O-glycosylated cell wall proteins are essential in root hair growth

Root hairs are single cells that develop by tip growth and are specialized in the absorption of nutrients. Their cell walls are composed of polysaccharides and hydroxyproline-rich glycoproteins (HRGPs) that include extensins (EXTs) and arabinogalactan-proteins (AGPs). Proline hydroxylation, an early posttranslational modification of HRGPs that is catalyzed by prolyl 4-hydroxylases (P4Hs), defines the subsequent O-glycosylation sites in EXTs (which are mainly arabinosylated) and AGPs (which are mainly arabinogalactosylated). We explored the biological function of P4Hs, arabinosyltransferases, and EXTs in root hair cell growth. Biochemical inhibition or genetic disruption resulted in the blockage of polarized growth in root hairs and reduced arabinosylation of EXTs. Our results demonstrate that correct O-glycosylation on EXTs is essential for cell-wall self-assembly and, hence, root hair elongation in Arabidopsis thaliana.     

大豆成苗期根毛与抗旱性的关系研究

选择不同抗旱类型大豆品种，试验室条件下对成苗期品种抗旱性与根毛活动特性间的关系进行研究。结果表明，同一土壤含水量条件下，抗旱性愈强的品种根毛愈长。土壤水分胁迫时，各品种根毛长度均增加，但是抗旱性强的类型增加幅度大，是弱抗类型的３～４倍。适宜的土壤含水量条件下，中抗类型单位根长根毛密度较大。胁迫时，各类型根毛密度均增加，强抗和弱抗类型增加幅度较大。根毛密度与抗旱性之间无明显的规律性。单位根长根毛总长度上与根毛长度有相似的表现和变化。品种间根毛长度和密度差异显著。根毛长度可作为成苗期抗旱性鉴定指标。     

植物扩展蛋白基因的研究进展

扩展蛋白基因(expansin genes)是一个相对保守的基因家族,由α、β、γ和δ4个亚家族组成。作为植物细胞壁的重要组成部分,扩展蛋白以酶催化的作用方式,使细胞壁组分间疏松,细胞伸展,细胞的柔韧性增强,以此缓解各种环境因子对细胞的压力。目前研究发现:扩展蛋白参与了植物生长发育过程中的许多环节,如种子萌发、根毛的起始和延长、叶子生长发育、叶柄脱落、花粉管延长、果实成熟等。同时,扩展蛋白还参与了抗旱、抗病、耐高温等诸多抗逆性反应。扩展蛋白基因多属于诱导表达,易受激素、温度、干旱、病原菌、机械损伤等各种内外界环境因素的影响。     

紫貂、松貂与美洲貂背中部冬季直针毛的结构差异

利用钢直尺、H6303i生物显微镜及配套的图片处理、测量软件系统(重光数码显微系统),测量紫貂(Martes zibellina)、松貂(Martes martes)和美洲貂(Martes americana)的背中部冬季直针毛长度、细度、近毛根细度、髓质细度、毛根无髓段长度及各类型鳞片比例等形态学指标;使用SPSS19.0对比分析测定数据。结果表明:紫貂、松貂和美洲貂的直针毛均呈典型纺锤型,髓质花纹类型均为网格型-B,鳞片类型、排列顺序、主要鳞片类型相近。松貂直针毛的长度、细度、髓质细度、毛根无髓段长度、扁平型鳞片比例显著高于紫貂(P0.05),而瓣状型鳞片比例明显低于紫貂,在其他性状方面二者差异不显著(P0.05);美洲貂的直针毛细度、扁平型鳞片比例显著低于松貂(P0.05),毛长度、髓质细度、近毛根细度、髓质指数等性状方面二者差异不显著(P0.05);紫貂和美洲貂只在直针毛的细度上表现出明显的差异(P0.05)。     

A plant flavone, luteolin, induces expression of Rhizobium meliloti nodulation genes

The symbiotic interaction of Rhizobium meliloti and alfalfa results in the formation of nitrogen-fixing root nodules. Rhizobium meliloti nodABC genes are required for the early host responses of cortical cell divisions and root hair curling. The induction of nodABC expression by alfalfa exudates demonstrates host-symbiont signaling at an early stage in nodule development. The inducer molecule for nodABC expression was isolated from plant exudate by constructing a nodABC-lacZ fusion to monitor the inducing activity. From ultraviolet-visible absorption spectra, proton nuclear magnetic resonance, and mass spectrometry, the inducer was determined to be 3',4', 5,7-tetrahydroxyflavone (luteolin). Luteolin is a normal secondary plant metabolite found throughout the plant kingdom that may serve to control nodABC expression during nodule development. This regulatory role for a flavone contrasts with the function of some flavonoids as defense compounds.     

