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宁夏枸杞果实糖分的卸载和运输机理研究

宁夏枸杞果实糖分的卸载和运输机理研究

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第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者：郑国琦郑紫燕徐青王俊胡正海西北大学生命科学学院宁夏大学生命科学学院

光合产物在果实或种子等重要库器官内的分配主要受光合产物在光合部位的合成与装载、韧皮部长距离运输、果实韧皮部的卸载和卸载后的运输和进入果实库细胞的积累等过程的控制,其中,韧皮部卸载被认为在同化物的分配中起着重要作用,决定... 详细信息

光合产物在果实或种子等重要库器官内的分配主要受光合产物在光合部位的合成与装载、韧皮部长距离运输、果实韧皮部的卸载和卸载后的运输和进入果实库细胞的积累等过程的控制,其中,韧皮部卸载被认为在同化物的分配中起着重要作用,决定着同化物从筛管到果肉库细胞的运输。宁夏枸杞(Lycium Barbarum L.)的果实是一种重要的有经济价值的库器官,其干燥果实为中药枸杞子,是一种有名的传统中药。宁夏枸杞果实内的主要药用成分为枸杞多糖和总糖,它们的生物合成与积累主要受果实内各种单糖含量和种类的影响。笔者在前期明确宁夏枸杞果实糖分积累类型与糖代谢关键调控酶的的基础上,应用透射电镜技术和ATP酶细胞化学定位方法,研究了枸杞果实发育过程中果肉中韧皮部及其周围薄壁细胞的超微结构和ATP酶的亚细胞分布和变化,并应用果实圆片法研究了糖载体抑制剂和质膜ATP酶抑制剂对果实糖分运输的影响。结果表明:韧皮部筛分子筛域宽广,筛孔大而多,通过筛孔的物质运输十分活跃。筛分子和伴胞间有胞间连丝联系,伴胞属传递细胞类型,与其相邻韧皮薄壁细胞和果肉库薄壁细胞连接处的细胞界面发生质膜内突,整个筛分子/伴胞复合体((SE/CC复合体)与韧皮薄壁细胞之间形成共质体隔离。韧皮薄壁细胞间的胞间连丝较多,而韧皮薄壁细胞与果肉库薄壁细胞的胞间连丝相对较少,而果肉库薄壁细胞间几乎无胞间连丝。果肉库薄壁细胞之间胞间隙较大,细胞壁和质膜内突间形成较大的质外体空间。囊泡和膜泡在筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞和果肉库薄壁细胞中很丰富,说明囊泡也参与了果实糖分的运输。枸杞果实ATP酶专一地定位于枸杞果肉SE/CC复合体的质膜上,特别是伴胞质膜上,且随发育过程呈现逐渐增加的趋势,果肉库薄壁细胞ATP酶主要分布在胞间隙,质膜,胞质内囊泡膜以及果实近成熟期的细胞壁上,而且包围韧皮部的果肉库细胞在细胞壁与质膜之间存在ATP酶的聚集带。糖载体专性抑制剂pCMB对果实发育前期、中期糖的跨膜运输无明显抑制效应,而在果实成熟期明显抑制糖分的跨膜运输,ATP酶抑制剂EB则明显抑制糖分的跨膜运输。通过以上研究结果可以推断枸杞果实韧皮部同化物的卸载主要以质外体途径为主,韧皮部卸载后的同化物运输也主要以质外体途径为主,且运输过程都需要糖载体的介导和能量的供应。

关键词：宁夏枸杞果实糖分韧皮部卸载后韧皮部运输

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转入Cu/Zn SOD和APX基因对甘薯在薯块膨大期干旱胁迫条件下的生理代谢和水分利用效率的影响

转入Cu/Zn SOD和APX基因对甘薯在薯块膨大期干旱胁迫条件下的生理...

