花粉在植物遗传研究中的应用

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb16060005

中国农学通报 ›› 2017, Vol. 33 ›› Issue (13): 54-59.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb16060005

花粉在植物遗传研究中的应用

赵小光,张耀文,关周博,郭徐鹏,曹栎,赵兴忠,陈文杰

赵小光¹,张耀文^1,2,关周博¹,王丽萍¹,曹栎¹,赵兴忠¹,陈文杰¹(¹陕西省杂交油菜研究中心,陕西杨凌 712100；²中国科学院植物研究所光生物重点实验室,北京100093）

收稿日期:2016-06-02 修回日期:2017-03-30 接受日期:2016-07-15 出版日期:2017-05-16 发布日期:2017-05-16
通讯作者: 赵小光
基金资助:
杨凌示荡区科技计划项目“绿色、无损检测技术在品质育种中的应用研究”(2016NY-34)；陕西省科技统筹创新工程计划项目“高光效超高产杂交油菜新品种选育”(2014KTCQ02-01)；杨凌示范区科技计划项目“油菜高光效综合鉴定指标体系创建及核心种质筛选”(2015NY-17)。

Application of Pollen in Plant Genetic Research

Zhao Xiaoguang¹, Zhang Yaowen^1,2, Guan Zhoubo¹, Wang Liping¹, Cao Yue¹, Zhao Xingzhong¹, Chen Wenjie¹(¹Hybrid Rapeseed Research Center of Shaanxi Province, Yangling Shaanxi 712100; ²Key Laboratory of Photoiology, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093)

Received:2016-06-02 Revised:2017-03-30 Accepted:2016-07-15 Online:2017-05-16 Published:2017-05-16

摘要/Abstract

摘要： 高等植物的花粉是一种理想的植物遗传转化材料。将花粉作为外源DNA的受体或媒介进行转基因研究，已成为现代植物遗传转化技术中的重要部分。小孢子花粉可以在植物体内自然发育为成熟花粉然后参与受精作用，或者经过小孢子培养进行孤雌生殖从而形成单倍体植抹，还可以在离体培养条件下使未成熟花粉发育成为可育花粉。笔者分别简要介绍了以上3种途径的研究现状、花粉培养方法以及在植物遗传转化中的应用，并通过对各方法优缺点的综合评价，为科研人员和育种工作者进行花发育机制研究、功能基因表达和作物遗传改良提供了一条新的思路。

关键词: 腐殖酸液肥, 腐殖酸液肥, 稻米, 蛋白质, 矿物质

Abstract: The pollen of higher plant is an ideal material for plant transformation. It could be as the acceptor or intermedium of extrinsic DNA for transgenic research and this method has become an important part in pant transformation technology. Microspores can develop to matured pollen normally in planta and then take part in fertilization, or it can develop to haploid plants under in vitro culture conditions by parthenogenesis. It also could be cultured to maturation pollen in vitro. The writer will briefly introduce the research actuality, methods of pollen culture and the application in plant genetic transformation of the three ways mentioned above. The comprehensive assessment of each way offers a new thinking for researchers and breeders to study flower development mechanism, functional gene expression and crop genetic improvement.

中图分类号:

S565.4

赵小光,张耀文,关周博,郭徐鹏,曹栎,赵兴忠,陈文杰. 花粉在植物遗传研究中的应用[J]. 中国农学通报, 2017, 33(13): 54-59.

