小麦花后干旱胁迫下乙烯合成抑制剂对胚乳PCD的调控

为了明确花后干旱胁迫下内源激素乙烯对小麦胚乳细胞程序性死亡的调控作用,选用新疆冬小麦主栽品种新冬18号为参试材料,在花后干旱条件下对小麦穗部喷施硝酸钴(乙烯合成抑制剂),通过Evans Blue染色观察了小麦胚乳细胞活力变化,通过DPAI染色、超微结构观察和细胞核计数探究了小麦胚乳细胞核形态和数量变化,利用聚丙烯酰氨凝胶电泳检测基因组DNA的完整性,同时测定核酸水解酶的活性及乙烯受体基因的相对表达量。结果表明,相比对照,喷施硝酸钴使小麦胚乳细胞生活力提高,细胞核衰退速度减缓,胚乳细胞数目增加,基因组DNA片段化峰值时间推后,核酸水解酶活性下降,乙烯受体基因表达量上调,千粒重增加,说明抑制乙烯可延缓小麦胚乳细胞程序性死亡进程,从而缓解花后干旱胁迫对小麦灌浆带来的危害。

Caspase 3-like蛋白酶和TaeMCAⅡ基因对小麦胚乳细胞PCD的影响

对正常生长和淹水处理的华麦8号胚乳细胞发育过程中Caspase 3-like蛋白酶活性和TaeMCAⅡ基因表达量进行了研究。结果显示,正常生长条件下,在胚乳细胞发生PCD早期(花后12d),Caspase 3-like蛋白酶活性较强,且该酶主要定位于胚乳细胞中的淀粉质体上;整个胚乳细胞PCD过程中TaeMCAⅡ基因表达量变化不大。在淹水胁迫处理下,胚乳TaeMCAⅡ基因表达量和Caspase 3-like蛋白酶活性比同期正常处理高。上述研究结果表明,Caspase 3-like蛋白酶参与了正常生长的胚乳细胞PCD过程;淹水胁迫会导致TaeMCAⅡ基因超表达和Caspase 3-like蛋白酶活性升高,这可能是胚乳细胞PCD进程提前的原因之一。

大麦淀粉胚乳发育期间程序性细胞死亡的研究

【目的】大麦胚乳发育过程中,淀粉胚乳细胞变成死细胞,本研究阐明这种死亡方式是一种特殊形式的程序性细胞死亡(PCD)。【方法】利用透射电镜和荧光显微镜观察淀粉胚乳细胞核的结构变化,利用琼脂糖凝胶电泳和TUNEL检测DNA断裂,并对抗氧化酶活性动态和籽粒灌浆速率进行测量。【结果】伴随淀粉胚乳发育进程,大麦淀粉胚乳细胞核呈现出核变形、染色质凝集、核膜破裂和核瓦解形成核残体等一系列PCD过程中核的变化特征。琼脂糖凝胶电泳和TUNEL结果都表明,核DNA发生了有规律的断裂,但DAPI染色结果却表明,核残体并没有从死亡的淀粉胚乳细胞中消失,而是分散存在于淀粉粒之间。Evan’sblue染色表明,死亡的淀粉胚乳细胞在胚乳组织中是随机发生的。在淀粉胚乳细胞核衰退解体和无核的胞质发育过程中,胚乳内抗氧化酶都存在一定的活性,籽粒的粒重也在不断增加。【结论】大麦淀粉胚乳在核衰退解体和无核化的胞质发育时期,胚乳细胞维持较高的代谢活性,没有表现衰退解体特征,直到被贮藏物质所充实才死亡,淀粉胚乳细胞的发育是一种特殊形式的PCD过程。

水稻淀粉胚乳细胞发育期间程序性死亡的研究

应用透射电子显微镜观察水稻淀粉胚乳细胞核在发育期间的形态变化。结果表明,伴随淀粉胚乳发育进程,其细胞核呈现染色质凝聚这一程序性细胞死亡(PCD)的典型特征。水稻胚乳细胞还出现核变形、核膜破裂、核基质进入胞质乃至核降解形成核残体的现象,细胞核从变形到解体是以一种有序的方式进行,证实水稻淀粉胚乳的细胞死亡是程序性细胞死亡。EVANS BLUE染色结果表明,水稻淀粉胚乳细胞死亡顺序是由胚乳中部向四周扩展。随发育进程,水稻胚乳中的超氧物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性持续下降。对水稻淀粉胚乳中的DNA进行凝胶电泳分析,不呈现典型的DNA梯状条带。结果表明,水稻淀粉胚乳细胞的程序性死亡是一种特殊形式的程序性死亡现象。

水稻淀粉胚乳程序性细胞死亡中的去核化

对水稻品种中籼8836淀粉胚乳细胞的去核化发育阶段的细胞超微结构变化和同期籽粒灌浆速率及相关酶活性的动态进行了观察和分析。开花受精后约在第3天胚乳完成细胞化,花后第5天少数淀粉胚乳细胞启动去核发育过程。核消亡是淀粉胚乳细胞程序性细胞死亡(PCD)的第一步。同一籽粒淀粉胚乳细胞的去核进程是不同步的。花后第13天所有淀粉胚乳细胞都已完成去核过程。在去核过程中,胚乳核的形态变化特征既有动植物PCD的共性又有其特殊性。伴随核降解过程,一部分线粒体解体,表明去核化与线粒体解体有一定联系。在去核化发育阶段,与PCD有关的酶类,如超氧化物歧化酶(SOD)过氧化氢酶(CAT)活性非常高;与淀粉合成有关的酶类,如ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶(SSS酶)、淀粉分支酶(或Q酶)也表现出很高的活性。去核化发育阶段籽粒灌浆速率最高,籽粒增重亦最快。淀粉胚乳细胞去核之后,细胞并未立即死亡,这些无核的细胞仍维持正常有序的代谢活动,继续进行淀粉和贮藏蛋白的合成与积累,但上述酶类的活性明显降低,灌浆速率也明显趋缓。淀粉胚乳细胞最终被贮藏物质充满时成为死细胞,完成其程序性死亡过程。Evan’s blue染色鉴定表明淀粉胚乳细胞死亡不同步,细胞死亡在淀粉胚乳组织中是随机发生的。