膨胀素——一个引人注目的细胞壁松弛酶候选者

植物的生长是植物生理学中一个最基本且重要的问题。细胞膨胀生长（扩大和伸长）的前提是使细胞壁松弛和不可逆伸展。生物物理和生物化学分析表明,细胞壁衬质是控制细胞壁生长的最重要的因素[4]。目前,人们普遍认为,衬质多糖作为“链”（tether）,把纤维素微纤丝结合在一起[9];或作为“填补物”（filler）,防止微纤丝聚集[15,22,30]。并进一步认为,细胞壁松弛的机理是衬质多糖被水解断裂[1,9,13,14]。据报道,多种修饰酶（如葡聚糖酶[1,9,19]、葡萄糖苷酶[19,27]、半乳糖苷酶[17,31]、果胶甲酯酶[11]、IAA氧化酶[2]、过氧…     

《Molecular Plant》文章中文摘要

摘要：植物细胞壁具有由高分子量的多糖、蛋白质和木质素组成的复杂结构。在细胞壁多糖中,纤维素,一种含有D-1,4氢键的葡聚糖微纤丝,是细胞壁成分中主要的承重部分,也是工业应用的重要前体。纤维素由多聚纤维素合酶（CesA）大型复合物合成,在质膜沿周质微管分布。     

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。     

内切-1,4-β-葡聚糖酶在植物细胞生长发育中的作用

内切-1,4-β-葡聚糖酶(EGases)可以催化水解具有1,4-β-葡聚糖主链的多聚糖,如纤维素和木葡聚糖分子,从而参与对细胞壁的修饰.植物细胞中存在一个EGase蛋白家族,且多为分泌蛋白;在植物细胞中还存在另一类跨膜EGase,是细胞壁纤维素生物合成所必需的,但植物EGases在体外具有降解纤维素人造底物羧甲基纤维素(CMC)的能力,而绝大多数植物EGases在活体细胞中并不能有效地降解结晶态纤维素分子和木葡聚糖分子.本文就EGases在细胞伸长、果实成熟和组织器官脱落等发育过程中的作用,以及EGases在植物纤维素合成与降解中的作用进行综述.     

天然结晶纤维素的生物合成及其去晶化途径

纤维素是高等植物细胞壁的结构骨架和重要组成成分,由细胞质膜上的纤维素合成酶合成.一个纤维素合成酶亚基合成一根纤维素分子链,多个亚基聚集在一起形成末端复合体(TC),可同时合成多根葡聚糖分子糖链,其在氢键和范德华力作用下快速有序堆积,形成结构紧密的天然微纤丝结晶结构.质膜上有序线性排列的超分子TC合成结晶纤维素Ⅰα,而玫瑰花型排列的TC合成结晶纤维素Ⅰβ.结晶微纤丝的密切有效堆积是植物抗降解的天然屏障.高浓度的酸和离子液体可以在微纤丝间有效扩散,破坏晶体分子链的有序堆积、分子间氢键网络,甚至打断晶体内部的糖苷键,完成天然结晶纤维素的去晶化及解聚过程.酶分子的去晶化过程是发生在微纤丝特定表面上的非均相反应过程,可在常温常压下固或液表面上快速完成,但有效可及表面积是其主要限速瓶颈.因此结合物理、化学方法预处理,低成本高效打破限制酶分子有效扩散的屏障,增加酶分子对结晶纤维素特异性结合的效率和有效可及面积,从而实现天然结晶纤维素高效去晶化及绿色快速降解转化.     

植物激素与细胞骨架的排向

就植物微管和纤维素微纤丝在细胞骨架构成和延展中的作用、植物激素在微管和纤维素微纤丝排向中的调节功能作了介绍,并对细胞扩大和伸长的机制进行了分析和讨论.     

