毛竹茎秆纤维细胞发育过程中的细胞程序性死亡(英文)

利用TUNEL检测、细胞学及细胞化学方法,对毛竹茎秆纤维细胞发育过程中的细胞程序性死亡进行了研究。在次生壁形成的早期,纤维细胞出现染色质凝聚、细胞器膨胀、液泡膜解体和细胞质泡状化等典型的细胞程序性死亡形态学特征;TUNEL检测反应呈阳性,显示此时的纤维细胞核DNA发生了片段化。此时,在纤维细胞裂解的液泡膜、降解的细胞质和凝聚的染色质上具有ATPase活性。纤维细胞质的Ca2+水平会随着次生壁的形成而逐渐升高,随后Ca2+聚集成块状。在初生壁形成后期,纤维细胞染色质上的酸性磷酸酶(APase)活性增强。随着纤维次生壁的持续增厚,ATPase、酸性磷酸酶和Ca2+将在裂解的细胞质和凝聚的染色质上持续存在多年。结果表明,毛竹茎秆纤维细胞的次生壁形成过程是一个主动自溶的细胞程序性死亡过程。初生壁形成后期染色质上酸性磷酸酶活性增强及次生壁形成期胞质Ca2+的聚集,与纤维细胞的程序性死亡密切相关。ATPase,Ca2+和APase参与了纤维细胞程序性死亡过程中原生质体的降解。     

一种特殊的长寿细胞:毛竹茎秆纤维细胞

利用显微和细胞化学方法,对毛竹(Phyllostachys edulis)茎秆纤维次生壁形成过程中超微结构变化以及ATP酶、Ca2 -ATPase和酸性磷酸酶的超微细胞化学定位进行了研究.研究发现,次生壁形成早期,细胞核具有双层核膜,染色质凝聚,可见大量的线粒体、粗面内质网和高尔基体等细胞器存在于纤维细胞中;随后,双层核膜消失,细胞器将逐渐解体,多泡体开始出现在纤维细胞的细胞质;随着年龄的增加,纤维细胞壁逐渐增厚,并出现多层结构现象,而运输小泡、细胞膜、胞间连丝和凝聚的染色质将持续存在.在次生壁形成的整个过程中,ATP酶、Ca2 -ATPase和酸性磷酸酶在运输小泡、细胞膜、质膜内陷、胞间连丝和凝聚的染色质中将持续存在.结果表明,毛竹茎秆纤维细胞是一种不同于木本双子叶植物的长寿细胞,纤维原生质体中ATP酶和酸性磷酸酶的持续存在与次生壁的持续增厚密切相关.     

一种特殊的长寿细胞: 毛竹茎秆纤维细胞

利用显微和细胞化学方法, 对毛竹( Phyllostachys edulis) 茎秆纤维次生壁形成过程中超微结构变化以及ATP 酶、Ca²⁺ -ATP_ase 和酸性磷酸酶的超微细胞化学定位进行了研究。研究发现, 次生壁形成早期,细胞核具有双层核膜, 染色质凝聚, 可见大量的线粒体、粗面内质网和高尔基体等细胞器存在于纤维细胞中; 随后, 双层核膜消失, 细胞器将逐渐解体, 多泡体开始出现在纤维细胞的细胞质; 随着年龄的增加,纤维细胞壁逐渐增厚, 并出现多层结构现象, 而运输小泡、细胞膜、胞间连丝和凝聚的染色质将持续存在。在次生壁形成的整个过程中, ATP 酶、Ca²⁺ -ATP_ase 和酸性磷酸酶在运输小泡、细胞膜、质膜内陷、胞间连丝和凝聚的染色质中将持续存在。结果表明, 毛竹茎秆纤维细胞是一种不同于木本双子叶植物的长寿细胞, 纤维原生质体中ATP 酶和酸性磷酸酶的持续存在与次生壁的持续增厚密切相关。     

毛竹茎秆纤维发育过程的超微结构观察

利用透射和扫描电镜观察了毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)H.De Lehaie)茎秆纤维发育过程中的超微结构变化.在纤维细胞初生壁形成期,细胞质中线粒体、内质网、高尔基体等细胞器数量有明显的增加,出现大量的由内质网与高尔基体分泌形成的运输小泡,周质微管平行分布于质膜内侧,出现环状片层结构,并在细胞壁与质膜之间出现壁旁体结构.随着次生壁的逐渐形成,细胞质中细胞器逐渐地解体并出现多泡小体;纤维细胞核出现染色质凝聚并边缘化,但在8年生的纤维中可以持续存在;在纤维次生壁形成的整个阶段都存在与周围细胞相联系的胞间连丝和运输小泡;次生壁在前4年加厚明显,以后加厚程度减缓,但可以持续很长一段时间,并随着加厚出现宽窄交替的多层结构.结果表明,线粒体、内质网、高尔基体和壁旁体等细胞器与周质微管一起参与了初生壁和次生壁早期的形成;纤维细胞次生壁的形成过程就是一个漫长的程序性细胞死亡(PCD),而PCD的产物与胞间连丝一起参与了次生壁的形成与加厚;染色质凝聚并边缘化的细胞核与胞间连丝的持续存在,证明毛竹茎秆纤维细胞是一种典型的长寿细胞.     

