细胞骨架参与调控细胞壁形成的研究进展

植物细胞壁是地球上最丰富的可再生资源,也是植物细胞区别于动物细胞的特殊结构之一,它与细胞质膜及细胞骨架共同构成了植物细胞表面的细胞壁-质膜-细胞骨架连续体.细胞壁为植物细胞提供外部支撑结构,细胞骨架则在细胞内构成内部网络支架结构.近年来,有关植物细胞骨架调控细胞壁形成的研究有了很大进展,本文从细胞骨架参与细胞壁物质膜泡运输、细胞骨架调控纤维素微纤丝沉积、细胞骨架调控次生细胞壁加厚以及细胞骨架参与细胞壁形成信号的调控等方面进行了阐述和总结,并对今后的研究方向进行了展望.     

高等植物细胞壁中纤维素的合成

植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶质等构成.近年来,在细胞壁形成,如纤维素合成方面的研究取得了一系列非常令人鼓舞的进展.本文就高等植物细胞壁中纤维素合成机制的研究进展作一介绍.     

半纤维素

植物细胞的细胞膜外具有细胞壁。构成细胞壁的物质种类很多,特别重要的有构架物质——纤维素,主要树质——半纤维素和果胶质等。关于纤维素和果胶质的结构、合成过程等已研究得较为清楚,而对半纤维素的研究则远未深入。     

植物腺毛中防御物质的合成与调控及转运研究进展

植物毛状体来源于表皮细胞的延伸,是表皮细胞的特有结构。植物毛状体可分为腺毛和非腺毛,腺毛是具有分泌作用的毛状体,也是大量次生代谢产物的合成、储存以及释放的场所。植物腺毛常分泌不同类型的防御物质如萜类、氨基酸及苯丙烷类、酰基糖、脂肪类衍生物等,这些次生代谢物质能够保护植物免受生物和非生物胁迫,具有重要的防御作用。该文对近年来国内外有关植物腺毛的类型、防御物质的合成与调控等方面的研究进展进行综述,并重点对其合成途径、调控机理与转运机制的研究进展进行梳理,以期为防御物质的生物合成和遗传改良研究提供参考。     

胞泌复合体在植物中的功能研究进展

囊泡运输是真核生物的一种重要的细胞学活动, 广泛参与多种生物学过程。该过程主要包括囊泡形成、转运、拴系及与目的膜融合4个环节。目前已知9种多蛋白亚基拴系复合体参与不同途径的胞内转运过程, 其中, 胞泌复合体(exocyst complex)介导了运输囊泡与质膜的拴系过程。对胞泌复合体调控机制的认识主要源于酵母(Saccharomyces cerevisiae)和动物细胞的研究。近年来, 植物胞泌复合体的研究也取得了较大进展, 初步结果显示复合体在功能方面具有一些植物特异的调控特点, 广泛参与植物生长发育和逆境响应。该文主要综述胞泌复合体在植物中的研究进展, 旨在为植物胞泌复合体功能研究提供参考。     

胞泌复合体在植物中的功能研究进展

囊泡运输是真核生物的一种重要的细胞学活动, 广泛参与多种生物学过程。该过程主要包括囊泡形成、转运、拴系及与目的膜融合4个环节。目前已知9种多蛋白亚基拴系复合体参与不同途径的胞内转运过程, 其中, 胞泌复合体(exocyst complex)介导了运输囊泡与质膜的拴系过程。对胞泌复合体调控机制的认识主要源于酵母(Saccharomyces cerevisiae)和动物细胞的研究。近年来, 植物胞泌复合体的研究也取得了较大进展, 初步结果显示复合体在功能方面具有一些植物特异的调控特点, 广泛参与植物生长发育和逆境响应。该文主要综述胞泌复合体在植物中的研究进展, 旨在为植物胞泌复合体功能研究提供参考。     

植物细胞壁中纤维素合成的研究进展

纤维素是植物细胞壁的主要成分,是植物细胞壁执行生理功能的基础,也是人类生产和生活中必不可少的一类物质。本文对纤维素合成、合成中所需要的酶以及纤维素沉积中微纤丝的作用等方面进行了综述和探讨, 并对纤维素合成的深入研究进行了展望。     

植物水孔蛋白研究进展

水孔蛋白是植物重要的膜功能蛋白,不仅介导植物各组织间水分的高效转运,还参与植物体内其他物质的跨膜转运,同时在植物光合作用、生长发育、免疫应答以及信号转导等生理过程中也发挥重要作用。本文主要综述了植物水孔蛋白结构特征和分类,多种生理功能,以及其转录水平和转录后水平活性调节等方面的最新研究进展,并就如何系统全面地开展水孔蛋白参与植物生长发育过程的分子调控机制研究提出展望。植物水孔蛋白的深入研究有助于阐明植物体内物质转运的分子机理及其生理作用机制,对指导农业生产中作物的生长发育调控有重要理论意义。     