植物纤维素合酶基因研究进展

纤维素合酶催化合成的 β_1 ,4糖苷链构成植物细胞壁中含量最丰富的组份纤维素。植物体中存在着众多纤维素合酶 ,同时还具多种与之相关的纤维素合酶相似蛋白 ,它们组成了一个庞大的纤维素合酶超家族。纤维素合酶的催化机理尚不清楚 ,纤维素合酶相似蛋白的功能更有待于深入研究。本文综述了近年植物纤维素合酶及其相似蛋白编码基因的研究进展。     

植物纤维素合酶基因研究进展

纤维素合酶催化合成的β_1,4糖苷链构成植物细胞壁中含量最丰富的组份纤维素。植物体中存在着众多纤维素合酶,同时还具多种与之相关的纤维素合酶相似蛋白,它们组成了一个庞大的纤维素合酶超家族。纤维素合酶的催化机理尚不清楚,纤维素合酶相似蛋白的功能更有待于深入研究。本文综述了近年植物纤维素合酶及其相似蛋白编码基因的研究进展。     

植物细胞壁研究进展

植物细胞壁是一种复杂的网状结构,其成分包含纤维素、半纤维素、果胶和少量的结构蛋白等。在植物细胞生长过程中,细胞能产生伸展素蛋白,打断纤维素和半纤维素之间的氢键,引起细胞膨压驱动的细胞壁扩张。成熟细胞壁扩张性的丧失是由于细胞壁硬化作用而对扩张性蛋白的作用不敏感造成的,细胞壁成熟过程中很多不同的连接会同时发生,当细胞壁基质多聚体分子之间的连接增加到一定的程度。细胞壁的伸长就会被完全抑制。     

植物激素对微管和纤维素微纤丝排向的调节

回顾了微管和纤维素微纤丝在细胞骨架构成和延展中的作用;综述了植物激素在微管和纤维素微纤丝排向中的调节功能,并对细胞扩大和伸长的机制进行了探讨。     

苎麻纤维素合酶BnCesA1高变区蛋白的原核表达与条件优化

高等植物纤维素合酶是含有多个功能结构域的糖苷转移酶,催化合成β-1 ,4葡萄糖苷链,即高等植物细胞壁的重要成分之一纤维素。在同一物种例如在拟南芥中比对纤维素合酶家族各成员的序列信息,发现其蛋白序列中存在两个高变异区域（HVR）,其中第一个HVR靠近NH2端（NHVR）,富含酸性氨基酸。本研究克隆了苎麻纤维素合酶基因（BnCesA1） 的NHVR编码序列,并以正确的阅读框亚克隆至含有6×His接头的pQE-N1原核表达载体,构建了pQE-N1-NHVR重组表达载体。在大肠杆菌BL21（DE3）中表达的重组蛋白His-tag-NHVR经Western-blotting验证后,正交优化得到该蛋白小量表达的最优条件组合为：所挑取的2号菌落在37 ℃下,IPTG的诱导浓度为0.1 mmol/L, 诱导表达4 hr。本研究结果为纯化His-tag-NHVR融合蛋白,制备其抗体及进一步研究苎麻纤维素合酶局部功能或其组织特异性作用打下基础。     

植物细胞壁形成机制的新进展

细胞壁是植物细胞重要的特征结构,也是地球上最大的可再生碳水化合物资源库.随着近20多年研究技术的发展和多学科交叉手段的应用,植物细胞壁的形成机理得到了很大程度的揭示,勾画出了细胞壁合成、物质转运、形成调控、沉积重构等基本的代谢框架,涉及从胞内到胞外一系列的合成、转运和调控途径.本文概述了近年来细胞壁形成机理研究的热点问题和最新进展,包括对细胞壁结构和成分的新认识,纤维素合成场所(细胞质膜)和非纤维素多糖合成场所(高尔基体)中关键蛋白的挖掘及作用机制的新发现,细胞壁物质膜泡转运与细胞骨架的关系,以及细胞壁形成信号与转录调控网络的新进展.这些发现不仅使人们对细胞壁的合成机理有了更深入的认识,也为细胞壁经济价值的开发与利用奠定了重要的理论基础.同时本文还对该领域未来可能的热点和研究方向进行了展望.     

