新疆短命植物抱茎独行菜种子粘液质特性的研究(英文)

以新疆荒漠植物抱茎独行菜为材料,运用光镜与扫描电镜观察以及紫外吸收光谱法、化学反应及种子萌发实验等方法,对粘液质的形态和结构,物理化学特性,粘液质对种子萌发及萌发后的影响进行了研究.结果显示：（1）完整干种子表面覆盖着一层膜状物质（完全脱水的粘液质）,并呈同一走向的山脊状突出的网状结构,遇水后粘液物质呈射线状向外发射出来,化学反应实验结果表明,粘液质的组成可能是某种多糖,如β-葡聚糖.（2）粘液质约占干种子重量的1/4,有很强的吸水能力,完全浸润10 min后,种子重量增加约30~40倍,种子长度、宽度、厚度的增加分别多于1倍、2倍、4倍;完全润湿的种子能够粘附相当于其干种子重量68倍的沙粒.（3）种皮粘液质对于不同土壤基质中的种子萌发有重要作用,但是对萌发后幼苗的生长没有作用.

短命植物抱茎独行菜的生殖对策分析

对十字花科短命植物抱茎独行菜的生长节律、开花结实特性进行观测,并计算其生殖配置。抱茎独行菜的整个生活史为60d左右,生殖时间早,持续时间相对较长,占整个生活史的3/4。生殖配置为50.36%,高于一次结实的草本植物的生殖投入。高的生殖投入与荒漠环境及短的生长周期有关。

抱茎独行菜种皮粘液质相关基因TTG1的克隆、表达分析及功能鉴定

抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum L.)为十字花科具典型粘液质繁殖体植物,而TTG1基因(Transpa-rent testa glabra 1)所编码的蛋白是调控种皮细胞分化并影响粘液质释放的转录因子。目前关于TTG1基因在粘液质繁殖体植物中的研究报道较少,为探究TTG1基因在抱茎独行菜粘液质发育中的作用,本研究利用同源克隆技术获得抱茎独行菜TTG1基因cDNA开放阅读框(ORF)序列,命名为LpTTG1。序列分析表明,该基因ORF全长为1032 bp,编码343个氨基酸,含有WD40基序;qRT-PCR分析结果显示,该基因在抱茎独行菜各组织中均有表达,反映了该基因功能的多样性;免疫组织化学定位结果表明,LpTTG1在种子发育过程中内珠被和外珠被的表达水平变化与外珠被粘液质的合成过程相一致,推测该基因可能参与调控抱茎独行菜种皮的发育及粘液质的形成。将LpTTG1基因转化拟南芥,该基因的过量表达显著促进了粘液质合成途径下游基因AtMUM4在角果中的表达,表明该基因有可能参与粘液质合成途径调控,并促进下游产物MUM4的产生。然而,对LpTTG1转基因拟南芥与野生型植株表型的比较发现,两者种子形态及粘液质分泌与释放方式均无显著差异,这可能是因为抱茎独行菜种皮发育和粘液质形成是一个多基因调控的复杂过程,某一基因的过量表达也许不会引起明显的表型变化。

室外人工种植抱茎独行菜种子破除休眠的初步研究

【目的】初步探索室外种植的抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum L.)种子破除休眠的方法,为深入研究其种子粘液质特性和农业栽培、开发抱茎独行菜这种优质牧草提供丰富的物质基础。【方法】以室内种植的抱茎独行菜种子为材料,采用不同化学和物理方法处理其种子,测定其种子的萌发率。【结果】(1)4℃、GA3、H2O2单独处理以及GA3与H2O2组合处理均可打破抱茎独行菜种子的休眠;(2)GA3与H2O2共同处理效果最好,其中以500 mg/L GA3处理3 d后15%H2O2处理20 min的种子萌发率最高,可高达94.44%。【结论】推测造成室内种植的抱茎独行菜种子休眠的可能原因是种胚的活力不够,从而使得其种子在萌发过程中不能有效挣脱种皮的机械束缚从而导致休眠。

抱茎独行菜MUM4基因的克隆及分析(英文)

抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum L.)为十字花科具典型粘液繁殖体植物,为探究该植物中种皮粘液质基因(MUCILAGE-MODIFIED4,MUM4,该基因在拟南芥中编码NDP-L-鼠李糖合成酶)的功能,通过生物信息学分析设计引物克隆得到抱茎独行菜MUM4基因,命名为LpMUM4。同源比对分析结果表明,LpMUM4与拟南芥AtMUM4基因具有很高的一致性。qRT-PCR结果表明,该基因在抱茎独行菜各组织中均有表达,在角果和根中的表达量最高,且其表达量随角果的发育表现出渐强的趋势。免疫组织化学定位分析表明,LpMUM4基因于角果发育的早期阶段在内珠被和外珠被都有表达,而在外珠被的表皮和亚表皮中表达量更高,至角果发育的最后阶段,其表达集中于表皮和亚表皮层,这可能与抱茎独行菜的外珠被发育成种皮及粘液质的生成有关。将LpMUM4基因转化拟南芥,该基因的过表达对位于粘液质合成途径中的上游基因AtTTG1具有显著的抑制作用。表型比对观察显示,转基因拟南芥与其野生型植株形态无显著差异,这可能是因为抱茎独行菜种皮的发育和粘液质的形成是一个多基因调控的复杂过程,某一基因的过表达或许不会引起明显的表型变化。

