Botany: a record-breaking pollen catapult

The release of stored elastic energy often drives rapid movements in animal systems, and plant components employing this mechanism should be able to move with similar speed. Here we describe how the flower stamens of the bunchberry dogwood (Cornus canadensis) rely on this principle to catapult pollen into the air as the flower opens explosively. Our high-speed video observations show that the flower opens in less than 0.5 ms--to our knowledge, the fastest movement so far recorded in a plant.     

杉木传粉生物学的观察

观察了杉木雌、雄球花在树冠上的分布规律及开花，传粉的全过程，发现雌球花主要分布在树冠中，上部，即Ⅰ～Ⅳ年龄段，约占总量的７７％，雄球花的分布趋势与雌球相反，在相应部位仅为总量的４０％，雌球花开放期约７ｄ，可授期３－５ｄ。雄球花的撒粉期与雌球花的可授期是吻合的，传粉过程中对花粉撒落的定量测定表明：睛朗、干燥的天气伴随一定的风力是花粉传播的必要条件，对授粉后幼果的发育及胚珠所接受花粉的多寡与种子发育的     

紫薇受粉习性及花粉管生长的研究

用脱色苯胺蓝对紫薇花粉和花粉管进行染色,在荧光显微镜下观察其自然条件下的受粉习性及花粉管生长行为,以确定花粉管通道的形成时期．结果表明,盛花期的紫薇在开花后1.5h内完成受粉,花粉落量多,受粉率为100％;开花后24h左右进行受精;单果种子数为36～50粒,认为可以用花粉管通道法转化紫薇,导入外源DNA的最佳时机为开花后24h左右.     

Pollen Morphology of Artemisia L. and Its Systematic Significance

The pollen of 57 species representing 7 sections of Artemisia was examined hy light microscope and scanning microscope for the purpose to elucidate the systematic relationships of the genus. The examination indicates that the pollen grains present high concordance which is characterized by the globular or the appruximate shape. 3-lobed circular from polar view while granular or ellipse sphere from tropical plate with tricolporate structure. The exinc of pollen has an obvious double structure of inner and outer layers (including the tecturn and columnar layers) where the outer is thicker than the inner and the sculpture of exine degenerates into small spinules easily distinguishable from other genera of the Compositae. Based on cxine sculpture, the pollen grains of Artemisia can be divided into two types: Myriantha type and Mongolica type, which possesses 4 subtypes according to the distribution forms of spinulc: (1) Sacrorum subtype, (2) Oligocarpa subtype, (3) Lavandulaefolia subtype. (4) Anomale subtype.     

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.     

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。     

油用牡丹‘凤丹’主要传粉昆虫的传粉行为比较

【目的】显花植物大多具有多种传粉者,判断最有效传粉者的直接证据是对主要传粉者的传粉效率进行研究。‘凤丹’(Paeonia ostii‘Feng Dan’)为一种新型木本食用油料植物,繁育系统为部分自交亲和、异交,需要传粉者活动才能完成授粉过程。笔者对‘凤丹’居群的访花昆虫种类及其传粉行为进行研究,旨在查清‘凤丹’主要传粉昆虫种类及其传粉效率,为提高‘凤丹’结籽率、改善种子质量、加大栽培规模提供传粉生物学参考。【方法】采用定点调查法对‘凤丹’主要传粉昆虫及其访花频率、单花停留时间、访花时柱头接触率进行观测,采用跟踪调查法对主要传粉昆虫连续两次访花的飞行距离、访固定花朵数目时的被访植株数进行观测,通过田间采集与室内镜检对主要传粉昆虫体表携粉量与单次访花后柱头花粉落置量进行统计。【结果】‘凤丹’访花昆虫主要有蜂类、蚁类、甲虫类及蝇类共4个类群,主要传粉昆虫为意大利蜜蜂(Apis mellifera)、中华蜜蜂(A. cerana)与黄熊蜂(Bombus flavescens)。意大利蜜蜂与中华蜜蜂的访花行为相似。黄熊蜂的访花频率极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),单花停留时间极显著低于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01); 黄熊蜂的柱头接触率与意大利蜜蜂及中华蜜蜂的差异不显著。黄熊蜂的访花飞行距离极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),访固定花朵数目时的被访植株数极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),更能促进植株的异交授粉。黄熊蜂的体表携粉量极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),单次访花后柱头花粉落置量极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),花粉转移能力更高。【结论】黄熊蜂、意大利蜜蜂和中华蜜蜂均为‘凤丹’有效传粉昆虫,以黄熊蜂传粉效率最高,中华蜜蜂与意大利蜜蜂其次,二者具有相近传粉效率。     

药用植物沙参的传粉生物学研究

药用植物沙参Adenophora hunanensis Nannf,在自然授粉中结实率约为8％,其花柱的授粉率较高,达70％,为结实率的8．75倍,柱头上的平均花粉量为5－16个,但多数来自自花的花粉,散粉期花粉活力较高,从不同处理下的结实率实验看,沙参的有性繁殖主要依靠异花授粉,其自花授粉的结实率为0．6％,作者认为,在影响结实率的诸多因素中,异花授粉的效率以及植物对异花授粉的依赖程度是重要因素。     