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第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者：成雨洁伍小兵邓西平西北农林科技大学中国科学院水土保持研究所

【目的】为探讨转入Cu/Zn SOD和APX基因对甘薯在薯块膨大期不同程度的干旱胁迫条件下的生理代谢和水分利用效率的影响,【方法】以Cu/ZnSOD和APX基因及其非转基因对照株两类甘薯进行盆栽试验,在甘薯薯块膨大期进行轻度、中度两种干旱胁... 详细信息

【目的】为探讨转入Cu/Zn SOD和APX基因对甘薯在薯块膨大期不同程度的干旱胁迫条件下的生理代谢和水分利用效率的影响,【方法】以Cu/ZnSOD和APX基因及其非转基因对照株两类甘薯进行盆栽试验,在甘薯薯块膨大期进行轻度、中度两种干旱胁迫处理,在胁迫处理过程中对甘薯的耗水量、抗氧化酶体系以及光合作用系统进行监测,最后在试验末对不同胁迫处理下两类甘薯的产量,收获指数,根冠比以及水分利用效率测定。【结果】结果显示,在薯块膨大期干旱胁迫20d时,在同一水平的干旱胁迫条件下,转基因甘薯的SOD、APX活性以及叶绿素A/B和可溶性糖含量均显著高于非转基因对照株;随着胁迫程度的加重,两类植株的APX酶活性、可溶性糖和光合色素含量、光合以及蒸腾速率呈递减趋势。到干旱胁迫70d时,两类植株的POD酶活性较在胁迫20d时总体显著增加,而光合及蒸腾速率则显著降低;此时转基因植株的SOD、APX酶活性以及叶绿素A/B和可溶性糖含量仍显著高于非转基因对照株,POD酶活性则表现出相反的特性,两类植株的光合速率没有显著差异,但非转基因植株的蒸腾速率在不同水分处理下均显著大于转基因植株,因而表现出转基因植株更高的水分利用效率特性。到胁迫结束时,测得转基因植株在根冠比、最终产量以及收获指数上均显著大于非转基因对照株,且这三个指标表现出随着干旱胁迫程度的增加呈递增趋势。【结论】转基因植株在干旱胁迫过程中,展示出了更强的SOD、APX这两种酶活性,更大程度地保护了叶绿体免受活性氧的损害,使光合速率、叶绿素含量和可溶性糖含量提高;且在试验结束时,其根冠比、产量、收获指数以及水分利用效率均显著高于非转基因对照株,证明了转入Cu/ZnSOD和APX基因对增强了甘薯在薯块膨大期干旱胁迫条件下的对干旱胁迫的耐受能力和水分利用效率的提高;在薯块膨大期中等干旱胁迫虽对植株的生理代谢造成了一定程度影响,但却提高了植株的产量以及水分利用效率,增强了甘薯种植的经济效率。

关键词：干旱胁迫转基因甘薯抗氧化酶水分利用效率

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大车前胚与胚乳发育的形态学与细胞化学研究

大车前胚与胚乳发育的形态学与细胞化学研究

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第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者：房宇申家恒樊庆颖孔艳辉哈尔滨师范大学生命科学与技术学院

本文通过对大车前胚珠进行GMA(乙二醇甲基丙烯酸酯)半薄切片与细胞化学研究,观察大车前胚与胚乳的发育过程以及营养物质代谢情况,为车前的胚胎学研究提供资料。结果显示,胚乳发育属于细胞型。初生胚乳核第一次横分裂,并伴随胞质分裂,产... 详细信息

