植物液泡中硝酸盐行为的研究概况

化学氮肥利用率低和损失严重而造成的环境污染问题是农业生态系统中氮素管理首当其冲要研究和解决的问题 ,这方面的研究工作在国内外报道浩如烟海 ,但突破性进展不多。另一方面 ,植物体内的硝酸盐含量高又严重影响农产品有关的品质性状 ,特别是我国加入WTO后蔬菜和果实中高含量的硝酸盐是影响这些产品出口的主要限制因子之一。因此 ,从植物体本身着手研究植物氮素高效利用的机理与途径 ,这是近几年来植物氮素营养研究的热点之一。植物液泡占据了成熟植物细胞体积的 90 %左右 ,而液泡和细胞质中硝酸盐的浓度通常分别在 30～ 5 0molm- 3和 3～ 5molm- 3,因此 ,如何调动植物液泡中的硝酸盐使之得到更高程度的再利用 ,这是提高植物氮素利用效率和降低植物体内硝酸盐含量的途径之一。本文综述了国内外有关液泡中硝酸盐行为的研究状况 ,在此基础上作者首次提出植物液泡中硝酸盐的内外流与植物氮素高效利用之间可能存在着密切的关系 ,旨在拓始这方面的工作能尽快开展 ,为植物氮素高效利用的分子生物学研究开辟新的研究领域。     

微电极法测定水稻叶片液泡中硝酸根离子的再调动

 作物液泡中硝酸根离子的再调动和再利用与作物氮素高效利用关系密切。利用硝酸根离子微电极技术测定了在外界继续供应和停止供应硝态氮后，不同水稻品种叶片细胞质和液泡中硝酸根离子活度在24 h内的变化情况。结果表明：(1)在继续供应硝态氮后，水稻植株组织水平的硝酸根离子浓度没有显著的变化，而停止供应硝态氮的植株体内硝酸根离子浓度却有随缺氮时间延长而降低的趋势；(2)水稻叶片细胞质和液泡中硝酸根离子活度存在着明显不同的变化趋势。在停止供应硝态氮的24 h内，水稻叶片液泡中的硝酸根离子浓度逐渐降低，而细胞质中的硝酸根离子却维持在一个较低的浓度且基本稳定；(3)扬稻6号液泡中和细胞质中的硝酸根离子活度均高于农垦57，且在停止供应硝态氮的不同时间段，液泡中硝酸根离子的释放速率也均高于农垦57。上述结果表明在受到硝态氮营养胁迫时，水稻先前积累在叶片液泡中的硝酸根离子可以在细胞中进行重新的利用和分配，而且籼稻品种扬稻6号对液泡硝酸根离子再调动能力显然高于粳稻农垦57。     

Effects of Salinity Stress on the Seminal Root Tip Ultrastructures of Rice Seedlings (Oryza sativa L.)

Abstract

Growth and structural changes in the seminal root tip of rice seedlings (Oryza sativa L. cv. Nipponbare) in response to NaCl salinity were studied. Seedlings were grown in agar medium with 0, 0.1, 0.3, 1.0, 2.0 and 3.0% NaCl(agar culture), and in water with 0, 0.01, 0.03, 0.06 and 0.1% NaCl (water culture). Seedling growth was significantly suppressed by higher concentrations of NaCl. The effect of NaCl appeared faster in water culture than in agar culture. In both agar and water cultures, root growth was markedly suppressed over shoot growth. Under saline conditions, epidermis, cortex and root cap cells appear to be damaged to a greater extent than the meristem and stelar cells. The most notable ultrastructural change in response to salinity was the development and increment of vacuoles, which seem to provide a space for accumulation of excess ions. Many electron dense deposits were observed in the larger vacuoles of the epidermal and cortical cells. Under saline conditions, cell wall thickening of the epidermis, an increase in endoplasmic reticulum, myelin figures, less compact Golgi bodies and inhibited production of Golgi vesicles were also observed.     

Differential responses of cells from human skin keratinocyte and bovine mammary epithelium to attack by pore-forming Staphylococcus aureus alpha-toxin

Human skin keratinocytes HaCat attacked by Staphylococcus aureus α-toxin showed a transient drop of cellular ATP levels whereas in toxin-perforated bovine mammary epithelial cells (BMEC), the ATP levels dropped more slowly. Morphologically, during the ATP level depletion, HaCat cell developed a spacious intracellular vacuole together with the transient influx of trypan blue. WST-1 signal, which tested the function of mitochondrial enzyme in viable cells, also decreased concomitantly. On the other hand, BMEC excluded trypan blue and vacuolation was not observed throughout the experiment. We conclude that mammary epithelial cells resist the toxin better than keratinocytes. This is the first report showing that α-toxin enhances transient membrane permeability to large molecules, temporary vacuole formation and the transient defect of mitochondrial enzyme in viable cells without cell lysis.     