IAA对水稻根毛形成与水通道蛋白基因表达关系的研究

【目的】探讨气培条件下,IAA极性运输对水稻根毛形成及水通道蛋白基因表达的影响。【方法】以超表达OsPIN1a的转基因水稻和野生型水稻为研究材料,当种子根长为0.5-1.0 cm时,分别用不同浓度IAA、IAA和生长素极性运输输出载体抑制剂、IAA和生长素输入载体抑制剂复合处理的琼脂块贴在根尖一侧,黑暗条件下培养12 h后观察根毛生长情况,测定根毛的密度、长度及根毛形成后根尖部分相对含水量,并用激光共聚焦显微镜观察根尖及根毛内的OsPIN1a-GFP亚细胞定位,再通过半定量RT-PCR检测根毛形成前后水通道蛋白基因表达。【结果】（1）在0-5.0 mg·L^-1 IAA浓度范围内,随IAA浓度增加,根毛长度和密度也增加,当浓度超过5.0 mg·L^-1时,根毛长度和密度不再增加,根的生长受到显著抑制,2.5 mg·L^-1 IAA诱导效果最好;（2）只有根尖分生区IAA处理后,才能诱导新的根毛区形成根毛,而其他区域处理后无法诱导根毛形成;（3）根毛形成不受低浓度的生长素极性运输输出载体抑制剂TIBA、NPA和IAA复合处理的影响,高浓度TIBA、NPA和IAA复合处理则显著抑制根毛形成及根的生长;（4）低浓度生长素极性运输输入载体抑制剂CHPAA和IAA复合处理能显著抑制根毛形成和根的生长;（5）IAA不但能诱导根毛形成,也能诱导多种水通道蛋白基因表达,提高根尖相对含水量;（6）根尖及根毛内的OsPIN1a基因的表达和OsPIN1a-GFP含量均受IAA诱导,并在根毛细胞内大量表达。【结论】在气培条件下,根毛形成需要IAA诱导,而IAA诱导根毛形成过程需要生长素极性运输输入和输出载体蛋白的参与,其中输入过程对根毛的形成影响最大。IAA极性运输输入或输出载体蛋白特异性抑制剂处理显著降低根毛形成和根的生长,因此OsPIN1a在根毛形成中起着重要作用,同时根毛水通道蛋白基因表达量增加,提高了根尖相对含水量,减缓了气培条件下水稻根尖的水分胁迫。     

铝胁迫下豌豆根边缘细胞和根细胞壁多糖组分含量的变化

 【目的】明确根边缘细胞与根对铝敏感性差异及其与细胞壁多糖组分含量的关系。【方法】以中豌五号为材料,采用雾培法,研究铝胁迫下豌豆根边缘细胞和根细胞壁多糖组分含量的变化。【结果】在4.0 mmol?L-1AlCl3处理24 h后,边缘细胞活性显著降低,细胞活性抑制率达到了19.2%,根系相对伸长的抑制率为10.1%。无铝条件下,边缘细胞的细胞壁果胶、纤维素糖醛酸和总糖含量显著高于根段细胞壁。4.0 mmol?L-1 A1C13处理后,豌豆0～10 mm和10～20 mm根段细胞壁果胶糖醛酸含量提高,边缘细胞提高幅度尤为明显;边缘细胞果胶总糖含量显著提高,半纤维素和纤维素总糖显著降低,而2个根段细胞壁果胶、半纤维素和纤维素总糖含量提高。边缘细胞果胶、半纤维素和纤维素的铝含量显著高于0～10 mm和10～20 mm根段,0～10 mm根段铝含量高于10～20 mm,且在4.0 mmol?L-1 A1C13处理24 h后边缘细胞果胶1铝含量分别是0～10 mm、10～20 mm根段的14.4和17.4倍;同时,边缘细胞细胞壁半纤维素和纤维素多糖较果胶高,且含有相当量的铝。【结论】豌豆根边缘细胞细胞壁果胶含量显著高于2个根段,与铝含量呈显著正相关,显示果胶含量高的边缘细胞与根尖相比对铝毒更为敏感,同时,边缘细胞细胞壁多糖(包括果胶,纤维素和半纤维素)可能与铝的结合有重要作用。     

