Sex Determination and Sexual Organ Differentiation in Flowering Plants

The research in the genetics of sex determination and the differentiation of reproductive organs in flowering plants has long been a topic in recent years. Understanding the genetic and molecular mechanisms that control sex determination in flower- ing plants relies on detailed studies of the differentiation of sexual organs. Current theories about sex chromosomes have illuminated the mechanisms of plant sex determination. In addition, recent progress in cloning floral homeotic genes which regulate the identity of the floral organs has generated molecular markers to compare the developmental programs of male, female and hermaphrodite flowers in several species. In this review, the authors focus attention on these recent findings and provide a brief overview of the genetics of plant sex determination and the mechanism of sex determination gene expression and gene programs.

木薯花性别分化关键时期的转录组分析及雌花分化相关候选基因的筛选

针对木薯雌花数量严重缺乏的育种难题,本试验以木薯品种‘新选048’为试材,测定木薯花性别分化关键时期雌花和雄花的转录组数据,分析差异表达基因的功能及其可能参与的调控通路,揭示木薯雌花分化的分子机制,挖掘木薯雌花分化的相关候选基因,并采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明:在木薯花性别分化关键时期,雌花和雄花共有545个差异基因,其中48.63%的差异基因富集到花器官的形态建成及发育的GO途径,且富集到植物苯丙素生物合成、植物激素信号传导2个代谢通路的基因最多,4个花性别分化基因AGL11、YABBY4、CRC、SUP在雌花中显著上调表达,4个细胞分裂素信号通路基因HK4、HPt4、ARR8、ARR12在雌花中显著上调表达,生长素的早期响应基因IAA14、GH3、SAUR22、SAURR20在雌花中显著下调表达。因此,木薯花性别分化主要涉及花粉、配子体、花器官的形态建成及发育的生物途径和植物苯丙素生物合成、植物激素信号传导2个代谢通路,细胞分裂素和生长素可能参与了木薯雌花分化过程,AGL11、YABBY4、CRC、SUP、HK4、HPt4、ARR8、ARR12可能是木薯雌花分化的正调控基因。

单性花植物性别分化研究进展

性别分化是生物界普遍存在的一个自然现象。单性花由于仅含一种有功能的性器官,通过对其研究有助于解释植物性别分化和性别决定调控机制。植物性别决定方式多样且复杂,既有通过性别决定基因决定性别,又有性染色体,通过阻止性别决定基因重组确保稳定的性别分离;同时表观遗传由于影响基因表达活性,对性别分化也发挥重要作用。此外,植物激素、遗传因子、表观遗传修饰等之间存在相互作用,共同决定单性花性别。本文从单性花分类、雌雄花表型性状差异、遗传基础、表观遗传修饰、激素调控等方面综述单性花性别分化和决定调控机理,并提出未来研究中将面临的挑战和应对策略,为揭示植物性别分化和决定的机理提供有效参考。

四川麻疯树花序结构和雌雄花动态研究

本文研究了四川麻疯树雌雄花序结构和雌雄花动态,初步描述了麻疯树的花序结构和生殖物候,分析了雌雄花数目和比例的影响因素。麻疯树为单性花同株,腋生或顶生聚伞花序,雌花一般着生于有限花序的顶端,雄花由无限花序的顶端产生。由于资源限制,麻疯树花蕾期雌花和雄花并不能全部发育至开放阶段,中途出现萎蔫、脱落。生殖物候存在很大的样地间差异,也存在样地内麻疯树着生微环境异质性的差异。麻疯树雌花比例和数目存在较大的样地间差异,可能受水分条件的影响。开花时间也会影响到雌花比例和数目,头茬花高于二茬花,早花高于晚花。结果枝的大小会影响到雌花数目和比例,结果枝越大,雌花数目和比例越大。综合分析,麻疯树单枝雌花数目、雌雄花比例可能受单枝头年的将来投资和样地非生物环境的影响。

青钱柳幼树花性别分化规律

连续多年观察青钱柳开花,分析了温度、光照、降水、树高、胸径和花龄对青钱柳幼树花性别分化的影响。结果表明,青钱柳的雌、雄花出现时间与花前积温有关,雄花始终比雌花早出现5-7 d,雌、雄花期能相遇;青钱柳幼树有雌花株、雄花株、雌雄花同株多种花性别类型,其中雌花株出现的概率与前一年的降水量和开花前6个月的光照存在显著的正相关关系,其他花性别类型个体与温度、光照和降水关系暂不明显;不同花性别类型植株胸径和树高均值大小为:两性花株>雌雄花同株>雌花株>雄花株>未开花株;青钱柳幼树花性别转变现象普遍,大部分青钱柳首次只开雌花,第2、3年开花时变成雌雄花同株类型,雄花株比例随花龄增长呈下降趋势,雌雄花同株比例增大;青钱柳开花后会出现不同程度的停开花现象。

