花药发育

摘要： 近年来,基于细胞核雄性不育系构建的种子生产技术(seed production technology,SPT)在水稻、玉米等作物中发展迅速,为作物杂种优势利用提供了新途径和新思路.本文综述了当前大豆细胞核雄性不育研究领域取得的一些进展,主要包括已发现的大豆细胞核雄性不育材料、大豆不育性状的细胞学发生机制、相关基因的定位及其分子作用机理等内容,总结了细胞核雄性不育系在大豆育种中的应用现状和潜能,为进一步开展大豆细胞核雄性不育研究及开发大豆杂种优势利用新技术提供了参考.

摘要： [目的]为建立海岛棉发育过程中花蕾长度与花药发育时期的关系.[方法]以海岛棉新海35为研究对象,采用改良的半薄切片和甲苯胺蓝染色技术,对不同生长时期花蕾的花药进行切片观察,明确花蕾长度与花药发育时期的对应关系.[结果]通过形态观察发现,在海岛棉的花发育过程不同时期花蕾的萼片、花瓣和花药的形态、颜色、大小以及花丝和柱头的长度出现明显变化.切片观察发现,从花芽出现到花药开裂,经历花原基的形成、花药原基的出现、花粉母细胞形成、四分体时期、绒毡层降解、减数分裂、花药开裂等14个发育时期.新海35花蕾长度5～6 mm、7～8 mm、8～9 mm和11～14 mm分别对应花药发育中的花粉母细胞形成期、四分体时期、小孢子释放期和绒毡层降解时期,也是成花过程中尤为关键的4个时期.通过对花粉萌发、花粉管伸长、受精过程、胚乳的发育等进行观察,明晰了海岛棉花粉成熟到完成受精再到纤维发育所需的具体时间和详细过程.[结论]海岛棉各个时期花蕾的表型与陆地棉不同,且花蕾大小及花药颜色随着花药细胞发育而变化,并伴随着细胞内部的代谢过程及正常发育所需物质的转换;通过花蕾大小及表型可以判定海岛棉花药发育时期.花粉成熟后,花粉的萌发、花粉管的伸长、双受精及胚乳发育分别发生在授粉后的0.5～1 h、8 h、24 h和50 h.

摘要： 在模式植物拟南芥和水稻中,花药发育的研究主要集中在花药的结构和花药发育调控网络方面,而小麦花药发育的研究主要集中在花药的结构方面,关于小麦花药发育关键基因的功能研究较少.综述了模式植物拟南芥和水稻花药的结构、不同发育时期和花药发育过程中的关键基因调控过程,如雄蕊原基发育时、造胞细胞分裂时、绒毡层细胞发育时、减数分裂时、花粉粒壁合成时和花药开裂时.最后,总结了目前对小麦花药发育基因调控的研究,旨在为小麦花药发育过程中的调控网络提供参考,并为创制小麦雄性不育系提供理论参考.

摘要： 为研究转录因子LFY2的表达和功能,本文以拟南芥为材料研究了LFY2定位和表达特性.使用GFP融合蛋白技术分析LFY2的亚细胞定位,结果显示LFY2定位在细胞核中;定量PCR检测拟南芥不同组织及不同发育时期花中LFY2的相对表达量,结果显示LFY2在花苞中表达量最高;原位杂交检测显示LFY2在拟南芥花药发育的第7时期在绒毡层中开始表达,并在7～12时期持续表达,说明LFY2在花药绒毡层的发育过程中起一定作用.该研究为进一步探究LFY2在花药发育中的功能提供了一定的实验数据.

摘要： AtPID是控制花原基形成的基因,其通过生长素途径参与调控双子叶植物花器官发育的机理已有很多报道,而该基因在单子叶植物的生物学功能还不清楚。之前有研究发现,将OsPID在水稻中进行过量表达会引起雄蕊数目减少、雌蕊数目增加的异常表型。OsPID功能缺失会导致水稻雌蕊和花药发育异常,但PID调控水稻花器官的分子机制尚不清楚。近期,Plant Biotechnology Journal在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所杨维才研究组题为PINOID regulates floral organ development by modulating auxin transport and interacts with MADS16 in rice的研究论文。该研究揭示了OsPID调控水稻花器官发育的分子机制。