两种独行菜种子萌发生理特性研究

以两种在新疆具有代表性的十字花科独行菜属早春短命植物抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum Linnaeus)和独行菜(Lepi-dium apetalum Willd)为材料,研究(光照、温度、外源激素ABA处理)对其种子萌发的影响。结果:两种独行菜种子萌发对光照不敏感;抱茎独行菜种子萌发的温度范围广,在0℃～25℃之间都可萌发,而独行菜种子则在低温下(0℃、4℃)不萌发,其萌发温度范围为10℃～25℃。两种独行菜种子对低温胁迫表现出不同的耐受性;0℃、4℃下,在培养基中加入不同浓度的ABA,对抱茎独行菜种子萌发有抑制作用。

粘液繁殖体植物抱茎独行菜TTG1基因转化拟南芥的表型研究

[目的]将过量表达典型粘液繁殖体植物抱茎独行菜TTG1基因(LpTTG1)的转基因拟南芥株系表型与野生型和突变体进行比较,为深入研究LpTTG1基因的功能提供参考依据。[方法]在体视显微镜下,通过对拟南芥野生型、ttg1突变体及LpTTG1基因过表达转基因株系的植株表型,幼苗叶表皮毛、下胚轴和根毛以及种子形态进行观察比较。[结果]拟南芥ttg1突变体与野生型和LpTTG1过表达转基因型的幼苗在下胚轴的颜色、根毛着生方式、真叶表皮毛等方面有显著差异,但后两者表型间无显著差异。[结论]缺失TTG1基因可导致拟南芥幼苗形态发生显著变化,但此基因过量表达不一定对拟南芥形态产生影响。

短命植物穿叶独行菜形态学的研究 Ⅰ.营养器官的解剖构造

本研究用石蜡切片法,观察到穿叶独行菜有适应特殊环境的结构特点;根系分布在土壤表层;根的次生木质部导管大;根、茎、叶中有大型贮水细胞;茎、叶表皮有较厚的角质层;叶肉的栅栏组织发达,叶绿体小而多;叶主脉和叶柄的基本组织与茎的皮层细胞都有叶绿体,它属四碳(C_4)植物型;根的皮层细胞从初生构造到次生构造只是体积长大,无数量增加;根以皮层木栓化和后期稍有发生的木栓层起保护作用;根、茎、叶中无贮藏的营养物质。

短命植物穿叶独行菜形态学的研究——Ⅱ.繁殖器官的解剖构造

本研究经过对穿叶独行菜繁殖器官的解剖,观察到:萼片、花瓣、药隔和果皮都有较大和大型的贮水细胞;药壁4层,中层1层,退化较早;绒毡层腺质型,消失较晚;1列孢原细胞,2～5列小孢子母细胞;一朵花的花药间减数分裂不完全同步;四分孢子四面体形,孢质分裂同时型;成熟小孢子为3沟3核花粉粒;倒生胚珠,薄珠心型;双珠被,有明显的珠被绒毡层;四分孢子直立式,反足细胞消失早,属蓼型胚囊;胚胎发育十字花型(柳叶菜型);胚乳核为无丝分裂,分裂不同步。

环境因素对短命植物抱茎独行菜抽薹开花节律的影响

以新疆十字花科典型早春短命植物抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum L.)为材料,分别在不同环境、不同土壤基质及不同春化时间下栽培,以探讨环境因素对抱茎独行菜抽薹开花的影响。结果表明:抱茎独行菜种子在蛭石∶珍珠岩(3∶1)中的出苗率显著高于营养土和自然生境土壤,基质对抱茎独行菜植株是否抽薹无显著影响,但影响其抽薹的早晚及结实特性;人工4℃春化对3种不同栽培环境中于阳台生长植株的抽薹有明显促进作用,而对培养室及户外环境中栽培植株是否抽薹无显著影响;抱茎独行菜抽薹开花对光照和温度的响应最明显,光照时间由短变长与苗期一定时间的低温之间的相互作用是促使抱茎独行菜抽薹开花的关键因素。

2种独行菜萌发对低温胁迫的生理响应

以独行菜(Lepidium apetalum)、抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum)为材料,对比研究了2种独行菜种子萌发过程耐受低温的特征及生理响应。结果表明:2种独行菜在不同萌发阶段对低温均有良好的抗性,但随萌发进行抗性有所下降;萌发至中期的种子在4℃都能存活并生长,但生长速度受到抑制,尤其是独行菜受到抑制更强;萌发中期二者的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性与同工酶谱受低温影响很大,胁迫初期酶活性下降,短时间内又迅速提高并维持在较高水平,较高的酶活性水平对清除低温胁迫产生的有毒害的活性氧等自由基,抵抗低温逆境的伤害有重要作用。酶活性变化受酶谱条带多少及强弱的影响,相比较抱茎独行菜酶活性变化较独行菜更快。