
当花粉粒从花药中释放出来,然后被捕获在柱头表面时,它们从柱头中获取水分和其他资源,用于萌发和花粉管伸长。 一旦花粉管穿透柱头细胞壁的外层,它就会在质外体空间向下生长到子房进行受精。 在卵巢中,两个精子细胞从花粉管的尖端释放出来; 其中一个使卵细胞受精,另一个使中央细胞受精,称为双受精,导致种子发育。 由于授粉是通过风、昆虫和鸟类介导的,其他物种的花粉、病原体和灰尘,以及同一物种的花粉,都可能到达柱头表面。 因此,柱头需要能够选择合适的花粉才能成功受精。
尽管授粉已被研究多年,但所涉及的分子机制在很大程度上仍不清楚。 对授粉形态学方面的准确了解也远未完成。 一篇新论文 Annals of Botany 侧重于授粉过程中的花粉行为。 对于授粉的形态特征,延时图像分析用于记录自花和异花授粉期间的详细花粉行为 芸苔. 这种方法表明,花粉在自花授粉和异花授粉中对单个柱头表现出各种行为,不同类型花粉行为的比例对于成功授粉至关重要。
从这些对花粉行为的观察可以清楚地看出,向花粉供应适量的水是成功授粉的关键阶段之一,这个过程由多个组成部分组成,包括水合、再水化和脱水系统,并涉及水的运输进出花粉粒。 精确授粉和自交不亲和系统响应 甘蓝 只有实现这些过程的适当平衡和协调,才能实现。
甘蓝自花授粉和异花授粉的延时成像。 Annals of Botany (2013)112(1):115-122。 DOI:10.1093/aob/mct102
授粉是植物生命周期中的一个重要过程,是将雌雄配子体聚集在一起进行植物繁殖的第一步。 虽然授粉已被研究多年,但对该过程的形态学方面的准确了解还远未完成。 因此,本研究侧重于授粉的形态特征,使用自花授粉和异花授粉的时间序列图像分析 芸苔. 使用立体显微镜以 90 分钟的间隔记录自花授粉和异花授粉期间花粉行为的延时成像 1 分钟。 使用授粉的时间序列数字图像,研究了自花授粉和异花授粉过程中花粉行为的特征。 花粉在自花授粉和异花授粉中表现出多种行为,这些行为分为六种代表性模式:发芽、扩张、收缩、突然收缩、脉动和无变化。 值得注意的是,在“收缩”中,花粉粒会在 30-50 分钟的短时间内收缩,而在“脉动”中,每隔 10 分钟就会重复膨胀和收缩,这表明授粉过程中存在脱水系统。 所有六种模式都是在具有自花授粉和异花授粉的个体柱头上观察到的,自花授粉和异花授粉之间的差异在于不同行为的比率。 关于进出花粉粒的水传输,这发生在水合作用之前、期间和之后的多个步骤中。 因此,授粉受水合、再水化和脱水系统的多种成分的组合调节。 调节花粉水合作用是授粉和自交不亲和的关键过程,这是通过柱头乳头细胞对花粉粒的水合作用、脱水和营养供应的平衡复合物实现的。