌发后,穿过花柱组织,最终花粉管将两个精细胞传递给雌配子体,从而实现双受精作用.在受精过程中,花粉管必须穿透柱头并在花柱组织中生长,最后到达胚珠的珠囊,这一定向生长过程需要十分精确的调控.本文就花粉管的激活和引导研究进展进行了综述,并对今后的...     

部分野生杜鹃杂交授粉后花粉管生长状况分析

以映山红(Rhododendron simsii)及锦绣杜鹃(Rhododendron pulchrum)为母本,分别与杜鹃属15种杜鹃进行杂交授粉试验,观察授粉后花粉在柱头上萌发与花粉管生长状况,分析杜鹃远缘杂交组合的亲和性.结果显示,所有父本花粉都能在映山红及锦绣杜鹃柱头表面附着并萌发,花粉管生长情况和异常花粉管的比率因父本不同而情况各异.与锦绣杜鹃组合相比,映山红组合花粉管到达花柱底部速度快、数量多,异常花粉管比率低,部分锦绣杜鹃杂交组合,花粉管在花柱中、上部生长受阻,表明映山红组合种间杂交亲和性较高.亲和性较差的杂交组合,花粉管生长易出现扭曲、螺旋、膨大、破裂以及胼胝质过多沉积等现象,但自交与种内杂交组合也存在各种花粉管生长异常状况.结果表明,花粉管异常的类型与杂交亲和性无直接联系,但异常花粉管出现的比率与杂交亲和性相关.     

海甘蓝与芸苔属属间杂交的亲和性研究

对海甘蓝和芸苔属属间杂交的花粉粒萌发，花粉管生长以及珠孔受精情况进行了研究。结果表明，甘蓝型油采与海甘蓝杂交不亲和，表现在花粉管不能进入柱头或不能通过珠孔肥精，同时乳突细胞有强烈的胼胝质反应。白菜型油菜与海甘蓝杂交有少量花粉管萌发，花粉管顶端受阻于柱头乳突细胞中缠绕于乳突细胞表面，乳突细胞有大量的胼胝质产生。     

北美鹅掌楸和中国鹅掌楸种间杂交胚胎学

１．中国鹅掌楸花粉在北美鹅掌楸柱头上萌发良好，速度快且整齐。２．花粉管生长速度最早在８０ｈ进入胚囊，大多数在１２０ｈ以后。个别花粉管在花柱中顶端膨大、破裂，或行至珠孔发生扭曲现象。３．花粉管通过柱头沟和花柱道时生长快，通过珠孔塞和珠孔以及珠柄时生长缓慢。４．控制授粉后５ｄ左右发生双受精，合子休眠约２０ｄ左右，３０ｄ左右是球形胚，９０ｄ子叶胚形成；１４０ｄ胚分化完成，种子成熟。５．连续三年的结籽率调     

不同授粉方式对祝光苹果受精过程的影响

祝光苹果自花授粉后2小时,花粉粒在柱头上萌发。授粉当日和次日,花粉管在花柱中生长。授粉后第三日,花粉管停止生长,最长花粉管平均长至花柱全长的26％。此时,花粉管先端明显膨大。而后,未见到有抵达花柱基部的花粉管,也未见到受精过程的发生。 异花授粉后4—6小时,大量花粉粒在柱头上萌发。授粉后1—2日,花粉管径直向花柱基部生长。授粉后50小时,花粉管穿过花柱基部,进入子室内。授粉后3—4日,观察到进入胚囊的花粉管将内含物释放到一个已退化的助细胞中。授粉后5—6日,观察到双受精过程。     

鼠尾草属植物杂交亲和性探究

为研究鼠尾草(Salvia)不同品种间杂交亲和性,选取3种7个品种的鼠尾草作为试验材料,检测花粉活力及柱头可授性强弱,进而通过荧光观察杂交后花粉萌发和花粉管生长情况.结果表明,鼠尾草的花粉活力及柱头可授性均在开花后1～2 d内达到最大;不同种间相互授粉杂交亲和性普遍低于种内杂交,正反交结果也存在差异,出现萌发缓慢、花粉管畸形生长等现象,只有少量的花粉管进入花柱基部使子房膨大;种内杂交比种间杂交更容易得到有胚种子.为了更好地完成杂交育种工作,需选择正确的杂交亲本,在适宜时期进行人工授粉,能够有效提高杂交成功率.     