经抽提处理后兴安落叶松木材超微构造变化的研究

用扫描电子显微镜对经苯醇混合液（体积比为２：１）和１％碳酸氢钠（ＨａＨＣＯ３）水溶液抽提处理的兴安落叶松木材超微构造进行了观察，并研究了木材经后超微构造发生的一特殊变化。经苯醇混俣液抽提处理的兴安落叶松心材，由于其抽提物质的聚集，在细胞腔壁及纹孔上的出现瘤状物。苯醇混合液和碳酸氢钠水溶液抽提处理兴安落叶松木材均可使其闭塞纹孔打开，但两种抽提处理木材的闭塞纹孔打开的形态和位置不同。这主要是由于两种抽     

供磷水平对棕榈幼苗生长及根系形态的影响

以1年生棕榈幼苗为试验材料,设置0、0.5、1.0、1.5 mmol·L^-14个供磷水平,采用沙培试验,处理150 d后测定棕榈苗木生长指标、根系形态指标。结果表明:供磷水平为1 mmol·L^-1时,苗高增量、比叶面积、生物量、根冠比均达到最大值,且随着供磷水平的继续增加上述指标开始降低;棕榈根系的总根长、总表面积、根尖数量、组织密度均在1 mmol·L^-1时达到最大,当磷浓度为1.5 mmol·L^-1时,棕榈根系生长受阻;根毛是棕榈响应磷缺乏最敏感的指标,缺磷处理(0 mmol·L^-1)下,棕榈幼苗根毛数量、总长度均达到最大值。低磷水平下,棕榈通过改变根毛的吸收面积来增强对水分养分的吸收。综上所述,磷浓度高于或低于1 mmol·L^-1,都不利于棕榈幼苗的生长,最适宜棕榈幼苗正常生长的磷肥需要量为1 mmol·L^-1。     

室内养殖雌性松鼠秋季换毛期被毛长度和保温性能变化

为了解松鼠东北亚种(Sciurus vulgaris manchuricus)秋季换毛期的被毛性状与保温性能变化的关系,选取2011年9月25日至12月15日期间采集的在哈尔滨室内人工养殖的27张雌性松鼠东北亚种生皮为材料,对背臀部毛皮样本进行传热性能测试,同时对该部位的披针毛、绒毛的长度和毛根出现无髓样本比例进行测量计算。结果表明:1)随着秋季换毛期的时间后移,新生冬毛长度不断增加,毛皮传热系数不断减小。当被毛生长结束时,保温性能达到恒定。2)披针毛长度、绒毛长度、披针毛毛根无髓段比例、绒毛毛根无髓段比例这4个被毛性状因子两两呈极显著正相关(P<0.01),且此4个性状因子皆与毛皮传热系数呈极显著负相关(P<0.01)。以上反映了在气温渐冷的秋季换毛期每时间阶段被毛的长度、生长程度、保温性能的具体变化及相互关系。     

Local positive feedback regulation determines cell shape in root hair cells

The specification and maintenance of growth sites are tightly regulated during cell morphogenesis in all organisms. ROOT HAIR DEFECTIVE 2 reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (RHD2 NADPH) oxidase-derived reactive oxygen species (ROS) stimulate a Ca2+ influx into the cytoplasm that is required for root hair growth in Arabidopsis thaliana. We found that Ca2+, in turn, activated the RHD2 NADPH oxidase to produce ROS at the growing point in the root hair. Together, these components could establish a means of positive feedback regulation that maintains an active growth site in expanding root hair cells. Because the location and stability of growth sites predict the ultimate form of a plant cell, our findings demonstrate how a positive feedback mechanism involving RHD2, ROS, and Ca2+ can determine cell shape.     

尤金杨等九种杨树木材纤维形态值及对制浆造纸适宜性的研究

本项试验对尤金杨等九种引种杨树木材的纤维长度、宽度、纤维细胞壁厚度及胞腔直径进行了足够数量的测定,并由此四项均值计算出纤维的长宽比、壁厚腔径比,以及纤维长度、宽度的分布和频率。此外还测量了各树种木材分子的组织比量。根据实测结果和统计计算,就九种杨树木材纤维对制浆造纸的适宜性作了对比和分析。分析结果认为九种杨树的纤维长度,除箭河小杨属短级外,其余皆为中级长度。而纤维宽度差异并不显著,平均在20.68～25.71微米之间,最大差异仅为5.03微米。纤维长度、宽度的分布和频率,显示其最大分布和最大频率基本一致。文章根据各树种木材纤维的长度和宽度计算出的长宽比表明,九种杨树的长宽比为40.29～52.70,皆大于制浆造纸生产过程中为保证纤维能良好地交织在一起所要求的35～45比值。纤维细胞壁厚腔径比(2w/1)亦皆小于1,属朗克尔第一级。各树种木材的纤维含量在68.6%～73.7%之间,远远大于50%。纵观九种杨树木材纤维形态值,虽均合乎制浆造纸要求,然结合其生长速度、木材性质综合考虑,作者认为尤金杨、健杨、德国158号杨、欧美杨、合作杨及撒尔红杨等六种杨树,更适宜于作为制浆造纸原料的树种。     

