基于油菜裂外壁小孢子胚胎发生系统探讨胚胎发育早期极性的建立、分裂模式及细胞命运抉择

被子植物胚胎发生模式建成早期的极性建立、顶基轴向确立以及细胞命运的抉择一直是人们关注的焦点。本研究以油菜小孢子为材料，利用我们已建立的独特裂外壁小孢子实验系统，结合体内合子和早期胚胎规律性分裂体系，借助多种研究方法，通过探讨细胞壁状态、细胞器分布、均等和不均等分裂等发育事态了解胚胎发生顶基轴向确立以及细胞命运抉择的过程与机制；通过不同发育阶段胚胎的离体发育前途探讨胚胎早期细胞命运抉择与细胞间相互作用的关系。同时探讨上述相关事态与相关基因表达的关系。本研究的完成可以明确回答外壁的裂开是否是极性建立的前提，极性是否是不等分裂的先决条件，以及细胞的分裂模式是否影响细胞分化与细胞命运的抉择。这些成果将使对我们揭示解胚胎发生的调控机制具有重要理论意义。

按照项目计划书的要求，我们基本上完成了各项研究任务。本研究以油菜小孢子为材料，基于已建立的裂外壁小孢子胚胎发生系统，着重探讨了油菜小孢子胚胎发生模式建成早期的极性建立、顶基轴向确立以及细胞命运抉择的过程和机制。研究发现：.1）油菜小孢子的外壁裂开也能引起小孢子胚胎发生，胚胎发生的能力与外壁破裂的程度有密切相关性。2）证实了油菜小孢子外壁的破裂导致细胞极性的形成，随之影响了两个子细胞的发育命运和决定了胚胎发育的顶基轴向。3）证实了细胞第一次分裂面的空间调控与细胞外壁的机械调控有关，而与细胞极性是解偶联。细胞第一次分裂模式与具完整外壁小孢子不一样，其分裂可以是均等的也可以使不均等，两种分裂模式都可以得到具有胚柄的成熟胚。4）在油菜中克隆了拟南芥的同源基因Bnwox8，通过定量RT-PCR检测了小孢子以及不同状态的小孢子胚中BnWOX8的表达水平。5）对生长素极性运输的载体蛋白PIN1和PIN7在裂外壁小孢子胚胎发生早期进行定位。6) 本研究已发表论文2篇，其中1篇发表在SCI二区源刊上，另已投稿和即将投稿论文各1篇，有3名硕士研究生正在培养之中。