植物激素对烟草花粉萌发及授粉后花粉管生长的影响

采用离体萌发法研究外源植物激素(GA、IAA、ABA、6-BA)对栽培烟草、花烟草和黄花烟草花粉萌发的影响。结果表明,ABA抑制3个烟草种的花粉萌发;栽培烟草花粉萌发最适的GA浓度为10 mmol/L,IAA浓度为10 mmol/L,6-BA浓度为15 mmol/L。黄花烟草花粉萌发的最适GA浓度为100 mmol/L、IAA浓度为30 mmol/L、6-BA浓度为4 mmol/L。花烟草花粉萌发最适6-BA浓度为1 mmol/L,GA和IAA抑制其花粉萌发。用半离体培养实验探究上述激素对栽培烟草自交,及其作为母本与花烟草和黄花烟草杂交授粉后花粉管生长的影响,结果表明,4种激素均促进花粉管生长,且对栽培烟草(自交亲和)花粉管生长的促进作用最强,但GA抑制花烟草花粉管生长。此外,6-BA还能改善黄花烟草花粉管在杂交授粉过程中的卷曲现象。

烟草大小孢子发生和雌雄配子体发育研究

采用卡宝品红染色压片和石蜡切片法对迪勃纳氏烟草(Nicotiana debneyi)大小孢子发生和雌雄配子体发育过程进行了研究。结果发现:(1)迪勃纳氏烟草为两性花,其小孢子发生和雄配子体发育早于大孢子。(2)迪勃纳氏烟草小孢子发生和发育过程基本正常,减数分裂过程有少数细胞出现滞后染色体、染色体断片和染色体桥等异常现象;其胞质分裂为同时型,四分体为十字交叉型和正四面体型,成熟的花粉粒为2细胞型。(3)迪勃纳氏烟草为2室子房,中轴胎座,倒生胚珠,胚珠多数,胚囊发育为蓼型,大孢子发生和发育过程未观察到异常现象。

黄花烟草(Nicotiana rustica)、迪勃纳氏烟草(Nicotiana debneyi)与Nicotiana tabacum K326互交亲和性的荧光鉴定

利用荧光显微镜对烟草互交组合Nicotiana tabacum K326×Nicotiana rustica与Nicotiana tabacum K326×Nicotiana debneyi授粉后花粉管生长部位和形态进行观察比较。结果显示,在正交组合中,N.rustica、N.debneyi花粉管大量生长进入Nicotiana tabacum K326花柱离柱头3/4区间后停止生长,在停止生长部位弯曲、膨胀,形成大量不规则胼胝质颗粒;用蒙导法、切割花柱法、已开放花朵授粉及已开花朵重复涂抹授粉等方法均未能有效促进2个父本花粉管在K326花柱中生长,而蕾期授粉花粉管可以生长进入子房,但授粉后没有获得种子;在反交组合中,K326花粉管可以在N.rustica、N.debneyi花柱中大量生长并进入子房,N.debneyi授粉后获得种子,种子萌发率为(49.67±1.53)%。

温度对斯托克通氏烟草雄配子体形成和发育的影响

为探究低温对斯托克通氏烟草(Nicotiana stocktonii)花粉母细胞(PMC)减数分裂及其雄配子体发育过程的影响,采用卡宝品红染色法,研究不同温度条件下该材料雄配子体形成和发育的过程。结果表明:种植于昼温(31±0.5)℃、夜温(11±0.5)℃人工气候箱中的Nicotiana stocktonii花粉母细胞减数分裂过程异常现象较少,出现微核的比率较低,用新鲜成熟的花粉做萌发实验花粉萌发率较高,为(71±3)%;而种植于昼温(25±0.5)℃、夜温(3±0.5)℃条件下的Nicotiana stocktonii开花后花药大多干瘪,用新鲜成熟花粉做萌发实验花粉萌发率低,为(13.67±3)%,花粉母细胞减数分裂过程出现染色体桥、染色体不同步、染色体断片、落后染色体等现象,存在微核的细胞比率较高。因此,Nicotiana stocktonii花粉母细胞减数分裂与小孢子发育过程易受温度影响,从而影响花粉的可育性。

