芸薹属植物自交不亲和性反应中不亲和性花粉管生长抑制机制研究
结题报告
批准号:
31401856
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
王春雷
依托单位:
学科分类:
C1504.蔬菜、瓜果生理与栽培学
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
张治平、王莉、蒋菲、王金艳、马江黎
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中文摘要
罂粟和梨都具有配子体型自交不亲和性系统,但二者雌蕊S决定因子不同。然而,两者采用相似的信号转导路径抑制不亲和性花粉管生长,并且不亲和性花粉管死亡具有程序性死亡特征。研究发现芸薹属植物孢子体型自交不亲和性反应过程中,乳突细胞微丝骨架发生解聚。微丝骨架解聚往往会引起细胞程序性死亡。为了研究孢子体型自交不亲和性是否通过细胞程序性死亡抑制不亲和性花粉管生长,本项目拟通过检测芸薹属孢子体自交不亲和性反应过程中乳突细胞和花粉(管)中钙离子、活性氧、一氧化氮等信号事件以及微丝骨架、线粒体、核DNA等变化情况,阐明孢子体型自交不亲和性“自我”花粉拒绝机制,明确不同类型自交不亲和性系统是否采用相似路径抑制“自我”花粉管生长。
英文摘要
Although poppy and pear have same gametophytic self-incompatibility, the female S determines between poppy and pear is not same. However, they use a similar signal transduction pathway to inhibit the self/incompatible pollen tube growth, and the death of self/incompatible pollen tube has typical features of programmed cell death (PCD). It is reported that actin cytoskeleton of papilla cells was depolymerized in sporophytic self-incompatibility response of Brassica. Depolymerization of the actin cytoskeleton is adequate to induce PCD. To check whether PCD specifically occur in incompatible pollen tube growth inhibition in Brassica sporophytic self-incompatibility, the changes of some signal factors, i.e., calcium, reactive oxygen species, and nitric oxide, actin cytoskeleton, mitochondria, and nuclear DNA of papilla cells and incompatible pollen grain/tube will be detected in this research project. We believe we can uncover the mechanism of self-pollen tube growth inhibition in sporophytic self-incompatibility, and know whether different self-incompatibility systems use a similar pathway to inhibit self-pollen tube growth.
芸薹属植物拥有孢子体型自交不亲和性,与梨等蔷薇科植物配子体型自交不亲和性拥有不同的分子调控机制。在配子体型自交不亲和性反应中,明确了活性氧、钙离子对不亲和性授粉花粉调控,并最终引起不亲和性花粉程序性死亡。而活性氧等信号物质是否参与孢子体型自交不亲和性反应还不清楚。本项目研究了亲和、不亲和授粉后,细胞信号物质变化情况,以及花粉不亲和性基因SCR显隐性调控机制。本研究首次发现亲和性授粉15 min后花粉及乳突细胞一氧化氮含量明显升高,而不亲和性授粉花粉和乳突细胞一氧化氮含量未发生明显改变,说明在芸薹属自交不亲和性反应中乳突细胞为亲和性花粉提供生长必须一氧化氮,促进花粉萌发;不亲和性授粉15 min后,乳突细胞过氧化氢含量明显升高,说明乳突细胞识别不亲和性花粉后,通过高浓度过氧化氢抑制亲和花粉生长。亲和授粉30 min后,乳突细胞过氧化氢含量也明显升高,这可能是由于花粉管进入乳突细胞后细胞被破坏产生胁迫反应;亲和授粉15 min后,花粉超氧阴离子浓度明显提高,而不亲和性授粉花粉超氧阴离子浓度变化不明显,这是花粉萌发极性生长提供必要氧源。本研究进一步确认了亲和授粉后乳突细胞钙离子浓度明显高于不亲和性授粉乳突细胞。并发现亲和授粉和不亲和授粉后,花柱乳突细胞细胞器之间没有发现明显差异;在授粉后24 h,亲和与不亲和授粉花粉乳突细胞DNA都发生降解,柱头降解是受精完成后必要程序,但是不亲和性授粉在相同时间亦发生核DNA降解说明柱头降解可能是受授粉调控,而不是受精是否完成调控。此外,本研究克隆一个显性组SCR基因SCR-22,发现显性组SCR-22不能抑制隐性组SCR-44表达,而被隐性组SCR-44;确认SCR-22不能抑制SCR-44表达是因为SMI-22未正常表达,因此SCR-44基因启动子区域未发生甲基化;而被抑制表达的SCR-22基因没有发生甲基化,说明显性组SCR抑制未通过DNA甲基化途径,该机制与隐性组SCR抑制机制明显不同。以上结果对于揭示芸薹属自交不亲和性反应机理具有重要意义。
期刊论文列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2016-0886
发表时间:2017
期刊:园艺学报
影响因子:--
作者:张治平;张盼盼;王春雷
通讯作者:王春雷
DOI:--
发表时间:2015
期刊:江苏农业学报
影响因子:--
作者:王春雷;赵宪坤;高季平;叶蕴灵;赵贝贝
通讯作者:赵贝贝
DGK4介导调控梨不亲和花粉管死亡过程中液泡裂变机制
  • 批准号:
    32370340
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王春雷
  • 依托单位:
国内基金
海外基金