Key message

The developmental morphology of male and female kiwifruit flowers is tracked to delimit a framework of events to aid the study of divergence in floral gene expression.

Abstract

The transition from hermaphrodite to unisexual development of kiwifruit (Actinidia chinensis Planch) flowers has been reported previously, but differences in gene expression controlling sexual development for this species have not been associated with the major developmental changes occurring within pistils. We investigated the key stages in male and female flower development to define the point at which meristematic activities diverge in the two sexes. A combination of scanning electron microscopy and light microscopy was used to investigate pistil development from the earliest stages. We identified seven distinct stages characterized by differences in ovary size and shape, macrosporogenesis, ovule primordium development, anther locule lengthening, microspore wall thickening, and pollen degeneration. Sex differences were evident from the initial stage of development, with a laterally compacted gynoecium in male flowers. However, the key developmental stage, at which tissue differentiation clearly deviated between the two sexes, was stage 3, when flowers were 3.5 to 4.5 mm in length at approximately 10 d from initiation of stamen development. At this stage, male flowers lacked evident carpel meristem development as denoted by a lack of ovule primordium formation. Pollen degeneration in female flowers, probably driven by programmed cell death, occurred at the late stage 6, while the final stage 7 was represented by pollen release. As the seven developmental stages are associated with specific morphological differences, including flower size, the scheme suggested here can provide the required framework for the future study of gene expression during the regulation of flower development in this crop species.

中文翻译：

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猕猴桃（Actinidia chinensis Planch。）的性别变化：从双性到单性花过渡的发育框架。

关键信息

跟踪了男性和女性奇异果花的发育形态，以划定一个事件框架，以帮助研究花卉基因表达的差异。

抽象

从雌雄同体到猕猴桃单性发展的过渡（猕猴桃以前已经有报道），但是该物种控制性发育的基因表达差异与雌蕊内发生的主要发育变化无关。我们调查了男性和女性花朵发育的关键阶段，以定义分生活动在两个性别中发生分歧的点。扫描电子显微镜和光学显微镜的结合被用来从最早的阶段研究雌蕊的发育。我们确定了七个不同的阶段，其特征为卵巢大小和形状，大孢子发生，胚珠原基发育，花药小室延长，小孢子壁增厚和花粉变性。从发育初期就明显存在性别差异，雄花中有侧向压实的妇科。然而，在两性之间组织分化明显偏离的关键发育阶段是第3阶段，即从雄蕊发育开始约10 d时花的长度为3.5至4.5 mm。在这一阶段，雄花缺乏明显的心皮分生组织发育，这表现为胚珠原基形成的缺乏。雌花中的花粉变性可能是由程序性细胞死亡驱动的，发生在第6阶段后期，而第7阶段的最后一个阶段是花粉释放。由于七个发育阶段与特定的形态差异（包括花朵大小）相关，因此，本文提出的方案可以为该作物物种花朵发育的调控期间基因表达的未来研究提供所需的框架。在两性之间的组织分化明显偏离的阶段是第3阶段，即从雄蕊发育开始约10 d时，花的长度为3.5至4.5 mm。在这一阶段，雄花缺乏明显的心皮分生组织发育，这表现为胚珠原基形成的缺乏。雌花中的花粉变性可能是由程序性细胞死亡驱动的，发生在第6阶段后期，而第7阶段的最后一个阶段是花粉释放。由于七个发育阶段与特定的形态学差异（包括花朵大小）相关，因此此处提出的方案可以为今后在调控该作物物种花朵发育过程中基因表达的研究提供所需的框架。在两性之间的组织分化明显偏离的阶段是第3阶段，即从雄蕊发育开始约10 d时，花的长度为3.5至4.5 mm。在这一阶段，雄花缺少明显的心皮分生组织发育，这表现为胚珠原基形成的缺乏。雌花中的花粉退化可能是由程序性细胞死亡驱动的，发生在第6阶段后期，而第7阶段的最后一个阶段是花粉释放。由于七个发育阶段与特定的形态差异（包括花朵大小）相关，因此，本文提出的方案可以为该作物物种花朵发育的调控期间基因表达的未来研究提供所需的框架。从雄蕊发育开始约10 d，长度为5 mm。在这一阶段，雄花缺乏明显的心皮分生组织发育，这表现为胚珠原基形成的缺乏。雌花中的花粉变性可能是由程序性细胞死亡驱动的，发生在第6阶段后期，而第7阶段的最后一个阶段是花粉释放。由于七个发育阶段与特定的形态差异（包括花朵大小）相关，因此，本文提出的方案可以为该作物物种花朵发育的调控期间基因表达的未来研究提供所需的框架。从雄蕊发育开始约10 d，长度为5 mm。在这一阶段，雄花缺乏明显的心皮分生组织发育，这表现为胚珠原基形成的缺乏。雌花中的花粉变性可能是由程序性细胞死亡驱动的，发生在第6阶段后期，而第7阶段的最后一个阶段是花粉释放。由于七个发育阶段与特定的形态差异（包括花朵大小）相关，因此，本文提出的方案可以为该作物物种花朵发育的调控期间基因表达的未来研究提供所需的框架。可能是由程序性细胞死亡驱动的，发生在第6阶段的后期，而第7阶段的最后阶段是花粉的释放。由于七个发育阶段与特定的形态差异（包括花朵大小）相关，因此，本文提出的方案可以为该作物物种花朵发育的调控期间基因表达的未来研究提供所需的框架。可能是由程序性细胞死亡驱动的，发生在第6阶段的后期，而第7阶段的最后阶段是花粉释放。由于七个发育阶段与特定的形态差异（包括花朵大小）相关，因此，本文提出的方案可以为该作物物种花朵发育的调控期间基因表达的未来研究提供所需的框架。