番红花不育现象的观察

通过对北京地区栽培的番红花生殖器官的观察,发现它的雌配子体发育正常,花粉能在柱头上萌发,只因花粉管不能伸入到花柱和子房而不能受精。     

中国水仙的胚胎学研究

中国水仙(Narcissustazetta var．chinensis)只开花不结实．以鳞茎球营养繁殖．在花芽发育过程中．减数分裂前的小孢子母细胞发育未显示异常．但在减数分裂过程中．许多细胞中显示出了异常的落后染色体现象．小孢子四分体主要呈左右对称型。细胞质分裂为连续型．四分体时期后。大部分小孢子呈空瘪状态。少部分小孢子含有染色较深的细胞质．约27％的花粉可发育成比较正常的二胞花粉．离体萌发实验中，有极少数花粉可萌发出花粉管。但在授粉的花柱柱头上未观察到花粉管．雌蕊由三心皮构成3室子房．中轴胎座．其上着生了上60～90个胚珠．胚珠倒生．双珠被，薄珠心．胚囊发生属于单孢子型，但大多数胚囊发育中途失败。只有约4％的胚囊可发育成7胞8核的蓼型胚囊．中国水仙雌、雄配子体发育异常和花粉在柱头上不能萌发是它只开花不结实的两个根本原因．     

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。     

沙田柚花粉蛋白质双向电泳分析

比较分析沙田柚花粉不同发育时期和自交、异交花粉蛋白质的双向凝胶电泳图谱，随着花粉的发育，其蛋白质格局始终处于变化之中，单核期和双核期花粉中相对分子质量小的蛋白质明显增多，萌发的花粉中相对分子质量小的蛋白质亦较多，是与此时花粉生理活动旺盛有关，自交、异交花粉蛋白质格局无明显差别，但是发现异交粉管中一些蛋白质在自交花粉中缺失或含量较低，说明自交条件下花粉管一些蛋白质表达可能受到了抑制，该结果为“膜受体假说”提供了一个新的实验证据。     

蒙导授粉条件下转抗除草剂基因油菜与4种十字花科杂草间的基因流

根据苯胺蓝荧光法观察和混合花粉蒙导授粉的结实情况,并结合授粉后代植株的分子鉴定,研究了蒙导授粉条件下甘蓝型抗草甘磷油菜Q3与遏蓝菜(Thlaspi arvense L.)、荠菜[Capsellabursa-pastoris( L.)Medic]、碎米荠(Cardamine hirsuta L.)、风花菜[Rorippa palus-tris( L.)Besser]4种十字花科野生杂草间的基因流.结果表明,当遏蓝菜、荠菜、碎米荠、风花菜分别授以混合花粉(杂草花粉与Q3花粉)蒙导后,与各自的自交组合相比,混合花粉在受体植物柱头上的萌发表现出花粉粒大量黏合、萌发快、伸进花柱与子房的花粉管数量多等特点.各蒙导组合于授粉后24-48h均可观察到一部分花粉管已经通过珠孔进入胚珠,但所有蒙导授粉后代植株抗草甘膦基因的PCR检测均表现阴性.上述研究结果进一步说明了遏蓝菜、荠菜、碎米荠、风花菜(作母本)与Q3杂交高度不亲和,Q3的抗除草剂基因不能通过基因流转移到这4种杂草中.     

中国鹅掌楸雄性生殖单位的二维结构

中国鹅掌楸花粉属二细胞型，观察了６枚在异己－北美鹅掌楸柱头沟中的花粉管。在花粉管进入柱头沟时，管长为花粉直径的４－１０倍期间，生殖细胞分裂形成两精细胞，同一花粉管的两精子在大小、形态上有明显差异、精子两形，两精细胞相互邻接，位于管的先端，两精子被营养细胞内质膜包围，大的精细胞通过细胞延伸乌黑营养核，同时部分地被营养核的裂片所包围，两精子和营养核形成的共同包装即为雄性生殖单位。败育花粉管中，精细胞几     

沙田柚花粉管特异蛋白的免疫细胞化学研究

从沙田柚自交花粉管中提取与自交不亲和相关蛋白,应用免疫胶体金标记抗体技术检测沙田柚Citrus grandis var.Shatinyu Hort.自花授粉后3 d 1/2花柱中花粉管特异蛋白的定位分布.结果表明,花粉管特异蛋白在花粉管中依次定位于内质网、细胞质和细胞纤维壁上.     

阿拉伯半乳糖蛋白在茉莉花粉萌发和花粉管生长中的作用研究

阿拉伯半乳糖蛋白(arabinogalactan proteins, AGPs),是一类具有繁杂构造的糖蛋白，遍及于植物的不同组织中.大量研究表明，AGPs在花粉的黏附、水合、萌发和花粉管在花柱内极性生长过程中都起着重要作用.采用花粉离体培养技术，对AGPs与其抑制剂β葡萄糖基-Yariv试剂(β-D-glucosyl-Yariv reagent,βGlcY)结合后，茉莉花粉萌发和花粉管生长的情况，以及去除抑制剂后，花粉管再生情况进行了研究，以探明AGPs是否对茉莉花粉萌发和花粉管生长起作用.结果表明：Yariv试剂在处理后1～2 h内能明显抑制茉莉花粉萌发和花粉管的生长，花粉萌发率和花粉管生长速度与对照相比都显著下降；去除抑制剂后，茉莉花粉管可恢复正常生长能力，故AGPs在茉莉花粉萌发和花粉管生长过程中起着重要的促进作用.研究结果对提高茉莉花粉活力、促进花粉管生长以克服结实障碍、提高结实率有重要的指导意义.