壁膜连接中断影响植物细胞响应机械应力的实验研究

目的:研究植物细胞响应机械应力的形态学变化;初步探讨壁膜连接对于植物细胞响应机械应力的意义,及其是否参与机械应力响应过程。方法:将植物单细胞包埋后进行精确机械力加载并培养数日,每天抽样进行显微观测和图像分析监测其形态变化;在此基础上进行质壁分离,并采用RGD多肽处理中断细胞壁膜连接后进行应力加载,监测其形态变化。结果:植物细胞经机械应力加载后,其分裂方向趋于垂直应力加载方向。经壁膜连接中断处理后进行加载的植物细胞失去沿主应力线垂直方向分裂的能力,细胞分裂方向呈无序状态。结论:壁膜连接特别是以RGD序列识别为基础的细胞连接参与了植物细胞对机械应力的响应过程。     

应力诱导的菊花原生质体定向性伸长响应

从单细胞水平探索了应力条件对植物细胞伸长这一生长发育过程中的基本和重要现象的影响。从菊花叶片中分离原生质体并将其包埋于琼脂糖凝胶块中,通过自主研发的微应力加载装置对该细胞-凝胶混合物施加机械挤压,加载后的凝胶块培养并切片后进行细胞形态分析,采用基于有限元方法的ABAQUS软件计算细胞周围的应力场,发现受到应力刺激的原生质体在培养过程中倾向于以垂直于凝胶块中主应力张量的方向伸长,应力强度与这种细胞响应遵照某种非线性的剂量依赖关系,且该响应会受到外源性含RGD序列的多肽的抑制。说明植物单细胞具有响应外部力学信号的能力;植物细胞质膜上可能存在与动物细胞系统中类似的RGD特异结合受体,它在应力条件下的细胞伸长响应中可能参与了力学信号的介导。