水稻淀粉胚乳细胞编程性死亡中细胞核变化特征

应用透射电子显微镜技术,观察了水稻(Oryza sativa L.)淀粉胚乳细胞编程性死亡过程中核的变化特征.伴随胚乳的发育进程,淀粉胚乳细胞核表现出衰退特征:核变形、染色质凝缩、核膜多处被降解破坏、核基质外泄等.DNA Ladder显示核内大片段DNA呈严重的弥散状拖尾现象,而核内和胞质中在140～180 bp处有明显的条带.在核衰退的同时,其胞质中的粗面内质网、淀粉质体和线粒体等细胞器具有正常的代谢功能,细胞仍在合成并积累营养物质,淀粉胚乳细胞一边衰退一边行使其功能,直至死亡.这些结果表明,水稻淀粉胚乳在核衰退的同时,细胞仍在积极合成与积累贮藏产物,表现为一种特殊形式的植物细胞编程性死亡现象.此外,对淀粉胚乳细胞特有的核质关系、植物细胞编程性死亡过程中细胞核的变化等问题进行了讨论.     

水稻淀粉胚乳发育中的内质网活动

超微结构观察表明,内质网在水稻(Oryza sativa L.)淀粉胚乳发育中十分活跃,参与许多功能过程：①部分粗面内质网槽库膨大,积累淀粉,发育成淀粉质体;②粗面内质网产生蛋白体I;③内质网参与营养物质在质外体与共质体间的运输;④内质网片段化,包围细胞质,形成环状内质网或内质网兜(ER pockets),参与细胞基质的降解。     

水稻淀粉胚乳程序性细胞死亡中的去核化

对水稻品种中籼8836淀粉胚乳细胞的去核化发育阶段的细胞超微结构变化和同期籽粒灌浆速率及相关酶活性的动态进行了观察和分析。开花受精后约在第3天胚乳完成细胞化,花后第5天少数淀粉胚乳细胞启动去核发育过程。核消亡是淀粉胚乳细胞程序性细胞死亡(PCD)的第一步。同一籽粒淀粉胚乳细胞的去核进程是不同步的。花后第13天所有淀粉胚乳细胞都已完成去核过程。在去核过程中,胚乳核的形态变化特征既有动植物PCD的共性又有其特殊性。伴随核降解过程,一部分线粒体解体,表明去核化与线粒体解体有一定联系。在去核化发育阶段,与PCD有关的酶类,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性非常高;与淀粉合成有关的酶类,如ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶(SSS酶)、淀粉分支酶(或Q酶)也表现出很高的活性。去核化发育阶段籽粒灌浆速率最高,籽粒增重亦最快。淀粉胚乳细胞去核之后,细胞并未立即死亡,这些无核的细胞仍维持正常有序的代谢活动,继续进行淀粉和贮藏蛋白的合成与积累,但上述酶类的活性明显降低,灌浆速率也明显趋缓。淀粉胚乳细胞最终被贮藏物质充满时成为死细胞,完成其程序性死亡过程。Evan‘s blue染色鉴定表明淀粉胚乳细胞死亡不同步,细胞死亡在淀粉胚乳组织中是随机发生的。     

活性氧与植物细胞编程性死亡

在各种条件诱导的植物细胞编程性死亡(PCD)过程中都有活性氧的参与,H2O2和O2可能是参与PCD调节的最重要的活性氧.文中概述了活性氧与植物细胞编程性死亡的关系以及活性氧的生成调节和与其它一些信号物质之间可能的相互作用.     

水稻胚乳发育中淀粉体和蛋白体ATPase活性的动态变化

利用ATPase定位技术,对水稻品种(Oryza sativa L.cv．Minghui 63)胚乳细胞发育中后期淀粉体和蛋白体的ATPase活性进行了超微细胞化学定位。结果表明,在淀粉体内外膜上、淀粉粒间的通道上和淀粉体四周的无定形物上呈现显著的ATPase活性。蛋白体Ⅰ和蛋白体Ⅱ的膜上和四周的囊泡、小泡上均出现ATPase活性产物。另外,胚乳细胞的胞壁和质膜,糊粉层和亚糊粉层细胞的胞壁、质膜、细胞核和胞间连丝上也有定位的ATPase活性产物分布。根据ATPase活性产物分布特点,推测淀粉体内的网状通道是便于养分进入淀粉体内部的转运通道。淀粉体膜和蛋白体膜上的ATPase主要是为养分进入内部提供跨膜动力。     

植物细胞的编程性死亡

植物细胞受基因调控死亡,这种编程性定位的细胞死亡具有积极的生理功能,形成有利于自身发展的结构。基因调控细胞内的酶活动,细胞器产生变化,导致细胞死亡。外部因素可调节植物基因及基因调控产物的表达。     

植物细胞的编程性死亡

植物细胞受基因调控死亡,这种编程性定位的细胞死亡具有积极的生理功能,形成有利于自身发展的结构。基因调控细胞内的酶活动,细胞器产生变化,导致细胞死亡。外部因素可调节植物基因及基因调控产物的表达。     