本文通过对大车前胚珠进行GMA(乙二醇甲基丙烯酸酯)半薄切片与细胞化学研究,观察大车前胚与胚乳的发育过程以及营养物质代谢情况,为车前的胚胎学研究提供资料。结果显示,胚乳发育属于细胞型。初生胚乳核第一次横分裂,并伴随胞质分裂,产生胚乳合点室细胞与胚乳珠孔室细胞。胚乳合点室细胞进行一次核分裂,不伴随胞质分裂,进而较早发育为双核的胚乳合点吸器。胚乳珠孔室细胞经过两次纵分裂(少数只进行一次)与一次横分裂形成四个或八个胚乳细胞。胚囊珠孔端的胚乳细胞发育为四个或两个单核胚乳珠孔吸器,合点端的四个或两个细胞为胚乳本体原初细胞,继续不断分裂形成胚乳本体。胚乳吸器从周围珠被组织与珠心组织为胚乳本体吸收并运输营养。胚胎发生属于柳叶菜型。合子进行一次横分裂后形成基细胞与顶细胞,顶细胞不断进行分裂发育成胚,而基细胞只进行横分裂发育成胚柄不参与胚体的构建。胚胎发育经历球胚、心胚、鱼雷胚、子叶胚形成成熟种子。珠被绒毡层较发达,一直存在至种子成熟期。细胞化学研究表明,受精前后胚囊内与胚囊周围珠被组织、珠心组织均存在少量淀粉粒。初生胚乳核分裂后,淀粉粒在胚囊内浓度逐渐降低进而消失。胚乳珠孔吸器初期在胚囊外侧珠被组织与珠心组织中淀粉粒与可溶性多糖逐渐增多。随着胚乳进一步发育,淀粉粒与可溶性多糖在珠柄附近的珠被组织、胚乳吸器处大量集中分布。在胚乳本体中未显示糖类物质储存。球胚后期与心胚期,胚珠内从珠被组织到珠被绒毡层到胚乳本体多糖浓度由高到低呈梯度分布。鱼雷胚时期胚乳中分布着大量的淀粉粒,被胚水解的胚乳空腔中充满了可溶性的多糖。脂类物质分布情况与糖类相似,只是在胚囊外珠被组织与珠心组织中大量积累的时期较糖类物质稍晚。在观察的所有发育时期的胚珠中,均未发现贮存蛋白质。大车前的细胞化学研究结果表明胚珠内的多糖与脂类在合子期及原胚期主要通过胚乳珠孔吸器向胚体运输,胚乳合点吸器、珠被绒毡层也起到一定的吸收与运输作用。

关键词：大车前(Plantago major L.) 胚胚乳胚乳吸器珠被绒毡层细胞化学

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接骨草(Sambucus chinensis)及其裂叶变种(*** ***)的形态与解剖学研究-兼论裂叶接骨草的分类地位

接骨草(Sambucus chinensis)及其裂叶变种(*** ***)的形态与解剖...

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第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者：徐亮陈功锡张代贵李君贺海生吉首大学/植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室

运用统计学和石蜡切片法对接骨草(Sambucus chinensis)及其裂叶变种(*** ***)的外部形态和营养器官解剖特征进行了研究。对4个居群共70株开花植株的观察、测量,结果表明接骨草的株高、侧枝数、小叶数、叶片排列方式、叶长宽比、叶锯齿... 详细信息