气孔特征对植物叶片累积污染物邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的影响

为探索邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)吸收与叶片表皮特征的关系,从而为研究植物叶片吸收DEHP的机制积累资料,测定了不同植物叶片中的DEHP含量;通过光学显微镜和扫描电镜观察了叶片的表皮结构,并在光学显微镜下计算气孔密度、长度和宽度。结果表明,各种植物叶片中的DEHP含量不同,最高为广东黑皮冬瓜,达(7.384±0.994 5)mg/kg鲜重;最低为小麦,仅(0.290±0.005 6)mg/kg鲜重。两者差异较大,表明,不同植物对DEHP的吸收能力不同。气孔长度、气孔宽度、气孔长宽比、细胞形状、垂周壁式样、气孔类型、表皮毛、气孔外拱盖内缘、角质层、细胞轮廓及保卫细胞两极"T"加厚与DEHP的累积无关,气孔密度与DEHP的累积相关(r=0.504),表明,气孔密度在植物叶片累积DEHP中起一定作用。     

阿尔巴斯白绒山羊某些性状间的相关分析

阿尔巴斯白绒山羊有关性状的相关分析表明,成年母羊的绒厚与产绒量、毛长与产毛量之间有极显著的正相关关系(P<0.01),体长与产绒量之间有显著的正相关关系(P<0.05),绒细与毛长之间有极显著的负相关关系(P<0.01),绒细与产毛量、产绒量与产毛量之间有显著的负相关关系(P<0.05)。育成母羊的体长与产毛量、胸深与产绒量、绒厚与产绒量、毛长与产毛量之间有极显著的正相关关系(P<0.01),胸深与产毛量、绒厚与毛长、绒毛与产绒量、绒长与产毛量之间有显著的正相关关系(P<0.05)。从产绒量与其它性状间的多元回归结果来看.成年母羊与育成母羊的产绒量与绒厚之间都有极显著的正相关关系(P<0.01),成年母羊的产绒量与毛长之间有极显著的负相关关系(P<0.01)。     

卡那霉素对黄河蜜子叶苗生长的影响

卡那霉素对黄河蜜试管子叶苗生长影响表现为减少毛根发生、主根根长、株高、单叶面积、单株生长量及增加主根根粗,而且随卡那霉素浓度增加,影响作用增强。在P<0.05的显著性水平上,卡那霉素对毛根发生、主根根长、株高、单叶面积、单株生长量产生抑制的起始有效浓度分别为25～75 mg/L、50 mg/L、50～100 mg/L、50～100 mg/L、25 mg/L,在此浓度范围内,与对照相比,平均每株毛根发生量、平均主根根长、平均株高、平均单叶面积、平均单株生长量分别减少19.985～25.741条、4.651 cm、3.986～5.651 cm、0.731～0.952 cm2、0.1 g。对主根根粗产生影响卡那霉素起始有效浓度为25～50 mg/L(P<0.05),在此浓度范围内,主根平均直径比对照增加0.011～0.012 cm。试验确定对幼苗生长产生显著影响的卡那霉素有效浓度为50～100 mg/L。     

Cell walls of crown-gall tumors and embryonic plant tissues lack agrobacterium adherence sites

Crown-gall tumor initiation by Agrobacterium tumefaciens is inhibited by cell walls from normal dicotyledonous plants but not by cell walls from crown-gall tumors apparently because of bacterial adherence or nonadherence, respectively, to the different cell walls. Cell walls from normal and tumor tissues in culture also show this difference, indicating that the two types of tissue stably maintain this difference under these conditions. Habituated tissue cultures, which resemble crown-gall tumor cultures, however, form cell walls that are inhibitory like those of the normal cultures from which they are derived. Monocotyledonous plants do not act as hosts for Agrobacterium and bacteria-specific inhibition is not shown by cell walls from several species of grass, a monocot family. Cell wallsfrom "embryonic" tissues (dicot seedlings less than 2 centimeters long), unlike those from older seedlings, are non-inhibitory. Crown-gall tumors thus resemble embryonic tissues in this respect.     