植物液泡硝态氮累积的营养和生理学意义

液泡是一个多功能而又复杂的细胞器。成熟植物茎叶的液泡占细胞体积的90%左右。细胞中的NO3--N有58%~99%存在于液泡中。因此,液泡被称为NO3--N的贮存库。研究植物细胞液泡的NO3--N累积引起了人们的重视,但是由于液泡中NO3--N测定技术的困难,这方面的研究目前并不很多。本文结合国内外相关研究结果,从以下几方面分析了NO3--N在液泡的累积:①植物液泡中NO3--N的累积数量;②NO3--N在细胞质与液泡间的转运;③液泡累积NO3--N的营养学意义;④液泡NO3--N累积的生理作用;⑤有关液泡中NO3--N累积研究的展望。     

液泡加工酶VPE的功能(英文)

概述了液泡加工酶 VPE 的分类、特性及成熟方式,分析其对液泡功能的调控,阐述了该酶在液泡介导的植物防御机制中的作用。指出VPE 通过自催化成熟,其分为 3 个亚家族:种子型 VPE、营养型 VPE 和新型 VPE,其中,种子型 VPE 介导储藏蛋白质的加工;营养型和新型 VPE调控植物细胞程序性死亡。     

荧光蛋白在植物活细胞液泡成像中的应用研究进展

高等植物细胞中,液泡在各种细胞信号转导事件和形态建成中起着重要的作用。这一细胞内部结构在分裂和分化期间其功能和形状不断地变化着。为分析这些连续的变化,绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)及其他荧光蛋白活体标记技术普遍用来跟踪特异蛋白的定位及变动。为使液泡可视成像,有几种途径可用来选择适当的荧光蛋白融合伴侣,如液泡膜内在蛋白和构造蛋白相关蛋白等就非常适合应用于液泡成像。此外,三维重建法在定位细胞内广为分布的细胞器时也不可或缺。同时,等值面表面模化过程对液泡膜成像也非常有用。本文综述液泡的结构、种类和功能,并概括各种融合的绿色荧光蛋白在植物活细胞液泡成像中的应用及其三维成像技术的研究进展。     

低温胁迫下棉叶叶绿体、液胞超微结构的变化

实验通过棉花幼苗期进行低温胁迫试验 ,用透射电镜观察其叶肉细胞超微结构的变化 ,结果表明 :在低温锻炼过程中 ,叶肉细胞内的叶绿体显著变形 ,液泡内出现大量的膜性结构物质 ,而线粒体等其它细胞器则表现较为稳定。     

基于叶片液泡膜电位的黄瓜钾胁迫早期诊断技术

为在钾胁迫症状出现之前实现黄瓜的营养诊断,用微电极技术测量4个不同钾水平处理的黄瓜叶片液泡的膜电位。研究发现钾供应不足引起黄瓜叶片液泡膜电位减小,而钾过量引起黄瓜叶片液泡膜电位增加。通过对正常钾处理(K100)与钾胁迫处理之间的黄瓜叶片液泡膜电位差的分段回归分析发现,严重钾缺乏处理(K0)2 d后,黄瓜叶片液泡的膜电位有明显减少,中等钾缺乏处理(K20)4 d后,黄瓜叶片液泡的膜电位也有明显减少,钾过量处理(K200)2 d后,黄瓜叶片液泡的膜电位有明显的增加。黄瓜叶片液泡膜电位的测量方法至少能在肉眼可见的胁迫症状出现的10d前就可实现钾缺乏或过量的营养诊断,表明用液泡膜电位对黄瓜钾胁迫叶片进行早期诊断的方法是可行的。     

液泡加工酶VPE如何调控液泡功能

概述了液泡加工酶VPE的分类、特性及成熟方式,分析其对液泡功能的调控,阐述了该酶在液泡介导的植物防御机制中的作用。指出VPE通过自催化成熟,其分为3个亚家族：种子型VPE、营养型VPE和新型VPF,其中,种子型VPE介导储藏蛋白质的加工;营养型和新型VPE调控植物细胞程序性死亡。