用超微细胞化学定位技术揭示ATP酶在紫茎泽兰高温适应性中的作用

【背景】外来人侵植物紫茎泽兰自然演化出耐高温种群,其适应机制与各种生理代谢有关。【方法】本文从超微细胞化学水平,对紫茎泽兰抗高温种群、敏感种群ATP酶活性定位,明确其在高温适应性中的作用,试图阐明该草的生态适应机制。【结果】正常情况下,紫茎泽兰ATP酶主要定位于细胞壁及细胞间隙周围的细胞壁表面;经40℃高温处理后,在不同的处理时间下,抗性、敏感种群之间ATP酶的活性表现出明显差异,其中以处理12h时差异最大,具体表现为抗高温种群的ATP酶活性明显高于敏感种群,ATP酶的定位点除细胞壁外,在细胞膜上也呈现大量的分布,而敏感种群在处理12h时的酶活性明显降低,只在细胞壁上有零星的分布。处理24h时,敏感种群叶片已完全萎蔫,细胞结构毁坏,细胞膜破损;而抗高温种群叶片仍然完好,细胞膜上仍有ATP酶分布。【结论与意义】经40℃高温处理后,紫茎泽兰抗高温种群ATP酶活性明显高于敏感种群,初步认为紫茎泽兰对高温的适应性与ATP酶活性相关。本研究为进一步阐明与紫茎泽兰适应性相关的入侵机理提供了资料。     

西瓜花粉壁超微结构与花粉ATP酶细胞化学定位

研究了西瓜花粉壁超微结构以及单核花粉液泡化时期ATP酶活性超微细胞化学定位。花粉壁的外壁分为外层和内层 ,外层包括覆盖层、基粒棒和基足层等三层 ,内层只包含一层。外层电子密度相对较小 ,内层电子密度相对较大 ;外层与内层之间有缝隙。ATP酶活性反应产物主要分布在细胞质基质、质体、内质网和花粉内壁中     

西瓜花粉壁超微结构与花粉ATP酶细胞化学定位

研究了西瓜花粉壁超微结构以及单核花粉液泡化时期ATP酶活性超微细胞化学定位。花粉壁的外壁分为外层和内层,外层包括覆盖层、基粒棒和基足层等三层,内层只包含一层。外层电子密度相对较小,内层电子密度相对较大;外层与内层之间有缝隙。ATP酶活性反应产物主要分布在细胞质基质、质体、内质网和花粉内壁中。     

荞麦柱头、花柱的结构及ATP酶的超微细胞化学定位

利用超薄切片结合ATP酶定位技术,研究了荞科柱头及花柱的结构。结果表明,成熟的荞麦柱头表面无乳突细胞,柱头细胞的细胞壁存在发达的壁内突,花柱为实心型无引导组织,柱头表面的细胞壁根据电子密度的不同可划分为3层,最外一层电子密度最大,最内一层电子近透明,并形成壁内突的结构,柱头表面和花柱细胞的质膜上ATP酶的活性较高,表明成熟的柱头和花柱细胞物质代谢和运输十分活跃,成熟的柱头和花柱细胞中有丰富的蛋白质和多糖类物质。     

西瓜胚乳吸器的发育及ATP酶的超微细胞化学定位

报道了西瓜（Citrullus lanatus)胚乳吸器发育过程,并对胚乳吸器细胞中的ATP酶进行了超微细胞化学定位,球形胚早期,胚囊合点端的壁伸长发育成一管状胚乳吸器,进而吸器靠近乳本体端膨大为囊状,球形胚晚期吸器自珠孔端向合点端逐渐细胞化,胚分化出子叶时,胚乳吸器自合点端向珠孔端退化,在刚形成的胚乳吸器细胞中,ATP酶活性反应主要分布在细胞的核膜,内质网上,胞间连丝和吸器细胞壁内的小球状物上也有较强的ATP酶活性反应;在开始退化的吸器细胞中,核膜上的ATP酶性的反应减弱较早,内质网稍晚,进一步退化的胚乳吸器细胞中,ATP酶主要集中分布在细胞壁,细胞间隙内,核上几乎没有ATP酶性反应,内质网上仅有微弱的ATP酶反应。     

