高等植物的细胞程序性死亡

细胞程序性死亡（PCD）是一种由基因控制的、主动的细胞死亡过程,它对植物正常生长发育起重要作用。本文从植物PCD的特征,植物的营养生长、生殖生长以及与环境互作过程中存在的各种PCD,植物PCD发生的调控机制等方面的近期研究进行了综述。     

植物细胞程序化死亡响应非生物逆境胁迫反应机理

细胞程序化死亡(programmed cell death,PCD)不仅在植物发育进程中具有非常重要的作用,而且是植物抵御不良环境胁迫的重要方式。本文对植物PCD的主要类型、特征及信号传递途径、植物PCD响应环境胁迫反应的研究进展进行了综述,并对植物PCD如何参与抗逆反应及其意义进行了讨论,为深入研究PCD参与植物环境适应性的机理提供参考。     

水稻PCD相关基因的定位研究

植物中的细胞程序化死亡(PCD)在植物的发育、抗病及植物与环境互作等过程中发挥着极其重要的作用.本研究以我国学者发现的特殊的水稻细胞死亡控制突变体3037(M)为材料, 采用微卫星DNA标记 (共计159个微卫星引物) 技术对突变体性状进行基因定位研究.结果表明, 该突变体PCD基因位于水稻的第8染色体和第12染色体,为下一步精细定     

水稻淀粉型胚乳细胞发育中核的衰退和水解酶的细胞化学定位

利用透射电子显微镜观察了水稻淀粉型胚乳细胞发育中核的衰退和水解酶的细胞化学定位。结果表明，随着淀粉型胚乳细胞的发育，细胞核表现出植物PCD的衰退特征：核变形，染色质凝缩，核周腔膨大。胞质中液泡和内质网包裹凝缩的染色质。淀粉型胚乳细胞发育的中、后期，水解酶（酸性磷酸酶、G-6-P酶、ATP酶、Ca²⁺-ATP酶）在核上表现较高的活性。上述结果表明，淀粉型胚乳发育经历PCD过程。     

玉米CMS-S小孢子败育过程中的细胞程序性死亡

以玉米（Zea mays L.）S型细胞质雄性不育系(CMS-S)的一对近等基因系S-Mo17^Rf3Rf3 和S-Mo17^rf3rf3为材料，采用TdT介导的dUTP DNA末端标记（TUNEL）、细胞色素C免疫原位杂交和DNA寡聚核小体片段电泳等方法，分别在细胞学水平和DNA水平上研究了玉米CMS-S小孢子败育的细胞程序性死亡（PCD）过程。结果表明，在花粉母细胞减数分裂后的四分体解离时期，不育花药的绒粘层细胞较可育花药提前裂解；在不育系S-Mo17^rf3rf3花药和花粉S-rf3中均明显出现PCD过程的DNA片段化以及线粒体细胞色素C外渗的现象，证明了玉米CMS-S的花粉败育与花药绒粘层细胞的提前凋亡和小孢子细胞的程序性死亡有关。     

OsVPE3参与GA、ABA调节水稻糊粉层细胞程序性死亡的发生

水稻(Oryza sativa L.)糊粉层细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)是水稻种子萌发过程的关键环节,为探究赤霉素(gibberellin acid,GA)与脱落酸(abscisic acid,ABA)在水稻糊粉层PCD中的作用,本研究以水稻"优Ⅱ128"种子为材料,通过采用实时荧光定量PCR技术、荧光染色方法及激光共聚焦扫描显微技术,对Os VPEs表达水平、VPE(vacuolar processing enzyme)活性以及水稻糊粉层细胞存活率等进行测定分析。结果表明:在萌发水稻种子及其胚、糊粉层中,Os VPE3的表达水平都显著高于Os VPE1、Os VPE2和Os VPE4,并且水稻糊粉层中的Os VPE3表达水平及其VPE活性均比水稻种子和胚的高,因此推测水稻糊粉层Os VPE3在水稻种子萌发中可能起着重要的作用。进一步的研究表明,GA显著地提高Os VPE3的表达水平及VPE活性水平,比对照分别提高333%和38%,相应地降低水稻糊粉层中细胞的存活率;而ABA则显著下调Os VPE3的转录水平和降低VPE的活性,分别减少49%和36%,却明显提高糊粉层中细胞的存活率。在ABA中加入GA后,则逆转了ABA的效应。以上结果证实,GA和ABA分别通过Os VPE3促进或抑制水稻糊粉层PCD进程,为进一步研究水稻种子萌发过程糊粉层PCD发生的分子机制提供理论依据。     

缺氮条件下燕麦根轴细胞的程序性死亡

采用溶液培养的方法,比较了缺氮和充足供氮条件下燕麦根组织DNA提取液的电泳图谱以及根系分泌物中有机酸、游离氨基酸、可溶性糖含量的差别。缺氮燕麦根基部组织梯状DNA的出现证实缺氮条件下燕麦根轴皮层细胞发生了程序性死亡,过去发现的缺氮或缺磷植物根轴内的空腔或通气组织即是细胞程序性死亡的结果。而且在缺氮胁迫下,根基部细胞首先发生程序性死亡。燕麦根系分泌物的分析结果表明,根系的游离氨基酸和可溶性糖数量与根细胞的PCD无关,但缺氮燕麦根系总有机酸的分泌量显著大于供氮处理的结果意味着缺氮燕麦根轴解体细胞的大分子物质有可能以有机酸的形式释放。     