黄花烟草大孢子发生、雌配子体及胚胎发育的研究

研究采用石蜡切片法对野生种黄花烟草大孢子的发生、雌配子体和胚胎的发育过程进行了研究,力求探明黄花烟草胚珠发生与雌配子体形成的过程,为进一步了解其遗传背景和指导今后烟草的栽培、培育新品种提供有关资料。结果表明,野生种黄花烟草的子房由2个心皮组成,具假隔膜,中央特立胎座,倒生多胚珠;大孢子母细胞进行减数分裂后形成的4个大孢子组成四分体呈一直线排列,合点端的大孢子继续发育成为功能大孢子然后继而成为单核胚囊;雌配子体的发育经由功能大孢子通过3次有丝分裂发育成为成熟的八核胚囊,胚囊发育为蓼型;胚胎发育为茄型,果实类型为蒴果;其大孢子发生、雌配子体和胚胎均正常发育。

烟草柱头、花柱生理生化成分初步研究

为研究烟草的花柱和柱头中生理成分在不同时期的变化情况,采用苯酚法、考马斯亮蓝法、茚三酮溶液染色法、福林法、愈创木酚法分别测定了4个烟草种不同发育时期柱头、花柱中的可溶性糖、蛋白质、氨基酸,酚类含量和POD同工酶活性。试验结果表明,不同烟草种间及同种不同发育时期各生理成分含量或活性具有显著差异,变化没有规律性。测定的所有烟草种中,所有种同时期柱头中氨基酸含量低于花柱,除N.stocktonii外,其他种同时期柱头上可溶性糖含量低于花柱。测定的所有种柱头上酚类含量显著高于花柱;除N.repanda外,其他种柱头中POD活性高于花柱,‘K326’及其雄性不育系同时期柱头中蛋白质含量显著高于花柱。

4种烟草雌蕊中酚类、氨基酸和脂肪酸成分检测分析

为探究烟草雌蕊中生理生化微环境的差异,实验对一个栽培烟草种雌蕊的不同部位及3个野生烟草种(花烟草、黄花烟草和斯托克通氏烟草)始花期雌蕊中酚类、氨基酸和脂类进行成分检测分析。酚类物质测定结果表明:4个烟草种雌蕊中橙酮、花青素、山奈酚、芦丁的含量较高,其中栽培烟草K326柱头上花青素含量最高;测定17种游离氨基酸含量结果显示:4种烟草雌蕊中谷氨酸和组氨酸含量较高;脂肪酸成分测定结果显示:4种烟草雌蕊中油酸(C18:1)和亚油酸(C18:2)含量均较其它脂肪酸高,其中栽培烟草K326和黄花烟草雌蕊中油酸含量高于亚油酸(C18:1>C18:2),花烟草和斯托克通氏烟草雌蕊中油酸含量小于亚油酸(C18:1<C18:2)。

烟草小孢子发生发育过程研究

采用卡宝品红染色压片法对黄花烟草(Nicotiana rustica)、栽培烟草(Nicotiana tabacum L.Var.K326)和残波烟草(Nicotiana repanda)的小孢子发生发育过程进行研究。结果表明:黄花烟草、栽培烟草K326及残波烟草小孢子发生和发育过程的胞质分裂皆为同时型,四分体有十字交叉型、正四面体型和左右对称型3种构型,成熟花粉粒为2细胞型。3种烟草小孢子发生发育过程基本正常,但不同程度地出现了减数分裂异常现象,如同一花药内小孢子发育不同步以及同一细胞内染色体步调不一致、染色体桥、染色体落后、微核等。

黄花烟草授粉前后雌蕊生理生化变化研究

以黄花烟草(Nicotiana rustica L.)为材料,研究其柱头和花柱在授粉前后可溶性糖、可溶性蛋白、酚类、氨基酸、脂肪含量及过氧化物酶(POD)活性的变化.结果表明:授粉后柱头和花柱中的可溶性糖含量和POD活性均降低,可溶性蛋白和脂肪含量增加,总酚含量无明显变化,柱头氨基酸含量降低,而花柱氨基酸含量增加;无论是授粉前还是授粉后,与同一时期柱头比较,花柱中的可溶性糖含量高,可溶性蛋白、酚类、氨基酸、脂肪的含量及POD活性都低.

