亚麻快速生长期细胞壁形成相关基因的表达分析

【目的】亚麻在快速生长期其韧皮纤维细胞发育在SP(the snap point)点上下端分别经历细胞伸长和次生细胞壁加厚2个不重叠时期。研究亚麻快速生长期不同组织、不同时期、不同器官中与细胞壁形成相关的β-半乳糖苷酶(Lu BGALs)、纤维素合酶(Lu CESAs)等家族基因的表达谱,探讨快速生长期亚麻韧皮纤维细胞细胞壁的发育模式,为改善亚麻纤维产量提供理论依据。【方法】以生长45 d的亚麻根、茎韧皮纤维、叶为材料,用透射电镜观察并测量茎韧皮纤维细胞细胞壁结构和厚度,采用实时荧光定量(q RT-PCR)方法,研究亚麻快速生长期Lu BGALs和Lu CESAs等细胞壁形成相关的基因在亚麻韧皮纤维不同阶段的表达特点。【结果】在SP点上部TOP端纤维细胞细胞壁薄,约110 nm;紧邻SP点茎中部的MID区(约500 nm)和茎下部的BOT区(约650 nm),细胞壁厚度明显增厚,细胞壁质地均一,没有明显的分层现象,说明SP点中部和下部韧皮纤维细胞细胞壁已经开始加厚但还未进入次生壁加厚阶段,与TOP明显不同。亚麻Lu BGAL1在TOP区的表达显著低于MID区和BOT区,表明其主要参与纤维细胞细胞壁加厚过程。而Lu BGAL3、Lu BGAL6、Lu BGAL9在TOP区表达最高,MID区次之,表明此类基因主要参与亚麻韧皮细胞伸长和细胞壁重建过程。Lu BGAL5在幼嫩的TOP区表达量高,在亚麻茎较为成熟的MID区较低,说明Lu BGAL5在细胞壁形成过程中起作用。其他BGALs基因的表达量均较低。在亚麻茎幼嫩的TOP区纤维细胞中,亚麻纤维素合酶基因Lu CESA1、Lu CESA3、Lu CESA7、Lu CESA8、Lu CESA9和Lu CESA10都检测出较高的表达量,且明显高于其在MID区和BOT区的表达。其中Lu CESA3和Lu CESA10在MID区的表达显著低于BOT区,其他几个CESAs基因在MID和BOT的表达并无明显差异。结合这些基因在亚麻快速生长期不同器官中的表达模式,结果说明,亚麻中6个CESA(Lu CESA1、Lu CESA3、Lu CESA7、Lu CESA8、Lu CESA9和Lu CESA10)主要促进亚麻韧皮纤维细胞的伸长。Lu Su Sy在幼茎韧皮纤维细胞中表达量高,表明亚麻茎伸长和加粗需要大量能量。Lu XTH4在亚麻细胞壁发育过程中发挥作用。【结论】快速生长期亚麻茎韧皮纤维细胞细胞壁没有次生加厚过程;Lu BGAL3、Lu BGAL5、Lu BGAL6、Lu BGAL9、Lu CESA1、Lu CESA3、Lu CESA9和Lu CESA10在亚麻细胞壁细胞伸长过程中起作用;Lu BGAL1主要促进亚麻细胞壁加厚过程;Lu Su Sy和Lu XTH4在亚麻细胞壁发育中发挥作用。

毛白杨悬浮细胞系细胞壁形成基因的差异表达

以单细胞和小细胞团二种悬浮培养体系为材料,利用反转录PCR技术(RT PCR),研究了毛白杨初生和次生细胞壁形成中若干相关基因的差异表达,包括与细胞伸展、纤维素合成、木质素合成等有关的12个基因。结果表明:3个伸展酶基因(α Exp)在单细胞悬浮细胞系中均有大量表达,其中α Exp2最高,其次为α Exp3,表明处于旺盛的细胞伸展期,而小细胞团悬浮细胞系只有α Exp3的表达相对较强,表明处于细胞伸展后期或次生壁形成初期;在6个纤维素合成相关基因中,2种悬浮细胞系均有较高的CesA4和CaSy1表达,并且CesA1、CesA3 1和CesA3 2也有一定表达,表明它们均有不同程度的初生壁形成,但CesA3 1和CesA3 2的表达在小细胞团中相对较高,推测它有相对较多的纤维素合成和初生壁形成;2种悬浮细胞系中均未检测出Lac1和Unk1基因的表达,推测均没有木质素的大量合成和次生壁的完整发育。

硅对盐胁迫下枣树组织培养苗细胞壁形成和相关酶活性的影响

盐胁迫(75mmol·L-1NaCl)下,枣树微茎段外植体成活率、生根率及枣苗的侧根条数和长度、苗高、单株重量均较对照显著减小;盐胁迫下加硅(Si)(0.75mmol·L-1KSiO3),枣苗的前述指标与对照无显著性差异。盐胁迫下,枣组织培养生根苗细胞壁提取率显著下降,细胞壁中蛋白和低分子量果胶含量显著降低,EDTA可溶性果胶和碱溶性果胶含量显著提高,半纤维素和纤维素含量降低;盐胁迫下加Si,枣苗细胞壁提取率显著提高,细胞壁主要成分的含量水平与对照相近。与盐胁迫下相比,盐胁迫下加Si,虽然枣苗果胶甲酯酶(PME)和多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性升高未达显著性差异水平,但纤维素酶(Cx)活性显著降低,3种水解酶活性的比值均显著增大,细胞壁共价结合态H+-ATP酶活性显著升高。结果说明,提高培养基可溶性Si水平,可显著改善受盐胁迫枣苗细胞壁水解酶的活性平衡、组分含量的均衡及细胞壁内外溶质的适应性分配,从而为枣苗较好生长奠定了基础。

新型生物防裂剂对壶瓶枣细胞壁结构物质含量的影响

以易裂品种壶瓶枣为试材,在果实发育期喷施生物防裂剂I和防裂剂II,测定其可溶性果胶、原果胶、纤维素含量的动态变化规律,以探讨其生物防裂剂对壶瓶枣细胞壁结构物质含量的影响,为果实品质的提高及贮藏技术的完善提供理论依据。结果表明,采前防裂剂处理与对照相比,会增加可溶性果胶含量,防裂剂II对可溶性果胶的影响更大;在转色期到成熟期防裂剂I与对照相比,显著增加了原果胶的含量,而喷施防裂剂II原果胶的含量却基本没有发生变化;防裂剂I和II与对照相比,在枣果实膨大期之前和转色期之后都会促进纤维素含量的增加,防裂剂II处理的效果更为明显。采前喷施防裂剂处理可对枣果实发育期间细胞壁物质的含量造成影响,与原果胶和纤维素相比,防裂剂对可溶性果胶含量的影响较大,防裂剂II效果更加明显。