楊樹2n花粉花粉管生長緩慢的細胞學機理

《楊樹2n花粉花粉管生長緩慢的細胞學機理》是依託北京林業大學，由張平冬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：楊樹2n花粉花粉管生長緩慢的細胞學機理
• 依託單位：北京林業大學
• 項目負責人：張平冬
• 項目類別：面上項目

項目摘要

利用2n 花粉與單倍性雌配子雜交是楊樹三倍體選育的一條重要途徑，實現了花粉染色體加倍帶來的倍性效應與雜交產生的雜種優勢的結合。在2n花粉利用時，由於2n花粉與單倍性花粉難以分離純化，授粉時存在單倍性花粉競爭，2n花粉的花粉管生長緩慢而致使三倍體得率低。但2n花粉的花粉管生長緩慢的細胞學機理至今仍不清楚。本研究圍繞楊樹2n花粉花粉管生長緩慢的科學問題，以天然2n花粉高產的毛白楊為研究材料，在研究單倍性花粉、天然2n花粉以及人工誘導2n花粉三種類型花粉在離體萌發條件下萌發率和花粉管生長速率差異的基礎上，研究其花粉管超微結構、微絲骨架的排列方式與動態組裝調控、Ca2+濃度剃度及分布、胞吞胞吐作用等對花粉管極性生長的影響，進而揭示2n花粉花粉管生長緩慢的細胞學機制，並採取適宜的技術措施，提高楊樹三倍體得率。

結題摘要

針對楊樹2n花粉花粉管生長緩慢導致三倍體得率的科學問題，以毛白楊無性系5088和胡楊雄花枝為材料，在研究毛白楊以及胡楊小孢子發生髮育、天然2n花粉發生機理、2n花粉的形態學識別標準、2n花粉的人工誘導以及適宜離體萌發培養基篩選的基礎上，比較分析了LATB處理單倍性花粉以及2n花粉萌發率、花粉管生長速率、花粉管壁物質積累的差異，並就其花粉管胞吞胞吐、超微結構、微絲骨架的排列、Ca2+濃度梯度與花粉管極性生長關係進行了研究。發現減數分裂後期Ⅱ，紡錘體微管缺失致使姊妹染色體單體分離後不移向兩極是SDR型2n花粉形成的一種重要機制；提出了以無性系花粉粒平均直徑的1.28倍作為2n花粉形態判別的動態標準；篩選出12％蔗糖+50mg/L氯化鈣+120mg/L硼酸+0.7％瓊脂為毛白楊花粉離體萌發的適宜培養基。明確了LATB處理對單倍性花粉及2n花粉萌發率、花粉管生長速率、花粉管壁物質積累的影響規律，單倍性花粉管生長速率、花粉管壁體積均遠遠大於2n花粉管，但2n花粉管壁厚度較單倍性花粉管大。揭示了2n花粉管內細胞器結構異常且數量偏少，高爾基體片層及線粒體膜結構遭到一定程度破壞，造成合成細胞壁前體物質的速率較單倍性花粉管低；同時，其鈣離子濃度梯度不明顯，微絲骨架異常，呈現垂直於生長軸的方向，使高爾基體分泌囊泡定向運輸與融合不能夠正常進行或速率降低是2n花粉花粉管生長緩慢的細胞學機制。