摘要： 花药的正常发育对于植物正常繁衍和农作物产量都有着至关重要的作用.转录因子SPL及受体蛋白激酶BAM1和BAM2均在调控孢原细胞分化的过程中发挥重要作用.但迄今对其功能关系及下游信号途径仍缺乏深入研究.本文利用高通量转录组测序手段,通过对拟南芥spl、bam1、bam2、bam1bam2突变体花药的转录组对比分析,明确了:1)BAM1和BAM2功能冗余地调控花药绒毡层发育、脂质转运、花粉壁形成等方面,但两者在调控部分基因表达上存在亚功能化;2)SPL与BAM1/2共同调控791个花粉发育、脂类转运和细胞壁形成等过程相关基因的表达,同时BAM1/2特异调控326个脱落酸、水杨酸、茉莉酸信号途径以及水分、防御等胁迫刺激相关基因的表达,而SPL还单独调控3 789个基因的表达,主要参与到生长素合成和信号响应、水分、温度、光等相关的胁迫刺激.以上结果为生殖发育领域相关研究提供了重要参考.

摘要： 花药发育在开花植物的有性生殖中起着十分重要的作用,花药和花粉的正常发育是直接决定种子产生和作物产量的关键因素之一.花药发育是一个被严格调控的生物学过程,许多关键基因在花药发育过程中发挥调控作用,这些基因的突变会导致雄性不育.已有的关于花药生物学的研究主要集中在单基因的功能研究上,而对花药发育过程中的转录变化、蛋白变化及代谢变化缺乏整体的认识.随着高通量测序技术的发展与分析方法的创新,多种组学技术已成功应用于花药发育的研究,如转录组学、蛋白质组学和代谢组学,这大大补充了花药发育的调控网络,使人们逐渐开始系统地探索并解析花药发育的一般规律,这无疑极大地促进了花药发育的立体研究.总结了转录组学在植物花药和花粉中的应用和研究进展,丰富了植物生殖发育过程中的信息,以期为育种工作提供大量的理论依据.

摘要： 自人类基因组计划开展以来,在迅速发展的各种测序和鉴定技术的推动下,已经得到了许多物种的基因组、转录组、蛋白组和代谢组序列、表达、修饰或代谢信息.目前人们已经意识到,任何基因或蛋白都很难单独地行使某种功能,各基因或蛋白间的相互作用是它们调节或参与生命活动的基本方式.另外,花药发育是植物进行有性生殖最重要的两个过程之一,其中与花粉发育和释放有关的各种发育事件的顺利进行是有性生殖成功的关键.目前随着组学技术的兴起,各种组学技术也已经广泛地应用于花药发育方面的研究工作.其中,从中心法则上看,蛋白质和许多生物小分子是生命活动的直接承担者,因此利用蛋白质组学和代谢组学技术对植物花药进行大规模地深入研究将进一步扩展并深化人们对花药发育机制的理解和应用.总结了植物花药和花粉的蛋白质组学和代谢组学的研究进展,分别阐述了蛋白质组学在不同研究方向的应用价值和特点,为相关基础和应用研究提供了可借鉴的理论依据.

摘要： 温度上升是目前地球面临的一个严重的环境问题,严重影响了全球粮食生产及安全.相对于叶片等营养器官,雄蕊与雌蕊的发育对环境胁迫更加敏感.高温影响了花药的正常发育,严重时会导致雄性不育.高温胁迫影响了花药的减数分裂、绒毡层的功能、小孢子的发生及花药开裂等一系列生物学过程;同时,高温胁迫也改变了花药中活性氧(ROS)的动态平衡、激素的代谢及热激蛋白的调控等信号网络.总结了高温胁迫对开花植物花药发育的影响及花药响应高温胁迫的分子机制,详细阐述了高温对花药发育细胞学的影响,解析信号转导网络,以期更加直观地了解高温胁迫对雄性生殖的影响,从而为培育耐高温作物品种提供更加广阔的理论指导与支持.

