杨树2n花粉花粉管生长缓慢的细胞学机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31370659
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    76.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1610.林木遗传育种
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Triploid poplars play important roles in landscape cultivation, ecological protection and the production of lumber and pulp in China. It is one of vital methods to obtain triploids using 2n pollen crossing normal female gamete, which combined the ploidy effect with heterozygosity. There existes competition between 2n pollen grains and normal pollen grains as 2n pollen can not be screened from mixed pollen. However, pollen tubes slowly grow on stigma when pollinated with mixed pollen grains resulting in a lower frequency of triploid due to their poor competition. However, little is known about the cytological mechanism of slow polar growth of pollen tube in 2n pollen. In this study, we focused on the polar growth of 2n pollen during fertilization. Based on the investigation of germination rates of normal pollen, natural 2n pollen and induced 2n pollen and calculation of growth rates of their pollen tubes in vitro, the effects of ultrastructural observation, actin microfilament, Calcium signals and its distribution, the Endo/ Exocytosis to polar growth of pollen tube will be conducted to reveal the cytological mechanism of poor competition of 2n pollen during fertilization using natural 2n pollen producers of Populus tomentosa as materials. All results will provide a theoretical platform for triploid breeding of poplar.
利用2n 花粉与单倍性雌配子杂交是杨树三倍体选育的一条重要途径,实现了花粉染色体加倍带来的倍性效应与杂交产生的杂种优势的结合。在2n花粉利用时,由于2n花粉与单倍性花粉难以分离纯化,授粉时存在单倍性花粉竞争,2n花粉的花粉管生长缓慢而致使三倍体得率低。但2n花粉的花粉管生长缓慢的细胞学机理至今仍不清楚。本研究围绕杨树2n花粉花粉管生长缓慢的科学问题,以天然2n花粉高产的毛白杨为研究材料,在研究单倍性花粉、天然2n花粉以及人工诱导2n花粉三种类型花粉在离体萌发条件下萌发率和花粉管生长速率差异的基础上,研究其花粉管超微结构、微丝骨架的排列方式与动态组装调控、Ca2+浓度剃度及分布、胞吞胞吐作用等对花粉管极性生长的影响,进而揭示2n花粉花粉管生长缓慢的细胞学机制,并采取适宜的技术措施,提高杨树三倍体得率。

结项摘要

针对杨树2n花粉花粉管生长缓慢导致三倍体得率的科学问题,以毛白杨无性系5088和胡杨雄花枝为材料,在研究毛白杨以及胡杨小孢子发生发育、天然2n花粉发生机理、2n花粉的形态学识别标准、2n花粉的人工诱导以及适宜离体萌发培养基筛选的基础上,比较分析了LATB处理单倍性花粉以及2n花粉萌发率、花粉管生长速率、花粉管壁物质积累的差异,并就其花粉管胞吞胞吐、超微结构、微丝骨架的排列、Ca2+浓度梯度与花粉管极性生长关系进行了研究。发现减数分裂后期Ⅱ,纺锤体微管缺失致使姊妹染色体单体分离后不移向两极是SDR型2n花粉形成的一种重要机制;提出了以无性系花粉粒平均直径的1.28倍作为2n花粉形态判别的动态标准;筛选出12%蔗糖+50mg/L氯化钙+120mg/L硼酸+0.7%琼脂为毛白杨花粉离体萌发的适宜培养基。明确了LATB处理对单倍性花粉及2n花粉萌发率、花粉管生长速率、花粉管壁物质积累的影响规律,单倍性花粉管生长速率、花粉管壁体积均远远大于2n花粉管,但2n花粉管壁厚度较单倍性花粉管大。揭示了2n花粉管内细胞器结构异常且数量偏少,高尔基体片层及线粒体膜结构遭到一定程度破坏,造成合成细胞壁前体物质的速率较单倍性花粉管低;同时,其钙离子浓度梯度不明显,微丝骨架异常,呈现垂直于生长轴的方向,使高尔基体分泌囊泡定向运输与融合不能够正常进行或速率降低是2n花粉花粉管生长缓慢的细胞学机制。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
胡杨小孢子发生及微管骨架变化与异常研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    西北植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张平冬;康向阳
  • 通讯作者:
    康向阳
Slow-growing pollen-tube of colchicine-induced 2n pollen responsible for low triploid production rate in Populus
秋水仙碱诱导的 2n 花粉花粉管生长缓慢是杨树三倍体生产率低的原因
  • DOI:
    10.1007/s10681-017-1881-9
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Euphytica
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    张平冬
  • 通讯作者:
    张平冬
Occurrence and cytological mechanism of numerically unreduced pollen in diploid Populus euphratica
二倍体胡杨花粉数量未减少的发生及其细胞学机制
  • DOI:
    10.1515/sg-2013-0034
  • 发表时间:
    2013-12
  • 期刊:
    Silvae Genetica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Zhang Pingdong;Kang Xiangyang
  • 通讯作者:
    Kang Xiangyang
杨树2n花粉形态判别方法的比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    东北林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨倩;陈欣;张平冬;康向阳
  • 通讯作者:
    康向阳
胡杨小孢子母细胞减数分裂与花粉变异研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    西北林学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈欣;杨倩;张平冬;康向阳
  • 通讯作者:
    康向阳

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其他文献

高温诱导银灰杨花粉染色体加倍创制杂种三倍体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    林业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田梦迪;李燕杰;张平冬;王健;郝静颐
  • 通讯作者:
    郝静颐
杨树生殖生物学研究现状及展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    现代农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘曼;张平冬;康向阳
  • 通讯作者:
    康向阳
银灰杨花粉母细胞减数分裂与微管骨架变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李燕杰;田梦迪;刘燕;张媛;张平冬
  • 通讯作者:
    张平冬

其他文献

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张平冬的其他基金

高温诱导杨树产生2n花粉的遗传学机制
  • 批准号:
    31570646
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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