草地早熟禾无融合生殖胚囊发育的转录组学分析

为探究草地早熟禾无融合生殖胚囊发育过程中基因表达谱的变化,本研究利用高通量Illu-mina Hiseq测序技术对‘清水’草地早熟禾无融合生殖子房发育的无孢子起始细胞发生时期(8DBA)和无孢子生殖胚囊发育时期(6DBA、4DBA和2DBA)共4个阶段的小穗进行转录组测序。结果显示,不同差异分组(2DBA vs 4DBA、2DBA vs6DBA和2DBA vs 8DBA)共有13575个DEGs,包括7191个上调基因和6384个下调基因。GO富集分析发现,3个差异分组的DEGs显著富集在过氧化氢的响应、蛋白质重折叠、营养水库活动、错误折叠蛋白结合和双糖生物合成等过程中。KEGG通路分析表明,3个差异分组的DEGs显著富集在代谢途径、次生代谢产物的生物合成、淀粉和蔗糖代谢及内质网中的蛋白加工等通路上,在2DBA vs 8DBA分组中发现植物激素信号转导途径的富集。4个时期占比最多的转录因子家族是NAC、AP2/ERF-ERF和MYB-related等。将在4个发育阶段特异性高表达的基因OPR1、ASN2、SAMS2、HSP81-2、PXG4和FPK2作为与‘清水’草地早熟禾无融合生殖胚囊发育相关的候选基因。qRTPCR分析表明,除WOX2在4DBA上调,与RNA-seq的表达存在差异外,其余16个DEGs的表达量变化趋势与高通量测序结果基本一致。

平邑甜茶(Malus hupehensis)胚囊种类与发生特性

应用石蜡切片技术对结果期平邑甜茶的胚囊发生与形成过程进行了详细观察,以确定胚囊种类和发生特性。结果表明,平邑甜茶胚珠倒生,大孢子母细胞在盛花期前3～5d的花蕾期能减数分裂形成四分体并由合点端的大孢子发育成有性胚囊;到盛花期,多数有性胚囊败育,少数发育为八核胚囊。平邑甜茶的无性胚囊原始细胞始于盛花期前后靠近合点端的珠心细胞,并很快发育为单核无性胚囊,盛花后5～7d的坐果初期形成无性的八核胚囊。无孢子生殖胚囊可以单个发育,也可以多个发生而形成复合胚囊;其原始细胞发生的持续时间为10d左右。

水稻胚囊壁的形成与发育观察

通过透射电镜对水稻(Oryza sativa L.)功能大孢子形成开始至胚囊成熟期间胚囊壁的形成与发育进行观察,结果表明:水稻胚囊壁是在原有功能大孢子壁的基础上,通过与其周围退化珠心细胞留下的壁相叠合,使壁加厚。功能大孢子近合点端壁存在胞间连丝,其中个别胞间连丝可保留到八核胚囊。胚囊壁上内突最早于四核胚囊近珠孔端发生。八核胚囊形成后,内突的发育在胚囊不同的细胞中表现不同,其中以中央细胞最具特点,表现为先在中央细胞与珠心相接的近珠孔端和近合点端两个区域的胚囊壁上形成,以后近珠孔端胚囊壁上的内突大量增加,而近合点端的却增加不明显,中部胚囊壁上的内突出现的时间相对较晚。到胚囊成熟时,近珠孔端胚囊壁上内突的分布密度最大,中部次之,近合点端的最小,三个区域上内突的形态各异。反足细胞与珠心相接的胚囊壁上内突的形成时间较早,但以后的发育却相对缓慢,数量增加不明显。2个助细胞交界处胚囊壁上的丝状器在胚囊未明显膨大时已形成。卵细胞除在与助细胞交界处的壁外,其它部位不形成明显的内突结构。

泡桐生活胚囊的分离及细胞学观察

采用酶解结合机械震荡法分离出泡桐 (Paulowniafortunei)的生活胚囊。选择新鲜泡桐的胚珠 ,用果胶酶、纤维素酶、离析酶等混和酶液在 2 8～ 30℃下处理 2 .5～ 3h ,并结合机械震荡分离胚囊。经醋酸洋红染色 ,于OlympusAHB 2型显微镜下观察 ,用荧光染料DAPI染色观察生活胚囊内部组成。看到了完整的泡桐生活胚囊的形态。从形态结构上看 。