运用统计学和石蜡切片法对接骨草(Sambucus chinensis)及其裂叶变种(*** ***)的外部形态和营养器官解剖特征进行了研究。对4个居群共70株开花植株的观察、测量,结果表明接骨草的株高、侧枝数、小叶数、叶片排列方式、叶长宽比、叶锯齿深度、叶形、叶尖、茎棱数、茎直径、茎节数、茎最长节间长、不孕花数量均存在不同程度的变异性。比较而言,裂叶接骨草的茎、叶表皮毛略多。接骨草与裂叶接骨草最大的差别在于叶锯齿的深裂程度,前者浅裂或不裂,后者几乎全裂,其他性状均无很大差别。但在野外调查中发现了一系列中间过渡类型,其成熟小叶缘锯齿存在不同程度的加深,最后接近全裂。通过根、茎、叶营养器官的解剖结构特征观察发现:接骨草根表皮由一层排列紧密的方形至圆形细胞组成,部分细胞特化成根毛;外皮层细胞较小,方形至圆形,内皮层细胞较大,圆形或椭圆形;次生木质部较发达,导管的横径大,维管射线发达,维管形成层明显。茎表皮细胞一层,近圆形,排列紧密整齐;表皮细胞外壁角质化,具有表皮毛结构;皮层较窄,由5-8层内含叶绿体的薄壁细胞组成,少数含单宁;次生木质部发达,导管管径大,具木射线;髓和髓射线由薄壁细胞组成,髓部中央的细胞大,排列疏松。叶为异面叶;上、下表皮细胞均由一层细胞组成,呈不规则多边形,排列紧密;气孔分布于下表皮,平置或微突出;具表皮毛;叶肉栅栏组织由一层柱状细胞构成,含大量叶绿体;海绵组织由多层细胞组成,形状不规则;叶脉均由维管束和伴随的机械组织组成,叶脉上、下表面均向外突出,形成脊,无叶绿体;主脉中维管束为外韧维管束,呈椭圆形,无明显的维管形成层细胞。二者的解剖结构特征差别也不大。裂叶接骨草除根的次生木质部欠发达、导管横径较小、维管射线欠发达、维管形成层不明显以外,其他特征与接骨草都很接近。而根部结构的差异很可能与生境有关。调查发现,裂叶接骨草多生于垃圾堆或污染严重的溪沟等区域,而生长在相同生境下的接骨草的根解剖结构与裂叶接骨草相似,因此根部结构的差异很可能是对特殊生态环境的适应。综合上述结果,我们不支持将裂叶居群作为接骨草一变种的划分方法,建议对其予以归并。

关键词：细胞组成 S.chinensis var.Pinnatilobatus Sambucus chinensis 分类地位接骨草叶绿体次生木质部

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Chloroplast-targeted J-domain proteins-Expression and role of AtJ8, AtJ11 and AtJ20 in Arabidopsis thaliana

Chloroplast-targeted J-domain proteins-Expression and role o...

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第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者： Mirva Piippo Marjaana Suorsa Markus Nurmi Eveliina Aro Eva-Mari Aro Department of Biology University of Turku

DnaJ type of chaperones is a large family of proteins found in all life kingdoms. Our database searches revealed that Arabidopsis chloroplasts may contain as many as 26 different J-domain proteins and these chloroplast-targeted J-domain proteins can be roughly divided into two distinct groups according to the gene expression profiles from a number of experimental conditions. Both informations from clustering of gene express profiles and asignment of domain compositions showed that the J-domain proteins may have diverse roles both in chloroplast activity and in stress responses, possiblely functioning as chaperones or/and co-chaperones. The expression of one of the chloroplast-targeted J-domain protein AT1G80920 (AtJ8) that harbors only the J-domain, is negatively regulated both at transcript and protein levels by light and signals derived from photosynthesis such as sucrose and glucose. Further studies showed that the AtJ8 protein is absent in light due to transcriptional downregulation, and although present in darkness the protein undergoes rapid turnover. The responsiveness of the expression of AtJ8 to sugars and light/dark treatments suggests that the expression of this protein, is regulated by photosynthesis-derived signals but is also tightly connected to the presence of FTSH proteases. For getting further insight of J-domain proteins in the chloroplast, the role of three small chloroplast-targeted J-domain proteins, AtJ8 (At1g80920), AtJ11 (At4g36040) and AtJ20 (At4g13830), was investigated using knock-out mutants of Arabidopsis thaliana. Photochemical efficiency, capacity of CO2 assimilation, stabilization of Photosystem (PS) II dimers and supercomplexes under high light illumination, energy distribution between PSI and PSII and phosphorylation of PSII-LHCII proteins, global gene expression profiles and oxidative stress responses of these J-domain protein mutants were analyzed. The results obtained strongly indicated that knockout of one of these proteins cau

关键词： Chaperone, J-domain protein, CO2 fixation, photosystem II, thylakoid protein phosphorylation, stress response, reactive oxygen species

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Expresses of MiARF2, an auxin response factor like gene isolated from mango (Mangifera indica L.), and adventitious root development

Expresses of MiARF2, an auxin response factor like gene isol...