植物低温胁迫调控机制研究进展

低温是影响植物生长发育和植被分布的一种非生物胁迫。当环境温度持续低于植物生长的最佳温度时即形成低温胁迫,包括冷害和冻害。冷害是指零度及以上低温对植物造成的伤害,细胞内不结冰,但会使喜温类植物产生生理性障碍,引起该类植物受伤或死亡。冻害是指零度以下低温对细胞造成损伤甚至死亡的现象。植物从感知低温到功能基因表达,进而抵御低温胁迫,相关调控机制一直是研究热点。本文综述了近年来植物低温胁迫相关研究,从信号感知、信号传导、功能基因表达、低温诱导的生理和细胞调机制等几个方面进行了分析讨论,并对植物抗寒研究做出展望,这将有助于抗寒植物新种质的培育。     

植物类病变突变体研究进展

植物类病变(lesion mimic,LM),指在无明显机械损伤、逆境和外界病原菌侵染的条件下,植物在叶片、叶鞘等部位自发形成类似病原物侵染的坏死斑的现象。这种局部的细胞坏死属于程序化细胞死亡(PCD)。类病变突变体是研究植物PCD和过敏反应(HR)的理想材料。本综述了植物类病变突变体的特点、发生机制以及水稻类病变突变体基因的定位、克隆及功能分析等,以期为解析植物PCD和HR作用机制及调控网络提供可参考的信息。     

微生物几丁质酶及其在植物病害防治中的作用

几丁质酶广泛存在于植物、动物及微生物细胞和组织中,参与多种生理过程。研究发现许多动物、植物、微生物都可以产生几丁质酶。笔者主要对微生物几丁质酶的特性、功能及几丁质酶在植物真茵病害防治中的应用方面进行了综合论述,并对几丁质酶在植物病害生物防治和抗病基因工程中的应用前景进行了展望。     

植物衰老的研究进展及其在分子育种中的应用

植物衰老是植物生命科学研究领域的核心问题之一。无论是在器官水平上还是在个体水平上，衰老都是一个高度有序的被调控的过程。近年来，已发现大批衰老相关基因以及突变体，初步阐明了叶片衰老的分子机制。而在个体水平，G2豌豆以其在短日条件下无限生长的独特发育模式，提供了很好的实验材料。PPFl(Pisum sativum post—floral genel)是首次在短日条件下G2豌豆中分离出来的与衰老相关的基因，过表达PPFl基因可以显著延迟转基因拟南芥的开花时间。最新的研究表明，它可能编码一个定位于叶绿体膜上的钙离子泵，通过调节细胞质中钙离子浓度来影响植物的生长发育。PPFl还可能通过调控LFY(LEAFY)等一系列开花途径调节基因的表达水平来影响植株的整体衰老进程。关于植物衰老的研究，不仅具有理论上的重大意义，并且在分子育种中具有潜在的价值。     

Programmed cell death begins earlier in the mesophyll cells of tulip petals than in the epidermal cells

Based on histological observations, the onset of programmed cell death (PCD) occurs earlier in the mesophyll cells of petals than in the epidermal cells, but few biochemical studies have addressed the onset of PCD in mesophyll cells. We sampled epidermal cells and, separately, mesophyll cells from tulip petals, and then used biochemical methods to examine the onset of PCD in the two different tissue types. DNA laddering and collapse of cells had begun in mesophyll cells before petals had visibly wilted, but DNA laddering was not evident in epidermal cells at that point. Changes in protein content and total proteinase activity during senescence also supported the conclusion that the onset of PCD occurred in mesophyll cells before it occurred in epidermal cells. This study is the first to use multiple biochemical methods of analysis, as well as microscopic observations, to demonstrate that PCD begins earlier in the mesophyll cells than in the epidermal cells of tulip petals.     

盐胁迫诱导的棉花叶片细胞程序性死亡

为明确盐胁迫是否可以诱导棉花叶片发生细胞程序性死亡,用0.5%的NaCl溶液对棉花叶片进行胁迫处理,在DNA琼脂糖凝胶电泳图谱上观察到明显的DNA拖尾现象,即NaCl处理诱发了DNA核小体间的断裂,从而表现出典型的细胞程序性死亡的生化特征。表明NaCl诱导棉花叶片死亡过程中,存在一个明显的细胞程序性死亡阶段。     

BnA7HSP70分子伴侣结合蛋白超表达能够提高甘蓝型油菜耐旱性

分子伴侣结合蛋白广泛参与植物生长发育过程, 在逆境下能够保护植物细胞免受胁迫。在甘蓝型油菜中超表达油菜含有HSP70热激蛋白结构域的分子伴侣基因BnA7HSP70, 所得到的转基因植株在缺水条件下延缓萎蔫。通过生理生化实验证明, 干旱条件下转基因植株有着更高的相对含水量、更强的渗透调节能力和较低的脂质膜过氧化性。另外, 转基因植株的幼苗在萌发期表现出对糖基化酶抑制剂衣霉素处理的耐受性。Evans blue染色实验证明, 转基因植株逆境下叶片死亡细胞数目比非转基因植株减少, 叶片衰老相关标记基因BnCNX1在转基因植株中下调表达证明, 超表达BnA7HSP70基因所介导的途径能够减轻逆境胁迫下的植株衰老, 保持叶片持绿性。在转基因植株中内质网和渗透胁迫产生的细胞死亡标记基因N-Rich蛋白BnNRP延迟表达证明, 在油菜中增强BnA7HSP70基因的表达能够缓解未折叠蛋白途径(unfold protein response, UPR)和NRP (N-rich pathway)途径介导的叶片黄萎, 并降低油菜叶片失绿的标记基因BnLSC222和BnLSC54的表达。研究结果表明, 在油菜中超表达BnA7HSP70基因能够提高植株在干旱条件下内质网胁迫的耐受性。