玉米籽粒胚乳细胞相关性状的杂种优势研究

为了解析玉米粒重性状杂种优势的产生原因,对籽粒胚乳细胞数目、细胞大小开展了研究。以玉米品种‘郑单958’、‘先玉335’及其亲本为试验材料,分析了杂交种与亲本在单籽粒重量、单籽粒胚乳细胞数目及胚乳细胞面积的杂种优势关系。结果表明,‘先玉335’和‘郑单958’胚乳细胞数目的中亲优势分别为40.81%和36.03%,超亲优势分别为33.09%和23.82%;百粒重的中亲优势分别为27.22%和28.89%,超亲优势分别为19.72%和18.34%;而胚乳细胞面积的中亲优势分别为-44.42%和-24.79%,超亲优势分别为-45.75%和-37.30%。单籽粒胚乳细胞数目与粒重呈极显著正相关,相关系数为0.796。综上所述,玉米杂交种籽粒的胚乳细胞数目多于亲本是粒重杂种优势产生的重要原因,选育籽粒胚乳细胞数目多的自交系进行杂交组配利于提高杂交种的粒重。

水稻和小麦胚乳发育的比较

以水稻盐粳 2 35和小麦扬麦 5号为研究材料 ,用整体解剖和树脂包埋切片等方法比较研究了这两种作物胚乳细胞分裂、分化和充实的特点 .两者发育的主要差异有 :(1)水稻胚乳囊呈香蕉形 ;小麦胚乳囊呈南瓜子形 .小麦的游离核与胚乳细胞要比水稻大 .(2 )水稻游离核的分裂以无丝分裂为主 ,而小麦游离核的分裂以有丝分裂为主 .水稻游离核及细胞的分裂速度较小麦快 .(3)水稻胚乳细胞中淀粉体约在花后第 4天出现 ,蛋白质体约在花后第 5天出现 ;小麦胚乳细胞中淀粉体约在花后第 7天出现 ,而蛋白质体约在花后第 9天出现 .(4 )水稻胚乳淀粉体中含有多个淀粉粒 ,而小麦胚乳淀粉体中仅含有一个淀粉粒 .(5 )水稻胚乳含两种蛋白质体类型 ,即PB1和PB2 ,而小麦胚乳只含一种蛋白质体 .(6 )水稻胚乳的背部有多层糊粉层细胞 ,其细胞壁上没有内突 ;而小麦腹部 (沟 )维管束的糊粉层细胞壁上有内突 。

高温胁迫下水稻胚乳磷酸化与泛素化蛋白质组学联合分析

水稻胚乳的代谢依赖于多个翻译后修饰信号网络的精确调控,包括磷酸化和泛素化修饰。本研究通过磷酸化与泛素化蛋白质组学的联合分析,发现水稻胚乳中有143个蛋白质同时具有磷酸化和泛素化位点,这为研究磷酸化和泛素化修饰之间的串扰机制提供了组学基础。一方面,磷酸化修饰通过影响泛素-蛋白酶体系统中的关键蛋白来调控泛素化修饰;另一方面,泛素化修饰通过影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶来间接调控植物体内的磷酸化信号网络。高温胁迫下,磷酸化和泛素化修饰协同调控酚类化合物的合成通路,并最终影响酚类化合物清除活性氧的能力以及植物在逆境中的抗性。多种淀粉代谢相关酶同时具有磷酸化和泛素化修饰,并且有18对具有不同修饰类型的位点出现在同一蛋白质的相邻位置,揭示了不同修饰之间的串扰机制以及高温胁迫中磷酸化与泛素化修饰对淀粉代谢的协同调节作用。

H5N1亚型禽流感病毒HA蛋白在水稻胚乳中的表达及其纯化

为制备H5N1亚型禽流感病毒HA蛋白并评估其免疫原性,利用水稻表达系统表达H5N1亚型禽流感病毒重组HA蛋白。首先构建了重组植物表达载体pCAMBIA1300-HA,该载体具有GT13特有启动子、信号肽SP和终止子,有利于外源基因在水稻中表达。之后将重组质粒pCAMBIA1300-HA通过电转化法导入根癌农杆菌EHA105中,筛选出阳性菌落并侵染水稻愈伤组织。经过暗培养、潮霉素筛选、分化、生根、成苗,采用CTAB法提取水稻叶片DNA,PCR鉴定结果显示,HA基因已插入到水稻基因组中,重组HA基因大小为4660 bp。将阳性植株移植到大田中,4个月后收获水稻种子,提取水稻胚乳蛋白,Western blot鉴定结果表明,HA蛋白在水稻胚乳中成功表达。重组HA蛋白通过Q阴离子层析、疏水层析和凝胶过滤层析三步分离纯化,其纯度达到90%以上。最后将纯化后的重组HA蛋白与ISA 50V佐剂混合并乳化制成疫苗,免疫小鼠,小鼠血清具有较高的特异性抗体水平,表明重组HA蛋白免疫原性较好。综上,成功构建了H5N1亚型禽流感病毒HA重组蛋白的水稻表达系统,并分离纯化获得了高纯度和免疫原性良好的重组HA蛋白。