林院1号无核黄皮无籽结实研究

为了探讨林院1号无核黄皮果实无籽的原因,于1992年－2000年在广西大学林学院观察林院1号无核黄的花器、花粉数量及饱满程度、花粉萌发情况,并和有核黄皮比较;采用随机区组试验设计,对林院1号进行自然授粉,去雄不授粉套袋、去雄后用有核黄皮花粉授粉并套袋的授粉试验,观察林院1号的授粉受精过程。研究结果表明：林院1号无核黄皮的花器无畸形或无异常现象。胚珠和胚囊发育正常,与有核黄皮的花器构造相同,林院1号无核黄皮无籽并非其花器构造和组织畸形或异常、胚珠或胚囊发育不良所致,而是与其花粉和自身的遗传特性有关。林院1号无核黄皮花粉平均萌发率为3．07％,与有核黄皮花粉平均萌发率84．13％比较,有极显著性差异（F＝1544．97＞F0．01＝98．5）;花粉管长0．263mm,比有核黄皮的花粉管（0．387mm）短,两者比较有显著性差异（F＝158．17＞F0．01＝98．5）。林院1号无核黄皮在无花粉刺激下,座果率仍达19．3％,在有核黄皮花粉刺激的情况下,林院1号无核黄皮的平均座果率为77．1％,比自然授粉的平均座果率（29．3％）提高47．8％。具有自然性单性结实和刺激性单性结实现象,在有核黄皮花粉刺激下,林院1号无核黄皮的无核率仍高达76．0T,与自然授粉的无核率（91．2％）,比较,有显著性异差（F＝11．3＞F0．05＝6．94）。     

小叶杨花粉母细胞减数分裂及花粉萌发力观测

【目的】探讨小叶杨(Populus simonii)小孢子母细胞减数分裂过程的特征及花粉萌发能力,为其杂交育种及分子细胞遗传学研究奠定基础。【方法】以小叶杨发育良好的雄花枝为研究材料,采用卡宝品红压片法,观察花粉母细胞减数分裂过程的特点,比较不同条件水培花枝对花粉萌发能力的影响。【结果】从小孢子母细胞发育到花粉粒,花芽除了稍增粗以外,外观没有明显变化; 减数分裂过程存在核仁数目的动态变化、落后染色体及不同类型的纺锤体; 室内水培花枝的花粉较室外水培的萌发能力强,室外水培的花枝花粉中观察到了2n花粉; 同一花枝上的不同花芽及同一花芽中不同小花的发育不同步,但同一小花中的不同花药发育基本一致。【结论】小叶杨可以产生天然2n花粉,是杨树多倍体育种及分子细胞遗传学研究的良好试验材料。     

矮慈姑人工授粉后花粉管生长的荧光显微观察

用荧光显微术观察了矮慈姑人工授粉后雌蕊上花粉粒萌发及花粉管的生长过程与途径,结果表明：该种在授粉０．５ｈ后花粉粒全部萌发出花粉管,花粉管在授粉２ｈ后部分到达子房,４ｈ仙进入胚珠;花粉管在雌蕊之向心一侧的组织中行进,至子房基部后部分花部管转向胚珠,由珠孔进入珠心。     

芡繁殖器官的形态结构及其生态适应研究

芡萼片宿存,花瓣3—6轮,外轮雄蕊片状,不育,子房陷于花托之内,为片状胎座。传粉方式有自花传粉、昆虫传粉、闭花传粉三种。果实由三层果皮组成,表皮层有腺毛及粘液;中果皮较厚,成海绵组织,并分布有星芒状石细胞和维管束;内果皮只一层细胞,成熟果实分泌毛脱落,果柄柔软,果实下垂,可作为适时采收的指标。芡花和果实中存在的多酚氧化酶和细胞色素氧化酶以及丹宁等物质,对芡花和果实有保护作用。芡种子的种皮共有四层,成熟后坚硬,种皮外有假种皮,有增加浮力的作用。胚乳较早解体,由外胚乳作为养分的主要贮备场所。种子须在水中进行后熟,使胚体充分成熟,否则幼胚因失水而丧失萌发能力。文章探讨了花粉败育的原因和弥补措施。芡花和果实的结构、种子散布和传粉方式,说明了对水生环境的适应性及其与其他睡莲科植物的亲缘关系上存在的联系。     

喀什哈尔葡萄花器及受精过程观察

本文对喀什哈尔葡萄花器的构造和开花特点作了详细介绍、剖析,这是对传粉受精的高度适应。受精过程如下:1、授粉后40—50分钟花粉粒萌发。2、授粉后6小时花粉管到达胚囊。3、授粉后8—10小时二个精子分别达卵细胞和次生核。4、授粉后24小时精、卵完成融合,受精作用属有丝分裂前型。5、授粉后20小时精子和次生核完成融合。了解此程为开花受精期的管理提供依据。     