小麦胚乳细胞的分离及其淀粉体的计数

IsolationofEndosPermCellsandCalculationofTheirStarchGrainsinWheatPlants小麦胚乳重量占籽粒重的90／以上．胚乳细胞的分裂数目及其淀粉体的发育状况决定着籽粒的重量和品质卜‘。在胚乳细胞增殖期,如能增加胚乳细胞的分裂速度．就能增加产量k‘．因而分离胚乳细胞,观察胚乳细胞的发育技术与方法受到人们的重视）－’‘’。前人对胚乳细胞的计数大致有以下几种方法：（）根据胚乳体积与胚乳细胞体积之比推算”‘;（2）用纤维素酶分解胚乳．计数单位酶液中的细胞数）‘’;（3）先用纤维素分解胚乳后再用淀粉酶解离细胞中的淀粉．…     

水稻淀粉胚乳程序性细胞死亡中的去核化

对水稻品种中籼8836淀粉胚乳细胞的去核化发育阶段的细胞超微结构变化和同期籽粒灌浆速率及相关酶活性的动态进行了观察和分析。开花受精后约在第3天胚乳完成细胞化,花后第5天少数淀粉胚乳细胞启动去核发育过程。核消亡是淀粉胚乳细胞程序性细胞死亡(PCD)的第一步。同一籽粒淀粉胚乳细胞的去核进程是不同步的。花后第13天所有淀粉胚乳细胞都已完成去核过程。在去核过程中,胚乳核的形态变化特征既有动植物PCD的共性又有其特殊性。伴随核降解过程,一部分线粒体解体,表明去核化与线粒体解体有一定联系。在去核化发育阶段,与PCD有关的酶类,如超氧化物歧化酶(SOD)过氧化氢酶(CAT)活性非常高;与淀粉合成有关的酶类,如ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶(SSS酶)、淀粉分支酶(或Q酶)也表现出很高的活性。去核化发育阶段籽粒灌浆速率最高,籽粒增重亦最快。淀粉胚乳细胞去核之后,细胞并未立即死亡,这些无核的细胞仍维持正常有序的代谢活动,继续进行淀粉和贮藏蛋白的合成与积累,但上述酶类的活性明显降低,灌浆速率也明显趋缓。淀粉胚乳细胞最终被贮藏物质充满时成为死细胞,完成其程序性死亡过程。Evan’s blue染色鉴定表明淀粉胚乳细胞死亡不同步,细胞死亡在淀粉胚乳组织中是随机发生的。     

植物细胞编程性死亡的调控

细胞编程性死亡（PCD）在植物生长发育及植物对环境的适应性方面起重要作用。文章主要从PCD相关基因,信号转导途径,蛋白酶及核酸酶等方面介绍植物细胞编程性死亡的调控。     

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.     

Overexpression of the OsPDCD5 Gene Induces Programmed Cell Death in Rice

The primary aim of the present study was to investigate the overexpression of the rice （Oryza sativa L.） programmed cell death 5 （OsPDCD5） gene in rice plant. Constitutive expression of OsPDCD5 from the cauliflower mosaic virus （CaMV） 35S promoter induced programmed cell death （PCD） in transgenic rice. Programmed cell death was accompanied by typical features, including inhibition of developmental growth, a reduction of fresh weight, degradation of total protein content, and fragmentation of genomic DNA. These results suggest that OsPDCD5 plays an essential role in the regulation of PCD in rice plants.     

被子植物有性生殖过程中的细胞程序死亡

细胞程序死亡是植物发育过程中的一种普遍现象。早就认识到高等植物生殖器官中一些细胞的死亡对植物有性生殖具有重要作用。这些细胞的死亡过程与动物组织中的细胞程序死亡基本相同。但植物体内诱导生殖细胞程序死亡的信号及其传导系统则显示出其特点 ,有些还表现出雌、雄性细胞的相互作用。探索植物生殖过程中的细胞程序死亡现象将有利于澄清植物生殖过程中的一些机理问题 ,使过去的细胞学研究结果深入到分子水平进行探讨     

胱冬肽酶非依赖性的细胞程序性死亡

在多细胞有机体的组织内稳态维持和正常发育过程中,细胞程序性死亡发挥着重要的作用。细胞程序性死亡有多种形式(如细胞凋亡、类细胞凋亡和类坏死等),其中了解较清楚的是细胞凋亡。一直以来,胱冬肽酶(caspase)被认为是细胞凋亡发生中关键的一种蛋白酶。但是最近的研究表明,包括细胞凋亡在内的一些细胞程序性死亡可以以一种不依赖胱冬肽酶的方式发生。细胞程序性死亡与胱冬肽酶之间存在非依赖性关系。     