薄皮甜瓜单性花性状转育研究

通过对雄全同株类型薄皮甜瓜品种单性花转育的研究 ,表明单性花性状受显性基因控制 ,转育F1均表现为雌雄异花同株 ,回交后代出现雌雄异花同株和雄全同株的分离 ,经卡方检测 ,分离比例符合 1∶1。经杂交 1代 ,回交 2代的转育 ,后代果实性状逐渐趋于薄皮甜瓜品种 ,性状表现优良 ,通过自交 ,可选育出薄皮甜瓜单性花自交系 ,用于杂一代制种上。

植物生长调节剂对黄瓜花性生理的影响

一、目的与材料方法 黄瓜是雌雄同株异花植物。

黄瓜性器官败育的细胞学研究

应用改良的压片染色法和石蜡切片法,研究黄瓜雌、雄花中性器官的败育过程。结果表明:雄花中雌蕊原基在小孢子母细胞时期退化成一痕迹,而雌花中雄蕊原基则在大孢子时期退化成一痕迹。黄瓜雌、雄花发育进程中,从两性期至大、小孢子时期所经历的时间不同,雄花较短,雌花较长。

芦笋三种花蕾性别分化相关差异蛋白表达分析

【目的】探究与芦笋性别分化相关的蛋白,为揭示性别分化的分子机制奠定基础。【方法】以芦笋雌株、雄株、雄性两性株两性分化期的花蕾为材料,采用双向电泳、质谱鉴定和生物信息学相结合的方法,对其进行蛋白质差异表达分析。【结果】通过双向电泳3次重复试验发现,雌、雄花蕾相比,雄花蕾特异蛋白点25个,上调蛋白点5个;雌花蕾特异蛋白点13个,上调蛋白点12个;雄性两性花蕾与雄花蕾相比,特异蛋白点19个,上调蛋白点8个。经过质谱鉴定及生物信息学分析,鉴定出雄花蕾特异或上调表达同源蛋白6个,包括1个促进α淀粉酶合成的luminal binding protein(Bi P);3个参与糖代谢的蛋白,分别为β淀粉酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶和胞质磷酸甘油酸激酶;1个与质体相关的脂连接蛋白PAP fibrillin和1个未知功能的Os02g0634900蛋白;雄性两性花蕾和雌花蕾特异或上调表达同源蛋白16个,包括2个参与糖酵解过程的蛋白,即烯醇化酶1和胞质磷酸甘油酸激酶;2个维持细胞结构的蛋白,即肌动蛋白亚型B和肌动蛋白;2个参与能量代谢的蛋白,即ATP合成酶CF1α亚基和ATP合成酶β亚基;2个参与细胞内物质运输的蛋白,即小GTP结合蛋白和GTP结合蛋白,1个抑制蛋白质合成的核糖体失活蛋白,1个参与物质运输和信号转导的蛋白,即ADP核糖激化因子相似蛋白,1个催化磷酸基团转移的蛋白,即核苷二磷酸激酶,1个脂质相关蛋白,1个与光合作用(光系统Ⅱ)有关的蛋白,即放氧增强蛋白1,1个允许离子、糖和氨基酸被动转运穿过外膜的蛋白,即细胞外膜孔道蛋白,2个未知功能的蛋白,即细胞内病程相关蛋白亚型4和假想蛋白。【结论】β淀粉酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶、胞质磷酸甘油酸激酶、luminal binding protein(BiP)、PAP fibrillin和Os02g0634900在芦笋上的同源蛋白与芦笋雄性器官发育相关;烯醇化酶1、胞质磷酸甘油酸激酶、肌动蛋白亚型B、肌动蛋白、ATP合成酶CF1α亚基、小GTP结合蛋白、GTP结合蛋白、核糖体失活蛋白、ADP核糖激化因子相似蛋白、核苷二磷酸激酶、脂质相关蛋白、放氧增强蛋白1、细胞外膜孔道蛋白和假想蛋白在芦笋上的同源蛋白,ATP合成酶β亚基、细胞内病程相关蛋白亚型4与芦笋雌性器官发育相关。放氧增强蛋白1和细胞外膜孔道蛋白在芦笋上的同源蛋白可能为雌性器官发育的关键蛋白。