细胞板的主要成分是纤维素吗

答 :在高中《生物》上册“植物细胞有丝分裂”一节的教学中 ,经常会遇到一些考查细胞板主要化学成分的题目 ,编者往往将答案定为纤维素。细胞板的主要化学成分是纤维素吗 ?新细胞壁的形成开始于细胞有丝分裂晚后期或早前期。在两组分离的染色体之间 ,分裂母细胞的赤道板上出现 1个由纺锤丝及很多微管组成的桶状的成膜体 ,其作用是对来自于高尔基体和内质网的含有多糖的小泡有定向、引导作用 ,使其愈合形成细胞板。在电镜下可看到此区域出现平行排列并与赤道板垂直的丝状结构 ,同时还有许多来自高尔基体的分泌小泡 ,其中含有多糖。高尔基体分…     

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。     

红光和Ca~(2 )对与绿豆下胚轴伸长有关的细胞壁酶的影响

作为去黄化过程中的一个反应——植物茎伸长受光抑制的现象,已有不少研究。人们发现,胚轴长度受光的调节,对红光尤其敏感（lion1982）。红光抑制绿豆下胚轴切段伸长（王小菩和潘瑞炽1990）,却促进绿豆下胚轴原生质体膨大,钙在此过程中起第二信使的作用（龙程等1994a,b）,但红光促进原生质体膨大却抑制切段伸长的机理尚不清楚。我们认为问题的症结可能在细胞壁,因为植物细胞的生长（伸长和扩大）在很大程度上取决于细胞壁的松弛和伸展。植物细胞只有当细胞壁酶作用于细胞壁使之松弛时,才能在膨压的作用下吸水长大（Taiz1984）。因…     

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.     

细胞外基质在植物发育中的作用

植物细胞壁是由纤维素和果胶交联的多糖和蛋白质构成的既彼此独立,又相互作用的三维动力学网络。和动物的细胞外基质一样,植物细胞壁中的许多成分积极地参与植物细胞发育过程的调节,它们以某种方式将信息传递给细胞,调节细胞的行为,以便对各种外界环境作出相应的反应。因此细胞壁不再是一种环绕植物细胞的惰性结构,比起细胞壁,植物细胞外基质这一名词更能反映出这一动力学的特性。     

细胞外基质在植物发育中的作用

植物细胞壁是由纤维素和果胶交联的多糖和蛋白质构成的既彼此独立,又相互作用的三维动力学网络。和动物的细胞外基质一样,植物细胞壁中的许多成分积极地参与植物细胞发育过程的调节,它们以某种方式将信息传递给细胞,调节细胞的行为,以便对各种外界环境作出相应的反应。因此细胞壁不再是一种环绕植物细胞的惰性结构,比起细胞壁,植物细胞外基质这一名词更能反映出这一动力学的特性。     

大蒜根尖细胞微管的免疫荧光观察

1963年,先后在动物和高等植物细胞中发现微管结构。已经知道微管不仅具有支持功能,而且在运动、运输和分泌等一系列细胞活动中发挥重要作用。在高等植物细胞中,微管明显地参与形态建成。周质微管(Cortical microtubules)可能与细胞壁中纤维素微纤丝的排列与定向有关。早前期带(Preprophase Bands)预示胞质分裂时细胞板的位置。成膜体微管参     

植物细胞壁伸展蛋白的功能与利用

伸展蛋白是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白,是植物细胞壁中重要的结构蛋白。伸展蛋白家族基因广泛存在于多种植物中,参与植物细胞壁网络结构形成与修饰、植物细胞伸长、根生长发育等过程,并且影响植物机械强度、倒伏抗性和各种逆境胁迫反应。本文拟从蛋白结构、进化关系、生物学功能等方面介绍植物伸展蛋白近期研究进展,并初步提出了此类基因在农作物和能源植物遗传改良中的利用。