亚麻快速生长期细胞壁形成相关基因的表达分析

【目的】亚麻在快速生长期其韧皮纤维细胞发育在SP(the snap point)点上下端分别经历细胞伸长和次生细胞壁加厚2个不重叠时期。研究亚麻快速生长期不同组织、不同时期、不同器官中与细胞壁形成相关的β-半乳糖苷酶(Lu BGALs)、纤维素合酶(Lu CESAs)等家族基因的表达谱,探讨快速生长期亚麻韧皮纤维细胞细胞壁的发育模式,为改善亚麻纤维产量提供理论依据。【方法】以生长45 d的亚麻根、茎韧皮纤维、叶为材料,用透射电镜观察并测量茎韧皮纤维细胞细胞壁结构和厚度,采用实时荧光定量(q RT-PCR)方法,研究亚麻快速生长期Lu BGALs和Lu CESAs等细胞壁形成相关的基因在亚麻韧皮纤维不同阶段的表达特点。【结果】在SP点上部TOP端纤维细胞细胞壁薄,约110 nm;紧邻SP点茎中部的MID区(约500 nm)和茎下部的BOT区(约650 nm),细胞壁厚度明显增厚,细胞壁质地均一,没有明显的分层现象,说明SP点中部和下部韧皮纤维细胞细胞壁已经开始加厚但还未进入次生壁加厚阶段,与TOP明显不同。亚麻Lu BGAL1在TOP区的表达显著低于MID区和BOT区,表明其主要参与纤维细胞细胞壁加厚过程。而Lu BGAL3、Lu BGAL6、Lu BGAL9在TOP区表达最高,MID区次之,表明此类基因主要参与亚麻韧皮细胞伸长和细胞壁重建过程。Lu BGAL5在幼嫩的TOP区表达量高,在亚麻茎较为成熟的MID区较低,说明Lu BGAL5在细胞壁形成过程中起作用。其他BGALs基因的表达量均较低。在亚麻茎幼嫩的TOP区纤维细胞中,亚麻纤维素合酶基因Lu CESA1、Lu CESA3、Lu CESA7、Lu CESA8、Lu CESA9和Lu CESA10都检测出较高的表达量,且明显高于其在MID区和BOT区的表达。其中Lu CESA3和Lu CESA10在MID区的表达显著低于BOT区,其他几个CESAs基因在MID和BOT的表达并无明显差异。结合这些基因在亚麻快速生长期不同器官中的表达模式,结果说明,亚麻中6个CESA(Lu CESA1、Lu CESA3、Lu CESA7、Lu CESA8、Lu CESA9和Lu CESA10)主要促进亚麻韧皮纤维细胞的伸长。Lu Su Sy在幼茎韧皮纤维细胞中表达量高,表明亚麻茎伸长和加粗需要大量能量。Lu XTH4在亚麻细胞壁发育过程中发挥作用。【结论】快速生长期亚麻茎韧皮纤维细胞细胞壁没有次生加厚过程;Lu BGAL3、Lu BGAL5、Lu BGAL6、Lu BGAL9、Lu CESA1、Lu CESA3、Lu CESA9和Lu CESA10在亚麻细胞壁细胞伸长过程中起作用;Lu BGAL1主要促进亚麻细胞壁加厚过程;Lu Su Sy和Lu XTH4在亚麻细胞壁发育中发挥作用。     

亚麻COBRA基因家族的鉴定与生物信息学分析

COBRA基因编码糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白,是次生壁加厚和纤维素含量的调节因子。亚麻纤维为韧皮纤维,纤维产量与次生壁中纤维素含量及次生壁加厚密切相关。通过BLASTP和Pfam分析,鉴定到24个亚麻COBRA家族成员,并对其进行基因结构、蛋白理化性质及系统进化等生物信息学分析。结果表明,有22个成员具有跨膜结构域,21个成员具有N-端信号肽,16个成员具有GPI锚定位点,所有蛋白均具有CCVS保守结构域而且都定位在细胞膜。基因结构和系统进化分析表明,亚麻COBRA基因家族分为2个亚家族:COBRA-I和COBRA-II,2个亚家族的基因结构具有明显的差异。     