参考文献

[1] 施华中.花粉作为外源基因媒介的植物遗传转化[J].植物学通报,1998,15(3):6-10.
[2] McCormick S. Male gametophyte development[J].Plant Cell,1993,5:1265-1275.
[3] Hess D. Investigations on the intra- and interspecific transfer of anthocyanin genes using pollen as vectors[J].J Plant Physiol.,98:321-337.
[4] Zhou G Y, Weng J, Zeng Y S, et al. Introduction of exogenous DNA into cotton embryos[J].Methods in Enzymology,1983,101:433-481.
[5] 刘芳,袁鹰,高树仁,等.外源DNA花粉管通道途径导入机理研究进展[J].玉米科学,2007,15(4):59-62.
[6] 杜雄明,潘兆娥,孙君灵,等.棉花DNA遗传转化系的农艺性状变异和SSR标记分析[J].农业生物技术学报,2004,12(4):380-385.
[7] 赵炳然,夏红爱,阳和华,等.远缘物种DNA导入水稻保持系的种质创新及SSR分析[J].杂交水稻,2004,19(4):47-50.
[8] 罗洪发,钟秉强,杨正林,等.水稻花粉管通道法导入高粱DNA的SSR分子验证[J].分子植物育种,2004,2(4):501-505.
[9] 赵炳然.外源DNA直接导入植物后的整合与分子验证[J].作物研究,1998(4):1-3.
[10] 王玉元.染色体遗传中的一个不解之谜—B染色体[J].武汉植物学研究,1997,15(1):73-79.
[11] 崔洪志.vgbM基因在植物中的表达及抗虫棉GK12中外源基因整合的初步分析[D].北京:中国农业科学院,2004:35.
[12] 王艳杰,申家恒.花粉管通道法转基因技术的细胞胚胎学机理探讨[J].西北植物学报,2006,26(3):628-634.
[13] 张庆祝,韩天富.植物非组培遗传转化方法研究的进展[J].分子植物育种,2004(20):85-91.
[14] 庞汉华,刘旭.栽培稻与野生稻杂交后代花粉植株的诱导及其性状表现[J].作物学报,2000,26(1):47-51.
[15] Guha S, Maheshwari S C. In vitro production of embryoids from anther of Dature[J].Natrue,1964,204:497.
[16] Guha S, Maheshwari S C. Development of embryoids from pollen grains of embryoids from rice pollen[J].Phytomorphology,1967,17:454-461.
[17] Maheshwari S C, Tyagi A K, Malhotra K, et al. Induction of haploidy from pollen grains in angiosperms: The Current Status[J].Theor Appl Genet,1980,58:193-206.
[18] Loo S W, Xu Z H. Advances in Science of China,Biology,Vol.1[M].Beijing:Science Press,1986:295.
[19] Nitsch J P, Nitsch C. Haploid plants from pollen grains[J].Science,1969,163:85-87.
[20] Gresshoff P M, Doy C H. Development and differentiation of haploid Lycopersicon esculentum (tomato)[J].Planta,1972,107:161-170.
[21] 徐艳辉,冯辉,张凯.大白菜游离小孢子培养中若干因素对胚状体诱导和植株再生影响[J].北方园艺,2001,03:6-8.
[22] Larsen E T, Tuvesson I K D, Andersen S B. Nuclear genes affecting percentage of green plants in barley (Hordeum vulgare L.) anther culture[J].Theor Appl Genet,1991,82:417-420.
[23] Tuvesson I K D, Pedersen S, Andersen S B. Nuclear gene affecting albinism in wheat (Triticum aestivum L.) anther culture[J].Theor Appl Genet,1989,78:879-883.
[24] 王玉英,李春玲,蒋钟仁.辣椒和甜椒花药培养的新进展[J].园艺学报,1981,8(2):41-45.
[25] 李文泽,景建康.不同预处理方法对大麦花药、花粉培养的影响[J].遗传,1995,17(5):5-10.
[26] 李文泽.景建康.甘露醇预处理对大麦雄核发育的影响[J].植物学报,1995(37):552-557.
[27] Cistue L, Ramos A, Castillo A M, et al. Production of large number of doubled haploid plants from barley anthers pretreated with high concentrations of mannitol[J].Plant Cell Reports,1994,13(13):709-12.
[28] Dunwell J M, Cornish M, De Courcel A G L. Influence of genotype, plant growth temperature and anther incubation temperature on microspore embryoid production in Brassica napus ssp. oleifero[J].Experimental Botany,1985,36:679-689.
[29] 耿建峰,侯喜林,张晓伟,等.影响白菜游离小孢子培养关键因素分析[J].园艺学报,2007,01:111-116.
[30] 周卫文,杨建明,黎侠,等.大麦小孢子培养研究进展[J].大麦科学,1999,04:1-4.
[31] Tanak I, Taguchi T, Ito M. Studies on microspore development in liliaceous plantsⅡ. The behaviour of explanted microspores of the lily, Lilium longiflorum[J].Plant and Cell Physiology,1980,21:667.
[32] Aziz N, Machray G C. Efficient male germ line transformation for transgenic tobacco production without selection[J].Plant Molecular Biology,2003,51:203-211.
[33] Barinova I, Zhexembekova M, Barsova E, et al. Antirrhinum majus microspore maturation and transient transformation in vitro[J].Journal of Experiment Botany,2002,53(371):1119-1129.
[34] Pareddy D R, Petolino J F. Maturation of maize pollen in vitro[J].Plant Cell Reports,1992,11:535-539.
[35] Zhao X G, Wang W G, Li Y D, et al. In vitro maturation and germination of Orychophragmus violaceus microspores[J].Plant Cell Tiss Organ Cult,2007,91:53-60.
[36] Li C H, Yu M, Chen F, et al. In vitro maturation and germination of Jatropha curcas microspores[J].Int J Agric Biol.,2010,12:541-546.
[37] 白延红,刘莉,李春莲,等.蔗糖、激素及基因型对小麦花药培养的影响[J].麦类作物学报,2006,26(3):67-70.
[38] Scott P, Lyne R L. Initiation of embryioegenesis from cultures barley microspores: a further investigation in to the toxic effects of sucrose and glucose[J].Plant Cell Tiss Organ Cult,1994,37:61-65.
[39] Barinova I, Clement C, Martiny L, et al. Regulation of developmental pathways in cultured microspores of tobacco and snapdragon by medium pH[J].Planta,2004,219(1):141-146.
[40] Pierson E S, Cresti M. Cytoskeleton and cytoplasmic organization of pollen tubes[J].Int Rev Cytol,1992,140:73-125.
[41] Hepler P K. Tip growth in pollen tubes: calcium leads the way[J].Trends Plant Sci,1997,2:79-80.
[42] Lord E M, Russell S D. The mechanisms of pollination and fertilization in plants[J].Ann Rev Cel Dev Biol,2002,18:81-105.
[43] Steer M W, Steer M J. Pollen tube tip growth[J].New Phytol,1989,111:323-358.
[44] 陈文涛,袁德义,张日清,等.硼及植物生长调节剂对枣花粉萌发的影响[J].江西农业大学学报,2013,3:496-501.
[45] Blevins D G, Lukaszew ski K M. Boron in plant structure and function[J].Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Biol,1998,49:481-500.
[46] 杨晓冬,孙素琴,李一勤.硼缺乏导致花粉管细胞壁多糖分布的改变[J].植物学报,1999,41(11):1169-1176.
[47] 施华中.花粉作为外源基因的植物遗传转化[J].植物学通报,1998,15(3):6-10.