非洲狼尾草未受精无孢子生殖胚囊退化研究

为理解植物无孢子生殖胚囊未受精条件下的退化,对无孢子生殖植物非洲狼尾草未受精成熟胚囊中央细胞退化做了细胞形态学研究。没有受精的中央细胞退化时最显著的特点是细胞核产生核膜囊泡。核膜囊泡有两种类型:单层膜的囊泡和双层膜的囊泡,单层膜囊泡在细胞质中,双层膜囊泡在细胞核内。核膜囊泡有两种发生方式:1)核膜的外膜向细胞质一侧膨胀产生囊泡,囊泡进入细胞质;2)核膜向核内凹陷形成囊泡,囊泡进入细胞核。核膜囊泡类型与产生方式密切关联。核膜囊泡吞噬并消化包括线粒体在内的细胞质和核质。

杏叶沙参胚囊的酶法分离:受精、合子生长与胚乳发育

胚囊酶法分离作为植物胚胎学中的一项观察技术已为不少作者所采用。本实验室用此技术观察了多种植物的成熟胚囊,泡相与芝麻的大孢子发生和雌配子体发育过程,以及金鱼草与向日葵受精后的若干变化。本文以杏叶沙参为材料,进一步探索其在观察受精、胚和胚乳发生过程中的应用前景。材料和方法实验材料为杏叶沙参(Adenophora axilliflora)。自然传粉后定期取样固定胚珠。

利用激光扫描共聚焦显微镜观察同源四倍体水稻胚囊的形成与发育

激光扫描共聚焦显微镜是研究植物胚囊的形成与发育过程以及胚囊变异的理想工具。同源四倍体水稻是二倍体水稻染色体加倍形成的。本文利用激光扫描共聚焦显微镜直接观察经透明处理的水稻子房,研究加倍的基因剂量对于四倍体水稻的胚囊形成与发育的影响。结果表明,广陆矮4号四倍体大部分的胚囊形成与发育的过程基本是正常的,一部分胚囊出现异常现象,在成熟胚囊时期异常频率为10 61%;L202四倍体的异常频率较高,成熟胚囊时期异常频率达到45 65%。

水稻胚囊形成过程与分期

利用改进的GMA半薄连续切片技术对水稻品种IR36胚囊形成和发育进行了研究。结果表明：a）大孢子母细胞减数分裂Ⅰ形成的二分体和减数分裂Ⅱ形成的四分体的各个子细胞的大小都是不均等的；b）单核胚囊的3次有丝分裂的方向都较为固定；C）极核发育过程有明显的形态特征变化；d）胚囊形成各阶段淀粉粒出现与否有规律性。根据IR36胚囊形成的特点，初步将水稻胚囊形成过程分为8个时期，即孢原细胞形成期、大孢子母细胞形成期、大孢子母细胞减数分裂期、功能大孢子形成期、单核胚囊形成期、胚囊有丝分裂期、八核胚囊发育期和胚囊成熟期。

同源四倍体水稻成熟胚囊的结构及异常现象

应用整体染色透明激光扫描共聚焦显微术(WCLSM),对包括籼稻、粳稻及爪哇稻在内的13份同源四倍体水稻的成熟胚囊结构进行了观察。同源四倍体水稻多数子房(平均62·90%)胚囊结构正常,与二倍体的正常蓼型的相似,一些子房(平均37·10%)胚囊结构出现异常,异常包括雌性生殖单位退化、极核异常、胚囊退化、卵器退化、异常小胚囊和“双套结构”胚囊等6类。这些异常胚囊都可能影响受精,从而导致结实率降低。不同类型的同源四倍体水稻间异常结构胚囊的频率差异极显著。籼稻与粳稻比较,总的趋势是粳稻异常胚囊的频率高于籼稻,其中粳稻平均为25·66%,籼稻平均为19·34%。同一品种内异常类型的频率也存在明显的差异,显示异常结构胚囊的形成可能与品种的基因型有密切关系。

西葫芦未受精胚珠离体培养条件的优化及胚囊植株的产生

目的建立西葫芦离体雌核发育高频植株再生体系,以加速自交系选育,有效缩短西葫芦杂种一代育种周期。方法将西葫芦未受精胚珠接种至附加2,4-D、NAA、BA的N6培养基上可形成胚状体,该胚状体转接至无激素的N6培养基上可形成再生植株。结果试验共获得120棵再生植株(R0),其中41株因生活力低下死亡,8株用于摸索移栽方法死亡,71株移栽成活且生长正常,其中42株性状表现符合二倍体特征且育性正常,已有10株获得自交果实及种子,其余29株育性异常。试验结果表明,胚珠发育时期、培养基、供体基因型及供体栽培季节等均显著影响胚状体诱导频率。结论胚状体起源于胚囊成员细胞,再生植株为胚囊植株。试验筛选出3种诱导频率较高的培养基;以开花前1日及当日的胚珠诱导频率较高;秋播材料诱导效果最好。

