应用水稻花粉离体萌发体系观察花粉管内微丝分布

采用非固定、DMSO渗透和异硫氰酸标记的鬼笔环肽（FITC—Ph）染色方法,观察水稻花粉离体萌发过程中花粉管内肌动蛋白微丝的形态和分布。结果表明：（1）水稻花粉水合2min后即可萌发,花粉管生长速度在600～1500μm／h之间。（2）水合而未萌发的花粉粒中,大量较短的梭形微丝束构成微丝网络结构,萌发过程中花粉粒内的梭形微丝束松解,部分微丝转移至萌发的花粉管内沿花粉管纵轴呈束状结构;随着花粉管的伸长,微丝束主要分布在花粉管中前端,但在花粉管顶端区域始终未见明显的微丝束。（3）水合后不能正常萌发的花粉粒内肌动蛋白微丝呈弥散不规则分布,在相同萌发时间生长迟缓的花粉管中,微丝束较少,且主要位于花粉管近萌发孔的部位。表明微丝骨架的形态和分布影响水稻花粉管的萌发和生长。     

MACF1与成骨细胞骨架之间的相互关系研究

采用激光共聚焦显微术研究微管微丝交联因子（MACF1）与成骨样细胞（MD63及MC3T3）微丝／微管骨架、黏着斑之间的相互关系．结果表明,MACF1不连续地分布于微管纤维上,与微丝骨架部分共定位于胞质中,在很多的成骨细胞中可见MACF1分布于骨架相关的粘着斑处：细胞松弛素B影响了MACF1在成骨细胞中的分布,并有使其向细胞核周围及核内转位的趋势．秋水仙素对MACF1的分布无明显的影响．转染了siRNA—MACFl的MG．63细胞微丝骨架纤维分布不连续、微管骨架纤维分布紊乱．这些结果提示MACF1不仅起交联微丝及微管细胞骨架的作用．而且还可稳定细胞骨架：成骨细胞MACF1的分布更依赖于微丝骨架的完整性．     

微丝骨架的构成及其对花粉管极性生长的调控作用

微丝骨架是细胞骨架的重要组成部分,它由肌动蛋白和肌动蛋白结合蛋白组成,广泛存在于真核细胞中。近年来,大量研究表明植物花粉及花粉管中存在丰富的微丝骨架。目前,在微丝骨架作为信号转导途径的靶标参与对花粉管极性生长的调控、微丝骨架在花粉和花粉管中的分布及其在花粉管生长过程中与其他信号分子之间的相互作用等方面取得了一系列突破性进展。     

姜花花粉萌发时花粉和花粉管内微丝结构变化的共焦镜观察

用ＴＲＩＴＣ－鬼笔碱荧光显微探针入共焦激光扫描镜,观察了不同萌发阶段的姜花花粉和花粉管内肌动蛋白微丝的结构和分布格局的变化,花粉水合后在花粉内的微丝呈不规则网络状。但在靠近萌发孔周围,由於网络微丝向萌发孔汇集而延伸拉长,因此在萌发孔前缘出现荧光特别明亮区,显示微丝在此外开始密集。花粉水合后１０－３０分钟,大多数花粉管从萌发孔伸出,此时,在花粉管顶形成一个长约１０－２０μｍ的顶端区域微丝网络;在花粉     

紫萼花粉粒和花粉管中微丝的超微结构

用常规化学固定和化学固定前用鬼笔环肽处理两种电镜样品制作技术,分别研究了紫萼[Hosta venteicosa (=H.coerulea]成熟花粉粒和幼花粉管中的微丝的超微结构。结果表明,在常规电镜固定中花粉粒中的微丝能保存,但在花粉管中的则遭受破坏。用鬼笔环肽处理后化学固定的方法,微丝在花粉管中能良好地保存。在花粉粒中平行的微丝形成束,表现为具分布的特点,即限于分布在它们功能的区域,并且微丝束经常紧密地与营养核贴近。在幼花粉管中微丝束表现为在线粒体、质体、内质网、小泡和小液泡的表面通过,并常常与脂体紧密联结。这些现象表明在花粉萌发和花粉管生长时,微丝与营养核及与其它细胞器的运动之间存在某些联系的迹象。     

