乙烯利诱导玉米根皮层通气组织的形成与程序化细胞死亡的关系

乙烯利可诱导玉米根皮层细胞发生死亡解体而形成通气组织.随着乙烯利浓度的升高,根皮层细胞的死亡数目升高.利用TUNEL(末端标记法)实验显示:根皮层细胞核DNA发生了断裂现象,出现了暴露的3′OH末端.这为乙烯利诱导的通气组织形成中有程序化细胞死亡(PCO)的发生首次提供了直接证据;同时在外源乙烯利处理的玉米根部发现SOD和CAT活性显著下降,继而造成活性氧的积累,由于活性氧是诱导PCD的重要原因,因此,外源乙烯利诱发的PCD的发生极有可能是通过活性氧介导的.

根皮层结构和组织化学分化及生理功能研究进展

维管植物根的皮层具内皮层和外皮层,这两者之间的中间皮层分为内侧皮层、外侧皮层、厚壁层和皮下层,有的植物缺乏外侧皮层、厚壁层和外皮层。皮层具额外细胞分裂、细胞器状结构、“O”“C”“Φ”状和均匀增厚或木质化等结构分化。这些皮层结构分化与适应水湿寡营养环境和陆生干旱、附生或气生环境密切联系;具有调节和限制离子自由出入的屏障保护功能,并与矿质营养吸收和超聚集重金属离子功能有关。皮层木质化可能是作物高亲和力/高容量矿质养分吸收转运系统的结构性状,这可以为作物选育高效利用水和矿质营养的品种提供理论依据,可以为选择高效修复离子污染环境的植物提供结构特征依据,也为研究入侵植物的入侵机制等生态学问题提供新思路。

植物根内皮层分化及其可塑性研究进展

植物的根从土壤中吸收水分和养分,并将其运输至地上部供植物生长发育所需。内皮层是包围根部维管系统的最内层的细胞层,其分化而产生凯氏带和木栓层2个重要的质外体屏障。其中,木栓层近年被发现其在植物水分、养分根部径向运输的意义甚至不亚于凯氏带。内皮层分化在植物响应广泛的非生物胁迫和生物胁迫的过程中也起到至关重要的作用,特别内皮层中的凯氏带和木栓层通过自身的改变来响应环境变化,以提高对环境的适应力。因此,本文综述了近年来内皮层分化可塑性的最新研究进展,重点阐述了凯氏带和木栓层与环境胁迫、矿质元素吸收,以及生物胁迫的关系,以期为内皮层的可塑性在植物生理功能调控的理论与实践中提供参考。

淹水胁迫下小麦根通气组织形成的PCD特征及活性氧作用初探

为了解淹水条件下小麦根通气组织形成的细胞学特点和活性氧（Reactive oxygen species，ROS）在通气组织形成中的作用，以高度耐湿的华麦8号幼苗为材料进行淹水处理，在显微水平上系统地观察了通气组织的形成过程，在分子水平上检测了细胞核DNA的断裂情况，并对ROS的动态变化进行了荧光观察。结果表明：（1）通气组织最先起源于根皮层中部，然后逐渐扩展，到淹水8d时基本形成，淹水60d时更为发达；（2）淹水1.5～48h根皮层出现大量细胞核DNA断裂，且细胞核DNA降解为180～200bp的片段，证明小麦根通气组织的形成过程是根皮层细胞发生细胞程序化死亡（Programmed cell death，PCD）的过程，而且淹水1．5～48h是根皮层细胞死亡高峰期；（3）ROS在细胞核DNA发生断裂前开始积累，在通气组织形成中呈现动态变化。上述结果表明，淹水胁迫下小麦根通气组织形成是一个皮层细胞PCD的过程，并且ROS可能参与介导了PCD的进程。另外，淹水胁迫在前期抑制了次生根的产生，随后又促进了次生根的产生。

