水分亏缺对植物细胞壁的影响及其与细胞延伸生长的关系

综述了水分亏缺下,植物细胞壁的伸展特性及其组成变化与细胞延伸生长受抑的关系,阐述了植物细胞壁在细胞延伸生长受抑过程中的作用机制,并对其中的一些可能原因进行了讨论。     

Lager啤酒酵母RLM1基因调控对其抗自溶性能的影响

啤酒酵母的自溶会严重影响啤酒的品质,而酵母的质量也被认为是啤酒酿造的关键因素之一。前期在啤酒酵母自溶的研究中发现细胞完整性途径中重要的转录因子RLM1基因与酵母自溶有密切关系。本研究在啤酒酵母单倍体菌株中对RLM1进行敲除与过表达,发现RLM1敲除后,酵母菌抗自溶性能差,而RLM1过表达则有助于酵母的抗自溶。另外,发现RLM1基因的敲除影响了酵母的抗渗透压性能、细胞壁损伤的耐受性、抗氮饥饿性能和温度耐受性。研究发现细胞壁组装及DNA损伤应答相关基因GAS1的表达随RLM1的过表达与敲除而调整,而CWI途径中其他相关基因的调控方式并没有明显的规律,推测RLM1可能主要影响了CWI途径中GAS1基因的表达,进而提高啤酒酵母在恶劣环境中的抗逆性。此研究结果对于进一步选育抗自溶啤酒酵母以及了解啤酒酵母的自溶机制提供了基础。     

细胞壁与细胞进化

介绍各种细胞壁的组成特点,分析了细胞壁在生物进化过程中可能发生的变化,从理论和现实角度对细胞壁演化引起的细胞进化进行了深入的讨论。     

蚜虫取食中的细胞壁修饰与免疫功能

蚜虫是世界性害虫,它通过独特的口针结构和丰富的唾液组分破坏植物细胞壁,穿过表皮细胞和叶肉细胞间隙,克服多重植物抗性,到达韧皮部取食为害。已有报道蚜虫唾液中含有多种细胞壁修饰酶能够降解修饰细胞壁,帮助蚜虫在细胞间刺探,更为有效的定位韧皮部。而细胞壁作为保护植物细胞的重要屏障,能感知和传递细胞壁损伤信号,通过调控细胞壁修饰酶的表达水平启动胞内诱导抗性,从而影响蚜虫的刺探、取食和定殖。此外,蚜虫唾液中的一些效应因子还能抑制细胞壁免疫和胞内抗性。可见,细胞壁免疫在蚜虫持续取食和成功定殖中发挥重要功能。为深入理解细胞壁免疫在蚜虫刺探与取食过程中的作用机制,本文概述了蚜虫唾液关键组分对细胞壁修饰与免疫的调控作用,从植物细胞壁多糖结构修饰、损伤信号传导和胞内抗性等方面重点论述对蚜虫取食行为的影响,结合病原菌与细胞壁免疫互作机制,进一步揭示蚜虫与细胞壁免疫互作新机制,为基于阻断蚜虫韧皮部取食的分子抗虫育种提供新思路。     

从细菌,酵母及植物多糖合成酶的调控看花粉管胼胝质酶的调控

多糖作为结构和能量分子是植物重要的组成成分。植物细胞壁主要万分为多糖。细胞壁在确定细胞生长、形状方面起重要作用,细胞壁还参与细胞的营养吸收、信息传递,也是防止外源对细胞不良影响的第一道防线。不同植物细胞壁的多糖万分可作为食品、建筑及造纸原料,广泛的工业价值。通过描述细菌、酵母及植物多糖合成酶的机制,推断花粉管胼胝质合成酶的可能调控机制。     