N、P和调花丰产素对板栗生长及花性别调控研究

采用正交设计法Ｌ９（３４），就尿素、过磷酸钙、调花丰产素３个因子各水平协同对板栗的雄花数、雌花数、枝长、枝粗、结蓬数共５个指标作用效应进行试验。结果表明：３因子中过磷酸钙、调花丰产素为影响板栗雌花、结蓬数及新枝增粗生长的显著作用因子，而尿素作用效应则不显著。其相应的协同作用最佳组合为０ｋｇ的尿素，１．０ｋｇ的过磷酸钙，１００ｍｇ·Ｌ－１的调花丰产素。

青藏高原东部橐吾属植物的花性分配和雌全同株系统

雌全同株是指同一植株内同时拥有雌花和两性花的性系统,至今对该性系统的适应性研究较少。本文以青藏高原东部常见的3种橐吾属植物为材料,调查植株内头状花序的位置,植株高度和个体叶片去除对花性分配的影响。结果表明,3种橐吾均自交不亲和,并且花部特征存在显著的花序轴内变异,无论总状花序基向式发育还是顶向式发育,均表现出早期花有较大的花展示和偏雌的性分配,晚期花拥有较多胚珠和偏雄的性分配。较高的个体拥有较大的花展示,并在雌性功能上投入更多;被去除叶片的个体的花展示和雌花生物量投入均明显下降。然而,植株高度和叶片去除并不会改变花特征在花序内的变异。分析认为橐吾属植株的雌全同株系统的进化意义为资源的灵活分配和吸引传粉者,但无法排除减少雌雄功能冲突的可能。

麻竹开花不孕发育过程及育性调控研究

为探讨麻竹开花不育机理,开展育性调控,有效提高麻竹结实率,采用野外观察麻竹花形态、扫描电镜观察花粉形态及外源激素调控开花结实等方法,对麻竹开花不孕发育过程及育性调控进行研究。结果表明:麻竹花为假花序,颖花,闭合型;花期为每年的4—11月;花粉粒平均直径为27.1μm,萌发孔外孔径平均为3.83μm,内孔径直径平均为1.96μm。种子为坚果状颖果,卵球形,长0.55~0.86 mm,直径2.22~3.35 mm。麻竹开花不育有3个重要原因:(1)雌雄蕊无法同时间内授粉;(2)小花柱头生长不良;(3)花粉日照易失水。麻竹开花结实率受外界因素影响,生长素调控可以促进麻竹结实,获取种子。

部分砍伐干扰下麻疯树繁殖特征的研究

麻疯树(Jatropha curcas L.)是西南干热河谷地区重要的生物柴油树种.实验以云南元江干热河谷生境相同的两个居群麻疯树(部分砍伐干扰与未砍伐)为研究对象,对麻疯树从花期到果期的繁殖特征,包括分枝数、花枝数、开花频次、单花序雌雄花数量以及结实量进行调查,分析砍伐干扰可能对麻疯树的有性繁殖产生影响.结果表明:砍伐干扰居群麻疯树的部分繁殖特征,包括花枝分化率,开花频度,以及结实量显著低于未砍伐居群;而雌花生物量、雄花生物量、单花序雌花数目、单花序雄花数目与雌雄性比等繁殖特征则砍伐居群与未砍伐居群无明显差异.麻疯树受砍伐干扰时,其营养生长与生殖生长过程是一个动态平衡的过程,并通过调整部分繁殖特征来适应外界干扰;而麻疯树在雌雄花生物量、雌雄性比、单花序雌雄花数目等性别分配间的资源分配特征相对稳定,受砍伐干扰影响较小.

