植物细胞学进展简介

高等植物细胞与动物细胞的主要区别在于前者有细胞壁和质体,而后者没有;在液泡系和有丝分裂方面也有所不同。现将植物细胞这些特有结构的最近研究进展,简介如下: 一、细胞壁新细胞壁的形成是在细胞分裂末期的赤道面上。分裂的母细胞先形成桶状的成膜体,在染色体分向两极时,由微管将高尔基体分离出     

拟南芥愈伤组织细胞类58K蛋白定位及多泡体的分泌途径

通常认为多泡体是原生质体和胞饮作用中的一种特殊的细胞结构, 是由细胞质膜的内陷所起源. 然而多泡体的起源、功能及其分泌途径以及与高尔基体和细胞壁的关系等问题一直存有争论. 本文应用动物细胞的58K蛋白的单克隆抗体、免疫印记、激光共聚焦显微技术在拟南芥和贯叶连翘愈伤组织中成功定位了类58K蛋白. 免疫电子显微镜的观察结果显示, 类58K蛋白存在于拟南芥愈伤组织细胞的高尔基体库槽、分泌泡、多泡体、细胞壁和液泡中. 由此我们认为多泡体与细胞壁和液泡发育的关系十分密切, 它起源于高尔基体并以分泌泡的形式将高尔基体所合成的物质运送至细胞壁和液泡. 所以多泡体的分泌途径可能是运送高尔基体合成的物质到细胞壁, 属于胞吐形式; 也有可能是运送相关物质到液泡中参与液泡的发育, 属于胞饮形式. 这主要取决于多泡体所运送物质的种类以及它将这些物质运往何处. 因此多泡体的分泌途径很可能有多种形式. 研究结果也显示应用动物细胞58K蛋白抗体可以定位植物细胞中的类58K蛋白, 说明植物细胞中存在与动物细胞相类似的蛋白.     

植物细胞中的液泡及其生理功能

简要介绍液泡系及液泡起源,着重介绍说泡在维持细胞自体平衡,提高植物适应环境变化能力方面的诸多作用。     

莲子叶叶肉细胞液泡的类型,来源与发育

莲(Nelumbo nucifera Gaertn)子叶发育期间叶肉细胞液泡系变化巨大。发育阶段Ⅰ时,液泡系为具一些单个小液泡的分生细胞型。1—2天后,进入发育阶段Ⅱ,这时中央大液泡形成,液泡系转变为分化细胞型。细胞质和液泡中出现大量小液泡。新液泡的来源和发育是多样的:可由(1)核外膜起泡、断落、扩大形成;(2)高尔基体端部膨大、断落、扩大形成;(3)管状粗糙型内质网任意部位出芽或端部膨大,脱掉核糖体,断落、变形形成;(4)质膜内陷,吞并部分细胞质或营养液形成;(5)中央液泡被原生质丝分割等方式形成。在发育阶段Ⅱ和Ⅲ期间新生液泡大分小合,形成许多平均直径为0.4—1.2μm,形态各异的液泡群。它们各自发育成溶酶体、圆球体、微体、壁旁体、自体吞噬泡和胞饮液泡等。在后继发育中,一些液泡转变为蛋白体和脂肪体。本章论证了莲子叶的液泡系具有同双子叶植物子叶液泡系相似的结构与功能。     

植物细胞内膜运输对植物发育的调控机制

植物细胞内膜体系与别的真核生物体系相似,由一系列连续的内膜结构组成,包括核膜、内质网、高尔基体、反式高尔基体、液泡、转运囊泡和细胞膜。其中,反式高尔基体和液泡具有植物细胞特有的结构特征和对应功能。从几个方面综述植物细胞内膜运输对植物发育的调控作用,包括内膜运输与生长素极性运输和稳态平衡之间的关系,内膜运输对根毛极性生长的作用机理,以及液泡运输在花粉管极性生长和种子萌发过程中的重要作用。旨在对致力于植物细胞内膜运输与发育调控的研究人员提供参考。     

液泡的细胞学和生理学

液泡是很多植物细胞的显著特征和重要组成部分。在所有的重要陆生植物成熟细胞和许多真菌、藻类(原核细胞除外)中都有液泡,但幼年植物的分生组织细胞和动物细胞都无液泡。在成熟的植物细胞中,液泡可占据细胞体积的90％。     

植物的导管和筛管是怎样形成的?