细菌细胞壁生长调控机制研究进展

在细菌生长过程中,细胞壁起到维持细胞形状和完整性,抵抗内部膨胀压的作用。细胞壁的合成、分裂、再生、循环再利用等与细菌自身生长繁殖和应对环境压力息息相关。目前,细胞壁生长机理,细菌如何调控细胞壁生长及如何与其他细胞过程相协调的机制尚未研究清楚。细胞壁调控机制的解析对了解细菌细胞壁功能、确定药物的作用方式和发展新一代的治疗方法至关重要。对细菌调控细胞壁生长机制的国外研究进展进行了概述,重点阐述了支架蛋白、转录因子、非编码小RNA及蛋白相互作用调控细胞壁的合成、细胞分裂、压力响应的机制,总结了细胞壁调控机制在抗菌药物研发中的应用,并对未来的研究方向进行了展望。     

细菌细胞壁构造的教学

细菌的细胞壁位于细菌细胞的表面,是一层较为坚韧、略带弹性的结构,它除具有保护细胞、维持细胞外形和对大分子的运输具有选择性等作用外,还为细菌鞭毛提供可靠的支点,并和细菌的抗原性、致病性、对噬菌体的敏感性以及与几种重要抗生素的抑菌机制密切有关。因此细菌细胞壁的教学在微生物学教学中占有重要的地位。1应用比较的方法讲解肽聚糖的结构肽聚糖（peptidoglycan）肽聚糖是细菌等原核生物所特有的成分,占细胞壁物质总量的40～90％。它由聚糖链、短肽和肽桥三部分组成[1]。通过比较金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）和大肠…     

杜仲次生木质部分化过程中木质素与半纤维素组分在细胞壁中分布的动态变化

利用紫外光显微镜、透射电子显微镜结合免疫胶体金标记,研究了杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.)次生木质部分化过程中木质素与半纤维素组分（木葡聚糖和木聚糖）在细胞壁分布的动态变化。在形成层及细胞伸展区域,细胞壁具有木葡聚糖的分布,而没有木聚糖和木质素沉积,随着次生壁S1层的形成,木质素出现在细胞角隅和胞间层,木聚糖开始出现在S1层中,此时木葡聚糖则分布在初生壁和胞间层;随着次生,壁S2层及S3层的形成和加厚,木质逐逐步由细胞角隅和胞间层扩展到S1、S2和S3层,其沉积呈现出不均匀的块状或片状沉积模式,在次生壁各层形成与其木质化的同时,木聚糖逐渐分布于整个次生壁中,而木糖聚糖仍局限分布于初生壁和胞间层。结果表明,随着细胞次生壁的形成与木质化,细胞壁结构发生较大变化。细胞壁的不同区域,如细胞角隅、胞间层、初生壁和次生壁各层,具有不同的半纤维素组成,其与木质等细胞壁组分结构构成不同的细胞壁分子结构。     

植物原生质体的细胞壁再生

细胞壁作为植物细胞重要的组成部分,在决定细胞形状、维持机械支撑、吸收养分等方面发挥重要功能。因此,揭示植物细胞壁合成的调控机制具有重大的生物学意义。基于植物组织水平研究细胞壁的生物合成具有难以控制时间尺度、观察空间狭小等局限性。原生质体作为去除细胞壁的单个细胞是研究细胞壁再生的理想系统。在过去的几十年里报道了大量关于植物原生质体再生细胞壁的研究,但是关于细胞壁再生的机制尚不清楚。该综述介绍了目前应用于植物原生质体再生细胞壁研究的主要技术和取得的研究进展,并且对该领域的后续发展进行了展望,为进一步阐明植物细胞壁生物合成的机制提供理论参考。     

植物细胞壁介导的抗病性及其分子机制

本文简要介绍植物与病原菌在细胞壁层面上的相互作用,并从植物细胞对受侵过程中细胞壁损伤的感知、细胞壁损伤引起植物抗病信号途径的活化、植物细胞壁防卫反应的分子机制等方面重点概述植物细胞壁抗性及其分子机制。     