药用植物党参传粉效率和结实率的研究

药用植物党参Ｃodonopsis pilosula(Franch.)Nannf.在自然授粉中结实率约为６％,其花柱的授粉率较高的,达７５％,为结实率的１２．５倍,柱头上的平均花粉量为７－１９个,但多数为来自自花的花粉,散粉期花粉活力较高,从不同处理下结实率实验看,党参的有性繁殖主要依靠异花授粉,其自身花授粉的结实率为１．０％,作者认为,在影响结实率的诸多因素中,异花授粉的效率以及植物对异花授粉的依赖程度是重要因素。     

Preparation of exine-detached pollen inNicotiana tabacum

A method of preparing exine-detached pollen inNicotiana tabacum was established. Anthers containing early-middle binucleate pollen were cold-pretreated at 4–6°C for 7–14 days, and were suspended in 0.3 mol/L sucrose solution for 2 days. During this process, the exine of most pollen grains dehisced. Then they were transferred into an enzyme solution containing 1% cellulase, 1% pectinase, 0.1% pectolyase, 1 mol/L mannitol, 0.3 mol/L sorbitol, 0.5% potassium dextran sulphate and K3 medium macro elements. After 15–20 min enzymatic maceration, the exine was detached resulting in the release of exine-detached pollen. Factors affecting preparation of exine-detached pollen were investigated, including cold-pretreatment, osmoticum concentration and enzymes used. Xia Huijun: born in Oct. 1963, Ph.D. Current research interest is in plant reproductive biology Supported by the National Natural Science Foundation of China     

拟南芥雄性不育突变体opw(only pollen wall)候选突变基因的克隆

在T-DNA插入突变体Salk_059463株系的群体中,筛选到两株雄性不育突变体,对TDNA序列上的一对引物进行PCR鉴定,结果表明:其基因组中没有T-DNA插入.遗传分析表明这两株雄性不育突变体由同一单个隐性基因控制,引起不育的主要原因是从花药发育的第8期开始,小孢子细胞质内容物逐渐减少直至消失,到花药发育的第12期,药室内的小孢子只剩下一个花粉壁空壳,故该突变体命名为opw(only pollen wall).利用图位克隆的方法对OPW基因进行了定位,结果表明OPW基因位于第二条染色体上分子标记T28M21和T3G21之间的12 kb区间内,该区间内一共有21个基因注释.通过克隆区间内的基因并测序发现opw-1突变体基因组中At2g40140基因编码序列的外显子在第289和第290个碱基之间插入了一个A碱基,而opw-2突变体基因组中At2g40140基因编码序列的外显子在第412和第413个碱基之间插入了一个T碱基,造成的编码序列移码使第424至第426碱基成为终止密码子,故At2g40140是编码OPW的候选基因.     

Characterization of an endo-1,4-β-glucanase from Lilium longiflorum that functioned in pollen germination and pollen tube growth

Endo-β-glucanases play vital roles in the regulation of pollen tube growth. Here, a previously identified endo-l,4-β-glucanase from Lilium Iongiflorum （lily）, named LlpCell, was expressed in Escherichia coli, purified, and further investigated for its physiological function. The recombinant LlpCell protein hydrolyzed carboxy-methylcellulose （CMC） and exhibited activity towards laminarin from Eisenia. arborea and 1,3：l,4-β-glucan of barley. The pH for the optimum activity was 6.0 and the value of Km calculated from CMC was 5.0 mg/mL. Adding EDTA resulted in the total loss of the enzymatic activity, and this effect could be restored by the addition of Ca^2＋. Western blotting analysis showed that LlpCell protein was present in pollen grains and rehydrated pollen grains, and the amount of the protein was increased during pollen germinating, but not in the pollen tube. Consistently, the immunofluorescence labeling study with the antibody against LIpCell also indicated the presence of LIpCell at the begin-ning of germination, but not in the elongating pollen tube. Furthermore, incubation of LlpCell with pollen at the beginning of pollen germination increased the germination percentage and the length of pollen tube. All of these results suggested that LlpCell could play an important role in the regulation of lily pollen germination and the initiation of pollen tube growth.     

药用植物丹参传粉因子的研究

药用植物丹参（Salvia miltiorrhiza Bge．）在自然授粉中结实率约为8％。其花柱的授粉率较高的,可达76％,为结实率的9．5倍,柱头上的平均花粉量为3－12个,但多数为自花花粉,散粉期花粉活力较高。从不同处理下结实率实验看,丹参的有性繁殖主要依靠异花授粉,其自花授粉的结实率为0．6％。作者认为,在影响结实率的诸多因素中,异花授粉的效率以及植物对异花授粉的依赖程度是重要因素。     

药用植物丹参的传粉效率和结实率的研究

药用植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge.在自然授粉中结实率约为80％,其花柱的授粉率较高,达到76％,为结实率的9.5倍。柱头上的平均花粉量为3－12个,但多数为来自自花的花粉,散粉期花粉活力较高,从不同处理下结实率实验看,丹参的有性繁殖主要依靠异花授粉,其自花授粉的结实率为0.6%。