苎麻韧皮纤维超微结构的观察

[目的]研究苎麻(Boehmeria nivea L.Guad)韧皮纤维的超微结构。[方法]对苎麻茎韧皮纤维进行光学显微镜和透射电子显微镜观察;并对苎麻单纤维进行组织离解,用光学显微镜进行观察。茎韧皮纤维显微观察结果表明:苎麻韧皮纤维细胞壁横切面分为胞间层、初生壁和次生壁3个层次和细胞腔;次生壁大多为1层,即次生壁外层(S1),并且具有许多同心层次;少数纤维具有2～3层,即次生壁外层、中层(S2)和内层(S3);茎基部纤维次生壁多为2～3层,中部纤维次生壁多为1层,苎麻纤维次生壁层次存在位置差异;苎麻纤维是由若干个纤维细胞相互连接而成,纤维细胞之间部分纤维细胞端壁溶解,部分具细胞膜和初生壁,部分具次生壁。苎麻单纤维光学显微镜结果表明:苎麻单纤维细丝状,纤维细胞壁(次生壁)由Z型微纤丝和S型微纤丝组成,具节和节间,少数纤维具有明显的节状加厚现象;中央略大,两端尖削,或钝圆形、二叉状、火炬状等各种形状。[结论]该研究可为生产高品质的苎麻产品奠定基础。     

厚竹高生长期茎秆节部对基本组织细胞壁发育形成的影响

为探究高生长过程中厚竹(Phyllostachys edulis‘Pachyloen’)茎秆节部对基本组织细胞壁发育形成的影响,采用普通光学显微和电镜技术对高生长过程中厚竹茎秆基本组织进行解剖结构分析。根据其结构特征,将基本组织发育过程分为初生壁形成期和次生壁形成期。初生壁形成初期,细胞分裂占主导位置,在电镜下能观察到大量较薄新壁的形成。细胞中含有大量的淀粉粒。胞间隙较小,胞间连丝较多,细胞器丰富;初生壁发育后期,细胞的长度显著增加,此时细胞伸长占主导地位。胞间隙变大,胞间连丝丰富。异常节较正常节而言细胞加厚较弱,淀粉粒含量较多;次生壁发育期,长细胞次生加厚明显,能观察到细胞壁不同的壁层。长细胞内容物多数已降解。胞间连丝丰富,只有部分细胞中还含有极少数的淀粉粒。该时期在异常节发现两个异于正常节的现象:胞间层具有电子密度较低的白色物质;细胞壁内侧含有电子密度较低的白色凸起物质。在厚竹茎秆高生长过程中,基本组织细胞壁的一系列动态变化表明,基本组织细胞壁其结构、成分和状态与植物细胞的伸长密切相关,节部参与调控节间的伸长,为进一步揭示厚竹快速高生长的机制提供细胞学依据。     

麻类韧皮纤维细胞骨架制备条件优化研究

试验以亚麻、大麻和青麻细胞壁加厚的韧皮纤维为材料,进行细胞骨架制备条件优化研究。即在普通考马斯亮蓝R250染色基础之上,对1%Triton X-100抽提非骨架蛋白时间进行了优化。结果表明,在37℃恒温箱中用1%Triton X-100处理材料30 min,纤维细胞骨架清晰可见。试验为进一步研究细胞骨架系统和纤维素微纤丝如何在细胞壁中沉积等奠定了基础。     