答植物的导管和筛管是由生长点分裂出来的细胞吸收营养物质逐渐扩大,经组织分化后形成的。正常的植物细胞除了有细胞壁外,均有细胞膜、细胞质、细胞核和各种细胞器共同组成的原生质。可成熟的导管则完全没有原生质,筛管也仅有其中的一部分。那么在细胞分化过程中,这些物质到什么地方去了呢? 随着植物细胞的不断生长,形成的原液泡也逐渐长大,并相互融合成一个大液泡,占据了整个细胞的绝大部分。液泡的作用与动物细胞的溶酶体相当,为植物细胞所特有的细胞器。它的外侧是一层单位膜,里     

甜菊愈伤组织细胞中的液泡膜内突和液泡内囊泡

对生长在分化培养基上的甜菊愈伤组织分生区细胞的液泡膜内突和液泡内囊泡,进行了超微结构和酸性磷酸酶细胞化学研究。在不同液泡化时期的细胞中,都存在不同大小和形态的液泡膜内突,它们有的缺乏明显的内含物;有的含有许多小泡或复杂膜系;有的含有一个较大的具许多小泡或复杂膜系的膜束缚囊泡。在液泡内还存在一些游离的液泡内囊泡,它们通常具有两层紧贴的界膜或为多层同心膜,推测它们来自液泡膜内突。ＡｃＰａｓｅ定位结果显     

液泡加工酶: 植物中具有胱天蛋白酶功能的蛋白酶

植物的液泡加工酶(VPE)是一类存在于液泡中的半胱氨酸蛋白酶家族,最近被发现与动物细胞的胱天蛋白酶(caspase)在调控细胞的PCD(细胞程序性死亡)方面具有相似性。文章综述了VPE调控植物细胞程序性死亡的研究进展,从结构、功能和作用机制方面讨论了液泡加工酶与胱天蛋白酶的相似性。     

SidK-VatA蛋白复合物的表达和纯化

军团菌以吞噬泡的形式进入宿主细胞,借助宿主细胞环境进行自身的繁殖传代。为避免被宿主识别,通过分泌自身效应蛋白来逃避宿主对含病原菌液泡（legionella containing vacuoles,LCVs）的识别和消化,军团菌通过分泌效应蛋白SidK结合宿主v-ATPase,抑制v-ATPase对吞噬泡的酸化,以实现吞噬泡不被溶酶体消化。在大肠杆菌中表达了效应蛋白SidK,利用昆虫细胞表达了VatA（v-ATPase）蛋白,得到了均一性较好的SidK-VatA蛋白复合体,为进一步解析这个复合体的结构奠定了基础。     

鱼腥藻PCC7120细胞液泡的初步研究

从保存３个月以上的老化培养物中直接检查到游离液泡。液泡为标准圆球状,完全透明,大小相差极为悬殊,多数大型液泡吞噬了数个衰老藻细胞。采用低渗酶解,渗透冲击,低渗酶解和渗透冲击相结合从培养３个月以上,２个月,１个月,１８ｄ,１０ｄ及２ｄ的藻丝细胞都分离到液泡。液泡略大于细胞,泡内无吞噬物。培养３ｄ的藻丝有１５％的细胞分离到液泡。其他多种蓝藻也分离到同样的液泡。     

小麦体细胞胚发生的超微结构研究

对小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）幼胚培养中体细胞胚发生过程的超微结构变化进行了研究,结果如下：（１）原体细胞中大液泡消失,存在大量小液泡,细胞质的电子密度加强,核大,核仁明显,出现多核仁;（２）细胞器数量和种类,如质体、核糖体和线粒体增加;（３）细胞壁加厚,胞间连丝逐渐消失,细胞器数量丰富,胚性细胞中积累淀粉;（４）细胞壁加厚的胚性细胞中存在核仁液泡、自体吞噬泡和分泌泡;（５）多细胞原胚、球形胚和梨形胚被一层外壁包围,但胚体内细胞间广泛存在胞间连丝;（６）成熟胚生长点部位的细胞内质体中出现膜系结构,已向叶绿体转变,类囊体已形成     

