被子植物花粉和雌蕊互作的分子基础

被子植物的花粉自落到柱头上开始,花粉和雌蕊组织即发生一系列的相互识别作用,这个过程包括花粉与柱头互作、花粉管极性生长和引导、精细胞在胚囊中释放和完成双受精。近年来,已相继发现并且克隆了花粉与柱头互作以及花粉管生长和引导相关的基因。本文对花粉粘附、水合、萌发以及花粉管生长和引导的分子机制进行了综述,重点讨论了花粉粘附的糖蛋白互作、花粉水合的脂类调控途径以及花粉管极性生长的阿拉伯半乳聚糖蛋白等小分子引导机制,以期为被子植物的繁殖生物学研究提供理论依据。

裸子植物和被子植物花粉管生长机制的细胞学比较

为了比较裸子植物和被子植物花粉管生长机制,本研究利用激光共聚焦显微镜、全内反射荧光显微镜、透射电子显微镜观测比较了青杄、雪松、烟草和百合花粉管中FM4-64染色的时间变化特性和波动特性、囊泡移动速度、单位时间内细胞壁体积的增加,结果发现:与被子植物烟草和百合花粉管相比,裸子植物青杄和雪松花粉管中FM4-64荧光强度前期增加速度慢,后期降低速度慢,表明裸子植物花粉管的胞吞和胞吐速率明显低于被子植物花粉管。其次,裸子植物中的青杄和雪松花粉管中分别只有28%和34%的囊泡在移动,且多数囊泡移动速度小于被子植物烟草和百合花粉管,揭示了裸子植物花粉管中单位时间内能移动到顶端进行胞吐作用的囊泡的数量要少于被子植物的。然而裸子植物青杄和雪松花粉管单位时间内需要增加的细胞壁体积大于被子植物烟草花粉管。这些结果暗示着来自囊泡的细胞壁前体物质的积累对裸子植物和被子植物花粉管顶端细胞壁的增加的贡献是不同的。

被子植物胚囊结构的观察方法

介绍观察被子植物胚囊结构的方法。现较常用的方法有整体染色切片法在普通光学显微镜下观察;整体染色透明法或整体透明法在相差显微镜、微分干涉差显微镜或激光共聚焦扫描显微镜下观察;酶解法分离胚囊在微分干涉差显微镜、荧光显微镜或普通光学显微镜下观察。文章并讨论了各种观察方法的优缺点。

烟草雌蕊的花粉管生长途径中几种植物激素的免疫金电镜观察

用免疫金电镜法观察了大叶烟花柱、珠孔及助细胞内玉米素 ( t- Z)、吲哚乙酸( IAA)、赤霉素 ( GA7与 GA4 )和脱落酸〔( + ) ABA〕的分布。刚授粉时的花柱引导组织细胞内与胞间基质中 t- Z较多、IAA、GA7/4 、( + ) ABA较少 ;授粉后 2 4 h(此时花粉管已穿过花柱中部 ) ,该部位 t- Z显著减少 ,IAA略增加 ,GA7/4 显著增加 ,而 ( + ) ABA仍较少。授粉后 2 4 h,花柱中段薄壁组织细胞内与胞间基质中 IAA比刚授粉时显著增加。增加的 IAA、GA7/4 主要分布在淀粉体、液泡与胞间基质中。穿过花柱中部的花粉管壁上有 IAA。刚授粉时珠孔与助细胞内 t- Z较多 ,丝状器内有大量的 t- Z;授粉后 96h,这些部位的 t- Z显著减少。刚授粉时珠孔与助细胞内 IAA、GA7/4 、( + ) ABA较少 ;授粉后 96h,除退化助细胞与宿存助细胞内 GA7/4 较多外 ,其它部位的这些激素仍较少。根据这些结果 ,讨论了雌蕊内这

不同授粉方式对香蕉花粉萌发与花粉管生长的影响及显微观察

以可育、高结实率香蕉野生种质资源小果野蕉(AA)及粉蕉栽培品种热粉1号(ABB)为材料,观察香蕉花、子房、胚珠结构,研究不同授粉方式对花粉萌发、花粉管生长的影响。结果表明,小果野蕉自花授粉后花粉萌发率高,萌发数量随授粉时间递增,授粉3 d时达到峰值,后不再变化。花粉管生长迅速,授粉后8 h可到达花柱中部,24 h可到达子房,受精过程可持续1~3 d。不同授粉方式下,自花授粉花粉萌发数量显著高于异花授粉,达到萌发峰值比异花授粉早2 d。且异花授粉花粉管会产生畸形,如花粉管短粗、末端粗壮膨大、形状扭曲等。综上,野生香蕉种质资源自交亲和,花粉萌发、花粉管伸长、受精过程发育良好,是理想的杂交材料。异花授粉时花粉与柱头的亲和性降低、花粉管萌发异常、栽培种胚珠发育不完全等因素致使杂交育种效率低。

