胞间连丝与大分子物质的胞间转移

胞间连丝是细胞间细胞器,是细胞间通讯的直接途径。一般认为,胞间连丝允许通过物质的分子量上限(SEL)是800～1000 Da．近年来研究的许多证据表明,胞间连丝的SEL随组织种类及其生理状况而异。在某些情况下,它可以允许大分子物质通过,如病毒运动蛋白与胞间连丝相互作用,使病毒通过胞间连丝转移。玉米突变体 kn1基因异常表达的KN1可使包括表皮在内的各层组织结瘤,KN1是细胞间移动的信息物,P-蛋白可由伴胞通过胞间连丝转移到筛管。某些组织中胞间连丝很高的SEL和发育过程胞间连丝SEL的变化可能在植物发育调控中有重要作用。本文对大分子通过胞间连丝转移的机理进行了讨论。     

胞间连丝与大分子物质的胞间转运机制

胞间连丝是相邻细胞间共质体运输的桥梁。基于对胞间连丝分子组成及超微结构的研究,不同学者提出了不同的胞间连丝结构模型。对其功能的研究表明,胞间连丝在物质运输、信息传递、病毒的周身感染等方面都具有重要作用。文章就胞间连丝的结构、分子组成及病毒介导的大分子胞间转移,以及对内源蛋白质的胞间转运机制诸方面的研究进展作了概述。     

胞间连丝向胞间通道转化的机理

为了适应衰老器官内大量的降解物质在短期内迅速转移到贮藏器官和生长部位,胞间连丝内部结构在酶的作用下瓦解,其周围的细胞壁物质也被降解,胞间连丝结构拓宽,形成胞间通道。     

植物胞间连丝的形成和结构变化

通过对胞间连丝的起源,形成及其调控物质运输机理的讨论,说明胞间连丝是物质运输和信息传递的重要通道。并且比较了高等植物和低等植物胞间连线的发生和次生变化。由于酶的作用,胞间连丝向胞间通道转化,形成了约１００￣１０００ｎｍ的开放性通道。     

绿色植物的胞间通道

从系统发育和个体发育的观点出发,阐述不同植物类群胞间通道的结构,功能,动态变化和演化趋势。     

杨树和冬小麦在短日照和寒冬中的胞间连丝动态

电镜观察揭示,三角杨(Populus deltoides Marsh.)和冬小麦(Triticum aestivum L. cv.Seward 80004)的胞间连丝(PD)结构在8 h短日照和寒冷冬季里发生明显的变化,并在这两种植物之间表现出明显的区别.在16 h长日照条件下,杨树顶芽分生组织和冬小麦幼叶组织细胞壁中形成大量的PD,染色较深,并可看到细胞质中的内质网(ER)与PD中ER的连接;在冬小麦幼叶组织中还可观察到典型的"颈型"PD,其中央桥管(压扁的ER)清晰可见.在短日照条件下,杨树顶芽细胞壁中出现许多不完整的、中断的PD,有些PD在壁的中部发生膨胀,形成空腔,看不到中央桥管.然而,冬小麦幼叶组织中的PD不发生明显的改变,与长日照条件下的结构基本相似.在寒冷冬季里,杨树PD结构的变化与短日照的相似.冬小麦的PD也发生明显的变化,主要表现在两个方面:一是PD口被一种电子稠密物质堵塞;二是颈区口径缩小.PD的这些变化以及在这两种植物(木本和草本)之间的区别,证实了木本杨树和草本冬小麦对短日照反应和休眠状态的不同.短日照能诱发木本杨树基因表达的改变,产生结构和生理生化过程的变化,进入休眠,并在秋季低温共同作用下,进一步发展抗寒力.这里观察到杨树PD在短日照和寒冬中的中断正是从结构上导致其植株进入休眠和提高抗寒力的一个过程.冬小麦对短日照不起反应,低温则能诱发其抗寒基因表达,发展抗寒力,但不产生"生理休眠",所以它的PD在短日照下不发生变化,在低温下的改变则很容易恢复,当冬小麦在大气温度升高时,颈口的堵塞物质会迅速消失,口径也会迅速扩大,植株随即迅速恢复生长.     

胞间连丝研究的进展

胞间连丝为多细胞植物有机体提供了一个直接的细胞间物质运输和信息传递的细胞质通道,把一个个独立的“细胞王国”转变成相互连接的共质体,它是当今细胞生物学中十分活跃的研究领域。日益增多的研究结果揭示,胞间连丝协调基因表达和许多的细胞生理生化过程,对细胞的分裂与分化、形态发生、植物体的生长与发育,以及植物对环境的反应与适应等诸方面都起着十分重要的作用。本文仅就胞间连丝结构的多样性;胞间通道的调节因子;大分子蛋白质和核酸的胞间运输;胞间连丝阻断和共质体分区的形成及其与形态发生、休眠和抗逆性的关系等几个方面的新进展做一个简要的综述,借此例证胞间连丝在植物生命活动中的重要意义。     