毛竹茎秆纤维发育过程的超微结构观察

利用透射和扫描电镜观察了毛竹（Phyllostachys edulis (Carr.) H. De Lehaie）茎秆纤维发育过程中的超微结构变化。在纤维细胞初生壁形成期,细胞质中线粒体、内质网、高尔基体等细胞器数量有明显的增加,出现大量的由内质网与高尔基体分泌形成的运输小泡,周质微管平行分布于质膜内侧,出现环状片层结构,并在细胞壁与质膜之间出现壁旁体结构。随着次生壁的逐渐形成,细胞质中细胞器逐渐地解体并出现多泡小体;纤维细胞核出现染色质凝聚并边缘化,但在8 年生的纤维中可以持续存在;在纤维次生壁形成的整个阶段都存在与周围细胞相联系的胞间连丝和运输小泡;次生壁 在前4 年加厚明显,以后加厚程度减缓,但可以持续很长一段时间,并随着加厚出现宽窄交替的多层结构。结果表明,线粒体、内质网、高尔基体和壁旁体等细胞器与周质微管一起参与了初生壁和次生壁早期的形成;纤维细胞次生壁的形成过程就是一个漫长的程序性细胞死亡（PCD）,而PCD 的产物与胞间连丝一起参与了次生壁的形成与加厚;染色质凝聚并边缘化的细胞核与胞间连丝的持续存在,证明毛竹茎秆纤维细胞是一种典型的长寿细胞。     

毛竹茎秆纤维细胞发育过程中ATP酶的超微细胞化学定位研究

采用磷酸铅沉淀技术,对毛竹茎秆纤维细胞发育过程中的ATP酶进行了超微细胞化学定位研究.在初生壁形成时期,大量的ATP酶的活性产物沉积在质膜、质膜内陷、运输小泡、胞间连丝等膜体系以及细胞核和各种细胞器上;在次生壁形成的初期,ATP酶在多泡小体和裂解的液泡膜上出现,凝聚并边缘化的染色质上仍然具有ATP酶活性;随着次生壁的逐渐加厚,在前四年中持续存在具有ATP酶活性的质膜内陷结构,以后消失;而在六年生纤维细胞的质膜、运输小泡、纹孔、胞间连丝和凝聚化的染色质上仍然发现有明显的ATP酶分布,并发现在染色质上ATP酶活性会随着凝聚程度的加深而增强.结果表明,ATP酶在毛竹茎秆纤维细胞壁的整个形成过程中发挥重要作用,而纤维细胞的次生壁形成过程是一个由核基因控制的主动的PCD过程;并证实毛竹茎秆纤维细胞的发育有别于其它木本植物纤维细胞的发育过程,这种纤维细胞是一种典型的长寿细胞.     

杜仲次生木质部分化和脱分化过程中酸性磷酸酶的超微细胞化学定位

杜仲（EucommiaulmoidesOliv．）次生木质部分化过程中,在形成层刚衍生的木薄壁细胞中,酸性磷酸酶（APase）主要分布于核膜边缘和高尔基体;在分化程度较高的木薄壁细胞中,APase散布于整个核中,进而,在各种细胞器残体上聚集;在成熟的木薄壁细胞中,APase沿细胞壁内侧分布。在未成熟导管分子中,核、质膜及纹孔上明显存在APase聚集,进而,核解体;在即将分化成熟的导管分子中,APase主要集中于初生壁;在已分化成熟的导管分子中,APase集中于次生壁。脱分化过程中,只在细胞质中可见分散的APase活性,而细胞核和细胞壁上未见此酶的分布;更深层的即将分化成熟和已分化成熟的导管分子,未见有细胞分裂,其上APase的分布与剥皮前相同。通过比较分化和脱分化过程中APase的分布,推测不同的APase同工酶可能分别参与了次生木质部细胞程序性死亡过程中原生质体的解体和次生壁的建成。APase的聚集程度可能是决定细胞能否脱分化的一个重要特征。     

小麦珠心细胞衰退过程酸性磷酸酶的超微细胞化学定位(英文)