含热带种质玉米自交系ZOL-1胚乳发育的转录组研究

【目的】研究含热带种质玉米自交系胚乳发育分子机制及相关调控网络。【方法】通过高通量RNA-seq测序技术,对热带血缘玉米自交系ZOL-1在授粉后5、10、15、20、25、30 d 6个时期的胚乳转录组进行比较,得到的差异表达基因进行KEGG与GO功能注释,并对FPKM平均值大于1的基因进行时间序列分析。【结果】玉米自交系ZOL-1胚乳发育在授粉后25~30 d时籽粒长、宽、厚增长速率最快,增长率分别达到15.9%、16.1%和10.2%。经过转录组测序和同参考基因组比对,过滤后reads占比至少为83.99%,测序质量和组装效果均较好。按照连续比较系统方法,在10 d_VS_5 d、15 d_VS_10 d、20 d_VS_15 d、25 d_VS_20 d和30 d_VS_25 d分别检测到7129、5252、4254、775和312个差异表达基因。GO功能注释表明,差异表达基因主要分布于细胞分化过程、代谢过程、催化活性和细胞器等条目中。KEGG功能富集分析显示,差异表达基因主要富集在能量代谢、碳水化合物代谢、碳代谢、氨基酸代谢、信号转导等与胚乳发育相关的通路。通过对FPKM平均值大于1的基因进行时间序列分析,19554个基因共划分为10个Clusters,并在Cluster 7鉴定出8个淀粉合成酶相关基因,它们的表达量在授粉后15 d时开始显著提升,此后保持较高表达水平。【结论】玉米自交系胚乳发育可能主要受下调基因表达调控,在授粉后15 d前后胚乳的发育模式发生变化,转录组有重新编程的迹象,同时挖掘到玉米淀粉生物合成相关基因8个,有利于研究胚乳发育的分子调控机理。

同源四倍体水稻胚乳发育:极核融合和胚乳细胞化

利用激光扫描共聚焦显微术和塑料包埋半薄切片技术观察同源四倍体水稻极核融合及游离核进一步发育的过程 ,发现同源四倍体水稻约有 1 /3子房极核融合过程和游离核进一步发育与其二倍体原种的基本一致 ;2 /3子房出现各种异常现象 ,如极核未受精、受精异常和胚乳游离核发育滞后等。应用荧光增白剂染色对胚乳细胞化过程进行观察 ,直接观察到胚乳初生壁的出现和形成过程以及不同部位的胚乳细胞壁的形成机理。表明同源四倍体水稻与二倍体水稻胚乳的细胞化过程基本一致 ,胚乳细胞初始垂周壁来源于珠孔端胚囊壁内突向心游离生长 ,初始平周壁来源于游离核有丝分裂产生的成膜体 ,而中间胚乳细胞壁则有些来源于游离核有丝分裂产生的成膜体 ,有些是自由生长而来。同源四倍体水稻胚乳细胞化过程也出现相当比例的异常现象 ,如无细胞壁形成、细胞化不同步和产生分枝状的细胞壁等。同源四倍体水稻胚乳发育过程中出现的极核融合。

白桦胚珠发育及胚、胚乳发育关系的研究

以30年生白桦(Betulaplatyphylla)的雌花序为材料,研究了白桦有性生殖期间胚珠和胚乳的发育过程,以及胚和胚乳发育之间的关系。观察结果表明:白桦为合生心皮雌蕊,花柱2,子房室2,每室1～2个胚珠或无,中轴胎座,倒生胚珠,单层珠被,厚珠心发育;胚柄短小,由三个细胞构成;在历时4个月之久的雌配子体形成、胚胎发育直至成熟期间,胚珠经历了形态结构的变化和适应;在胚的发育过程中,胚乳起主要营养作用,胚乳发育类型为核型胚乳。最后对胚、胚乳发育的解剖结构及其相互关系以及影响种子质量的各环节进行了研究和讨论。

高粱胚乳发育的观察与研究

采集花后不同天数的高粱颖果进行实验,得到以下主要结果:（1）高粱颖果的鲜、干重前期增长较快,后期增长速度减慢,而颖果的含水率呈下降趋势.（2）发育初期的胚乳组织在反足极有一突起,并插入珠心组织.（3）高粱的淀粉体从花后第6天开始积累淀粉,颖果上方中部的胚乳细胞中淀粉体充实较好,而胚和转移细胞间的胚乳细胞淀粉体充实较差.（4）在颖果发育的前期和中期,果皮细胞中大量积累淀粉,而在颖果发育中期,果皮细胞中积累的淀粉随胚乳的进一步充实而消失.（5）在颖果背部维管束和胚乳组织间有充满液体的空腔,空腔周边的胚乳细胞特化成胚乳转移细胞,推测由背部维管束卸出的灌浆物质需经过这个空腔即质外体后才能进入胚乳.（6）糊粉层和色素层的形成与灌浆“废物”的屯积有关,高粱胚乳转移细胞及周围积聚的“废物”较多,因而成为黑色层.