枸杞果实ATP酶超微细胞化学定位研究

运用常规ATP酶超微细胞化学定位技术,对宁夏枸杞果实发育不同阶段的韧皮部和果肉库薄壁细胞ATP酶分布进行了观察研究.结果显示,在果实发育过程中SE/CC复合体与周围韧皮薄壁细胞间存在共质体隔离,韧皮薄壁细胞及果肉库薄壁细胞的胞间连丝较少,但是与果肉库薄壁细胞相邻的韧皮薄壁细胞的胞间连丝较多.囊泡和膜泡在筛管、韧皮薄壁细胞和库薄壁细胞中很丰富,并且质膜、囊泡膜、液泡膜上ATP酶沉淀物在韧皮部各细胞分布较少,在果肉库薄壁细胞分布较多,特别是在果实第二次快速生长期,果肉库薄壁细胞膜系统、细胞壁和胞间隙的ATP酶活性剧烈增强.此外,果肉库薄壁细胞的质膜ATP酶具极性分布特点.由此得出,枸杞果实韧皮部卸载是一种需要能量驱动的过程,其卸载途径主要以质外体途径为主,在从韧皮部向果肉库薄壁细胞卸出时可能为共质体和质外体途径共存.膜泡运输是枸杞果实同化物卸出和转运的重要方式,而韧皮薄壁细胞在同化物卸出和转运过程中承担了主要转运角色;果肉库薄壁细胞进行主动和定向卸载、积累同化物的能力很强.     

小麦珠心细胞衰退过程中ATP酶的超微细胞化学定位

采用磷酸铅沉淀技术对小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ ）珠心细胞衰退过程进行了ＡＴＰ酶的超微细胞化学定位。初始衰退的珠心细胞,ＡＴＰ酶只定位于细胞膜上,其它部位未见有ＡＴＰ酶活性。衰退中期的珠心细胞,细胞膜上ＡＴＰ酶活性减弱并逐渐消失;细胞核染色质和细胞质中一些细胞器上存在ＡＴＰ酶活性。在严重衰退的珠心细胞中,只在细胞核染色质上存在ＡＴＰ酶活性。珠心细胞的细胞核以两种方式衰退。衰退的细胞核染色质碎片仍存在ＡＴＰ酶活性,并向胚囊方向转移。推测小麦珠心细胞衰退过程中细胞膜上ＡＴＰ酶变化反映了珠心细胞生理状态转变;细胞核染色质上ＡＴＰ酶与其形态变化和运动等有关     

花椒珠心胚的超微结构及珠心细胞ATP酶的细胞化学定位

应用透射电镜对花椒（Xanthoxylum bungeanum Maxim)珠心胚原始细胞,多细胞原胚和此时期的珠心细胞及其ATP酶的分布进行了详细的观察,珠心胚原努细胞具厚的细胞壁,明显分为电子致密的外层和电子透明的内层,无胞间连丝,大的核中未见核仁,细胞质富含细胞器,多细胞原胚的壁比原始细胞的薄,电子透明,均质,具胞间连丝,核体积增大,核仁1至2个,细胞质中细胞数的数量明显增加,珠孔端的珠心细胞比胚性细胞体积大,细胞液泡化程度高,细胞质稀薄而呈现衰退趋势,ATP酶分布于液泡膜及液泡液中,与胚性细胞相接触的最内层珠心细胞胞质降解,核严重变形,最终细胞解体,此时无ATP酶活性反应。     

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.     

不同铅水平下紫茎泽兰细胞内铅的分布和化学形态的分析

该研究运用差速离心法和化学试剂逐步提取法,分析了重金属铅在紫茎泽兰亚细胞内的分布和主要化学形态。结果表明:随着Pb浓度的升高,紫茎泽兰的叶、根、茎中各亚细胞组分Pb含量逐渐增加;紫茎泽兰中的Pb在叶片分布于可溶性部分和细胞壁中,两者占总量的75.34%~84.63%;茎也主要分布于可溶性部分和细胞壁中,占总量的36.10%~57.14%和20.07%~36.52%;而在根中则富集于细胞壁和可溶性部分,分别占39.2%~49.78%和28.27%~37.62%,其他细胞器中的Pb含量均较少。紫茎泽兰叶中的Pb以盐酸提取态和水提取态为主,两者占总量的58.74%~73.04%;茎中的Pb以醋酸提取态和氯化钠提取态为主;而根中的Pb则以醋酸提取态和盐酸提取态占优势,两者占总量的39.15%~52.91%。     

白皮松蛋白细胞中的ATP酶和酸性磷酸酯酶活性定位及其与季节变化的关系

本文报道白皮松茎次生韧皮部蛋白细胞中ATP酶和酸性磷酸酯酶的定位结果及其季节性变化。无论蛋白细胞发生在直立射线薄壁细胞中,还是横卧射线薄壁细胞或径向片薄壁细胞中,它们的ATP酶和酸性磷酸酯酶活性都显著地高于普通射线薄壁细胞。而且,与成熟筛胞联系的成熟蛋白细胞具有最为显著的ATP酶和酸性磷酸酯酶活性。蛋白细胞一旦解体,酶活性便急剧下降或消失。酶活性的表达贯穿春、夏、秋三季,以夏季最为显著。但是,两种酶在表达的时间和空间上有一定差异。作者认为,白皮松蛋白细胞中显著的ATP酶活性和酸性磷酸酯酶活性可能对韧皮部中碳水化合物的转运具有重要意义。     