采用磷酸铅盐沉淀技术对小麦（ Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．） 珠心细胞衰退过程进行了酸性磷酸酶的超微细胞化学定位研究。结果显示,在未有明显衰退迹象的一些珠心细胞中,酸性磷酸酶只出现在细胞核轻微凝聚的染色质上。随珠心细胞衰退程度的逐渐增大,其衰退特征越来越明显,酸性磷酸酶依次在细胞质中较小液泡、细胞壁、线粒体、质体以及内质网等结构上出现活性反应。紧连胚囊的珠心细胞衰退程度最大,细胞严重变形,酸性磷酸酶定位于细胞绝大部分结构中,但此时变形的细胞核则无酸性磷酸酶活性反应。研究结果表明,小麦珠心细胞的衰退过程中,酸性磷酸酶存在一个有规律的变化,支持珠心细胞的衰退是属于细胞程序性死亡类型的观点     

小麦受精过程中酸性磷酸酶的超微细胞化学定位

小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ ）受精前成熟胚囊,除胚囊中央细胞的合点端细胞质中有酸性磷酸酶外,其余部位均未发现酸性磷酸酶。受精时期,以下部位存在酸性磷酸酶活性：卵细胞的细胞核内一部分染色质和细胞质中大部分线粒体;精、卵核融合时两核的核周腔内;退化助细胞合点端细胞质和一些液泡内;进入雌性细胞中的两个精核;胚囊各成员细胞的细胞壁及胚囊周围珠心细胞的细胞壁。二细胞原胚中未见有酸性磷酸酶。早期胚乳游离核染色质上有酸性磷酸酶。小麦受精过程酸性磷酸酶的分布特点可能与卵细胞生理状态的变化和细胞质中线粒体的改组、助细胞的退化、精核的生理状态以及精核与卵核的核膜融合等有关。     

淹水玉米幼苗根尖分生细胞内Ca2+超微细胞化学定位

采用焦锑酸钾沉淀法,对遭受淹水胁迫的玉米幼苗初生根根尖分生细胞内钙离子分布变化情况进行了电镜细胞化学观察。在正常状态下,根尖分生细胞内Ca^2＋沉淀颗粒的分布较少．主要位于细胞核和细胞质中。在淹水1h后,根尖分生细胞内呈现有大量Ca^2＋沉淀颗粒分布,细胞核和细胞质中分布的Ca^2＋沉淀颗粒密度,远大于正常细胞。随着淹水时间的延长,根尖分生细胞的细胞核和细胞质中分布的Ca^2＋沉淀颗粒呈现不断增多的趋势,而液泡中分布的Ca^2＋沉淀颗粒则逐步明显减少。根据实验结果本文对受淹根尖分生细胞的死亡与Ca^2＋分布变化的关系进行了研究。     

小麦淀粉胚乳发育期间的程序性细胞死亡

小麦淀粉胚乳在发育过程中经历程序性细胞死亡(PCD).小麦淀粉胚乳的DNA在发育的特定阶段呈现梯状电泳条带,用乙烯处理使DNA片段化发生的时间提前,而且ABA处理虽然不能推迟DNA片段化的发生时间,但能减弱DNA片段化的程度.小麦淀粉胚乳细胞在PCD过程中出现某些动植物细胞凋亡的共同的结构变化特征,但也有一些独特的结构变化.如染色质凝聚后仅少数染色质块发生趋边化;细胞核在PCD过程中最先开始衰退,细胞核解体时胞质中有丰富的细胞器,细胞核解体后细胞并未死亡,在胞质中仍在合成和积累淀粉和储藏蛋白,直到细胞被淀粉充满,细胞才死亡;不形成凋亡小体,死亡的淀粉胚乳细胞成为营养物质的储藏库.因此小麦淀粉胚乳细胞的PCD是一种特殊形式的PCD.     

毛竹"韧皮部结"发育过程中Ca2+-ATP酶的超微定位

用电镜和细胞化学技术对毛竹[Phyllostachys edulis（Carr.）H.De Lehaie]节部“韧皮部结”发育过程中Ca^2＋-ATP酶进行了超微细胞化学定位研究.结果显示：在“韧皮部结”形成期,仅细胞质膜和细胞核上具有很高的Ca^2＋-ATP酶活性;随着“韧皮部结”的发育,发育期细胞质膜上的Ca^2＋-ATP酶活性较形成期有所降低,而细胞核上仍保持较高的Ca^2＋-ATP酶活性,胞间连丝、运输小泡膜上都具有Ca^2＋-ATP酶活性;发育后期,液泡膜及内质网上也开始出现Ca^2＋-ATP酶沉积物;成熟期的“韧皮部结”细胞质膜上的Ca^2＋-ATP酶活性较发育期有所升高,并且在“韧皮部结”成熟的过程中,细胞核、内质网、胞间连丝、质体膜和细胞质降解物上始终都有较高的Ca^2＋-ATP酶活性.实验结果表明“韧皮部结”细胞具有活跃的生理代谢以及频繁的共质体运输和信息交流.     