西葫芦胚囊再生植株倍性鉴定方法研究

利用根尖细胞染色体压片和叶片保卫细胞叶绿体压片方法对西葫芦胚囊再生植株进行了倍性鉴定,结果表明,单倍体、二倍体和四倍体植株叶片表皮保卫细胞叶绿体数的均值分别为(4.15±0.37),(8.05±0.76)和(16.05±0.69),其比例约为1:2:4,说明叶片保卫细胞叶绿体压片方法能有效用于倍性鉴定;单倍体、双单倍体和四倍体叶片表皮保卫细胞的长度分别为(20.31±3.38)μm、(30.80±2.19)μm和(41.78±1.03)μm,其比例约为1:1.5:2,在胚囊再生植株倍性鉴定时也可以参照。

苹果四倍体品种天星的花粉形态及胚囊发育特征研究

利用扫描电子显微镜(SEM)和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)技术对二倍体富士苹果及其四倍体芽变品种天星的花粉性状及胚胎发育特征进行了观察与研究,结果表明:四倍体天星品种的畸形花粉率为10.27%,明显高于富士,花粉萌发率低,为62.42%。2个品种的花粉粒大部分侧面观为长椭圆形,具3沟型萌发孔沟,两极端形状宽而平整,极面观为三角形,但四倍体天星的花粉粒的极轴长和赤道轴长均大于二倍体富士,但P/E值小,差异显著,其花粉粒形状不及二倍体富士规则且饱满程度也低。四倍体天星的花粉表面为纵向条状纹饰,有少量分叉和穿孔,花粉外壁略显粗糙,不如二倍体富士的外壁光滑。天星和富士均为蓼型胚囊,二者均存在异常胚囊现象,天星的异常胚囊现象包括极核位置异常、极核数目异常、卵器结构异常、胚囊内有多个发育滞后的细胞等;而在富士中仅发现少数胚囊结构不完整的现象。

同源四倍体水稻亚种间杂种胚囊的结构及受精特点

利用激光扫描共聚焦显微术对11份同源四倍体水稻亚种间杂种的胚囊结构和双受精特点进行研究，结果表明，所有四倍体杂种均存在一定频率的败育胚囊，败育频率因组合而异，最高的败育率为23．8％，最低为5．5％，平均14．3％。败育胚囊主要有胚囊退化、异常小胚囊、无卵器、无雌性生殖单位和极核位置异常等5种类型。杂种在双受精过程中也存在一定频率的异常，包括胚囊结构正常但未能受精和受精停滞等，其中未能受精的频率为3．5％～11．9％。平均7．9％，受精停滞的频率为1．1％～6．2％，平均3．7％。另外，还存在低频率（平均4．7％）的胚乳发育受阻。认为部分胚囊败育和受精异常（包括未能受精和受精停滞）是导致同源四倍体水稻亚种间杂种结实率降低的主要原因。

板栗(Castanea mollissima B1.)的胚胎学研究——(Ⅰ)胚珠、胚囊发育、受精和胚发生

报导了板栗胚囊发育、受精及胚发生的全过程。板栗子房6—9室,每室两个倒生胚珠着生于中轴胎座上。胚珠具双珠被、厚珠心。大孢子四分体线形排列,通常合点端的大孢子发育。蓼型胚囊。胚珠具宿存珠心柱。珠孔受精,受精后的胚囊产生侧向盲囊,初生胚乳核在盲囊底部形成,并很快在其中分裂产生核型胚乳。精卵融合为有丝分裂前型。合子斜向分裂产生基细胞和顶细胞,顶细胞经一次垂直分裂形成三细胞原胚,之后基细胞横分裂一次形成二细胞胚柄,该胚柄不久退化,胚发育应归属于柳叶莱型。成熟种子无胚乳。文中总结了板栗胚胎学过程的时间进程与外部形态相关特征的资料,并对山毛榉科植物胚胎学问题进行了讨论。

多胚水稻品系APⅣ不同类型胚囊的形成与发育

用 GMA半薄切片技术对 AP 不同类型胚囊的形成与发育过程的研究表明 ,AP 不同类型胚囊是由不同的发育途径形成的。其中 5- 2 - 1型、6- 2 - 0型和 5- 3- 0型等胚囊是由 3条不同的新的蓼型变异型发育途径形成的。决定这 3条途径变异的因素有 :功能大孢子核的位置变化、胚囊核分裂纺锤体走向的改变、胚囊核的不同步分裂和分裂后形成的核定位不同等。双套结构胚囊的形成可能由于下极核和1个卵原始细胞出现移动错位造成的 ,即本应移向胚囊中央的下极核滞留在珠孔端 ,而本应留在珠孔端的卵原始细胞却取代下极核移向中央。