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第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者：陈启助李运合吴蓓黄霞陈云凤李筱菊黄学林 The Key Laboratory of Gene Engineering of the Ministry of Education School of Life ScienceSun Yat-sen(Zhongshan) University(中山大学) South Subtropical Crop Research Institute Chinese Academy of Tropical Agricultural Science

In previous study we cloned ARFs-like gene, mango auxin response factor 2 gene (MiARF2) during adventitious roots formation of mango (Mangifera indica L. cv. Zihua) cotyledon sections and found that it share 84% amino acid sequence similarity with the Arabidopsis ARF2 [1] To investigate function of this gene, in this study we examine when and where the MiARF2 is expressed by Real-time RT-PCR and In Situ Hybridization in this system of adventitious root formation, which were only from the proximal cut surface (PCS) of mango cotyledon crosscut segment [2], and observed effect of MiARF2 overexpression on adventitious root formation induced from hypocotyls of Arabidopsis transgenic lines ( 35S: MiARF2). The results showed that expression of MiARF2 was increased in PCS during the root induction for 7 days (at adventitious root initiation stage), and reached to the maximal expression level at 10 days for the roots induction. By contrast, no expression of MiARF2 could be detected in distal cut surface (DCS) during corresponding time in the PCS. In Situ Hybridization of the mRNA also indicated that MiARF2 could be detected only on PCS, and the higher level of the expression was in vascular bundle, especially in epithelial cells and parenchyma cells of phloem outside laticiferous canal, where is cytological original of the root formation. On the other hand, overexpression of MiARF2 increased the adventitious roots length induced from hypocotyls of the Arabidopsis transgenic lines in comparison with the wild-type. These results suggests that although MiARF2 only has a single DNA-binding domain (DBD), it can function as a regulator in adventitious roots formation induced from mango cotyledon segment or from hypocotyls of the Arabidopsis transgenic lines.

关键词： auxin response factor (ARF), MiARF2 expression, adventitious roots formation

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树木剥皮再生过程中木质部细胞转分化和脱分化的转录组模式分析

树木剥皮再生过程中木质部细胞转分化和脱分化的转录组模式分析

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第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者：贺新强张静高歌陈佳佳崔克明北京大学生命科学学院

杜仲、杨树等树木在适当条件下大面积剥皮后,留在茎干表面的几层未成熟木质部细胞首先脱分化形成愈伤组织,进而再分化为周皮,再深几层未成熟木质部细胞可直接转分化为韧皮部细胞,而更深层接近成熟木质部的未成熟木质部细胞则脱分化形成... 详细信息