非生物胁迫下植物细胞壁组分变化

植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素、果胶、木质素和糖蛋白组成,其在植物生长中主要起结构支持、物质运输和抵御逆境的作用.植物生长在受到各种环境信号影响后,细胞壁特性会发生很大改变.这些环境信号也会改变细胞壁组分的含量和结构,从而改变细胞壁机械特性.这种细胞壁的改变可以认为是植物对环境胁迫的响应.本文主要综述在非生物环境胁迫下,包括水分亏缺、低温胁迫、重金属胁迫和增强UV-B辐射下细胞壁多糖含量和结构,细胞壁结构蛋白和细胞壁相关酶活性,以及分布在细胞间隙的小分子物质的响应和机制,结合近年来细胞壁相关基因水平、基因组水平和蛋白组水平方面的研究结果,讨论了今后该领域的研究方向.     

植物病毒长距离转运的分子机理

植物病毒侵入寄主细胞后,其局部侵染和系统侵染的形成涉及病毒在植物体内二种不同的转运模式:经过叶肉细胞胞间连丝来实现的胞间转运(cel-to-cell movement)和经过植物维管系统的韧皮部筛管来实现的长距离转运(long-distance transport)[1].近十年来对胞间转运的大量研究,尤其是对TMV在烟草叶肉细胞间转运机理的出色研究,使人们逐步明晰了病毒胞间转运的一些基本步骤及转运机理,建立起了植物病毒胞间转运机理研究的基本模式[2-5].与此同时,因病毒的长距离转运是其实现系统侵染的关键过程,人们对病毒长距离转运机理的研究也积累了相当多的工作,该方面的研究日益成为植物病毒学研究的一个重要内容.本文拟对病毒长距离转运过程中所涉及的病毒因子、病毒-寄主的互作及病毒进出韧皮部筛分子的可能方式作一概述.     

拟南芥中myo-肌醇-多磷酸合成与代谢及其信号

在酵母、真菌、动物和植物等真核生物中, 以myo-肌醇为基石通过不同位点的磷酸化形成各种myo-肌醇-多磷酸及其衍生物。过去10年的研究发现这些肌醇多磷酸参与了膜脂定向转运、蛋白结构稳定、离子通道调控、RNA转运以及DNA修复和染色质重塑等细胞生物学的基本进程。近些年在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的研究中, 许多调控植物生长发育和环境胁迫应答的重要基因被发现, 并证实这些基因参与myo-肌醇-多磷酸的合成与代谢。该文概述了拟南芥中myo-肌醇-多磷酸合成与代谢的基因调控机理, 综述了不同肌醇多磷酸作为信号分子的功能, 提出肌醇多磷酸如同一类信息代码传递着植物细胞有序进程的基本指令。     

传递细胞——物质短途运输中起作用的特化细胞

传递细胞广泛存在于植物界的各种群。传递细胞的分化主要与器官的发育程度以及转运物质的供应有关。当植物某个部位所需的运输速率远高于溶质正常跨膜运输速率时,在此部位就可能有传递细胞。传递细胞最基本的特征是细胞壁向内突起生长（壁内突）并与质膜共同形成壁膜器。壁内突从形态上可划分为2种类型：网状内突和肋状内突。大多数传递细胞壁内突的发育在沿着溶质流动的方向表现出极性。传递细胞的胞质一般比周围薄壁组织细胞浓,胞内富含线粒体和内膜分泌系统细胞器如内质网、高尔基体、小囊泡等。传递细胞在物质的短途运输中起作用。玉米胚乳传递细胞可能还具有防御病原微生物进入胚乳和胚的功能。本文就传递细胞的种类和特性、结构和功能、形成机制和诱导因素,以及基因表达调控等方面的研究进展做介绍。     

植物角质层基因研究进展

角质层是形成于陆生植物表皮细胞壁外表面的脂质保水层。角质层的基本功能是保水,同时也在响应逆境胁迫、自我清洁及器官发育等方面发挥作用。角质层通常由角质和蜡质组成。角质是角质层的主要结构成分,其主要组分是聚酯。蜡质成分主要为极长链饱和脂肪酸及其衍生物。这些组分在内质网上合成后被转运到细胞表面,进一步形成完整的角质层结构。近年来通过对角质层相关突变体及相应基因的研究,人们对角质层在合成、转运、形成及调控等各个阶段都有了较为深入的认识。蜡质和角质的合成途径已在角质层相关基因功能的解释下逐渐浮出水面。有关角质层前体转运方面的研究,主要的突破在于ABCG全转运蛋白的发现和功能解析。在角质层形成的机理方面,角质层基因中的酯酶和脂酶类基因的研究有助于进一步认识这个复杂的过程。在基因调控方面,新的转录因子基因和角质层与环境之间的相互关系研究,也为已知的调控网络增加了新内容。该文综述了目前关于角质层相关基因的最新研究进展。     

