青藏高原极端环境下植物种胚发育特征研究

Fritillaria unibracteata is one of endemic plant growing on Qinghai-Tibet plateau. A typical morphophysiological dormancy is evident in seeds of Fritillaria unibracteata,which with underdeveloped and undifferentiated embryos. In this study, we focus on the after-ripening of embryos of Fritillaria unibracteata. Embryo pattern formation is observed from proembryo to mature embryo by anatomy. The vascular development is investigated by defined the expression of PIN protein using fluorescense tag and microscopy. Dynamics of photohormone and DNA methylation patterns and specific locus will be measured by HPLC and MSAP in different stages.The development process of embryo in after-ripening is defined by these results. In this study we wish to assess the effects of photohormone and epigenesis in the embryo development。

暗紫贝母青藏高原特有植物，以其具有典型形态后熟特征的种胚为材料，采用微分干涉差显技术研究在种子成熟后胚长达上百天的发育阶段中种胚形态、结构特征；采用荧光标记PIN蛋白的定位研究胚形态后熟阶段维管组织发育的细节特征；并用HPLC和MSAP技术研究胚发育阶段内源激素动态变化和DNA甲基化水平、特异位点。依据特征标记和分子标记界定暗紫贝母胚形态后熟过程中不同发育阶段并对其分型。阐明在后熟型种胚在打破休眠至萌发过程中植物激素和表观遗传修饰对胚发育的调控机制。

暗紫贝母青藏高原特有植物，以其具有典型形态后熟特征的种子为材料，采用显微观察技术研究在种子成熟后胚长达上百天的发育阶段中种胚形态、结构特征；采用石蜡切片方式研究胚形态后熟阶段维管组织发育的细节特征；并用HPLC和MSAP技术研究胚发育阶段内源激素动态变化和DNA甲基化水平、特异位点。不同处理条件下，暗紫贝母种胚后熟过程中研究种胚发育的形态特征得到了种胚生长发育曲线。结果显示发现在处理A中种胚发育缓慢，直至处理结束胚发育到种子的1/3。处理B中种胚的相同处理时间内生长明显高于处理A中，处理结束时种胚的胚率达到81%，完成胚的形态后熟。在整个种胚后熟发育发育过程中存在2个生长阶段，分别启动胚的生长发育和进入快速生长期。对组织细胞学的研究发现、组织结构的分化与胚的生长发育阶段密切相关。对4不同种内源激素含量变化的研究结果显示，各种激素的动态变化与种胚的发育密切相关，ZT和GA3含量在种胚进入生长期和快速生长期的节点上出现峰值，而IAA和ABA在生长期期间出现峰值。说明4种激素在胚后熟发育中都重要作用，它们之间既有协同作用又有拮抗作用。当种胚完成形态成熟进入萌发阶段时ZT和IAA出现一个峰值，而ABA和GA3含量下降，与打破种子的生理休眠有关。种胚后熟过程种子DNA甲基化水平结果显示，总甲基化水平随胚的发育快速下降。在去甲基化的同时也发生甲基化，推测种子通过这一方式调控相关基因的表达，促进内源激素的合成，从而调控种胚的后熟发育。依据形态特征标记、组织分化、分子标记等对暗紫贝母胚形态后熟过程中不同发育阶段进行界定和分型。研究结果对阐明在暗紫贝母后熟型种胚发育特征，打破休眠促进萌发的调控提供了重要数据，有利于人工种植研究的开展；为进一步研究中植物激素和表观遗传修饰对胚发育的调控机制奠定了一定的基础。