Salt Stress-induced Programmed Cell Death in Rice Root Tip Cells

Salt stressed rice root tips were used to investigate the changes of reactive oxygen species （ROS） and antioxidant enzymes at the early stages of programmed cell death （PCD）. The results indicated that 500 mmol/L NaCI treatment could lead to specific features of PCD in root tips, such as DNA ladder, nuclear condense and deformation, and transferase mediated dUTP nick end labeling positive reaction, which were initiated at 4 h of treatment and pro- gressed thereafter. Cytochrome c release from mitochondria into cytoplasm was also observed, which occurred at 2 h and was earlier than the above nuclear events. In the very early phase of PCD, an immediate burst in hydrogen peroxide and superoxide anion production rate was accompanied by two-phase changes of superoxide dismutases and ascorbate peroxidase. A short period of increase in the activity was followed by prolonged impairment. Thus, we conclude that salt can induce PCD in rice root tip cells, and propose that in the early phase of rice root tip cell PCD, salt stress-induced oxidative burst increased the antioxidant enzyme activity, which, in turn, scavenged the ROS and abrogated PCD. Also, when the stress is prolonged, the antioxidant system is damaged and accumulated ROS induces the PCD process, which leads to cytochrome c release and nuclear change.     

Morphological and Biochemical Changes During Programmed Cell Death of Rat Cerebellar Granule Cells

Cultured cerebellar granule cells deprived of depolarizing concentrations of KCl and serum die by programmed cell death. Recently, it was shown that serum removal by itself can lead to oxidative stress and DNA fragmentation in these cells. We have modified the protocol which initiates cell death in such a way that only the effect of KCl withdrawal-induced cell death was observed. We have performed a series of experiments to correlate the structural and biochemical changes in this process of cell death. Significant morphological alterations occur in cell bodies and neurites during a 48-hour period of KCl removal. Cell viability dropped to 53%, 34% or 10% of control levels, respectively, as a result of 1-, 2-, or 3-day KCl removal. A series of experiments was conducted to determine the change of total protein level, protein synthesis rate, RNA synthesis rate, and mitochondrial activity during the first 48 hours of KCl removal. These studies not only provide a picture correlating the morphological and biochemical changes in the process of programmed cell death, but also serve as a reference for future studies of this complex phenomenon.     

Programmed Cell Death in Plants: Ultrastructural Changes in Pea Guard Cells

Treatment with cyanide of epidermal peels isolated from pea leaves resulted in destruction of nuclei in the guard cells of stomata, which is visible with a light microscope. The process was accelerated by illumination. Electron microscopy revealed significant CN--induced changes in the ultrastructure of guard cells, which increased with time. Margination of chromatin, which is one of the first signs of apoptosis, was observed in the guard cells even after 1 h incubation of the isolated epidermis with CN-. Subsequent chromatin condensation, swelling of the endoplasmic reticulum with formation of large tanks covered with ribosomes, changes in the structure of dictyosomes, and a slight swelling of mitochondria were observed after 3 h of the epidermis incubation with CN-. After 6 h of incubation with CN-, the bulk volume of the guard cells was filled with vacuoles, the cytoplasm occupied the thin marginal layer, the nucleus was in the center similarly to the control experiment, but it was polylobal, extended in narrow cytoplasmic bands, and, despite the loss of the nuclear envelope integrity, appeared to be a self-dependent structure. In the envelope-free open regions of the nucleus, mitochondria and chloroplasts directly contacted with chromatin. Much like the cell nucleus, chloroplasts lost the integrity of the membrane, but did not swell and retained the stroma and integrity of the thylakoid system. An antioxidant di-tert-butyl-4-hydroxytoluene prevented ultrastructural changes in the cells observed after 6 h of incubation with CN-. Thus, the CN--induced death of the guard cells of stomata occurs through the mechanism of apoptosis.     

程序性细胞死亡抑制基因Dad-1在水稻和玉米中的FISH定位(英文)

Dad-1是一种在动物和植物中都非常保守的细胞程序性死亡 (PCD) 抑制基因。作者利用 FISH (荧光原位杂交)首次把单拷贝水稻Dad-1基因物理定位在水稻第2号染色体短臂的端部(Fig.2 A,B&C)。我们还分析了它在玉米基因组中的同源序列。Southern 杂交结果显示在玉米基因组中确实存在水稻Dad-1 的同源序列(Fig.1)。FISH进一步展示了三个杂交信号分别在玉米4、5号染色体长臂和9号染色体短臂上(Fig.2 D,E&F),其信号距着丝粒的百分距离(FL值)分别为 91、98和96。其杂交位点的位置与水稻Dad-1所处的相对位置是相似的,它们都处于染色体臂的端部。这表明在一定的程度上,Dad-1基因不仅在序列同源性上而且在所处的染色体位置上具有保守性。 水稻Dad-1基因在水稻中的杂交信号检出率 (38%) 高于玉米中的。这表明与玉米相比,水稻Dad-1 基因的编码序列更容易与水稻染色体杂交;它与玉米中的相应序列可能只是部分同源。     

植物细胞程序性死亡的研究进展

细胞程序性死亡（PCD）是生物进化过程中受自身基因控制并受多种因子调控的一种细胞主动的死亡过程。PCD在植物的正常生长发育、对环境胁迫的反应和病原体入侵引发的过敏反应中起重要的作用。简要综述了植物PCD的特征、与此相关的蛋白和活性氧在PCD过程中的作用。