花粉管中的微丝和微管

对花粉管中的微丝和微管研究的几个问题的进展进行了综述, 包括微丝和微管在花粉管中的分布;微丝和微管在花粉管胞质流动、细胞器运动以及花粉管生长中的作用等几个方面。并对今后这些方面研究的重要问题进行了论述。     

花粉管中的微丝和微管

对花粉管中的微丝和微管研究的几个问题的进展进行了综述,包括微丝和微管在花粉管中的分布;微丝和微管在花粉管胞质流动、细胞器运动以及花粉管生长中的作用等几个方面,并对今后这些方面研究的重要总是进行了论述。     

杜仲花粉离体萌发特征及花粉管微丝骨架分布

以干燥的杜仲成熟花粉为材料,对杜仲花粉离体萌发的适宜液体培养基配方进行了筛选,并对花粉萌发特征及花粉管微丝骨架分布规律进行了研究。结果表明:(1)适宜杜仲花粉离体萌发的液体培养基组成为200g/L蔗糖+30mg/L硼酸+10mg/L Ca(NO3)2,于26℃条件下离体培养18h的花粉萌发率可达46.29%±3.75%。(2)在适宜液体培养条件下,杜仲花粉萌发率在培养6h内急剧增长,随后趋于平稳;而花粉管在培养8h内伸长较快,之后有放缓趋势,至培养48h时,花粉管长度可达363.14±30.51μm。(3)杜仲花粉属于2胞花粉,花粉萌发过程中,营养核和生殖核的移动存在一定的时序性,通常营养核先于生殖核进入到花粉管;杜仲花粉生殖核的有丝分裂发生在花粉管中,离体培养12h可逐渐观察到有丝分裂行为。(4)花粉萌发过程,微丝骨架形成束状,与花粉管伸长方向平行排布,与较为稀疏的网状微丝阵列组成连续系统,引导细胞核的运动。     

百合花粉与花粉管中类高尔基体58K蛋白

动物细胞中,高尔基体往往位于微管组织中心(MTOC)附近,它们的位置部分地被58K蛋白所决定.通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳和免疫印迹方法,我们发现川百合花粉与花粉管内存在类高尔基体58K蛋白,其分子量与动物细胞内58K蛋白类似,约为60 ku.通过免疫荧光标记方法,在共焦激光扫描显微镜下观察发现,花粉与花粉管内类高尔基体58K蛋白主要存在于一些颗粒状的细胞器上.这些颗粒状细胞器的分布与植物细胞内高尔基体的分布是一致的.进而通过免疫金标和透射电镜观察发现,花粉与花粉管内类58K蛋白主要存在于高尔基体附近的囊泡膜上.     

花粉粒和花粉管中的微丝骨架

自从1972年Franke等第一次报道大君子兰和麝香百合花粉管中存在直经6nmn的肌动蛋白微丝以来,近十几年来这方面的研究工作已迅速展开,积累了丰富的研究资科。借助于荧光探针、免疫荧光标记、透射电镜等技术手段,已先后对三十几种植物的花粉粒和(或)花粉管的微丝做过观察,揭示了花粉萌发和花粉管生长过程中肌动蛋白微丝的三维结构及其在时间和空间上变化的规律,并对微丝在花粉萌发和花粉管生长的生理活动中的重要作用获得了比较一致的认识。     

增强UV-B辐射和He-Ne激光对小麦原生质体微管骨架的影响

以小麦叶片原生质体为材料,采用间接免疫荧光定位法标记其微管系统,并利用激光共聚焦扫描显微系统进行观察。研究了低剂量He-Ne激光(5mW.mm-2)、增强UV-B辐射(10.08kJ.m-2.d-1)及二者的复合处理对小麦幼苗叶肉细胞中微管骨架的影响。结果表明,增强UV-B辐射后,小麦叶片细胞中微管骨架发生解聚,呈短棒状或点状分布,微管束弥散且荧光强度减弱;而增强UV-B辐射后再施以He-Ne激光处理,小麦叶肉细胞微管骨架有部分断裂,但较单独UV-B处理组的损伤程度轻,说明低剂量的He-Ne激光可以部分修复增强UV-B辐射对微管骨架的损伤,且对微管的聚合有促进作用。     