水稻花器细胞壁超微结构与稻曲病菌的选择性侵染分析

为了探明稻曲病菌选择性侵染水稻花丝组织和浆片的细胞生物学机制,该研究以高度感病的‘甬优12号’水稻品种为材料,于孕穗期开始每间隔2d取样,同时在旗叶与倒二叶叶枕距离1~2cm时进行人工接种并在接种后5、10和15d时分别取样,对开花前后水稻不同花器官细胞的超微结构以及稻曲病菌侵染位点进行比较分析。结果显示:(1)在开花过程中,水稻花丝可伸长4~6倍,水稻花丝的所有组织细胞均能够均匀纵向伸长,且未发现细胞断裂出现的空腔;水稻浆片细胞在开花时吸水,横向膨胀约1倍,但浆片维管束的环纹导管环纹间距离没有明显变化;超微结构观察发现,大部分浆片细胞呈现细胞膨胀过程,只有浆片上部外围细胞具有一定伸长能力;水稻子房及柱头等在开花过程中其长度及体积未发现明显变化。(2)水稻花丝细胞壁的微纤丝排列比较疏松,透射电镜下单个微纤丝束清晰可辨,而子房和花药等器官的细胞壁结构致密,无法分辨单个微纤丝束。(3)稻曲病菌可在花丝中沿细胞间隙和细胞壁中层生长,但在浆片中菌丝主要被限制在细胞间隙中生长,说明花丝与浆片的细胞中层组分与结构存在差异。(4)细胞化学分析显示,花丝细胞壁纤维素含量较少,且不含有β-1,3-葡聚糖。研究表明,水稻花器细胞壁结构相对疏松及其细胞壁中层的结构特性和组分与稻曲病菌的选择性侵染具有密切相关关系。     

植物细胞的形态建成

从控制细胞形态建成的通用机制,影响形态建成的因素和形态建成的调节3个方面介绍近年来植物细胞形态建成的进展。细胞壁组分和结构的修饰改变是细胞形态建成的关键;细胞骨架的组装和活性,以及膨压的变化对于细胞的形态建成有着重要的作用。     

植物细胞壁结构及成像技术研究进展

植物细胞壁作为细胞外复杂交联网络,为植物细胞生长、发育以及适应环境变化提供机械支撑,具有调节植物形态、抵抗胁迫、运输水分等功能。除此之外,植物光合作用积累的生物质大部分贮藏在细胞壁中,因此,研究细胞壁的成分和纳微结构对更好的利用植物能源具有重要意义。植物细胞壁的结构研究是当今植物界研究的前沿热点之一。随着新型成像技术的发展,近年来关于细胞壁成分和纳微结构的研究取得了阶段性的进展。本文就植物细胞壁的成分、结构、成像技术和力学性质进行了总结与展望,以期为植物细胞壁的相关研究提供新思路。     

新发现的植物细胞壁蛋白

分别从矮牵牛和菜豆基因文库中分离到的一种基因都编码富含甘氨酸的蛋白质(GRP),经免疫学方法证实,GRP为细胞壁蛋白。从玉米悬浮培养细胞中分离到富含苏氨酸与羟脯氨酸的糖蛋白(THRGP)和富含组氨酸与羟脯氨酸的糖蛋白(HHRGP)。氨基酸及中性糖的组成、分子形状、免疫特性等生化特点都表明THRGP和HHRGP是单子叶植物类型的细胞壁蛋白。     