小盐芥营养器官的结构特点与其盐渍环境的关系研究

利用石蜡切片法研究了盐生植物小盐芥(Thellungiella halophila)营养器官的解剖结构。结果表明：小盐芥根的初生结构中表皮细胞为1层,且细胞大而高度液泡化,根毛数量较少;皮层仅由外皮层和内皮层2层细胞构成,细胞大,排列紧密;根次生维管组织发达。茎的初生结构中外剀维管束8～10束,大小不等,呈一轮排列;髓和髓射线发达;茎次生结构中维管组织也很发达。根和茎的这些结构特点提高了植物体吸收、运输水分的能力,而且根的特殊结构和输导系统将盐分限制在根内,适应于盐渍环境所造成的渗透胁迫和干旱胁迫。小盐芥叶片较小,上、下表皮细胞各1层,细胞大而高度液泡化,叶肉中栅栏组织与海绵组织分化不明显,但叶绿体体积大、数目多,细胞间隙较大,通气性能好,光合效率高。这些特点对其适应干旱盐渍环境有重要意义。小盐芥上述结构特征与典型真盐生植物、旱生植物相去其远,其营养器官内也无盐腺、囊泡等泌盐结构。由此推论,小盐芥更倾向于似盐生植物(拒盐植物)。     

拟南芥授粉前后花粉与乳突细胞的超微结构

利用透射电子显微镜技术,对自交亲和植物拟南芥授粉前后花粉和乳突细胞的超微结构进行了观察。发现花粉和柱头乳突细胞一些未经报道的超微结构特征,可能与拟南芥花粉和乳突细胞的识别及花粉管生长相关:(1)成熟花粉中,电子透明的、体积较大的小液泡(直径200～1000nm)呈均匀分布。部分小液泡内含有多层膜状结构物质,推测可能是膜的一种储存形式,与花粉萌发时大量出现的小囊泡有关。(2)花粉萌发时,小液泡由均匀分布变为不均匀分布。(3)授粉前后的乳突细胞顶端和侧端的内壁上有明显的壁内突结构,粘附的花粉开始萌发时的乳突细胞壁内突处可观察到直径50～100nm的小泡存在,表明拟南芥乳突细胞具有一定的分泌功能。     

银杏贮粉室发生部位的珠心细胞程序性死亡的形态学观察

银杏(Ginkgo biloba L.)贮粉室的发生涉及位于珠孔端的珠心细胞的程序性死亡(PCD).本研究观察了贮粉室发生过程中发生PCD的珠心细胞的形态学变化.这些珠心细胞在PCD过程中形态变化显著,细胞组分有序地降解,液泡在此起关键作用.在液泡化过程中,细胞质基质和一些细胞器被液泡所吞噬,此时的细胞器结构完整.当液泡膜破裂、细胞质基质消失之后,细胞器才逐步解体.最终,这些珠心细胞仅具有残留的细胞壁.随着胚珠的生长,细胞壁也被破坏.在整个PCD过程中,内膜系统发生明显改变:细胞质膜出泡,产生多泡体;形成多环膜结构;出现由膜包围的小体,其中含有细胞质基质和一些细胞器;液泡膜破裂;细胞器解体;细胞中出现大量的小膜泡.珠孔端的珠心表皮开裂形成贮粉室的开口有两种方式:一种为专一细胞的自溶,而另一种是在两个邻接细胞的中胶层处分离,没有发生细胞的自溶破裂.贮粉室开口位置的特定表皮细胞在开裂发生前就死亡,从而提前标示出表皮开裂的发生位置.这些细胞形态的变化反映出银杏珠心细胞的死亡是受发育调控的PCD过程.     