植物木质部次生细胞壁加厚调控的研究进展

木质部是维管植物运输土壤水分和可溶性物质的复合组织,由管状分子、木薄壁细胞以及木纤维3部分组成,其中管状分子和木纤维细胞均能发生次生细胞壁加厚,为植物生长发育提供必要的支撑。对木质部次生细胞壁加厚转录因子的共同调控网络的研究进展进行综述,其中以NAC-MYB为核心的转录调控网络在该过程中扮演着关键性的作用;NAC转录因子家族可根据其调控部位分为VND基因家族、NST1/NST3转录因子和NST1/NST2转录因子,并直接调控下游MYB转录因子家族的表达,影响次生细胞壁的加厚。并以拟南芥、水稻、杨树等模式植物为例梳理调控机制,以便能更好的加深对植物木质部次生细胞壁加厚过程中转录调控的理解。     

圆柱体型细胞加固的数学模型及应用

通过抽象和概括维管束型植物的细胞次生壁结构,将细胞壁结构看作圆柱体形状,将细胞壁的加厚作为圆柱体侧壁的加固。讨论了圆柱体内最大应力在不同范围内时,对应侧壁不同的加固方式,并建立了相应侧壁加固的数学模型,最后从数学模型上,对竹子细胞次生壁上微纤丝角的规律出现做出了定量的、合理的解释。     

亚麻韧皮纤维的形成与相关因子研究

采用植物解剖学与发育形态学相结合的光学显微技术方法，进行亚麻韧皮经形态结构、发育规律及不同品种、不同粗细度、不同播期、不同Ｎ、Ｐ、Ｋ肥配比、不同生长调节剂等生态因子对亚麻韧度纤维发育与品质影响的研究，其结果使研究者从实践中认识了亚麻韧皮纤维细胞形成过程和分化发育的内在规律，从生理上明确了不同的栽培因子对其发育和品质所造成的重要。利用这种栽培因子生理基础和纤维品质所构成的对应关系，进行优质高产亚麻新     

棉纤维品质遗传改良的基础研究——Ⅰ.离体发育棉铃纤维中纤维素合成与温度的关系

棉花纤维的发育可分为初生壁伸长和次生壁加厚两个阶段,两者之间有一个重叠发育过程.纤维素是棉花纤维中的主要成分.在成熟的纤维中,次生壁几乎全由纤维素组成,并具有一定厚度,以满足纺织工业对纤维强度的要求.Hessler等研究结果表明,纤维素含量与纤维细度、强度和聚合度之间的相关系数(r)分别为0.55,0.58和0.77.     

银杏叶表皮发育的扫描电镜观察

银杏叶表皮发育成熟的方式是由叶基向叶缘逐渐推进的。叶脉处的表皮细胞分化生长明显较其它表皮细胞早，细胞形态也较特化。在表皮细胞分化成熟过程中，上表皮细胞形态变化不大，而下表皮细胞则特化较明显，成熟后外壁形成突起并形成纵向皱褶。气孔的发育过程是：保卫细胞形成后逐渐下陷，同时细胞壁加厚。其后副卫细胞外壁逐渐形成乳关谨指状突起并弯向气孔上方，同时细胞壁逐渐加厚，成熟后形成皱褶。在叶片生长过程中未见到有表皮     

我国土壤铁锰结核研究进展

铁锰结核是土壤成土过程中的产物。我国近年来对土壤铁锰结核的物理性状、内部结构、元素的地球化学特征、锰矿物类型的鉴定进行了系统研究,并分析了其形成原因及形成时代,同时对铁锰结核所引起的土壤环境效应进行了初步研究。今后一段时期铁锰结核的主要研究方向是深化土壤铁锰结核形成机制、铁锰结核的空间比较性研究以及铁锰结核与土壤环境的相关性研究。     

试管开花研究进展

植物试管开花的研究越来越受关注,本文主要从不同外植体、植物激素、营养水平和环境因素4个方面说明对植物试管开花的影响及其研究进展。     

哺乳动物显微受精研究进展

全面系统地总结了哺乳动物显微受精的发展历史和现状，从注射部位、精子状态、精子发生、卵子状态、卵子激活等方面阐述了影响显微受精的主要因素，并指出了在我国开展显微受精的重要性和必要性。     

