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1、Diagram of events in gametophyte development and fertilization,Stamen(雄蕊),Pistil(雌蕊）,减数分裂,有丝分裂,配子体,配子,Chapter 3,Development of Floral Reproductive Organs and Gametophytes,3.1 雄蕊和雄配子体的发育3.2 雄性不育现象分析3.3 雌蕊的发育3.4 雌蕊发育的基因调控,3.1 雄蕊和雄配子体的发育,1)花药的发育2)花粉的发育,被子植物的雄配子体发育,雄配子体在花药中发育成花粉粒,Where the anther develo
2、ps from?,1)花药的发育,花药产生于雄蕊原基,雄蕊原基,Where the anther develops from?,1)花药的发育,花药产生于雄蕊原基,表皮,小孢子母细胞绒毡层外层,绒毡层内层维管组织,花 药,TA56(tapetum 56)TA29,TA56(tapetum 56)TA29,2)花粉的发育,T:绒毡层 PG:花粉,2)花粉的发育,sperm cells,小孢子发生,花粉形成并最终释放,生殖细胞,营养细胞,What is the significance for the asymmetric division（不对称分裂）?,2)花粉的发育,Horvitz(1992
3、)认为这种分裂为决定性分裂，它为花粉粒的进一步发育和花粉管的生长提供了养分和能源，进而将精细细胞运送到胚囊中,在番茄中Lat52 基因仅在花粉发育后期较大的营养细胞中表达。,2)花粉的发育,Eady等(1995)将Lat52 的启动子与GUS融合，转化烟草。,2)花粉的发育,Lat52:GUS(高浓度秋水仙素)：花粉细胞不分裂，至花粉发育后期Lat52照样表达。,2)花粉的发育,Lat52:GUS(低浓度秋水仙素)：,2)花粉的发育,Lat52:GUS(低浓度秋水仙素)：花粉对称分裂，Lat52在两个相同的细胞中表达，两个细胞均发育为营养细胞。,?,2)花粉的发育,?,细胞不对称分裂，是两个子
4、细胞分化的前提条件。,Muschieffi et al.将Lat52 的反义基因导入番茄。结果：,Pollen sterile,?,Chapter 16,Development of Floral Reproductive Organs and Gametophytes,3.1 雄蕊和雄配子体的发育3.2 雄性不育现象分析3.3 雌蕊的发育3.4 雌蕊发育的基因调控,3.1 雄蕊和雄配子体的发育,3.2 雄性不育现象分析,16.2 雄性不育现象分析,16.2 雄性不育现象分析,1)雄性不育的概念2)雄性不育的分类,雄性不育:植株由于不能产生正常的花药、花粉或雄配子而导致不育的现象。,雄性不育的
5、意义：For plant kingdomFor human,16.2 雄性不育现象分析,16.2 雄性不育现象分析,1)雄性不育的概念2)雄性不育的分类,1）细胞质雄性不育2）细胞核不育：显性核不育隐性核不育,广泛应用三系线粒体-细胞核互作嵌合基因,玉米T-型不育系,T-urf13编码13KD多肽，位于线粒体内膜上。,玉米T-型不育系,T-urf13编码13KD多肽，位于线粒体内膜上。,16.2.1 细胞质雄性不育,玉米T-型不育系,T-urf13编码13KD多肽，位于线粒体内膜上。不育系有两个恢复基因：Rf1和Rf2。Rf2已克隆,编码一种线粒体醛脱氢酶。作用机理还不清楚。,16.2.1 细
6、胞质雄性不育,矮牵牛,不育基因 pcf：线粒体genome中的嵌合基因,编码25KD多肽。该多肽干扰植株氧化过程中的电子传递。,16.2.1 细胞质雄性不育,16.2 雄性不育现象分析,16.2 雄性不育现象分析,1)雄性不育的概念2)雄性不育的分类,1）细胞质雄性不育2）细胞核不育：显性核不育隐性核不育,隐性核不育：占核不育的90%。光温敏核不育水稻长日下不育,短日可育；刚刚被华中农业大学和华南农业大学的水稻研究组分别克隆。,3)TA29人工雄性不育,烟草花药绒毡层特异表达基因TA29细菌RNase基因Barnase抗除草剂基因Bar,1)TA29:Barnase-35S:Bar,Tobac
7、co:,烟草花药绒毡层特异表达基因TA29细菌RNase基因Barnase抗除草剂基因Bar,TA29R/+,Male sterile,herbicide resistant2)TA29R/+X+/+Half male sterile,half male fertile,RNase抑制基因BR(Barnase repress gene)TA29:BR,3)TA29R/+X TA29:BR Normal F1 hybrid plants,1)TA29:Barnase-35S:Bar,Tobacco:,Chapter 16,Development of Floral Reproductive Or
8、gans and Gametophytes,3.1 雄蕊和雄配子体的发育3.2 雄性不育现象分析3.3 雌蕊的发育3.4 雌蕊发育的基因调控,3.1 雄蕊和雄配子体的发育,3.3 雌蕊的发育,7.3 雌蕊的发育,雌蕊由一个心皮或多个心皮融合后发育而来。连接在一起的表皮细胞脱分化,并发育成胎座；心皮上端向上延伸形成长短各异的花柱和柱头。,Pistil development,成熟的雌蕊包括柱头、花柱和子房,子房里着生胚珠,1)心皮的发育,被子植物的雌配子体发育,雌配子体在胚珠中发育成胚囊,Flower pistil in Arabidopsis and tomato at anthesis,Ch
9、apter 16,Development of Floral Reproductive Organs and Gametophytes,3.1 雄蕊和雄配子体的发育3.2 雄性不育现象分析3.3 雌蕊的发育3.4 雌蕊发育的基因调控,BEL1突变为bel1:珠被发育为心皮,3.4 雌蕊发育的基因调控,bel1,Why?,Bel1:编码同源异形区转录因子,先在胚珠原基中表达,随后仅在珠心和珠柄相邻处表达。,珠心和珠柄相邻处是内、外珠被发生区域；Bel1 突变为bel1，则内珠被不能发育,外珠被继续心皮的发育路线。,Homeo-box,3.4 雌蕊发育的基因调控,Ray等(1994)：35S:AG
10、,野生型植株(BEL1),bel 1 表型,Why?,How to isolate more pistil specific genes using the information from ABC model in plants?,3.4 雌蕊发育的基因调控,bel1,MADS box基因作探针,Angenentet al.,1995:,若干同源cDNA(FBP7 和 FBP11),表达部位？原位杂交-在雌蕊中心及发育中的胚珠表达结构？MADS box binding protein功能？转基因：35S:FBP7-,3.4 雌蕊发育的基因调控,矮牵牛雌蕊cDNA文库,35S:FBP7,How
11、 about FBP11?,MADS box基因作探针,Angenentet al.,1995:,若干同源cDNA(FBP7 和 FBP11),3.4 雌蕊发育的基因调控,矮牵牛雌蕊cDNA文库,How about FBP11?,Ecotopic formation of ovulelike structures on the sepals,35S:FBP11,3.4 雌蕊发育的基因调控,BEL1 FBP ANT SIN OVM MEI,Tens of genes controlling embyro sac development have been identified from mutation pool of Arabidopsis,Summary,雌雄生殖器官和配子的发育是一个非常复杂的过程，涉及许多基本的发育生物学过程，如模式和极性的建立；目前配子发生的研究主要还集中于描述和细胞学水平，对控制它们发生的分子基础了解还很少，获得的一些突变体及发育过程中的特异基因，如Bel1将有助于更好理解发育过程；,