厚壁毛竹快速高生长期竹秆ATP酶超微细胞化学定位

采用电镜细胞化学技术对厚壁毛竹(Phyllostachys edulis ‘Pachyloen’)快速高生长期竹秆节间的伸长发育过程（包括：分生细胞期、伸长初期、快速伸长期和成熟期四个阶段）进行ATP酶超微细胞化学定位,以揭示竹秆节间快速伸长的细胞学基础。结果表明：分生细胞期,细胞质膜、核膜、细胞器膜系统上等均有很强的ATP酶活性。伸长初期,节间上部基本组织细胞质膜上ATP酶活性较强,且短细胞质膜上的ATP酶活性更强,节间基部各细胞均未观察到ATP酶活性。快速伸长期,节间基部基本组织ATP酶活性较节间上部高,细胞质膜、运输小泡膜、胞间隙及胞间连丝上均有ATP酶活性。成熟期,仅节间上部基本组织质膜上有较弱的ATP酶活性。ATP酶在节间伸长过程中主要参与新细胞壁物质的分泌和共质体运输,促进新细胞壁的形成,晶体和淀粉粒体外膜上ATP酶活性的存在表明其具有贮存物质的作用。节隔缺失节的节间基部未观察到ATP酶活性,节部韧皮结细胞ATP酶活性较高,节隔的缺失引起节部与节间与物质运输有关结构的变化,进而影响节间伸长生长。     

枸杞胚性细胞分化的超微结构和ATP酶的细胞化学定位研究

枸杞的胚性细胞多由愈伤组织表层的薄壁细胞分化而来,与愈伤组织中未分化的细胞相比,胚性细胞呈卵圆形,细胞核大,核仁明显,细胞质浓厚并含有丰富的细胞器,细胞壁较薄,细胞间有胞间连丝相通;胚性细胞发育到晚期细胞壁加厚,胞间连丝逐渐消失,细胞核向一端偏移,有大液泡形成;胚性细胞的第一次分裂多为均等分裂,形成二细胞原胚,继续分裂形成多细胞原胚;组成多细胞原胚胚体的细胞核大,核形状不规则,细胞质浓厚,细胞器丰富,在质体中出现淀粉的积累。在胚性细胞发育的早期,ATP酶活性主要位于质膜上,随后在液泡内和细胞核中都出现ATP酶活性的分布;随着胚性细胞壁的加厚,细胞壁加厚处和细胞间隙中也出现ATP酶活性反应;当多细胞原胚形成后,ATP酶活性反应主要定位于液泡膜上。由此分析了结构特征、ATP酶活性定位变化与胚性细胞分化的关系。     

表型可塑性和局域适应在紫茎泽兰入侵不同海拔生境中的作用

紫茎泽兰是我国危害最严重的外来入侵物种之一,为探讨表型可塑性和局域适应在其入侵中的作用,在高、低海拔的两个样地内,测定了来自云南南部640～2450 m海拔范围的6个种源的紫茎泽兰种群的株高、冠宽、分枝数和高温半致死温度(HSLT).结果表明,在高海拔样地,各种群紫茎泽兰株高、冠宽、分枝数和HSLT(2130 m的哀牢山种群除外)均显著低于在低海拔样地,紫茎泽兰各种群的株高、冠宽和分枝数的可塑性指数(0.881～0.975)均较大,而HSLT的可塑性(0.052～0.200)较小.无论在高还是低海拔样地,紫茎泽兰的株高、冠宽和分枝数在种群间的差异均不显著,而HSLT在种群间的差异达极显著水平,表现出明显的遗传分化,但其在种群间的差异仍小于其在样地间的差异.在高海拔样地,紫茎泽兰各种群的分枝数与种源海拔呈显著正相关;在低海拔样地,紫茎泽兰的HSLT与种源海拔呈显著负相关,表现出明显的局域适应特征.表型可塑性和局域适应均与紫茎泽兰的入侵有关,但前者的作用可能更大.     

植物酶的组织和细胞化学定位研究方法

酶是参与植物体内生化反应的特殊蛋白质。在保持活组织和细胞结构完整性的条件下,利用组织化学、细胞化学、免疫学和显微检测等技术研究酶的即位定位,是了解酶在组织、细胞和亚细胞中的分布、活性动态与定量及酶功能等的重要途径。对植物体中酶定位的组织化学和细胞化学方法的概念、原理与研究进展进行了综述,并根据国际酶化学分类编号顺序,分别介绍了25种酶的组织化学染色定位所用的反应介质和染色方法及46种酶的细胞化学定位方法的参考文献。     