慈姑根尖细胞微管骨架的免疫荧光观察

分别用考马斯亮蓝染色和间接免疫荧光标记,并运用荧光倒置显微镜和激光共聚焦显微镜,对慈姑根尖固定后酶解获得的去壁细胞和细胞团块以及根尖细胞分裂周期中微管骨架列阵进行详细观察,以探索高等植物微管周期的普遍性。结果表明:慈姑根尖固定后酶解可获得大量结构完整的去壁细胞与细胞团块;考马斯亮蓝染色观察可见,慈姑根尖细胞中丰富的蛋白物质以及处于不同分裂期的细胞核染色体;免疫荧光观察可见,慈姑根尖细胞周期中微管骨架保存较好,主要有周质微管、早前期带微管、纺缍体微管和成膜体微管4种循序变化的排列方式,构成了高等水生植物分裂细胞中典型的微管周期。实验结果证明,高等水生植物与陆生植物微管周期具有相似性,为植物微管周期概念提供了新的实例。     

花粉管微丝骨架的研究

用PHEM缓冲液对萌发花粉进行吸胀处理,经0.15%Tritonx-100提取,0.2%考马斯亮兰R250染色后,在光学显微镜下观察到具有蛋白质性质的骨架结构。对从花粉管吸胀出的凝胶状物质进行临界点干燥,电子显微镜扫描??结果表明,花粉管原生质中镶嵌着大量相互交错的丝状物质。兔肌重酶解肌球蛋白标记结果证明,这些丝状物质主要为F-肌动蛋白,其直径为5—7nm,半螺距为370A。本实验结果表明,花粉管原生质中存在着大量微丝骨架结构,这些微丝骨架是由F-肌动蛋白组成的。     

植物微管和微丝骨架研究的进展

从以上叙述的资料中可以看出,近年来在植物微管蛋白的分离及其化学性质、微管的组织中心、微管的异质性、微丝的分布,以及微管和微丝骨架的功能及基因调节等方面的研究取得不少新的进展;特别是从植物中直接分离微管蛋白取得成功、以及微管蛋白异型、微管冷稳定性与植物抗寒性的关系及微丝分布广泛性等的发现,对植物细胞骨架的进一步研究具有重要意义。     

细胞松弛素B和鬼笔环肽对梨花粉萌发和花粉管生长的影响

以砂梨(Pyrus pyrifoliaNakai)品种今村秋(Imamuraaki)和丰水(Hosui)为材料,分别用光学显微镜和荧光显微镜观察了离体和半活体条件下微丝骨架解聚剂细胞松弛素B(cytochalasin B,CB)和稳定剂鬼笔环肽(phalloidin)对梨花粉萌发和花粉管生长的影响.结果表明:(1)低浓度(10μg/mL)鬼笔环肽能促进花粉萌发和花粉管生长,但高浓度对花粉萌发和花粉管的生长具有抑制作用;CB抑制花粉萌发和花粉管生长,且抑制效应随其浓度的增加而增强.(2)鬼笔环肽处理柱头后进行自花授粉,可明显促进自花花粉萌发和花粉管的生长,而CB处理柱头后异花授粉则抑制异花花粉萌发及其花粉管生长.可见,微丝骨架参与了梨花粉萌发和花粉管生长过程,并参与了梨自交不亲和反应的调节.     