植物根毛吸收作用的补充解释

在湿润的土壤中,根毛表面形成一个圆柱形水膜套。这个弯曲的液面产生一个附加压力,这个效应在根毛的尖端大于其他部分一倍,因此能把水分、养分“压入”根系。     

黄萎病原菌胁迫对丛枝菌根化棉花幼苗根部防御性酶及超微结构的影响

[目的]探讨从枝菌真菌提高棉花黄萎病抗性的作用机理,在棉花上应用AM真菌提高棉花对黄萎病的抗性.[方法]温室盆栽条件下,研究了接种两种丛枝菌根真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)和幼套球囊霉(Glomus etunicatum)的棉花幼苗在黄萎病原菌(Verticillium dahliae)胁迫下,其根内防御性酶活性、抗性相关物质和根细胞超微结构的变化情况.[结果]感病品种军棉1号接种AM真菌后,(1)能够诱导根内防御性酶系苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶和过氧化物酶(POD)的积累,增加酶的含量,提高酶的活性,而接种AM真菌后再接种病原菌,其PAL、几丁质酶和POD活性均显著提高,明显高于其它处理,并增加了一条POD同工酶条带;(2)接种AM真菌能够增加根内酚类物质的含量,降低根内丙二醛的含量,表明接种AM真菌可减轻植株细胞的膜脂过氧化作用,缓解细胞的损伤.(3)棉花根系受到AM真菌的侵染后,根系细胞发生了一系列有利于提高对病原菌抵抗能力的结构性变化,如细胞发生变形固缩,液泡数量明显减少,木质部结构增多.而接种AM真菌后再接种病原菌,根系细胞发生更为剧烈的变化,包括细胞壁明显加宽,细胞颜色加深,栅栏组织和导管变形,导管处产生胶状物质,线粒体内折消失,细胞壁木质化,出现了细胞壁物质的沉积.[结论]提出了AM真菌提高棉花黄萎病抗性的防御机制和强化机制,并认为AM真菌的侵染对于植物起到了类似于"免疫"的作用,这种类似免疫的作用在AM真菌提高棉花黄萎病抗性的作用机制之中最为直接和重要.     

Williams E无血清培养基中绵羊皮肤游离毛囊的培养

[目的]为研究哺乳动物毛囊的生长机理提供依据。[方法]将分离的蒙古绵羊皮肤毛囊接种到Williams E无血清培养基上,研究蒙古绵羊皮肤毛囊的体外生长规律,并分析在Williams E无血清培养基中添加胰岛素和氢化可的松对绵羊皮肤毛囊生长和形态的影响。[结果]在Williams E无血清培养基上,87.5%绵羊皮肤毛囊生长良好,其平均生长期为19 d,平均生长长度为0.15 mm/d,前6 d的生长速度最快。在培养前15 d,毛囊形态结构无明显变化。随着培养时间延长,毛囊逐渐增长,外根鞘和毛根不断延长,真皮鞘变薄。22 d后,毛囊出现贴壁,角朊细胞从外根鞘上移出,毛囊生长速度减慢。添加胰岛素和氢化可的松有维持毛囊形态的作用。[结论]该研究为检测某些细胞因子和药物提供了模型。     

长蛸平衡囊的形态结构和神经支配模式

采用光镜、扫描电镜、透射电镜和同步辐射等方法对长蛸平衡囊的形态和神经支配进行了研究。平衡囊位于长蛸头后部两侧的软骨腔中,表面是近似椭圆形的膜质结构。平衡囊表面缠绕的大量纤维丝,与软骨壁粘联后使囊悬浮于腔内的淋巴液中。平衡囊中的感觉毛细胞分为感觉斑(macula)和感觉脊(crista)两个区域,其中感觉斑毛细胞区被包裹着胶质粘液层的耳石覆盖,毛细胞动纤毛顶端嵌入耳石底层钙质微晶体间隙中;感觉脊区毛细胞呈带状螺旋型排列,共分九节,其毛细胞均由胶质顶(cupula)覆盖。毛细胞仅含等长、9+2微管型动纤毛,无静纤毛,其周围细胞含微绒毛。平衡囊内的一软骨凸起结构,相对感觉脊(anticrista),其表面无感觉毛细胞。同步辐射结果表明:支配感觉斑区的神经仅一条,而感觉脊区却由两条神经束从脑部经囊表后分支进入各自支配的毛细胞节区。