植物驱动蛋白: 从微管阵列到生理活动调控

驱动蛋白(kinesin)是以微管为轨道的分子马达, 其催化ATP水解为ADP, 将贮藏在ATP分子中的化学能高效地转化为机械能, 在细胞形态建成、细胞分裂、细胞运动、胞内物质运输和信号转导等多种生命活动中发挥重要作用。对植物驱动蛋白的研究落后于动物和真菌, 其原因不仅由于植物进化出独有的驱动蛋白家族, 而且其家族成员数量远多于动物驱动蛋白。该文主要总结了驱动蛋白在微管阵列动态组织, 包括周质微管和有丝分裂早前期微管带、纺锤体及成膜体中的角色和功能, 以及其对植物生理活动的调控作用。同时对重要经济作物大豆(Glycine max)中的驱动蛋白进行了系统分析、分类及功能预测, 发现大豆驱动蛋白数量庞大。结合公共数据库中大豆转录组数据, 对部分大豆驱动蛋白进行功能预测, 以期对大豆及其它作物驱动蛋白功能研究提供线索和启示。     

玉米根细胞中类整合素蛋白与α-微管蛋白的共定位及其可能的相互作用

采用间接免疫荧光标记法对玉米根细胞中的类整合素蛋白和细胞骨架主要组分之一的α-微管蛋白进行了荧光定位。结果表明：类整合素蛋白主要分布在质膜上。与对照相比,用与类整合素蛋白特异结合的5肽GRGDS处理后,质膜上类整合素的分布更为均匀,微管的排列密度降低,而用不与类整合素蛋白特异结合的GRGDS类似物SDGRG处理则对类整合素蛋白分布和微管蛋白的排列均无明显影响。微管蛋白解聚剂或稳定剂处理改变类整合素在质膜上的分布。这些结果表明类整合素蛋白与微管蛋白间有复杂的相互作用。     

紫玉兰‘红元宝'花芽分化阶段基因定量分析的内参基因筛选

为筛选紫玉兰‘红元宝’(Magnolia liliflora‘Hongyuanbao’)二次花芽分化阶段稳定表达的内参基因,该研究以‘红元宝’不同花芽分化时期的花芽和叶为材料,基于转录组数据,筛选出8个候选内参基因,即泛素酶基因(UBC)、肌动蛋白(ACT)、微管蛋白β链(β-TUB)、微管蛋白β-5链(β-TUB5)、微管蛋白α-3链(α-TUB3)、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)、酰基载体蛋白2(ACP2)、酰基载体蛋白3(ACP3)。运用Primer Premier 5设计引物,简单克隆和熔解曲线验证引物特异性;利用qRT-PCR技术检测各个候选内参基因的表达情况,结合GeNorm、NormFinder、BestKeeper软件和RefFinder在线工具综合评估其表达稳定性,并通过目的基因TFL1的表达分析验证其可靠性。结果表明:(1)8个候选内参基因条带位置正确,熔解曲线呈单一峰,说明引物特异性良好。(2)β-TUB、β-TUB5和α-TUB3是‘红元宝’不同花芽分化时期较为稳定的内参基因,而UBC和ACT为稳定性最低的内参基因。(3)β-TUB5、α-TUB3、β-TUB及其组合的相对表达量趋于一致,而ACT和UBC并未对目的基因的表达量进行有效的标准化。因此,β-TUB、β-TUB5和α-TUB3可作为‘红元宝’二次花芽分化研究中稳定表达的内参基因。该研究结果将为木兰属植物二次成花分子调控机制研究提供依据。     

拟南芥微丝加帽蛋白β亚基参与壳梭孢素诱导的气孔开放过程

气孔是植物响应外源信号,与环境进行水分和气体交换的门户。由外源信号引起的保卫细胞微丝骨架动态变化在气孔运动中发挥重要作用,但是具体的精确调节机制仍不清楚。微丝结合蛋白家族(ABPs) 是微丝动态组装最直接的调控者,它们的作用不容忽视。本文运用反向遗传学,以微丝结合蛋白—加帽蛋白 (CP) β-亚基 (CPB) 突变体cpb-3为实验材料,探究其在壳梭孢素 (FC)诱导气孔开放中的作用。结果发现:离体叶片干燥3 h,cpb-3突变体的叶片失水率为63.45%,明显高于野生型的48.99%。气孔开度测量及激光共聚焦显微镜观察发现,cpb-3突变体的气孔开放程度以及微丝动态重排对FC分子更敏感。气孔开度相比野生型增大了20% (P<0.05),含辐射状微丝排布的保卫细胞数量比例增幅达到58.3%,比对照组高出18.5%。此外,非损伤微测技术记录保卫细胞Ca²⁺、K⁺等跨膜运输动态,FC处理下,cpb-3突变体保卫细胞中Ca²⁺外流速度升至212.86 pmol cm^-2s^-1,野生型仅为68.76 pmol cm^-2s^-1,明显快于野生型。且K⁺内流也有相同表现。综上表明,微丝加帽蛋白CP的β亚基CPB可能通过调节保卫细胞微丝骨架动态重排以及离子流动,在FC诱导的气孔运动中发挥重要的作用。     

细胞骨架系统调控花粉管发育的研究进展

细胞骨架是真核细胞的重要组成成分,广泛参与了包括细胞形态建成、细胞器运动、胞内物质运输和信息传递等在内的许多细胞生理活动.已有研究表明,细胞骨架系统在开花植物有性生殖的重要环节——花粉萌发及花粉管生长过程中发挥重要作用.本文针对该过程中细胞骨架系统的组织结构、动态变化及功能调控等进行系统综述,以期使读者深入理解细胞骨架系统在花粉极性建立和维持过程中的重要作用.     