杜仲、杨树等树木在适当条件下大面积剥皮后,留在茎干表面的几层未成熟木质部细胞首先脱分化形成愈伤组织,进而再分化为周皮,再深几层未成熟木质部细胞可直接转分化为韧皮部细胞,而更深层接近成熟木质部的未成熟木质部细胞则脱分化形成再生形成层,并由其分别向外分化出新的韧皮部,向内分化出新的木质部。通过形态解剖学观察,在杨树剥皮再生过程中发现了与杜仲相同的再生过程和时序,即韧皮部在形成层发生之前就已经出现了。综合在杜仲和杨树中的研究结果,将树木剥皮再生过程划分为四个阶段:阶段I,愈伤组织的形成;阶段II,韧皮部的重建;阶段III,再生形成层的发生;阶段IV,再生的形成层开始分化。为了探索这个过程中的基因表达模式和调控机制,我们结合弦向冰冻切片取材方法和Affymetrix杨树全基因组芯片研究了杨树剥皮再生过程中的转录组模式,并进一步利用荧光定量PCR验证了芯片结果。芯片分析表明,在各个阶段表达的基因总数不同,在再生韧皮部和形成层表达的基因比未成熟木质部明显增多;对不同阶段差异表达的基因进行功能分类,结果表明在维管组织发育相关的基因中,运输、转录以及信号转导相关的基因占主要部分。我们进而对可能参与维管组织发育以及组织再生的基因进行了分类分析。对已发表的维管组织(木质部、韧皮部和形成层)标记基因的表达模式的分析表明,韧皮部和形成层相关的标记基因在再生过程中恢复其表达模式;对韧皮部结构和功能相关基因的表达模式分析结果暗示了韧皮部的功能得到了恢复;进一步对参与维管系统发育的调控因子的表达模式进行分析,结果表明与韧皮部特化相关的转录因子如APL、G2-likeMYB和Dof以及调控形成层分生组织性质的基因如CLV1和ANT也可能参与调控韧皮部和形成层的重建;而生长素梯度的重排也可能参与韧皮部和形成层的再生;对多种植物激素信号转导通路相关基因以及多个转录因子家族基因的表达模式分析还暗示再生过程中,由激素信号通路和转录因子组成的调控网络的重建。值得注意的是,我们的分析结果还显示了多种表观遗传水平的调控因子可能参与了木质部细胞转分化和脱分化的调控。另外我们还从分子水平验证了未成熟木质部细胞重新进入细胞周期,发生细胞分裂。这些结果首次描述了剥皮再生过程的一个动态的转录组图谱。结合形态和转录组信息,我们提出了一个模型来描述剥皮再生的过程以及在这个过程中木质部转分化形成韧皮部、脱分化成为形成层的分子机制。

关键词：剥皮再生次生木质部细胞转录组分析转分化脱分化

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Identification and functional characterization of genes associated with pollen tube growth in Picea wilsonii

Identification and functional characterization of genes asso...

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第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者： Yanli Yu Lingyun Zhang (Key Laboratory of Forest Silviculture and Conservation of the Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

微管蛋白参与了细胞分裂和延长,在细胞次生胞壁的形成中起着重要作用,而在花粉管极性生长中作用还不清楚。我们从青杄(Piceawilsonii)中克隆得到一微管蛋白基因PwTUA1。半定量RT-PCR分析表明PwTUA1在青杄花粉中特异表达,且表达水平随着... 详细信息

微管蛋白参与了细胞分裂和延长,在细胞次生胞壁的形成中起着重要作用,而在花粉管极性生长中作用还不清楚。我们从青杄(Piceawilsonii)中克隆得到一微管蛋白基因PwTUA1。半定量RT-PCR分析表明PwTUA1在青杄花粉中特异表达,且表达水平随着花粉萌发过程逐渐升高,12小时达最高值,随后逐渐下降,并且在花粉萌发的各阶段均受到Ca2+和硼的诱导。在青杄花粉中超表达PwTUA1可以提高花粉的萌发率和花粉管的生长速度。在拟南芥花粉中专一表达PwTUA1可以促进花粉的萌发和花粉管生长,即使是在Ca2+和硼浓度非最适培养基中同样可以起到促进作用,并且PwTUA1在拟南芥花粉中的表达改变了TUA蛋白(微管蛋白α亚基)在花粉管中的分布模式以及花粉管的超微结构。野生型拟南芥中TUA蛋白主要定位于除花粉管尖端区域以外的整个花粉管中,而在转基因拟南芥花粉管的顶端区域有大量的TUA蛋白存在。野生型拟南芥花粉管壁远远厚于转基因拟南芥,在转基因拟南芥花粉管顶端存在许多短的游离的胞质微管,并且富集小泡,而在野生型拟南芥花粉管的相应位置中没有发现这些结构。

关键词：拟南芥野生型微管蛋白基因 Identification and functional characterization of genes associated with pollen tube growth in Picea wilsonii