植物细胞自噬研究进展

细胞自噬是一类依赖于溶酶体和液泡的蛋白质降解途径。在动物细胞中, 靶物质通过自噬体包裹被运送到溶酶体中,由特定的水解酶降解; 而植物和酵母细胞中该过程在液泡内进行。近年来, 在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中鉴定到多个关键ATG基因, 它们对植物细胞自噬体的形成及自噬调控起到关键作用。该文全面综述了植物细胞自噬的调控及其在植物逆境胁迫中的生理功能。     

高等植物花色苷的液泡摄取机制

综述了高等植物细胞中花色苷被液泡摄取的机制。花色苷通过细胞质中定位于粗糙内质网细胞质面的多酶复合体合成后被膜包裹形成囊泡。这些囊泡主要向液泡移动,在移动中相互融合形成更大囊泡,最终将花色苷带到液泡膜的表面。在大多数情况下,花色苷经过液泡膜上的各种载体被迅速运进液泡。另外两种较少的是:(1)囊泡直接与液泡融合;(2)液泡膜自主形成大的管状内陷,使囊泡在内陷处指向液泡内腔"发芽"。在上述种种可能的具体过程中,花色苷以非修饰或修饰两种形式被摄入液泡。花色苷跨液泡膜运送可能通过4种模型实现,即由ATP结合盒型的载体介导、由依赖pH梯度的载体介导、由24-kD液泡蛋白前体衍生的蛋白质介导和由多重药物和有毒化合物排出家族的载体介导。据推测,不同植物利用不同的摄取机制将花色苷积累在液泡中,而多重机制也可能被单个植物种同时使用。     

植物细胞核的凹入和核液泡的形成

核质互作在细胞核中形成膜囊结构首先是在动物细胞中揭示的［１］。对植物细胞超微结构的研究亦发现有类似现象的存在［２—４］。在植物细胞核中形成的膜泡认为有两种形式：一是核被膜向核基质深度凹入,形成细胞质深入细胞核的状态,称之为“假包被（ｐｓｅｕｄｏ－ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）”［２,５］;另一种形式是细胞核内膜或内外双层核膜向核基质深度凹入,并最终脱离核被膜,在核基质中形成囊泡结构,称之为“核液泡（ｎｕｃｌｅａｒｖａｃｕｏｌｅ）”［３,４,６,７］。对细胞核质间通过核被膜在结构上的特殊作用形式缺少像对通过…     

银杏贮粉室发生部位的珠心细胞程序性死亡的形态学观察

银杏（Ginkgo bilobaL)贮粉室的发生涉及位于珠孔端的珠心细胞的程序性死亡（PCD）,本研究观察了贮粉室发生过程中发生PCD的珠心细胞的形态学变化。这些珠心细胞在PCD过程中形态变化显著,细胞组分有序地降解,液泡在此起关键作用。在液泡化过程中,细胞质基质和一些细胞器被液泡所吞噬,此时的细胞器结构完整。当液泡膜破裂,细胞质基质消失之后。细胞器才逐步解体。最终,这些珠心细胞仅具有残留的细胞壁,随着胚珠的生长,细胞壁也被破坏,在整个PCD过程中,内膜系统发生明显改变;细胞质膜出泡,产生多泡体;形成多环膜结构;出现由膜包围的小体,其中含有细胞质基质和一些细胞器;液泡膜破裂;细胞器解体;细胞中出现大量的小膜泡。珠孔端的珠心表皮开裂形成贮粉室的开口有两种方式：一种为专一细胞的自溶,而另一种是在两个邻接细胞的中胶层处分离,没有发生细胞的自溶破裂。贮粉室开口位置的特定表皮细胞在开裂发生前就死亡,从而提前标示出表皮开裂的发生位置。这些细胞形态的变化反映出银杏珠心细胞的死亡是受发育调控的PCD过程。     

自体吞噬在植物生长发育中的功能

自体吞噬是一种细胞内自我降解系统,它能将植物细胞内溶物运输至液泡并降解.自体吞噬可划分为内溶物的包裹、运输至液泡、内溶物的降解和降解产物的重新利用几个连续步骤.关于细胞自体吞噬的认识主要来源于酵母、人类、小鼠、果蝇和线虫等生物,以拟南芥等为代表的植物细胞自体吞噬的研究虽然刚刚开始,但也取得了一些标志性的成果,且近十几年来已迅速成为植物研究领域的热点之一.自体吞噬在植物体内具有多种生理和病理作用,如对饥饿的适应、细胞内蛋白质和细胞器的清除、种子中贮藏蛋白的积累、抵制微生物、细胞死亡和胁迫响应等.本文在介绍自体吞噬形成过程的基础上,着重探讨了自体吞噬在植物生长发育中的功能,并对植物中自体吞噬的研究方向进行了展望.