水稻蔗糖转运及其与产量形成的关系

蔗糖是植物体内主要的光合产物和运输形式,在叶片中合成并经过维管组织向库器官转运,在库组织中水解并用于合成淀粉、蛋白质和纤维素等有机物。水稻蔗糖转运对调控作物生长发育和产量形成,特别是在逆境条件下的产量稳定,都具有十分重要的作用。本文重点综述了水稻蔗糖韧皮部装载、运输和卸载机制以及关键酶的活性和基因表达调控,并讨论了其与水稻产量形成的关系。     

果实成熟过程中细胞壁组成的变化1

果实成熟是一个复杂的过程.Brady [1]认为成熟是一个由遗传决定的器官分化协调一致的过程,因此人们普遍把成熟的调控作为植物发育的一个模型来研究. 果实成熟时呈现出许多生理生化变化,除呼吸上升、乙烯合成、色素转变和风味物质形成外,软化也是许多果实成熟时相伴的重要现象.已公认这些质地上的变化是细胞壁结构上的改变引起的[2].本文介绍植物细胞壁的结构模型、果肉细胞壁组分间的交联、成熟过程中细胞壁组分变化及对质地的影响,旨在更好地理解果实的质地及其在成熟过程中的变化基础.     

植物对铅的吸收、转运、累积和解毒机制研究进展

揭示植物对铅的吸收、转运、累积和解毒的分子机制,可以明晰农作物吸收铅的关键过程,阻控铅在粮食、蔬菜中的积累,降低重金属的食用风险;也可以阐明某些铅超积累植物的耐性与解毒机制,分离并克隆铅超积累的功能基因,培育高效的铅污染土壤修复植物.本文从铅进入植物的两个重要途径(叶片的吸附与吸收以及根系的吸收与转运)出发,系统总结讨论了植物对铅的吸收、转运、累积和分布的研究进展;采用胞外至胞内的空间顺序,分别从植物根系分泌物的解毒、细胞壁的固定和动态响应、细胞质膜的选择透过性作用、液泡的区隔化作用以及金属有机配体的螯合等方面论述植物铅耐性和解毒的分子机理,并在此基础上提出存在的问题和今后研究的重点.     

拟南芥种皮粘液质形成及调控机制研究进展

植物细胞壁是地球上储量最丰富的可再生资源,是人类生产和生活中能源、纤维、建筑材料和造纸等原料的主要来源。植物细胞壁的形成机制一直是近年来的研究热点,研究植物细胞壁的形成机制不仅有助于更高效地将细胞壁转化为生物乙醇等可再生能源,也将促进纤维生物质在食品、药品和纺织等领域的更高效利用,对于新能源开发和人类生产生活均具有十分重要的意义。一些十字花科(如拟南芥,Arabidopsis thaliana)和车前科植物的种皮外层细胞在发育过程中会合成和分泌大量的粘液质多糖,其在种子遇水后膨胀并释放,形成透明胶状物质包裹种子周围。拟南芥种皮粘液质的主要成分为果胶质(主要为鼠李半乳糖醛酸聚糖I),同时还含有少量的纤维素和半纤维素成分。种皮粘液质作为一种特化的细胞壁,具有表型容易观察、分离提取简便、组成相对单一、缺失不影响植株生长发育等优点,已成为研究植物细胞壁(果胶)多糖合成、调控及细胞壁组分间互作的理想模式体系,近年来取得了较大的研究进展,本文主要介绍拟南芥种皮粘液质的形成、组成及其调控机制方面的研究进展。     

植物细胞壁沟槽结构与生物质利用研究展望

细胞壁是植物细胞的重要组成部分,是生物质的主要成分,不仅对植物形态学起中心调控作用,还对植物机械强度、纤维品质和生物质综合利用起决定性作用.本文将简要介绍植物细胞壁结构与功能研究进展,重点分析细胞壁关键结构因子,原创性提出植物细胞壁纳米级沟槽结构模型与生物质酶解分子机理,并探讨遗传改良植物细胞壁结构的新方法与新途径,旨在从本质上极大提高生物质综合利用效率,改良棉花纤维品质和增强作物抗逆能力.     

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。     

植物EXO70基因家族的研究进展

胞吐是存在于所有真核生物的一种极其重要的细胞活动,直接参与了激素和神经信号的分泌、细胞生长、细胞极性的建立,细胞分裂和细胞壁的形成等多项生理过程。在胞吐过程中,高尔基后转运膜泡与靶膜的识别是由进化上高度保守的胞泌复合体（exocyst）介导的。该复合体由8个蛋白亚基构成,其中EXO70是组成胞泌复合体功能的关键亚基,可与小G蛋白和膜脂互作,参与复合体在靶膜组装。目前,对植物胞泌复合体功能的了解非常有限,已有证据显示其广泛参与了细胞生长,细胞壁形成、细胞分裂等多种生物学过程。与酵母和动物相比,植物胞泌复合体的一个显著特征是：EXO70在高等植物基因组中存在多个同源基因,其具体生物学功能尚不清楚。本文综述胞泌复合体的研究进展,重点讨论植物EXO70的多基因家族,推测不同的EXO70可能参与了组织细胞或运载底物特异的膜泡转运过程。