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玉叶金花属植物繁育系统的研究

玉叶金花属植物繁育系统的研究

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第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者：吴小琴陈湜张奠湘中国科学院华南植物园

玉叶金花属(Mussaenda)隶属于茜草科金鸡纳亚科(C inchonoideae),玉叶金花族(I sertieae),由Linn于1753年建立。广义玉叶金花属全属约120个种,主要分布于热带亚洲和非洲。我国约32个种,分布于西南部自西藏、东部至台湾的热带亚热带地区... 详细信息

玉叶金花属(Mussaenda)隶属于茜草科金鸡纳亚科(C inchonoideae),玉叶金花族(I sertieae),由Linn于1753年建立。广义玉叶金花属全属约120个种,主要分布于热带亚洲和非洲。我国约32个种,分布于西南部自西藏、东部至台湾的热带亚热带地区。对国产玉叶金花属17种植物繁育系统,发现该属同时存在柱头探出式雌雄异位(黐花***)、单裂玉叶金花(***),柱头缩入式雌雄异位(狭瓣玉叶金花***)、二型花柱(大叶玉叶金花***和勐腊玉叶金花***)以及功能性雌雄异株(玉叶金花***、楠藤***、白花玉叶金花*** ***、海南玉叶金花***、粗毛玉叶金花***、多毛玉叶金花***、广东玉叶金花***、广西玉叶金花***、贡山玉叶金花***、屏边玉叶金花***、疏花玉叶金花***和展枝玉叶金花***)。以裂果金花(Schizomussaenda henryi)为外类群,对玉叶金花属19个种的花柱多态性进化关系进行重建,MP法分析基于cpDNA序列trn L-F,mat K,trn S-G和trnH-psbA联合数据信息得到系统进化树,结果显示柱头缩入式与功能性雌雄异株为单系,二型花柱为玉叶金花属的祖先性状。对玉叶金花的花部参数特征进行统计,结果发现玉叶金花长柱花的花柱高度与短柱花的雄蕊高度存在对应关系,而长柱花的花药高与短柱花的花柱高度并不存在严格的对关系,柱头与花药间的功能高度在两型间存在极显著的差异。鉴于此,我们认为玉叶金花不是典型的表型上的二型花柱,而应该判定为柱高二态。对玉叶金花生殖发育进行研究,发现玉叶金花长柱花雄性不育,而短柱花雌性不育,为典型的功能性雌雄异株植物。我们对玉叶金花短柱花人工授粉发现,玉叶金花表现为严格的自交不亲和,在柱头上即表现明显的不亲和现象,花粉管顶端膨大,胼胝质塞较正常的长柱型间异交情况下明显减少。但在型内异交情况下的除了不亲和反应外,有部分花粉管依然可以达到子房。对玉叶金花大小蕾的柱头及花柱蛋白可溶性蛋白进行提取与电泳,结果发现短柱花不同发育时期的雌蕊蛋白表达模式与长柱花在大约在150kDa、35kDa和33kDa有不同。结合对玉叶金花大孢子发生及雌配子体发育的观察,我们推测自交不亲和、以及多数胚珠及胚囊败育共同导致短柱花雌性不育,而长短柱花柱头及花柱差异表达的蛋白可能直接参与了自交及型内异交不亲和机制。对玉叶金花小孢子发生过程中绒毡层细胞的超微结构以及胼胝质(苯胺兰标记)、类黄酮(DPBA标记)的分布动态进行观察,结果发现长柱花绒毡层较短柱花提前解体,长短柱型花药绒毡层中类黄酮合成存在差异,长柱花在小孢子母细胞开始减数分裂时类黄酮含量未见增加,而短柱花在小孢子母细胞减数分裂时期绒毡层类黄酮含量与前期相比增加显著;而且长柱花至自由小孢子期小孢子外壁胼胝层不完全消失,从而可能阻碍了包括类黄酮类等物质运送到小孢子,进而影响了小孢子的育性,造成玉叶金花长花柱花雄性不育。