烟草花粉活力检测方法筛选

为了探究出一种快速、准确测定烟草花粉活力的方法,研究以烟草栽培品种Nicotiana tabacum L’K326’、残波烟草(N.repanda)和黄花烟草(N.rustica)的成熟花粉为材料,运用离体萌发法、FDA-PI荧光染色法、TTC染色法、I2-KI染色法以及联苯胺染色法分别对上述烟草的花粉活力进行检测.结果表明:离体萌发法是检测烟草花粉活力最准确有效的方法;TTC染色法可以用于烟草花粉活力的快速检测;FDA-PI荧光染色法、I2-KI染色法和联苯胺染色法则不适用于烟草花粉活力的检测.

蔗糖、硼、钙离子和γ-氨基丁酸对烟草花粉萌发的影响

采用液体培养法研究了蔗糖、硼酸、钙离子和γ-氨基丁酸(GABA)对4个烟草种(N.alata、N.tabacum L.cv.K326、N.repanda和N.stocktonii)花粉离体萌发的影响。结果表明:适宜浓度的蔗糖、硼酸、钙离子和GABA对花粉的萌发有较大的促进作用,超过最适浓度则起抑制作用。4个烟草种花粉离体培养的最适硼酸和钙离子浓度都为0.05 g/L,N.alata和N.tabacum L.cv.K326花粉萌发的最适蔗糖浓度为10%,N.repanda和N.stocktonii的最适蔗糖浓度为12%。N.alata和N.tabacum L.cv.K32花粉在10%蔗糖+0.05 g/L+H_3BO_3+0.05 g/L Ca^(2+)培养基上,花粉萌发率分别为92%和90%;N.repanda和N.stocktonii在12%蔗糖+0.05 g/L H_3BO_3+0.05 g/L Ca^(2+)培养基上,花粉萌发率分别为85%和87%。在上述有钙离子培养基中添加不同浓度的GABA,结果表明:N.tabacum L.cv.K326、N.repanda和N.stocktonii在加入0.7~1 mmol/L GABA后花粉萌发率与不加入GABA时没有显著差异,GABA高于该浓度花粉萌发显著受抑制;而在培养基中加入0.7 mmol/L GABA后,N.alata花粉萌发受到抑制,花粉萌发率为81%。而在无钙离子培养基(10%蔗糖+0.05 g/L硼酸+1 mmol/L GABA)中培养N.alata花粉,花粉萌发率达到91%,表明适宜浓度的GABA具有促进花粉萌发的作用,而GABA和Ca^(2+)在促进花粉萌发过程中可能具有协同作用。

不同培养基组分对烟草花粉管生长的影响

【目的】花粉管的正常萌发和生长是高等开花植物完成有性生殖的重要环节,探索适于烟草花粉管离体生长的培养基体系,对增强花粉萌发的活力和质量至关重要。【方法】采用液体培养法研究蔗糖、硼酸(H3BO3)、钙离子(CaCl2·2H2O)和γ-氨基丁酸(GABA)对4种烟草(Nicotiana tabacum L.cv.K326、N.alata、N.repanda和N.stocktonii)花粉管生长的影响。【结果】4种烟草花粉生长的最适蔗糖质量分数均为10%,最适花粉管生长的硼酸质量浓度都为0.1 g/L,最适合N.tabacum L.cv.K326和N.alata花粉管生长的Ca2+质量浓度为0.02 g/L,2.0 g/L的Ca2+最适合N.repanda和N.stocktonii的花粉管生长,而GABA对花粉管长度的变化没有明显影响。【结论】烟草花粉离体生长依赖于外源提供适宜质量分数的蔗糖、硼酸和Ca2^+,烟草种间花粉管离体生长最适Ca2^+质量浓度存在差异,花粉管离体生长对不同质量浓度GABA响应较低。