荞麦亲和与不亲和授粉后柱头和花粉管中ATP酶的超微细胞化学定位

利用磷酸铅淀淀技术对荞麦（Fagopyrum esculentum Monch.)pin型植株分别进行亲和授粉和不亲和授粉后的柱头、花粉粒、花粉管进行了ATPase的超微细胞化学定位。结果表明（1）亲和授粉和不亲和授粉后0.5h,柱头细胞的ATPase活性反应水平较低或基于无酶活性;柱头表面、柱头上附着的花粉粒内ATPase活性在不亲和授粉时较低,亲和授粉时较高,花粉粒内ATPase主要定位于线粒体和精子细胞;（2）授粉后1.5h,不亲和授粉的柱头细胞及花粉管的ATPase活性均较低,花粉管停止生长,细胞质开始解体;而亲和授粉的柱头细胞及花粉管的ATPase活性均较高,ATPase主要定位于柱头细胞的质膜、胞基质以及花粉管的壁、质体的膜、高尔基体、线粒体上。根据不同时期不同部位ATPase活性的差异,我们认为荞麦发生自交不亲和时,花粉管在花柱中停止生长不仅是因此花粉管得不到花柱中的营养物质而引起的,可能也与花粉管自身物质代谢发生障碍有关。     

杂交鹅掌楸体胚发生过程中ATP酶活性的超微细胞化学定位

利用透射式电镜,通过胚性细胞的超微切片观察,对杂交鹅掌楸体细胞胚胎发生和发育过程中ATP酶活性进行了超微细胞化学定位.结果表明,非胚性细胞的质膜、液泡膜等膜系统当中存在ATP酶活性,质体、核膜、细胞壁以及细胞间隙上有少许沉积;早期胚性细胞ATP酶反应产物主要沉积于质膜、液泡膜上、淀粉粒、细胞壁加厚处;胚性细胞后期ATP酶活性从质膜逐渐转移入细胞内,细胞质、壁旁体、胞间连丝、细胞膜与细胞间隙、细胞核等处均有ATP酶活性反应.随着胚性细胞的发育及分裂,包裹细胞的厚壁、细胞核、核仁与染色质等处也出现ATP酶活性反应沉淀物.说明杂交鹅掌楸体细胞胚胎发生及发育过程中存在丰富的能量代谢.     

转铁蛋白在低钾刺激Madin Darby狗肾细胞钠-钾ATP酶中的作用

体外低钾培养肾细胞能刺激细胞膜钠-钾ATP酶。本研究利用Madin Darby狗肾细胞能在无血清培养液中健康生存48h这一特征,研究体外低钾刺激细胞膜钠-钾ATP酶所依赖的血清中的活性因子,观察了表皮生长因子(EGF)、胰岛素样生长因子(IGF1)、前列腺素1(PGE1)和转铁蛋白(tranderrin)在这一过程中的作用。结果表明,在无血清培养液中低钾并不能刺激细胞膜钠—钾ATP酶,而添加转铁蛋白可模拟血清的作用。转铁蛋白能剂量依赖性地增加ouabain结合位点,对细胞膜钠-钾ATP酶作用呈良好的时间效应关系。在低钾无血清培养液中,细胞膜钠-钾ATP酶α1亚基启动子活性增强,α1与β1亚基蛋白质表达的增加依赖于转铁蛋白的存在。进一步研究结果表明,低钾在转铁蛋白的无血清培养液环境中能增加细胞对铁的摄取(^59Fe),该作用可被铁螯合剂(deferoxamine,DFO;35 μmol/L)所阻断。DFO也可阻断转铁蛋白依赖性低钾刺激细胞膜钠-钾ATP酶数目的增多,α1亚基启动子活性增强,α1与β1亚基蛋白质表达增加。以上结果表明,低钾对细胞膜钠-钾ATP酶活性的刺激作用依赖于转铁蛋白所调节的铁的摄取。     

大鼠实验性脾虚证空肠粘膜吸收细胞ATP酶的细胞化学研究

用Ｗｉｓｔａｒ成年雄性大鼠８只,分为对照组、实验性脾虚组、自然恢复组和中药治疗组。四组动物用水合氯醛麻醉后,经心脏灌流固定,取空肠制成５０μｍ厚的振荡切片,按Ｒｏｂｉｎｓｏｎ和Ｋａｒｎｏｖｓｋｙ法显示Ｍｇ２＋－ＡＴＰａｓｅ,然后常规电镜包埋和制片,在Ｈ－７００型电镜下观察。结果显示,在粘膜吸收细胞微绒毛质膜铈离子（Ｃｅ３＋）沉淀呈现为电子密度较高的细密颗粒。脾虚组酶反应强度明显低于对照组;自然恢复组酶反应高于脾虚组而低于对照组;中药治疗组酶反应较高,与对照组相似。本文提示,肠粘膜吸收细胞ＡＴＰ酶活性的降低,使食物的消化吸收减弱