关键词：玉叶金花属繁育系统雌雄异位

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巴西橡胶树乳管伤口堵塞物形成机制的研究

巴西橡胶树乳管伤口堵塞物形成机制的研究

引用

第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会

作者：史敏晶田维敏中国热带农业科学院橡胶研究所

排胶时间是限制天然橡胶产量的关键因素之一,而乳管伤口堵塞物的形成是决定排胶时间的主要因子,因此,乳管伤口堵塞机制一直是天然橡胶生产中面临的一个重大理论问题。以往人们一直认为乳管堵塞是乳管伤口处胶乳凝固(即橡胶粒子凝固形成... 详细信息

排胶时间是限制天然橡胶产量的关键因素之一,而乳管伤口堵塞物的形成是决定排胶时间的主要因子,因此,乳管伤口堵塞机制一直是天然橡胶生产中面临的一个重大理论问题。以往人们一直认为乳管堵塞是乳管伤口处胶乳凝固(即橡胶粒子凝固形成橡胶凝块)的结果,其机制与胶乳体外凝固是一样的。最近,我国学者采用组织化学和电镜技术研究了刚停止排胶时的乳管伤口堵塞物的性质,发现乳管伤口堵塞物由蛋白质性质的网状结构("蛋白质网")和橡胶粒子的聚集物组成,没有观察到橡胶凝块,表明乳管伤口最初的堵塞与橡胶凝块形成无关。但是,乳管伤口堵塞物有哪些成分?蛋白质网的成分及其交链机制怎样?橡胶粒子与"蛋白质网"是怎样相互作用的?等诸多问题仍有待阐明。本文采用细胞学、生物化学和蛋白质组学相关技术,较深入地研究了乳管伤口堵塞物形成的机制,结果如下:1、优化了黄色体β-乳清可溶性蛋白质电泳分离技术、免疫印迹技术和间接免疫荧光定位技术;2、蛋白质网的主要成分是来自黄色体的橡胶素、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶这三种蛋白质内含物;3、参与蛋白质网组成的β-1,3-葡聚糖酶是一种碱性的β-1,3-葡聚糖酶,分子量分别为35.295KDa和41.543KDa,等电点为9.4左右。在接近胶乳生理pH条件下,它们能紧密结合黄色体膜;4、在接近胶乳生理pH条件下,橡胶素和β-1,3-葡聚糖酶之间以及几丁质酶和前橡胶素及其C端蛋白质之间相互作用;5、橡胶粒子主要通过橡胶素结合到蛋白质网上,而黄色体膜主要通过β-1,3-葡聚糖酶结合到蛋白质网上。在我们的研究结果和已有工作的基础上,我们提出一个较为完善的乳管伤口堵塞物形成的模型,主要内容包括:(1)以橡胶素、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶为主要组分的蛋白质网在堵塞物的形成中起核心作用;(2)橡胶素和β-1,3-葡聚糖酶、几丁质酶和前橡胶素及其C-端蛋白质通过物理作用相交联是蛋白质网形成的生化基础;(3)黄色体膜碎片通过与β-1,3-葡聚糖酶的结合交联到蛋白质网上;(4)橡胶粒子主要通过与橡胶素的结合聚集到蛋白质网上,直到完全停排,橡胶粒子仍然保持膜的完整性;(5)黄色体和C-乳清中pH的差异可能是堵塞物形成的生理基础;(6)乳管伤口的堵塞物不仅有阻止胶乳从乳管中流失的作用,而且具有防御病原物入侵伤口的功能。研究结果为进一步研究乳管伤口堵塞物形成的调节机制打下了良好基础,为开发安全有效的排胶刺激剂提供了理论依据。

关键词：巴西橡胶树黄色体橡胶粒子堵塞物

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