新辟山地桃园化学除草试验

对适宜新辟桃园的除草剂品种进行了比较,筛选并研究了合理的混用技术。在所选的５ 种药剂中,克芜踪的速效性最好,但持效期短。用２０％ 克芜踪３ ０００ｍ ｌ／ｈｍ ２ 喷施,药后１０天,杂草平均株防效和鲜重防效达９１．１％ 和９６．２％ ;药后１５ 天,杂草开始复生,防效下降;药后６０ 天株防效和鲜重防效降至３５．４％ 和６７．７％ 。草甘膦系列的除草净度高、防效持久,但药效发挥较缓慢。用４１％ 农达５ ２５０ｍ ｌ／ｈｍ ２,药后２０ 天株防效和鲜重防效达９０．７％ 和９３．１％ ;药后６０ 天株防效和鲜重防效仍达９４．０％ 和９３．７％ 。克芜踪、草甘膦系列除草剂与禾耐斯（乙草胺）混配,能互补长短,提高药效。混用后,克芜踪防效提高２％ ～８％ ;农达、草甘膦防效提高２％ ～５％ 。人工锄草株防效和鲜重防效仅为７０．６％ 和８４．１％ ,且山地表土层松动后易造成水肥流失。     

相思树种的体外繁殖及基因工程研究进展

该文从茎尖的培养、器官发生和体细胞胚胎发生3个方面详细综述了国内外近30年来相思树体外繁殖的研究进展,并分析总结了相思树基因工程育种的研究近况,从而提出了相思树体外繁殖及基因工程研究所存在的问题及发展趋势.认为只有在阐明相思树体外再生的生化、生理机制的基础上,才能对其体外繁殖进行有效的控制,进而促进更多、更有价值的林木基因工程新品种的培育.      

我国苜蓿抗霜霉病的研究进展

介绍了霜霉病的症状和发生规律及病原菌的生物学特性，提出苜蓿霜霉病的防治更侧重于“防”，更依赖于科学的田间管理与草地利用等综合防治措施，即牧草混播、合理施肥、合理利用、搞好田间卫生、种子处理，最后指出了苜蓿育种工作中存在的主要问题。     

盘锦冬季日光温室小气候特征研究

为了进一步提高设施农业气象服务水平,对盘锦地区冬季日光温室小气候变化规律进行了分析。结果表明：不同天气条件下日光温室各月气温日变化趋势相似,均呈“单峰”曲线型。晴天和多云天气日光温室内相对湿度昼高夜低;阴天和雨雪天日光温室内相对湿度变化比较平稳。不同天气条件下冬季日光温室室内总辐射最大值出现月份不同,有无草帘对温室内总辐射值影响较大。     

江淮地区小麦肥料效应试验研究

试验结果表明:江淮地区N、P、K的施肥配比为1∶0.5∶0.5时,小麦增产又增效。     

我国苜蓿褐斑病研究进展

苜蓿是农牧业发展中不可缺少的牧草之一。苜蓿褐斑病是由苜蓿假盘菌引起的一种最常见的世界性豆科牧草病害,对它的研究多数集中于褐斑病的田间病情调查与病原菌的鉴定。近年来,由于生物技术的迅速发展,国内的研究者开始对褐斑病进行一些比较深入的研究,本文对苜蓿褐斑病的研究进展做一介绍,不仅指出了存在的问题,同时还提出了一些建议,以供我国有关的科技人员和生产参考。     

我国干热区甘蔗抗旱植蔗主要问题研讨

我国干热蔗区是我国甘蔗糖业的重要生产基地,蔗区光热资源丰富,唯降水分布不均成为植蔗生产的主要限制因子;根据蔗区植蔗特点和甘蔗需水规律,苗期抗旱是干热蔗区抗旱植蔗的关键,保证较多的总苗数和足够的生长量是苗期抗旱植蔗需解决的关键技术难题,制定相应的苗期抗旱植蔗栽培技术措施是解决该难题的重要保障;该观点为我国干热蔗区植蔗生产、甘蔗引育种提供理论和技术支持。