不同流域麻疯树性别分化及两性花序中雌花数目特征

基于随机取样和跟踪观测的方法,对金沙江和红河两流域干热河谷区麻疯树Jatropha curcas前后2次开花过程中性别分化特征以及两性花序中雌花数目进行了跟踪观测和对比研究。结果表明:①两流域麻疯树单个1年生小枝分化出两性花序数均较少,且受林地环境的影响较大;②第1次开花时,两流域麻疯树两性花序数均远高于雄性花序数,而第2次开花时,两性花序数略低于雄性花序数;两性花序中雄雌花朵数比均高达15:1以上,且第2次开花远高于第1次开花;③第1次开花时,两流域麻疯树中具有6～10朵雌花的两性花序所占比例均为最高,均在40%以上,但具有16朵及以上雌花的两性花序较少,仅占2%～3%;而第2次开花时,雌花数均较少,具有1～5朵雌花的两性花序均占80%以上;④在麻疯树两性花序、雌花朵产生量及坐果率方面,金沙江流域永胜县分布区优于红河流域双柏县分布区。林地、流域及区域气候环境可能对开花特性存在较大影响,而适当"干""热"环境对两性花序及雌花朵的产生可能更有利。

苦瓜MADS盒基因的克隆和表达研究

根据MADS box基因保守区结构 ,设计简并性引物 ,利用 3’RACE方法 ,从苦瓜 (MomordicacharantiaL .)中分离出花特异表达基因的cDNA片段 .同时利用 5’RACE方法获得了全长cDNA ,命名为BAG .序列分析表明 ,该cDNA全长 10 0 1bp ,含一个编码 2 2 8个氨基酸的完整开放阅读框 ,5’端和 3’端非翻译区分别为 5 0、2 6 7个碱基 ,poly(A)尾巴长 2 2个核苷酸 ,具有典型的植物MADS box基因的结构 .该基因编码的蛋白质与黄瓜 (CUM10 ,CAG1) ,棉花(GHMADS 2 ) ,以及拟南芥AGL11等MADS盒基因蛋白质的同源性分别为 :95 %、93%、84 %、72 % .Southern杂交分析显示 ,在基因组中至少有两个拷贝存在 .应用RT PCR和Northern杂交结果证实 。

高等植物开花结实的多胺研究进展

多胺是广泛分布于植物体内具有调控作用的生理活性物质 ,其代谢变化与高等植物的生长和发育关系密切。本文概述了多胺与植物花芽形成、花器官分化以及开花、坐果和果实发育的关系 ;并就外源多胺对植物开花坐果的影响做了述评 ,对多胺在植物开花结实中可能的作用机理及今后的研究方向和应用潜力进行了讨论。

施N量对兰竹荔枝氨基酸含量和花性的影响

以２２年生兰竹荔枝为试验材料，设４个施Ｎ水平（ｋｇ株－１）：Ｎ１０．２５，Ｎ２０．５，Ｎ３０．８，Ｎ４１．２．试验结果表明：Ｎ１至Ｎ３处理内，随着施Ｎ量的增加氨基酸含量也增加，而Ｎ４处理氨基酸含量反而降低．施Ｎ量对各种氨基酸含量也有影响，但表现不一样．随着施Ｎ量增加含量升高的有缬氨酸、苯丙氨酸；丝氨酸、酪氨酸和组氨酸，以Ｎ２处理的含量最高；其余的各种氨基酸都以Ｎ３处理的含量最高，Ｎ４处理的含量反而降低．各种氨基酸与施Ｎ量的相关性都不显著；施Ｎ量与总花量和雄花量呈显著正相关，与雌花／总花量比值呈极显著负相关．各种氨基酸中，缬氨酸、苯丙氨酸和精氨酸与总花量呈显著正相关，其余的相关性不显著．各种氨基酸与雌花量的相关性也不显著．

猕猴桃性别分化与鉴定研究进展

文章对猕猴桃(Actinidia)雌雄性别的分化中细胞形态变化、性别基因的分子标记和性别分化的生理生化基础,以及性别鉴定等方面的研究进展进行了综述,并对今后猕猴桃性别研究的发展趋势进行了展望.

五味子花芽分化的形态学研究

采用石蜡切片法对五味子花芽形态建成研究的结果表明,五味子花芽性别分化不经历两性过渡阶段,即雄花和雌花的花性分化在形态分化前就已经决定。五味子的花芽分化在时间上具有明显的长期性,空间上具有一定的差异性。

荔枝花性别分化过程的荧光显微观察

通过荧光显微的方法,对荔枝花性别歧异状况和过程进行观察。结果表明:荔枝单花在性别的形态分化前都存在两性原基,雌花和雄花早期发育基本同步。在减数分裂完成时(花蕾直径1.8mm左右),即开始进入花性别歧异阶段,可以从雌雄蕊消长以及雌蕊花柱道和雄蕊花药壁发育状况,判别花朵性别岐异的方向。这将为进一步开展花性别分化机理研究,或调控花性别歧异途径提供依据。