桑菌根初生结构对梯度水分胁迫的细胞学生态响应

为探索菌根桑在石漠化地区的生态修复和生态重建功能,采用0,10%,15%,20%,25%5种不同浓度的PEG6000溶液与培养基质混合,模拟自然条件下的土壤梯度水分胁迫生境,将接种丛枝菌根真菌玫瑰红巨孢囊霉的桑苗(F+)培养5个月后,挑选长势与未接种对照(F-)基本一致的植株分别移栽入备好的梯度水分胁迫基质中,胁迫8d后,石蜡切片观察初生根成熟区的细胞学特征.结果表明:桑树初生根成熟区由表皮、皮层和维管柱组成,表皮上有少量的根毛,内皮层明显,其上有凯氏带增厚,二原型维管束与初生韧皮部相间排列.水分胁迫时,0～10%PEG处理的F-根表皮存在,皮层薄壁组织发达,细胞饱满;15%～20%PEG时,表皮死亡脱落,皮层细胞开始失水、变形,随着PEG浓度的增大失水情况加剧,细胞扭曲、收缩变小;0～20%PEG时F+表皮存在,还可见少量根毛,25%PEG时,表皮死亡脱落,多数皮层细胞仍然近圆形、饱满;中柱中初生韧皮部最晚受到水分胁迫的影响,初生木质部受影响不显著.推测:F+桑苗对水分胁迫能力的提高主要是通过根外菌丝网络系统把根际以远更加广泛土壤中存在的水分吸收过来并由根内菌丝运送到皮层细胞,满足桑树根内和地上部分的水分需求,提高植株对高达-0.49Mpa水分胁迫的忍耐性,表皮延后脱落死亡,根皮层细胞正常形态更加持久.

外源ABA对拟南芥根系皮层细胞水力学特征的影响

在溶液培养条件下,以拟南芥野生型哥伦比亚(Col)、兰兹伯格(Ler)和ABA胞质受体PYR/PYL/RCAR四突变体pyr1;pyl1;pyl2;pyl4(Qm)为试验材料,利用细胞压力探针技术对不同浓度外源ABA和不同时间处理下的根系皮层细胞的细胞膨压(P)、水分跨膜运输半时间(TW1/2)、细胞壁体积弹性模量(ε)以及细胞水导(Lp)进行测定,从分子遗传学水平探讨ABA影响拟南芥根系水力学特性的早期信号。结果表明,外源ABA处理使野生型Col和Ler根系皮层细胞的水力学性质产生不同的变化,其中,细胞膨压(P)在处理前后无变化;细胞壁弹性模量(ε)随ABA浓度及ABA处理时间变化而发生变化,但变化趋势不明显;而外源ABA处理使TW1/2和Lp发生明显变化,即TW1/2随ABA浓度升高而降低,对于同一浓度处理而言,TW1/2则随ABA处理时间的延长先降低后增加,各浓度在处理60min时均降到最低值,即TW1/2在1000nmol·L-1下处理60min达到最低值,而在处理120min时TW1/2又恢复,趋近于对照的值;相反Lp在1000nmol·L-1下处理60min时达到最大值,处理120min时恢复到对照水平,即表现出瞬时效应。与野生型Col和Ler相比,Qm的TW1/2及Lp均对外源ABA不敏感。说明ABA提高了拟南芥根系皮层细胞的透水作用,而且ABA受体PYR/PYL/RCAR介导的信号转导参与了ABA的水分调节效应。

云杉矮槲寄生内寄生系统的解剖学研究

采用石蜡切片和显微观察的方法,以被云杉矮槲寄生侵染的青海云杉枝条为材料,从解剖学水平观察云杉矮槲寄生的内寄生系统。结果表明:云杉矮槲寄生的内寄生系统由分布在寄主皮层内的皮层根和镶嵌在寄主木质部中的吸根组成。皮层根可以沿着寄主枝条,通过挤压寄主皮层细胞的方式扩展,并穿透寄主表皮层形成云杉矮槲寄生的寄生芽;在靠近或接触寄主次生韧皮部时形成吸根,吸根顶端细胞定向穿透寄主韧皮部和形成层,侵染木质部,并沿木射线方向生长。当云杉矮槲寄生侵入寄主以及皮层根向外生长时,寄主表皮层发生加厚现象。随着云杉矮槲寄生侵染部位的寄主皮层细胞数增多,引起枝条膨大。研究认为,云杉矮槲寄生可以进行系统侵染,反映了云杉矮槲寄生与其寄主在组织水平上的相互作用。