水稻胚乳发育中淀粉体和蛋白体ATPase活性的动态变化

利用ATPase定位技术,对水稻品种(OryzasativaL.cv.Minghui63)胚乳细胞发育中后期淀粉体和蛋白体的ATPase活性进行了超微细胞化学定位。结果表明,在淀粉体内外膜上、淀粉粒间的通道上和淀粉体四周的无定形物上呈现显著的ATPase活性。蛋白体Ⅰ和蛋白体Ⅱ的膜上和四周的囊泡、小泡上均出现ATPase活性产物。另外,胚乳细胞的胞壁和质膜,糊粉层和亚糊粉层细胞的胞壁、质膜、细胞核和胞间连丝上也有定位的ATPase活性产物分布。根据ATPase活性产物分布特点,推测淀粉体内的网状通道是便于养分进入淀粉体内部的转运通道。淀粉体膜和蛋白体膜上的ATPase主要是为养分进入内部提供跨膜动力。

玉米胚乳发育研究进展

综述了玉米胚乳发育研究进展,阐述了胚乳细胞分裂增殖、充实过程及影响因素,分析了胚乳细胞发育与粒重的关系,探讨了胚乳形成的调控机制,并提出了存在的问题和需要解决的问题。

水稻淀粉胚乳发育中的内质网活动

超微结构观察表明,内质网在水稻(Oryza sativa L.)淀粉胚乳发育中十分活跃,参与许多功能过程:①部分粗面内质网槽库膨大,积累淀粉,发育成淀粉质体;②粗面内质网产生蛋白体Ⅰ;③内质网参与营养物质在质外体与共质体间的运输;④内质网片段化,包围细胞质,形成环状内质网或内质网兜(ER pockets),参与细胞基质的降解。

微胚乳玉米子粒显微结构研究

以5大类型的24个玉米材料为试验对象,对微胚乳超高油玉米(微胚乳玉米,MEM)成熟子粒的显微结构进行了初步研究,通过这些玉米材料的胚重/子粒重比值的分析,进一步探讨微胚乳玉米材料与其它4大类非微胚乳玉米材料的显微结构的差异。显微观察结果显示:微胚乳玉米材料的胚乳含量很少,有些材料甚至不含胚乳(除糊粉层外),说明微胚乳玉米材料的胚乳存在不同程度的解体。但它们的胚却是5大类玉米材料中最大的。同时,微胚乳玉米材料的胚重/子粒重比值也是5大类玉米材料中最大的。

被子植物核型胚乳的细胞化

文章介绍被子植物胚乳多核体的产生及其意义、初始垂周壁和初始平周壁的产生以及微管在初始垂周壁和初始平周壁产生中的作用、胚乳发育及胚乳核细胞化的分子机制以及胚乳细胞壁的物质来源和组成的研究进展。

稻米胚乳透明度生态变化的研究

以１９９２和１９９３年播期试验的材料，研究了稻米胚乳透明度（Ｅｎｄｏｓｐｅｒｍｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ，ＥＴ）的生态变化现象．结果表明：供试非糯水稻品种（品系）的ＥＴ随播期发生生态变化，其变幅优质材料明显大于劣质材料。其中晚３５在两年完整播期试验中，ＥＴ均发生了依播期由暗色→白色→乳白→暗色→半透明→透明的规律性变化；ＥＴ与稻米蛋白质含量、米长以及蒸煮品质性状存在显著或极显著相关关系；ＥＴ的生态变化与灌浆结实期的温、水气象因子显著相关；稻米发生ＥＴ生态变化的直接原因在于胚乳微观结构发生了生态变化所致．本文还就稻米发生ＥＴ生态变化的品种特征以及垩白与ＥＴ的关系等方面进行了讨论．

小麦胚乳蛋白遗传变异及基因多态性研究进展

小麦的品质可分为营养品质和加工品质,其中加工品质主要由小麦胚乳贮藏蛋白决定,小麦胚乳贮藏蛋白主要由麦谷蛋白和麦醇溶蛋白构成。不同小麦品种的蛋白组成、数目都存在较大的差异,小麦基因具有多态性。介绍了小麦胚乳蛋白基因多态性研究进展。这对改良我国小麦品种、提高小麦品质具有积极的指导作用,对物种基因资源的发掘与保护也具有非常重要的意义。