虎眼万年青胚珠及胚囊发育的研究

采用石蜡切片技术结合扫描电镜技术对虎眼万年青的胚珠及胚囊的发育过程进行系统的观察 ,发现虎眼万年青的胚珠为倒生胚珠 ,具双层珠被、薄珠心 ,具有变形珠被绒毡层。胚囊发育类型为英地百合型 ,合点端形成胚囊吸器。

高温诱导胚囊染色体加倍获得毛白杨杂种三倍体

鉴于多倍体育种在杨树良种选育方面的优势,针对配子败育严重的毛白杨作母本杂交困难等问题,根据多年实地观察,选择结实率较高的毛白杨无性系3119、3532、8212为母本,银腺杨雄株YX1为父本,尽可能在雌蕊发育接近可授期时进行雌花枝水培,防止因营养不足而导致杂种胚败育的影响,在此基础上,选用39和42℃高温分别对授粉后4、16、28和52 h的雌花序持续处理2和4 h,并设置未施加高温处理的对照组合,同时同步固定与处理花序状态相同的毛白杨无性系3119的雌花序,组织切片观察统计胚囊发育过程各时期所占比例,以确定毛白杨胚囊染色体加倍与胚囊发育的相关关系。结果表明：3个杂交组合的各处理共获得458株毛白杨杂种三倍体,其中毛白杨3119×银腺杨组合共获得211株杂种三倍体,平均三倍体得率为57.97%;毛白杨3532×银腺杨组合共获得230株杂种三倍体,平均三倍体得率为65.71%;毛白杨8212×银腺杨组合共获得17株杂种三倍体,平均三倍体得率为70.83%,对照组合未获得杂种三倍体。从染色体加倍有效处理时期看,毛白杨3119雌花序在授粉后4~64 h均处于胚囊发育的3次有丝分裂内,不同花序间以及同一花序不同胚珠间表现出一定程度的不同步性,证明高温加倍获得的毛白杨×银腺杨杂种三倍体来源于胚囊染色体加倍;而从染色体加倍的处理温度和持续处理时间看,39、42℃的处理温度和2、4 h的处理持续时间均适宜于毛白杨胚囊染色体加倍,不同处理温度和不同持续处理时间之间并无太大差异。对杂种后代生长性状观察结果表明,各杂交组合的三倍体株高和地径平均值普遍高于二倍体。有关研究结果表明,高温诱导胚囊染色体加倍是一种高效获得杨树杂种三倍体的方法,对于毛白杨遗传改良具有重要价值。

温度对枇杷花粉管生长和胚囊寿命的影响

【目的】阐明温度对枇杷花粉原位萌发、花粉管生长和胚囊寿命的影响,明确枇杷花粉萌发、花粉管生长的最适温度,为枇杷花期管理及生态区划提供新的科学依据。【方法】以‘大五星’为试材,将其离体花枝置于不同温度的恒温箱中进行培养,用‘龙泉5号’进行异花授粉,授粉后不同时间段分别采集花朵,采用荧光显微观察方法观察统计花粉萌发和花粉管生长和胚囊活力情况。【结果】在10.0、15.0和20.0℃的温度条件下花粉萌发率、被花粉管生长穿过的花柱比率和有花粉管的胚珠比率显著高于其他温度,当温度为5.0℃时花粉的萌发率仅为10%,温度升高至25.0、30.0℃时,萌发率又分别显著下降至65%和45%。当温度为5.0、30.0℃时,在授粉后120 h均未发现有花粉管穿过花柱生长至胚珠。【结论】温度对枇杷花粉萌发、花粉管生长和胚囊寿命有显著影响,枇杷花粉萌发的最适温度为19.9℃,花粉管最适宜的生长温度为18.0℃。

利用激光扫描共聚焦显微术对同源四倍体水稻胚囊形成与发育的进一步观察

应用改进的整体染色透明激光扫描共聚焦显微术(WCLSM),对同源四倍体水稻PDER-2B-4x胚囊的形成与发育过程进行观察。发现其胚囊的形成发育过程与二倍体的一致,可以清楚地划分为8个发育时期,即孢原细胞形成期、大孢子母细胞形成期、大孢子母细胞减数分裂期、功能大孢子形成期、单核胚囊形成期、胚囊有丝分裂期、八核胚囊发育期和成熟胚囊期。除正常发育的过程外,大孢子发育的各个过程均出现一些异常现象,包括:细胞退化、核位置异常、核数目异常和细胞分化异常等。这些异常可能最终导致多种结构异常成熟胚囊的形成。