摘要： [目的]水稻小孢子发育过程直接影响成熟花药的育性,进行系统均细胞学研究揭示不同发育时期的结构特征具有重要意义.[方法]结合形态观察与光镜分析,运用扫描电镜以及透射电镜技术,分别对小孢子发育过程中水稻花药外表皮角质层的发育过程以及内部细胞的形态发育进行了系统观察和分析.[结果]①在花粉发育过程中,绒毡层细胞结构变化最为明显.减数分裂前期,绒毡层细胞结构完整,随着减数分裂的进行,绒毡层细胞质浓缩,细胞内呈现空泡化,内质网清晰可见,此后逐渐消失.②空泡期早期花药表皮细胞外部逐渐增厚,最终形成具有保护功能且对花药正常发育至关重要的角质层.③乌氏体作为绒毡层细胞向雄配子体运输物资的直接通道,是在小孢子早期在绒毡层靠近雄配子体侧开始形成,参与绒毡层细胞内脂肪酸以及其他营养物质的运输.④在乌氏体形成的同时,小孢子外壁物质快速沉积,最后形成小孢子外壁结构.[结论]本研究观察了花药发育多个关键时期的细胞学特征,且发现了不同组织与功能相关的精细结构,对花药发育的研究具有指导作用.%[Objective] The development of microspores directly affected the fertility of mature anthers,and it is critical important to carry out the systematic cytological study which reveals the structural characteristics of different developmental stages.[Method] In combination with morphology observation and light microscope analysis,by using scanning electron microscopy (SEM) and transmnission electron microscopy (TEM) observation,an extensively cytological study of rice anther outer epidermis cutin layer and the internal cells was conducted on the pollen development of S1 HUI 498,an indica cuhivar.[Result] (i) During pollen development process,uhrastructural change of tapetum was most dramatic:Tapetum cells had complete structure before meiosis;Following meiosis,tapetum cytoplasm condensed and vacuoles formed;The endoplasmic reticulums population rapidly increased and were clearly visible.These changes mean that endoplasmic reticulum may play a major role in the pollen development.(ii) From early vacuolated pollen stage,cell wall of anther outer epidermis gradually thickened,and finally cuticle formed protecting the microspore from various environmental and biological stresses.(iii) Orbicule,as nutrition direct access from tapetum cells to male gametophytes,was not visible until early spore pollen stage,participating in transportation of fatty acids and protein from tapetum cells.(iv) At the same time of orbicule formation,sporopollenins begin to deposit on the surface of spores and finally produced the structure of exine.[Conclusion] Our results uncovered the cytological characteristics of anther development of several key development stages and found that the fine structure associated with their distinct functions in different tissues,which could guide the study of anther development.

摘要： 光敏色素是植物中重要的光受体,在植物生长发育的多个过程中发挥了重要的作用,如种子萌发、幼苗去黄化、株型、花芽分化等.但目前尚无光敏色素在植物生殖生长过程中作用的报道.水稻基因组中有3个光敏色素基因,分别为PHYA、PHYB和PHYC.三个基因的单突变对水稻育性均无明显影响,但phyAp hyB双突变体的结实率显著降低.细胞学分析发现,phyA phyB双突变体育性的降低是由花药和花粉发育的异常导致的.phyA phyB双突变体的四个药室发育不同步,药室中花粉粒数量明显降低且大多数败育.花药发育成熟后,双突变体中至少有一个药室中没有花粉粒,仅由几层细胞构成.为解析PHYA和PHYB调控花药发育的分子机制,我们比较了光敏色素突变体(包括phyA,phyB单突变体、phyAphyB双突变体)与野生型水稻花药的转录组学.结果表明,与野生型相比,有2241个仅在phyA phy双突变体差异表达的基因.GO分析发现,phyA phyB双突变体的代谢谱发生了显著变化,特别是碳水化合物代谢.另外,双突变体中与热激响应相关基因的表达显著上调.这暗示碳水化合物代谢和热激响应参与了phyA phyB双突变体发药和花粉发育的调节.本研究首次分析了植物光敏色素基因在有性生殖过程中的作用,为建立光敏色素调控的花药和花粉发育的基因网络提供了基础.