玉米角质和粉质胚乳的异木聚糖结构及酶解特性的研究

该文分别从玉米颗粒的角质胚乳和粉质胚乳中分离异木聚糖(heteroxylans,HX),通过形态粒度、理化特性、结构表征和酶解特性的测定与分析,研究不同玉米胚乳中异木聚糖的结构性质,进而揭示细胞壁降解酶在玉米酶解中的作用机理。通过结构分析可知,木聚糖主链只含有少量未取代的木糖残基(<9%),表明两者的侧链含量均较高。粉质胚乳中HX比角质胚乳HX含有更多的阿拉伯糖和半乳糖。角质胚乳中HX的单基取代率更高(15%)。两种组分中糖醛酸的含量基本相当。粉质胚乳HX中的半乳糖仅存在于末端位置。木聚糖酶制剂从粉质胚乳细胞壁中分离出的物质含量(40.8%)比角质胚乳(15.5%)多。此结果可能是由于两个组分之间存在结构差异,或受其结构对这些组分与其它细胞壁多糖的相互作用力的影响。

微胚乳超高油玉米整个灌浆过程中籽粒和胚乳细胞的生长分析

试验以高油玉米115为对照,对微胚乳超高油玉米在整个灌浆过程中,籽粒灌浆的生长进行分析,结果表明,籽粒活跃灌浆期和指数增长期比较短;对胚乳细胞数目的增殖分析知,微胚乳超高油玉米的胚乳细胞数目较少。对两类玉米灌浆过程中灌浆速度、灌浆持续期和胚乳细胞数与整粒干重的关系进行通径分析知:两类玉米整粒干重差异主要受胚乳细胞数与灌浆持续期的影响;对微胚乳超高油玉米籽粒来说,整粒干重的差异,并不主要受胚乳细胞数与灌浆持续期的影响,可能还有相对重要性状的影响,这还有待于进一步研究。

罗汉果胚、胚乳及胚乳吸器的发育

本文采用石蜡切片与酶解分离法对罗汉果Ｓｉｒａｉｔｉａｇｒｏｓｖｅｎｏｒｉ胚、胚乳及胚乳吸器的发育过程进行观察．ａ）罗汉果胚的发育是按Ｇｅｕｍｕｒｂａｎｕｍ的分裂程序进行的．属紫菀型．但在合子分裂成球胚过程中，胚芽原细胞分化明显．故属紫菀型的变异型。ｂ）胚乳发育属核型．在球形胚阶段，在合点端和珠孔端有发育的胚乳吸器形成并进行旺盛生长，最大长度达１４２０μｍ，心形胚期．吸器活动开始减退，合点端核型胚乳吸器转变成细胞型．由胚乳本体基部膨大细胞．充当补助吸器．ｃ）酶解分离法研究胚乳吸器的发生发育有较好的应用前景。

油梨胚和胚乳发育的研究

油梨胚和胚乳发育的研究彭民璋，邓九生，谢荔元（广西农垦职工大学，南宁明阳５３０２２７）油梨（Ｐｅｒｓｅａａｍｅｒｉｃａｎａ）属直生胚珠，细胞型胚乳。花后２天，合子开始分裂，此时胚乳细胞已分裂占居种腔的基部。花后５天，胚发育成具有３－４层细胞的塔形胚，...

水稻胚乳组织的结构观察

【目的】阐明水稻糊粉层细胞、亚糊粉层细胞与中心胚乳贮藏细胞的结构特性。【方法】采用光镜、透射电镜与扫描电镜对水稻胚乳组织进行观察研究。【结果】糊粉层细胞分化过程中,大液泡变成小体积蛋白贮存液泡,蛋白贮存液泡又转变成糊粉粒。颖果背部比腹部有更多层糊粉层,但背部糊粉层细胞内糊粉粒的形成与积累速度却较慢。亚糊粉层细胞起初含有一些脂质体,后来脂质体消失,而其内部淀粉体与蛋白体逐渐增多。中心胚乳贮藏细胞含有淀粉体与蛋白体,蛋白体以液泡型蛋白体为主,它们可以相互融合而变大。中心胚乳贮藏细胞内的淀粉积累速度明显快于亚糊粉层细胞内的。成熟颖果的中心胚乳贮藏细胞内淀粉体最为密集,背部和侧部的亚糊粉层细胞内淀粉体排列较疏松,腹部的亚糊粉层细胞内淀粉体最为稀疏。【结论】水稻颖果背部与腹部的糊粉层细胞和亚糊粉层细胞的结构差异可能与养分吸收与转运有关;中心胚乳贮藏细胞内淀粉体发育速度快于亚糊粉层细胞。