巴旦杏授粉试验及花粉管生长的荧光显微观察

对巴旦杏 4个主栽品种的授粉试验结果表明 :自花授粉试验中“鹰嘴”、“双果”坐果率分别为 1 9.74%和 4.2 9% ,“纸皮”和“麻壳”坐果率为零 ;自然授粉状态下 4个主栽品种坐果率在 9.37%～ 2 0 .1 3%之间 ;人工异花授粉试验中 4个品种 9个授粉组合坐果率绝大多数都在 40 %以上 ,其中混合花粉授粉试验结果最好 ;人工养蜂条件下的坐果率明显高于无蜂自然授粉的坐果率 ,昆虫传粉可达到人工混合花粉授粉的效果。授粉试验还表现出巴旦杏雌蕊柱头的有效授粉时间为开花后花期的前 4d,授粉越早 ,越有利于坐果。荧光显微观察表明 ,巴旦杏花粉管最早约于授粉第 7天通过花柱基部到达子房室 ,第

油茶自交和异交过程花粉管生长的荧光显微观察

以普通油茶‘华硕’为试材,运用荧光显微观察法,研究了其自交和异交授粉后花粉在花柱上萌发和花粉管生长变化情况。结果表明:自交和异交授粉后,花粉均能在柱头上正常萌发,且花粉管均能生长到花柱基部,但生长速度不一样,异交的生长速度略快于自交;自交授粉72 h后花粉管到达花柱基部,异交60 h到达花柱基部,自交192 h后花粉管到达胚囊;自交与异交授粉花粉管白天生长速度均显著高于晚上。

山丹与几种百合的杂交及花粉管生长荧光观察

以山丹与2个百合种、5个杂种系列品种为亲本,设计12个杂交组合进行远缘杂交,并通过荧光显微镜对几个杂交组合的花粉萌发及花粉管生长动态进行观察。杂交授粉研究表明,山丹×有斑百合、山丹×兰州百合施用0.05%NAA坐果率分别可达70.3%、34.4%,山丹×索邦、山丹×白天堂施用0.1%NAA坐果率更高,分别为26.7%、36.7%,山丹×西伯利亚采用延迟授粉方法,其坐果率最高,为53.3%,山丹与精粹和托里诺的杂交均为无胚种子。荧光观察结果表明,山丹×有斑百合和山丹×西伯利亚有较高的亲和性,授粉4 h后均可看到有大量花粉管萌发,授粉16 h时,山丹×西伯利亚花粉管到达子房基部;授粉24 h时,山丹×有斑百合花粉管到达子房基部。山丹自交后,花粉萌发较晚,48 h时大量花粉管进入子房。结果表明,延迟授粉、切割花柱、施用萘乙酸(NAA)等方法对山丹杂交组合的坐果率均有一定提高,但其也受杂交组合、杂交亲本及药剂浓度的影响,不同杂交组合的促进作用差异显著,不同浓度药剂对其结实率的影响也较大。

慈姑雌花在自然居群中的受粉过程——花粉粒落置、萌芽及花粉管生长的荧光显微观察

用荧光显微术观察了慈姑（Ｓａｇｉｔｔａｒｉａ ｔｒｉｆｏｌｉａ Ｌｉｎｎ）不同时期的雌花柱头上花粉粒的落置、萌发及花粉管的生长过程与途径。结果表明：该种雌花开花２ｈ 柱头受粉率为０，开花４ｈ 和８ｈ受粉率分别为５３８％ 和９８３％ ，柱头上花粉萌发率达１００％ ；花粉管沿雌蕊之向心一侧的组织中穿行，至子房基部后部分花粉管转向胚珠，由珠孔进入珠心。本研究发现该种花粉管常穿过子房基部至花托组织，并可进入其他雌蕊中。

例谈高中生野外观察能力的培养——以“被子植物双受精”一节为例

观察能力是学生学习生物学知识应具备的基本能力之一。生物学知识往往与大自然和生命现象紧密联系，在讲授课本理论知识的同时，生物野外实习或简单的野外观察能对生物课堂教学起到铺垫作用。笔者在讲解被子植物双受精过程时发现，学生对被子植物种子形成过程理解困难，主要是因为有关植物开花方面生物学知识的欠缺，多数学生甚至不知道一朵完整两性花的结构，教学显得力不从心。下面通过组织学生野外观察后再进行教学活动，与常规教学进行比较，分析了野外观察能力培养对高中生物教学的重要作用。

亚洲百合与东方百合远缘杂交花粉管生长荧光观察及胚培养

以亚洲百合杂种系的3个不同倍性品种"布鲁拉诺"(‘Brunello’,4x)、"耀眼"(‘Dazzling’,3x)和"多安娜"(‘Pollyanna’,2x)与东方百合杂种系的2个二倍体品种"西伯利亚"(‘Siberia’,2x)和"索邦"(‘Sorbonne’,2x)为试材,采用荧光显微镜观察法和胚培养法,研究了亚洲百合与东方百合几个品种正反交授粉后花粉萌发及花粉管生长过程和不同方法处理幼胚对胚萌发及幼苗生长的影响,以期获得亚洲百合与东方百合远缘杂交新品种。结果表明:除"耀眼"外,杂交中其它百合品种柱头上的花粉均能萌发并形成花粉管,但多数花粉管在授粉72h后表现出顶端膨大、缠绕折叠或出现胼胝质等异常现象,只有少量花粉管到达子房。其中,"布鲁拉诺"×"西伯利亚"、"布鲁拉诺"×"索邦"、"索邦"×"布鲁拉诺"和"索邦"×"多安娜"组合花粉管在授粉120h后到达子房;而"西伯利亚"×"布鲁拉诺"、"西伯利亚"×"多安娜"、"多安娜"×"索邦"和"多安娜"×"西伯利亚"组合中,花粉管生长缓慢甚至在花柱中停止生长,授粉120h后仍未伸向子房。同时,通过胚培养获得了种间杂种,胚培养时以授粉后40d左右胚龄为宜;最佳幼胚处理方法为剥离种皮和胚乳,只取幼胚的方法;MS+NAA 0.01mg·L^(-1)+BA 0.1mg·L^(-1)是胚培养的最适培养基。