果蝇合胞体胚胎中微丝和微管的动态调控

果蝇胚胎的卵裂为不完全卵裂,经过十三次细胞核分裂,形成合胞体囊胚。从受精到形成合胞体囊胚,经历了雌雄原核融合、细胞核轴向延伸、皮质迁移、皮质有丝分裂等过程。微丝和微管广泛参与果蝇合胞体胚胎的发育过程。该文梳理了果蝇合胞体胚胎形态发生的细胞学基础以及细胞骨架动态特征,并探讨了果蝇合胞体胚胎的特殊属性对细胞骨架研究的潜在价值。     

载脂蛋白E在神经系统中的作用

载脂蛋白Ｅ（ａｐｏＥ）在中枢神经系统（ＣＮＳ）生长发育,成熟衰老和损伤修复过程中发挥重要作用。其分子机制是：（１）稳定神经细胞骨架系统;（２）通过ａｐｏＥ受体途径调节神经细胞中胆固醇脂的运输和突触末梢的再生;（３）调控神经元之间及神经细胞与介质之间的相互作用;（４）调节神经细胞的Ｃａ＾２＋离子的平衡。     

Perspectives on the origin of microfilaments,microtubules, the relevant chaperonin system and cytoskeletal motors--a commentary on the spirochaete origin of flagella

The origin of cytoskeleton and the origin of relevant intracelluar transportation system are big problemsfor understanding the emergence of eukaryotic cells. The present article snmmarized relevant information of evidences and molecular traces on the origin of actin, tubulin, the chaperonin system for folding them,myosins, kinesins, axonemal dyneins and cytoplasmic dyneins. On this basis the authors proposed a seriesof works, which should be done in the future, and indicated the ways for reaching the targets.These targets are mainly: 1) the reconstruction of evolutionary path from MreB protein of archaeal ancestor ofeukaryotic cells to typical actin; 2) the finding of the MreB or MreB-related proteins in crenarchaea andusing them to examine J. A. Lake‘‘s hypothesis on the origin of eukaryote from “eocytes“ (crenarchaea);3) the examinations of the existence and distribution of cytoskeleton made of MreB-related protein withincoccoid archaea, especially in amoeboid archaeon Thermoplasm acidophilnm; 4) using Thermoplasma asa model of archaeal ancestor of eukaryotic cells; 5) the searching for the homolog of ancestral dynein inpresent-day living archaea. During the writing of this article, Margulis‘‘ famous spirochaete hypothesis onthe origin of flagella and cilia was unexpectedly involved and analyzed from aspects of tubulin.% dyneinsand spirochaetes. Actually, spirochaete cannot be reasonably ass,med as the ectosymbiotic ancestor of eukaryotic flagella and cilia, since their swing depends upon large amount of bacterial flagella beneath theflexible outer wall, but not depends upon their intracelluar tubules and the assumed dyneins. In this case,if they had “evolved“ into cilia and lost their bacterial fiagella, they would immediately become immobile!In fact, tubulin and dynein-like proteins have not been found in any spirochaete.     

百合花粉及花粉管内微丝和微管的分布

利用免疫荧光定位及荧光定位方法,结合共焦激光扫描显微镜,对百合（ＬｉｌｉｕｍｄａｖｉｄｉＤｕｃｈ．）花粉及花粉管内微丝及微管的分布进行了观察,得出了一些新的结果：１化学固定方法可以较好地保存花粉和花粉管内的微丝,从而可以在此条件下较好地进行微管和微丝的双标记,并进行两者相互关系的研究;２在距花粉管顶端１０～２０μｍ的范围内,用化学固定及ＴＲＩＴＣ鬼笔碱标记显示微丝的存在是很微弱的,基本上无法看到明显的微丝束,而同时用免疫荧光法标记却发现此部位微管很丰富,在花粉管顶端微管形成浓密的网状,而且其末端与花粉管顶端质膜相连;３在花粉管中,只有少数微丝与微管相互平行排列,而其中大多数微丝骨架与微管骨架并不存在共分布现象。为了解花粉管内微管和微丝的功能及相互关系提供了新的证据。     

水稻小孢子发育过程中微管骨架的变化

对水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）小孢子发育过程中微管变化的研究表明,微管在小孢子不同发育阶段呈现多样性。在花粉母细胞内,微管形成许多粗束和分支,围绕着核分布形成一个网络。花粉母细胞经第一次减数分裂形成二分体。在每一个二分体细胞内,有许多微管束,从核周辐射至细胞质各部位;在细胞质存在一个疏松的微管束网络。二分体经第二次减数分裂形成四分体,在每一个四分体细胞内,微管束呈辐射状,从核膜辐射入细胞质内。四分体形成后不久,四分体的四个细胞便分开,每一个细胞变成一个独立的小孢子。在早期的小孢子细胞内,微管束呈疏松网状分布。其中有些微管束朝向胞质一个小突起聚集。当小孢子进入中期发育阶段,在胞质的小突起部位微管束密度增大。小突起最终形成为萌发孔。当小孢子发育至成熟期,细胞内的微管束变得纤细,而网络则变得紧密。之后的发育阶段（即花粉发育不同阶段）因荧光标记难以进入细胞,无法获得清晰的图像。