原生动物贻贝棘尾虫微管胞器的荧光标记与显示

采用FLUTAX直接荧光标记和抗α微管蛋白抗体的间接免疫荧光标记显示,原生动物贻贝棘尾虫(Stylonychia mytilus)细胞微管胞器由口围带、波动膜、额腹横棘毛、左右缘棘毛、背纤毛等纤毛器微管骨架、纤毛器基部附属微管和其他皮层微管骨架组成。纤毛器微管骨架和基部附属微管按皮层纤毛模式定位;皮层左、右侧微管带和领肋壁微管等其他皮层微管构成细胞特定位置的皮层微管骨架,并可能为具有背腹分化的腹毛目纤毛虫所特有,对维持细胞背腹面的形态、支持附近纤毛器(如左、右缘棘毛)的运动起作用。本文较完整地阐述了其细胞骨架的三维构形,对于深入了解纤毛虫细胞微管骨架的结构和分布特征,进一步揭示微管类胞器的功能是有意义的。     

朱顶红精细胞超微结构观察

精细胞是双受精作用的直接参与者,是生殖生物学中的重点研究对象之一。以往的研究表明,应用连续超薄切片和计算机辅助三维重组技术,结合免疫荧光定位,发现两个精细胞在体积和细胞器含量上存着差异,即精子的二型性,而且与营养细胞核三者构成紧密功能单位却雄性生殖单位（MGU）。微管对精细胞的性状的确定、运动和维持MGU的动态结构稳定具有重要的作用。本文应用透射电镜。详细观察了朱顶红花粉管中细胞的超微结构,并着重微管结构及其分布的观察。朱顶红成熟花粉为两细胞型。成熟花粉于26℃、黑暗条件下,在液体培养基（含10％蔗糖和100ppm硼酸）中培养13－18小时,然后收集花粉管,固定,供电观察并照相。朱顶红成熟花粉培养13小时后,生殖细胞在花粉管中完成核分裂和胞质分裂等两个过程。形成两个精细胞。形成的两个精细胞前后排列,营养核前导并靠近花粉管顶端。领头的精细胞的细胞质以很大的表面与营养核相互融合（图版1－1,2）,有时营养核与两个精细胞彼此穿插、缠绕（图版1－3）。两精细胞之间的壁上具有多胞质通道和含均质电子密度中等的基质（图版II－4）。精细胞质在核与共同壁之间的区域染色较深,经高倍放大,观察到此处含丰富的微管, 自由分布,但以纵向或斜向为主（图版II－5,6）。所有的微管构成松散的桶状网络存在于两精核之间,除此之外,其他区域无微管分布（图版II－7）。培养18小时之后,两精细胞的共同呈网状（图版II－8）,此时微管均成纵向排列,平行于细胞长轴,构成筐状结构包围状精核,但不构成紧密的束状,证明了前人的免疫荧光观察结果。从以上观察结果我们可以得出如下的结论,朱顶红花粉为两细胞型,因此在花粉管中形成的两个精细胞一般前后排列,跟在营养细胞后面,这种线状排列方式在其他植物中也观察到,可能有利于三者作为一个结构功能单位在花粉管中移动和对花粉管狭窄空间的进化适应。MGU形成得较晚,在生殖细胞和营养核进入花粉管后才形成,并一直维持到精核形成,与其他报道不同。精细胞发育过程中,微管的分布方式变化显著。精细胞中微管的分布仅限于共同的细胞壁和靠近茎核之间的区域,总体构成一个松散的桶状结构。精细胞发育后期,微管均成纵向排列,包围着精核,极似生殖细胞筐状的微管结构形式。     