葫芦藓精子发生过程中胞间连丝与胞质桥的超微结构

从超微结构水平上对葫芦藓(Funaria hygrometrica Hedw.)精子发生过程中胞间连接系统的结构及其变化动态进行了研究.结果表明,同一区中的相邻生精细胞由大量胞质桥相连,而不同区的细胞之间则不存在胞质桥.胞间连丝存在于套细胞之间以及套细胞与生精细胞之间,但它在生精细胞间不存在.在精子器发生的后期,当精子细胞壁开始降解时,同一个精子器中所有的精子细胞似乎都由扩大的胞质桥相互连接.胞质桥一直保持到精子分化的后期,最终精子细胞同步分化成精子.胞间连丝与胞质桥具有不同的内部结、分布以及生物发生机制,这表明它们在精子器的发育过程中可能扮演着不同的角色.     

杨树和冬小麦在短日照和寒冬中的胞间连丝动态(英文)

Electron microscopic observation revealed that poplar (Populus deltoides Marsh.) and winterwheat ( Triticum aestivum L. cv. Seward 80004) plasmodesmatal structures significantly changed undershort day (SD, 8 h light) and in winter period, and such changes differed also noticeably between these twowoody and herbaceous plants. Under long day (LD, 16 h light), many plasmodesmata with strong stainappeared in the cell wall of both poplar apical buds and winter wheat young leaf tissues, and connections ofcytoplasmic endoplasmic reticulum (ER) with the ER in some plasmodesmata were observed. In addition,the typical “neck type” plasmodesmata were observed in winter wheat young leaf tissues, and their centraldesmotubules (appressed-ER) could be clearly identified. Under SD, many poplar plasmodesmata showedonly a partial structure in the cell wall and appeared to be discontinued; some plasmodesmata swelled in themid-wall, forming the cavity, and no appressed-ER appeared, in winter wheat, however, no noticeablealterations of plasmodesmata occurred, and the plasmodesmatal structure essentially remained the sameas it was under LD. In winter period, poplar plasmodesmata had a similar morphology as those observedunder SD, however, winter wheat manifested at least two types of significant plasmodesmatal alterations:one plugged by electron-dense materials and the other of reduced neck region compared to those underLD. The above dynamic difference of the two species plasmodesmata under SD and winter period revealedthe difference of their dormancy development under those environmental conditions.     

葫芦藓精子发生过程中胞间连丝与胞质桥的超微结构

从超微结构水平上对葫芦藓(Funaria hygrometrica Hedw.)精子发生过程中胞间连接系统的结构及其变化动态进行了研究。结果表明,同一区中的相邻生精细胞由大量胞质桥相连,而不同区的细胞之间则不存在胞质桥。胞间连丝存在于套细胞之间以及套细胞与生精细胞之间, 但它在生精细胞间不存在。在精子器发生的后期,当精子细胞壁开始降解时,同一个精子器中所有的精子细胞似乎都由扩大的胞质桥相互连接。胞质桥一直保持到精子分化的后期,最终精子细胞同步分化成精子。胞间连丝与胞质桥具有不同的内部结、分布以及生物发生机制,这表明它们在精子器的发育过程中可能扮演着不同的角色。     

胞间连丝的次生形成和次生变化

本文介绍了胞间连丝次生形成和次生变化的研究进展,用统计特定细胞壁区段上胞间连丝数量与密度的变化,电镜观察嫁接组合中接穗与砧水间细胞壁上胞间连丝的形成等方法,证明了在植物生长发育过程中,存在着胞间连丝的次生形成。在某些特定部位,某一发育阶段,已形成的胞间连丝常会发生可逆的次生变化,这种变化和植物发育过程中的共质体隔离以及物质运输的调节有关。     

紫竹梅雄蕊毛细胞发育过程中胞间连丝超微结构的变化

紫竹梅（Ｓｅｔｃｒｅａｓｅａ ｐｕｒｐｕｒｅａ）雄蕊毛细胞间的胞间连丝随着细胞的生长、发育、衰老而呈现动态变化的过程．花蕾和开放花的雄蕊毛细胞间的胞间连丝,具备胞间连丝的一般结构,直径约５０ ｎｍ ．衰老花雄蕊毛细胞间的胞间连丝拓宽,内部结构逐步降解、撤离,呈开放式通道,直径约１００ ｎｍ ． 在胞间连丝的动态开放过程中,细胞内的细胞器也发生相应变化． 对胞间连丝形成开放性通道及其机理进行了讨论     

Mobile Macromolecules in Plant Development

Plant cells transmit developmental signals and distribute nutrients via dynamic intercellular channels termed plasmodesmata (PD). Multidisciplinary inquiries have provided evidence that plasmodesmatal regulation is critical to fundamental plant functions, such as development, host–pathogen interactions, and systemic RNA silencing. This review focuses on macromolecules that transport cell-to-cell through PD and describes their implications on plant development.     