耳叶补血草花粉萌发及花粉管生长状况的荧光显微观察

【目的】耳叶补血草是蓝雪科补血草属的多年生草本植物,具有较高的生态、药用和观赏价值。但其结实率极低影响了种群的繁殖。【方法】通过野外观测、荧光染色等手段对其花部特征、花粉萌发及花粉管生长状况等进行研究,以探讨耳叶补血草在传粉、受精过程中影响种子形成的因素。【结果】耳叶补血草的单花寿命较短仅1 d,开花和散粉都集中在早上;花柱5枚,柱头丝状,但柱头花粉数量少且自花粉滞溜严重。自然状况下,花粉落置在柱头上5 h后开始萌发,10 h时花粉管长约为花柱长度的1/4,20 h时花粉管达到花柱的2/3处,25～30 h花粉管到达子房。异花授粉比自花授粉有着较高的花粉萌发率和花粉管生长速度。【结论】耳叶补血草较多的花柱数目并没有增强雌蕊的授粉能力。柱头较差的花粉粘着力、自花粉滞留严重,且挤占花柱通道而抑制异花粉的萌发和生长,成为耳叶补血草传粉受精方面影响结实的因素。

被子植物胚胎学的学科史及其哲学思考

在对植物性别和有性生殖的认识基础上，被被子植物胚胎学从植物学中分支出来成为一门独立的学科，这门学科经历了描述胚胎学、比较胚胎学、实验胚胎学的发展阶段，现已形成了一门综合性学科──生殖生物学。被子植物胚胎学产生和发展的历史中蕴含着许多哲学思想。

中外科研团队揭示被子植物繁衍关键机制

被子植物的受精过程是作物种子形成的关键环节,其繁衍受精讲求“独一无二”,这也是不同物种间存在生殖隔离的主要原因之一。近日,《自然》杂志在线发表了山东农业大学与美国马萨诸塞大学阿默斯特分校共同完成的科研成果,成功揭示了被子植物阻止多个花粉管进入胚珠的分子机制。这将对常见粮食作物、水果蔬菜和花卉等植物的杂交育种和远缘杂交育种有重要意义,也将对丰富种质资源、提升育种品质领域发挥重要作用。

被子植物无融合生殖研究方法

对研究植物无融合生殖的方法进行综述 ,归纳为四类 :宏观观察法、显微观察法、生物化学法和分子生物学法 .各种方法都有优势 ,但以依赖显微镜的观察法最为可靠 .

被子植物双受精过程中雌雄互作的分子机理

被子植物通过独特的双受精方式完成繁殖。一直以来,花粉管精确到达胚囊释放精细胞并完成双受精的分子机制是备受关注的科学问题。近年来,有关花粉管导向、精细胞释放、精卵融合的研究取得了突破性进展,本文就被子植物双受精过程中雌雄互作的分子机理进行了梳理,以期为中学生物学中相关内容的教学提供参考资料。

被子植物双受精过程模型的制作

双受精是被子植物有性生殖特有的现象。双受精的概念和过程在初一生物第七章教学中既是重点,又是难点。由于植物胚珠着生的方式有直生、横生、弯生、倒生四种类型。直生胚珠植物的双受精过程较直观易懂,但大多数被子植物则是倒生胚珠,教材中也选用了这一方式的插图,使学生理解起来较困难。笔者在教学中,用纸板制作了动态的双受精模型,直观形象,演示方便,收到了好的教学效果。

水稻花粉萌发及花粉管生长动态

用显微镜观察水稻花粉粒的萌发、花粉管在雌蕊中的生长以及授粉后不同时间剪除柱头处理对颖花结实率的影响。水稻花粉粒在授粉2min后开始萌发；5～10min后花粉管穿过柱头进入花柱生长；约经30min花粉管顶端到达子房基部；40min时有些花粉管顶端可接近胚囊，此时花粉管内胼胝质形成，但数量较少；50min后花粉管内胼胝质塞大量形成，花粉粒萎缩干瘪。水稻花粉管在柱头、花柱和子房中的生长速率分别为1500、5000、5400μm／h。水稻授粉后10～15min剪除柱头的处理只有极少量颖花结实，授粉后20～50min剪除柱头处理的颖花结实率随处理时间推迟而升高，授粉后50min剪除柱头处理的结实率达60％以上，接近正常。