植物细胞质雄性不育和育性恢复基因调控机制研究进展

为了了解细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)是如何通过影响相关基因导致植株雄性不育,细胞核育性恢复基因如何作用于不育基因并使育性恢复,本研究综述了有关细胞质雄性不育的作用机制、作用模型、育性恢复调控机制及恢复基因在转录和翻译水平上起作用的研究。指出了细胞质雄性不育因受到多种因素影响而研究不明确,CMS/Rf作用模型在线粒体上的逆行调节信号不确定的问题,在有些农作物的研究上停滞不前的现状。因此,提出了未来可以从机制研究和构建更多不育系等方面研究的建议。

植物基因功能验证技术概述

随着生物学研究在分子水平上的不断深入和推进,越来越多的基因得以发现并成功克隆,对基因功能的研究显得日益重要,这也是后基因组时代功能基因组学的重要研究内容。植物中存在的众多基因发挥着不同的作用,控制着不同的合成途径,基因各自发挥的功能对植物起着至关重要的作用。总结了有关基因功能验证技术方面的研究,并将常用于验证基因功能的方法做一归纳,以便为后续的试验研究提供生物学基础。

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.

不同肥料处理对烟叶机械承受能力的影响及其机制研究

【目的】研究不同的肥料处理对烟叶机械承受能力的影响,及其潜在的作用机制。【方法】以云烟87为试验材料,设计大田试验,通过方差分析和显著性检验进行研究。【结果】与对照组相比,硫酸钾、硼砂、水溶性有机钾、水溶性有机钾+喷施含微量元素的菌肥和含微量元素的菌肥处理能显著提高云烟87脚叶、下二棚和腰叶的机械承受能力,降低田间折断率,同时能提高烟叶主叶脉中的木质素含量。研究结果显示,抗折损的烟叶主叶脉中木质素含量以及烟叶叶肉组织中的木质素合成关键酶过氧化物酶(POD)和L-苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性普遍偏高。烟叶的最大机械承受重量与主叶脉中的木质素含量呈正相关。主叶脉解剖结构特征表明,抗折断烟叶中的维管束厚度较大,机械组织较多,肥料处理能增加维管束厚度。【结论】以上肥料处理能提高烟叶叶肉组织中POD和PAL活性、叶柄主脉木质素含量,使茎秆机械强度增加,有效增强烟叶机械承受能力。

花粉管细胞壁原子力显微镜观测制样方法优化

原子力显微技术是研究植物细胞壁超微结构与力学性质的重要表征手段,良好的样品制备是获得可靠数据的前提。花粉管作为微米级别的植物样品,是研究细胞壁结构与功能的典型实验材料,但是制样过程中活性生理状态下的花粉管与基底黏附不牢固,难以获得活性生理状态下的花粉管原子力显微镜观测数据。该文以烟草(Nicotiana tabacum)花粉管为材料,对花粉管原子力显微样品制备和观测方法进行优化,采用固体培养基薄层作为花粉管与基底之间的黏附剂,花粉管在萌发和生长的同时完成与基底的黏附。与常规的干燥-复水法相比,优化的液下黏附法,可在液体环境下直接观测,无需经过干燥处理,避免了干燥-复水过程对花粉管造成的形貌皱缩与力学性质改变,能够获得活性生理状态下花粉管细胞壁原位的高分辨率原子力显微镜观测数据。该方法可应用于不同种属及不同尺寸花粉管的原子力显微镜观测。

残波烟草和斯托克通氏烟草的大孢子发生及雌配子体发育比较研究

研究以残波烟草和斯托克通氏烟草为材料,采用直接观察和石蜡切片法对其大孢子发生和雌配子体发育过程进行了研究.结果表明2个种有很多相似之处:形态学上,均为管状花,自花授粉,果实为蒴果等;胚胎学上,二者均为二室子房,倒生多胚珠,大孢子母细胞经减数分裂形成直线型四分体,3个退化后剩下一个形成功能大孢子,成熟胚囊为八核七细胞胚囊.但2个种发育过程中也有不同之处:在形态和开花物候上,植株高度、花朵大小颜色等均有差异,从移栽至现蕾时间和花期长短也有差异;胚胎学上,珠被绒毡层退化时间、胚囊发育中细胞形态不同.2个种均未发现胚发育的异常及胚囊败育的现象.