植物调控盐胁迫下细胞壁完整性的分子机制

植物细胞壁不仅起着支撑和保护细胞的作用，还被认为是植物抵抗逆境胁迫环境的第一道屏障。作为限制农业生产的一个主要非生物胁迫因子，盐胁迫能造成植物细胞壁的组分和结构发生改变，而植物可以通过细胞壁完整性感受器如CrRLK1Ls、LRXs和WAKs等蛋白来感知这些变化并启动下游盐胁迫响应。在细胞内，植物通过盐胁迫诱导的Ca²⁺内流、植物激素等信号促进细胞壁多聚糖合成和修饰相关基因的表达，从而有助于维持细胞壁的完整性，增强植物盐胁迫适应性。本文概述了植物初生细胞壁多聚糖的主要组分和各组分之间的相互结合关系，并且阐述了盐胁迫对细胞壁各组分的影响，以及盐胁迫下植物感知和维持细胞壁完整性的分子机制，最后讨论了盐胁迫下细胞壁完整性感知和调控研究领域还需要解决的科学问题。     

植物激素在植物细胞壁扩展中的作用

细胞壁不仅是植物细胞结构的重要组成部分,而且控制着细胞的大小、形状和生长。细胞经有丝分裂后,原生质体吸水膨胀,细胞壁重塑,新生壁物质合成,纤维素定向沉积等引发细胞壁生长。在这些过程中,乙烯（ethylene,ET）、生长素（auxin）、赤霉素（gibberellin,GA）、油菜素甾醇（brassinosteroids,BR）等植物激素调控细胞壁生长相关酶类如纤维素合酶复合体（cellulose synthase A,CESA）、扩展素（expansin,EXP）、木葡聚糖内糖基转移酶／水解酶（xyloglucan endotran glucosylase／hydrolase,XET／XTH）的表达活性,进而调控细胞壁扩展,促使细胞壁的生长。     

Expansin(细胞壁松弛蛋白)的发展

Expansin是一种体外诱导分离的植物细胞壁伸展的蛋白,在修饰细胞壁基础上使细胞膨胀。Expansin的功能众多,除了促进细胞生长,还包括影响营养生长、形态发生、授粉受精、果实软化等,并表现出高度的组织、器官和细胞特异性。目前已经在多种植物及其他一些生物范围内对expansin及类expansin序列和蛋白质进行了研究,并对它们的作用机制进行了探索。     

植物细胞壁同聚半乳糖醛酸的代谢与功能

果胶是细胞壁多糖的重要组成成分,对植物正常的生长发育十分重要。作为初生细胞壁中果胶的一种主要组成成分,同聚半乳糖醛酸（homogalacturonan,HG）是由α-D-半乳糖醛酸单体经α-（1,4）-糖苷键连接起来的一种长链大分子物质。HG的合成和降解参与了细胞壁中的多糖代谢,影响了细胞壁的结构和功能。同时,HG精确的去甲酯化以及HG所参与的细胞壁关联激酶（WAKs）和促分裂原活化蛋白激酶（MAPKs）相关的信号转导途径,在植物生长发育中也发挥着重要作用。该文主要从HG的合成、降解和循环利用以及HG的作用等方面对植物细胞壁中HG的研究进展进行了阐述。     

《Molecular Plant》文章中文摘要

题目：植物细胞壁基质（matrix）多糖的生物合成（综述） 摘要：伸长中的植物细胞的细胞壁主要由纤维素微纤丝和基质多糖（半纤维素和果胶）以及少量结构蛋白和酶蛋白组成。基质多糖在高尔基体中合成,通过胞吐作用输送到细胞壁,并与纤维素微纤丝相嵌。纤维素微纤丝在细胞膜上合成并直接沉积到细胞壁。已知在生长素诱导的伸长细胞中,高尔基体中存在多糖链合成,然而直到最近才鉴定出合成多糖链酶的相关基因。在基因鉴定研究中,     

《Molecular Plant》文章中文摘要

摘要：植物细胞壁具有由高分子量的多糖、蛋白质和木质素组成的复杂结构。在细胞壁多糖中,纤维素,一种含有D-1,4氢键的葡聚糖微纤丝,是细胞壁成分中主要的承重部分,也是工业应用的重要前体。纤维素由多聚纤维素合酶（CesA）大型复合物合成,在质膜沿周质微管分布。