川百合花粉管的生殖细胞分裂过程中微管骨架的分布变化

应用透射电镜辅以免疫荧光定位技术研究了川百合 (Lilium davidii Duch.)花粉管中生殖细胞分裂过程中染色体动态和微管分布的关系。在生殖细胞分裂前和有丝分裂前期 ,电镜观察一直未见微管结构 ,但免疫荧光图象显示生殖细胞中有微管蛋白存在。直到分裂的前中期—中期 ,染色体出现 ,它们沿花粉管的长轴前后排列 ,横向的着丝点对相应地一对对地纵向排列。这时 ,生殖细胞中才出现大量微管 ,它们分布于细胞周质区和染色体之间 ,并跨越染色体的整个长度。前中期—中期开始时 ,只有 1～ 2对着丝点从横向转为纵向 ,微管垂直插入着丝点形成着丝点微管 ,而非前人用免疫荧光方法观察到的微管与着丝点侧向联接的图象。随着横向的着丝点对逐渐转变成纵向的过程 ,着丝点微管数量逐渐增多 ,但不形成典型的纺锤体。分裂后期 ,染色体交错分离 ,微管的分布与前中期—中期的基本相同。晚后期 ,染色体呈明显的两群 ,除极区和细胞中央区有微管残余外 ,大部分微管消失。通过染色体长度的测量 ,间接证明了分裂后期 B的存在。分裂末期的晚期 ,核膜形成后 ,在两精核之间的区域 ,微管数量开始增多。此区可能代表用免疫荧光所观察到的微管重叠区。细胞板出现后 ,微管消失     

凝溶胶蛋白对植物微丝的调节作用及在花粉中的定位

以植物花粉为实验材料, 研究了来源于动物的凝溶胶蛋白对植物肌动蛋白丝的作用及凝溶胶蛋白在植物细胞中的定位. 利用离心沉淀丝状肌动蛋白及电子显微镜负染的实验结果显示, 花粉纯化肌动蛋白丝及粗提液中肌动蛋白丝可被凝溶胶蛋白剪切, 而且这种剪切作用依赖于Ca²⁺. 另外, 利用免疫沉淀测定凝溶胶蛋白与花粉肌动蛋白单体结合的实验表明, 当溶液中有Ca²⁺. 存在时, 花粉肌动蛋白与凝溶胶蛋白的摩尔比值约为2.0 ± 0.21; 用EGTA去除Ca²⁺. 后, 该比值有所降低, 减至1.2 ± 0.23; 而加入PIP2后, 这种结合比值又降至0.8 ± 0.10, 表明植物肌动蛋白与凝溶胶蛋白的结合有类似于动物肌动蛋白的特性, 受到Ca²⁺. 和PIP2的调节. 花粉中凝溶胶蛋白的免疫鉴定及免疫荧光定位实验结果表明, 花粉中存在凝溶胶蛋白, 在未萌发的花粉粒中凝溶胶蛋白主要集中在萌发沟处, 而在萌发2 h的花粉管中, 花粉管胞质内均可看到荧光分布, 但花粉管顶端荧光较强, 推测凝溶胶蛋白可能参与花粉的萌发和花粉管的生长.     

草丛土毛虫皮层纤毛器的微管胞器研究

本文应用FLUTAX直接荧光标记和抗α-微管蛋白抗体免疫荧光标记．显示了土壤纤毛虫草丛土毛虫（Territricha stramenticola）的皮层纤毛器微管胞器．其中纤毛器基部微管按口围带、波动膜、额腹横棘毛、左右缘棘毛、背触毛等纤毛器图式分布和定位,口围带和波动膜基部含小膜微管托架、小膜附属微管和波动膜微管骨架网;额腹横棘毛基部含前纵微管束、后纵微管束和横微管束：左、右缘棘毛基部含前纵微管束、后纵微管束、横微管束及后微管芽;背触毛基部含前纵微管束、后纵微管柬。横棘毛基部含有较发达的横微管束,缘棘毛基部含后微管芽及其横微管束的定位可能具有本种纤毛虫细胞的特异性。纤毛器微管胞器在细胞表膜下分化形成的基部微管及其微管层使细胞的运动纤毛器与强固的微管骨架结构网相联系．其微管胞器的建构可能是细胞对土壤生存环境的一种适应．是细胞运动胞器的功能活动与环境相互作用的结果。形态发生中,老口围带微管是逐步进行更新的：老棘毛微管胞器对新结构的发生和形成具有定位和物质贡献的作用．并且老结构在新结构分化和成熟期间也经历了行使相应的生理功能及逐渐退化和失去功能的过程．