生长前期叶面喷施乙烯利对甘蔗茎细胞几种酶活性的影响

在甘蔗分蘖初期用乙烯利进行叶面喷施处理 ,并在不同的时期分别对蔗茎细胞质和细胞壁的几种代谢关键酶活性进行测定 ,结果表明 :适当浓度的乙烯利处理提高了整个生长期甘蔗茎细胞质的过氧化物酶活性、生长前中期甘蔗茎细胞质和细胞壁的 Ca2 +-ATP酶、细胞质的 Mg2 +-ATP酶活性和生长后期细胞质的多酚氧化酶活性 ,较高浓度的乙烯利处理普遍提高整个生长期甘蔗茎细胞质和细胞壁的 Ca2 +-ATP酶活性、细胞壁的 Mg2 +-ATP酶活性和旺盛生长期间细胞壁的过氧化物酶活性     

Changes of Ca2+ -ATPase Activities in Cell of Rice Seed lings During the Enhancement of Chilling Resistance Induced by Cold and Salt Pretreatment

The changes of Ca2+ -ATPase activities of plasmolemma, and tonoplast membrane in roots and leaf chloroplasts in rice ( Oryza sativa L. ) seedlings were investigated for exploring the mechanism of cross adaptation to different stresses in the plants during the enhancement of chilling resistance induced by cold and salt pretreatment. The results indicated that the chilling resistance of rice seedlings was enhanced markedly by cold and salt pretreatment, but this enhancement was inhibited by Ca2+-chelate ethyleneglycol-bis-(β-aminoethyl ether) N, N-tetraacetic acid (EGTA) and the calmodulin inhibitor chlorpromazine (CPZ), it showed the calcium messenger system was involved in the course of chilling resistance formation. The Ca2+ -ATPase activity of root plasmolemma and tonoplast membrane as well as the Fe(CN)63- reduction in root plasmolemma in nonpretreated seedlings were declined markedly during the chilling stress. The Ca2+ -ATPase activities of plasmolemma, tonoplast membrane and chloroplasts as well as the Fe(CN)63- reduction of plasmolemma were enhanced by cold pretreatment. The activities of Ca2+ -ATPase and Fe(CN)63- reduction of plasmolemma, as compared with nonpretreated seedlings has increased by 86.80% and 93.93% respectively. The effect of salt pretreatmerit on the Ca2+ -ATPase activities of plasmolemma and chloroplast as well as Fe(CN)63- reduction of plasmolemma were similar to the effect of cold pretreatment. Although the Ca2+ -ATPase activity of tonoplast membrane was declined by salt pretreatment, the activity was none the less markedly higher than that of the nonpretreated seedlings. It showed that there was stronger ability of maintaining calcium homeostasis in the seedlings following two pretreatment. The results displayed that the enhancement of chilling resistance in rice seedlings with cold and salt pretreatment might be related to the effective activation of Ca2+ -ATPase in two pretreatment seedlings, because the activated Ca2+ -ATPase could bring back rapidly the raised cytoplasmic Ca2+ concentration from chilling stress to the state of calcium homeostasis, leading to the maintenance of normal functioning of the calcium messenger system and physiological metabolism. It seems that the adapated mechanism to chilling stress in two seedlings with cold and salt pretreatment was similar.     

木质部细胞分化的程序

本文主要对近十几年来有关木质部细胞分化研究中使用的实验系统及用这些系统所取得的重要进展作了评述.并以作者实验室的研究成果为基础,结合国内外研究进展,提出木质部细胞分化程序由参与细胞编程死亡(PCD)和次生壁构建的全部基因综合编制而成.以PCD过程各阶段的划分标准来看,木质部细胞分化中从IAA诱导形成层细胞平周分裂到细胞扩大前为PCD的起始阶段,其间包括死亡信号的发生、接受和传导,以及启始caspase(半胱氨酰基天门冬氨酸蛋白酶)类似物(例如caspase-8类似物)的活化;木质部母细胞的径向扩大为PCD的效应阶段,而效应caspase类似物(例如caspase-3类似物)活化DNase、DNA的片段化及次生细胞壁的构建和各种细胞器的解体则为PCD的清除降解阶段.至今还无法将DNase活化及其引起的DNA断裂过程与次生细胞壁构建过程分开.