摘要： 以不结球白菜雄性不育系及其保持系为试验材料，选择不同发育阶段的花蕾，取其花药，制成石蜡切片和超薄切片，经染色，分别在光学和电子显微镜下观察。结果表明，不结球白菜雄性不育系与保持系的花药发育有明显的不同：不育系花药发育受阻于花粉母细胞分化期，形成1-3个药室，并形成正常的四分体小孢子，此时细胞组织逐步解体，形成窄腔花药;最后向内皱缩;保持系花粉母细胞能形成正常的四分体，进而形成小孢子，最终形成充满正常花粉粒的花药。

摘要： 本发明公开植物花药花粉发育后期特异性表达启动子

摘要： 本发明公开了一个植物花药花粉发育后期特异性表达启动子

摘要： 本发明公开一种水稻花药发育调控基因EDT 1及其应用，其DNA序列如SEQ ID NO.1所示。本发明通过对本发明所述雄性不育突变体edt1的研究，获得调控水稻花药发育基因EDT1。该发现可以提供优异种源，来培育高产、抗逆性强和适应性广的优质水稻品种，因而在植物育种上具有重要的应用价值。

摘要： 本发明公开了一种花药发育控制基因及其在芸薹属植物雄性不育中的应用，该基因是在β‑1,3‑葡聚糖酶基因BrA01G6的基础上去除了X8结构域，早期花药特异表达启动子AP3启动该基因的表达，能够引起花药发育过程中胼胝质的提前降解，从而影响小孢子进一步发育成为成熟的花粉粒，因此该基因可用于制备芸薹属植物雄性不育系。

摘要： 本发明公开了一种矮牵牛花药发育相关PhDof4基因及其应用，属于植物基因工程技术领域。本发明公开的矮牵牛Dof基因家族成员PhDof4基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其表达蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。构建PhDof4基因的RNAi表达载体转化矮牵牛，能使转基因植株矮化、花期提前、花药发育不正常，表明PhDof4是调控矮牵牛花药生长发育重要基因。本发明还公开了该基因的花药育性调控的基因工程改良方法，该方法能为进一步研究矮牵牛花药发育的分子机制提供参考，对雄性不育基因工程、矮牵牛杂交育种、杂种优势利用、品种生产都具有实际应用价值。

摘要： 本发明属于植物基因工程领域，具体涉及两个花药发育特异启动子及应用。从拟南芥哥伦比亚野生型中得到两个花药后期高效特异表达并能受到高温诱导表达的启动子PAtCKL2和PAtCKL7，这两个启动子的核酸序列如SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：2所示。这两个启动子在花药发育后期特异高效表达。通过高温处理启动子PAtCKL2和PAtCKL7的转基因拟南芥植株，表明在高温胁迫下PAtCKL2和PAtCKL7启动子能驱动GUS基因在拟南芥花药的早期组织中表达。还公开了所述启动子构建的表达盒的结构以及其在拟南芥和各作物中的基因工程改良，以最终创制雄性不育系或者改良高温胁迫下对雄性生殖器官发育的调控的应用。

摘要： 本发明公布了一种花药早期发育特异性表达启动子及其应用。所述启动子是水稻基因LOC_Os05g42240的启动子，可以控制目的基因在植物花药发育早期阶段，包括花药原基、绒毡层以及小孢子细胞中特异表达，可应用于植物育种和基因功能解析方面的研究。

摘要： 本发明公开一种水稻花药发育调控基因EDT 1及其应用，其DNA序列如SEQ ID NO.1所示。本发明通过对本发明所述雄性不育突变体edt1的研究，获得调控水稻花药发育基因EDT1。该发现可以提供优异种源，来培育高产、抗逆性强和适应性广的优质水稻品种，因而在植物育种上具有重要的应用价值。

摘要： 本发明公开了一种矮牵牛花药发育相关PhDof4基因及其应用，属于植物基因工程技术领域。本发明公开的矮牵牛Dof基因家族成员PhDof4基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其表达蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。构建PhDof4基因的RNAi表达载体转化矮牵牛，能使转基因植株矮化、花期提前、花药发育不正常，表明PhDof4是调控矮牵牛花药生长发育重要基因。本发明还公开了该基因的花药育性调控的基因工程改良方法，该方法能为进一步研究矮牵牛花药发育的分子机制提供参考，对雄性不育基因工程、矮牵牛杂交育种、杂种优势利用、品种生产都具有实际应用价值。

摘要： 本发明公开了一种花药发育控制基因及其在芸薹属植物雄性不育中的应用，该基因是在β‑1,3‑葡聚糖酶基因BrA01G6的基础上去除了X8结构域，早期花药特异表达启动子AP3启动该基因的表达，能够引起花药发育过程中胼胝质的提前降解，从而影响小孢子进一步发育成为成熟的花粉粒，因此该基因可用于制备芸薹属植物雄性不育系。