花粉在植物遗传研究中的应用

Application of Pollen in Plant Genetic Research

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	王佳琦, 张子萱, 刘乃新. 外源硒处理条件下红甜菜苗期矿物质积累特性分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(32): 1-5.
[2]	陈明月, 姜涛, 赵冬梅, 白莉, 张雪琦, 孟姣. 先进的组学技术在植物抗病研究中的应用[J]. 中国农学通报, 2022, 38(24): 86-91.
[3]	李爱华, 李金柱, 晏绍良, 向珊珊, 林云. 硒在板栗栽培中的应用研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(20): 61-66.
[4]	于博, 张学芳, 徐松鹤, 任琴, 杨玉亭, 周萌洋, 潘瑜, 刘梦琪. 配方施肥对春玉米生长发育的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(17): 10-16.
[5]	宋立民, 姜巨峰, 王宇, 徐晓丽, 丁子元, 郝俊, 徐林通. 不同养殖模式下2个群体大口黑鲈肌肉营养成分比较[J]. 中国农学通报, 2022, 38(14): 118-123.
[6]	叶雯, 孙彩霞, 叶珏瑜, 徐明飞. 浙产糯味山药营养成分分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(1): 145-148.
[7]	潘洪, 龙庆祥, 林小淇, 刘婕, 艾复清. “两炖一停”烘烤工艺烤烟蛋白酶活性及蛋白质含量的动态变化[J]. 中国农学通报, 2021, 37(9): 137-141.
[8]	李桂琼, 赵鹏宇, 赵昶灵, 张洪玲, 臧灵飞, 文国松, 徐绍忠, 张金渝, 杨斌, 杨绍兵, 庄天才. 遮阴和露地栽培条件下蜘蛛香叶片的抗氧化酶比活力和丙二醛含量[J]. 中国农学通报, 2021, 37(6): 111-116.
[9]	陈庭木, 王宝祥, 胡明珠, 迟铭, 徐波, 徐大勇. 水稻低直链淀粉资源筛选[J]. 中国农学通报, 2021, 37(5): 21-25.
[10]	柴冠群, 刘桂华, 罗沐欣键, 秦松, 范成五. 硒肥与钝化材料组配对土壤Cd钝化及稻米Cd消减效果[J]. 中国农学通报, 2021, 37(32): 102-107.
[11]	孙萌, 李荣田. 水稻蛋白质的研究热点可视化分析[J]. 中国农学通报, 2021, 37(28): 136-141.
[12]	张新党, 李光彬, 王秋梅, 孙彦, 黄汉, 苏林海, 李必为, 邓君明. 蛋氨酸和半胱氨酸对丝尾鳠生长性能、蛋氨酸代谢和蛋白质代谢的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(20): 136-143.
[13]	董明辉, 顾俊荣, 李锦斌, 王冬明, 宋云生, 陈培峰. 稻虾生态种养和机插密度对优良食味粳稻产量与品质的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(17): 1-12.
[14]	路正禹, 王堽, 李任任, 崔汝菲, 耿贵. 基于组学技术探究甜菜耐盐机理研究进展[J]. 中国农学通报, 2021, 37(15): 92-98.
[15]	纪力, 邵文奇, 陈富平, 董青君, 章安康. 连年规模稻鸭共养对稻田土壤性状、稻米产量及品质的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(13): 1-7.