百合花粉母细胞间染色质穿壁运动前次生胞间连丝形成的研究

百合花粉母细胞间染色质穿壁运动前(细线期到偶线期)的花药,用一般电镜制片法和铅沉淀法对酸性磷酸酶活性的细胞化学反应产物的定位实验,其结果总结如下:(1)形成次生胞间连丝通道水解作用所需的酶可能是由“类溶酶体”小泡或由内质网腔直接分泌的;(2)次生胞间连丝通道的水解作用,可在细胞壁的两边细胞同时开始,先形成半胞间连丝,然后贯穿??在一起;或从一侧开始,一直穿孔到另一边,最后两者都能形成胞间连丝;(3)用铅沉淀法进行的酸性磷酸酶细胞化学的定位实验表明:在质膜、内质网、类溶酶体小泡中的酶活性反应产物沉积的部位与一般电镜法制备的切片上看到的电子致密度物质的分布情况完全一致,(4)用X-射线微区能谱分析的结果表明:沉淀物中含有铅元素,确实是磷酸铅。因此我们推测所谓“类溶酶体”以及内质网所分泌的水解酶,可能具有果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶的性质,它们都能降解、穿孔各自的细胞壁形成胞间连丝。     

蒜鳞片休眠进程中胞间联络的变化及类外连丝结构与功能的研究

利用电子显微镜术,对蒜休眠进程中鳞片薄壁细胞间胞间联络的特征进行了实验观察,发现不同时期胞间联络具有随细胞间生理关系密切程度而呈现相应结构变化的特点。并观察到萌芽期鳞片中衰败细胞与存活细胞之间有类外连丝型胞间连丝的存在;以激光共聚焦荧光显微镜结合荧光标记物示踪检测,发现不透膜荧光物质分子量为457Da 的萤黄(Lucifer yellow,LYCH),可以共质体运输方式进入存活细胞内,论证了类外连丝这一胞间连丝特定修饰态的存在,并可在一段时间内继续保持生理活性,起到进行物质共质运输的功能。     

爪蟾脊索在决定过程中和相邻细胞的关系

已经知道,对预定脊索的决定起重要作用的是位于它两侧的预定肌节。电子显微镜的观察指出,预定脊索和肌节细胞相互靠得很近,或者相隔一定距离,以突起相连形成腔隙。有被小窝和小泡在两类细胞的外缘常被观察到。最引人注意的是在肌节细胞近腔隙的部位或者附近,球状体的出现。它们大小不等,内含物主要是颗粒,有的松散分布,有的致密地充满整个球状体。这些颗粒的大小和电子染色与这时期胚胎细胞中的核糖体很相似。在预定脊索细胞中以及附近,未见上述结构,但是,观察到它们伸出突起包吞腔隙中物质的现象。讨论了这些球状体的出现与脊索决定之间可能存在的关系。     

百合花粉母细胞间细胞融合期间腺苷三磷酸酶活性的细胞化学定位及其与染色质胞间转移的关系

用标准的磷酸铅沉淀的细胞化学方法,对百合花粉母细胞间染色质穿壁运动期间及其前后三个时期中的腺苷三磷酸酶(ATP 酶)活性进行了超微结构的定位。结果表明:(1)在穿壁前,ATP 酶活性主要定位于质膜、胞间连丝及细胞间隙;在内质网、高尔基体、质体和某些局部的基质(groundplasm)中,也表现有 ATP 酶活性反应的产物;但在染色质和核仁中,一般都没有这种反应。(2)在穿壁时,染色质从一个细胞穿壁转移到另一个相邻细胞,同时看到染色质和核仁内出现密集的 ATP 酶活性反应产物;在内质网和高尔基体的腔内以及质体的片层上也产生明显的 ATP 酶活性反应;而在质膜、胞间连丝及细胞间隙内 ATP 酶活性明显降低,甚至看不到明显的活性反应。(3)在穿壁后,质膜及细胞间隙中又产生明显的 ATP 酶活性反应产物,但核内染色质上的 ATP 酶活性则显著降低,而核仁内则仍有较高的活性。同前二个时期一样,内质网、高尔基体和质体上的 ATP 酶仍表现明显的活性反应。最后讨论了三个不同发育时期 ATP 酶活性及其分布部位的改变与染色质胞间转移的关系。     

洋葱雄配子形成过程中染色体数目变化同染色质胞间转移的关系

在小孢子和雄配子形成过程中,中期Ⅱ、小孢子和生殖细胞有丝分裂中期染色体数目增加和减少细胞的百分率分别与前一时期(中期Ⅰ、中期Ⅱ和小孢子有丝分裂中期)染色体数目增加和减少细胞的百分率相近,而中期Ⅰ染色体数目增加和减少细胞的百分率又分别与凝线期2.3→1和1→2.3型染色质胞间转移的百分率相近,统计学上无显著差异。据此认为:(1)染色体数目的改变与染色质的胞间转移活动有关;(2)中期Ⅰ那些染色体数目增加或减少的细胞基本上都能够进一步发育,直至形成雄配子。