空间代谢组技术在植物研究中的应用与前景

空间代谢组技术是一种整合了质谱成像和代谢组学的新兴研究技术,该项技术可以获得生物组织中大量已知或未知内源性代谢物分子的结构、含量和空间分布信息,精准定位组织中的代谢物分布,对揭示植物代谢物的合成、积累和调控机理至关重要。本文介绍了空间代谢组技术的研究现状,重点综述了空间代谢组技术在植物组织研究方面的前沿应用,探讨了空间代谢组技术在植物单细胞水平研究领域中的应用与挑战,以期为研究植物生长发育及空间代谢网络的调控提供新的途径,为解决农业生产、植物能源开发等领域的问题提供关键支持。

植物细胞外囊泡及其分析技术的进展

细胞外囊泡是细胞在生理和病理条件下通过胞吐作用释放的具有磷脂双分子层结构的纳米级囊泡。细胞外囊泡作为蛋白质、核酸、脂质和代谢物等物质的载体,能够在细胞与细胞之间穿梭,行使物质传递、信息交流的功能,是细胞间通讯的重要媒介。近年来,植物中细胞外囊泡的研究也不断深入,其研究和分析技术也取得了很大进展。本文介绍了细胞外囊泡的组成,综述了植物中细胞外囊泡的生物学功能,分析了细胞外囊泡分离与富集方法的优缺点,以及原位成像技术的应用,最后对植物细胞外囊泡研究技术发展的重点进行了展望。

利用原子力显微术在纳米尺度上检测植物细胞质膜完整性

目的:探究原子力显微镜检测植物细胞质膜的损伤程度及其定量分析的方法。方法:采用酶解法制备拟南芥原生质体,原生质体经MβCD(Methyl-β-cyclodextrin)处理造成质膜损伤后,利用原子力显微镜进行成像,最后通过NanoScope Analysis软件进行成像分析,对粗糙度Ra(平均粗糙度)、Rq(均方根粗糙度)和Rmax(最高数据点和最低数据点之间的最大垂直距离)值以及从孔隙周围的长轴和短轴上测量获得孔隙的直径和深度进行了系统的测算。结果:与对照组对比,经MβCD处理的样品表面出现大量的孔隙,且粗糙度Ra、Rq和Rmax值均显著高于对照组。结论:原子力显微镜可以检测拟南芥细胞质膜的损伤,并对损伤程度进行定量分析,为探究质膜完整性提供了一个可行的新思路。

适配体技术及其在植物科学研究中的应用

适配体是一种从人工合成的文库中筛选出来、能够特异结合靶标分子的单链寡核苷酸或多肽。适配体基于自身结构和序列与靶分子特异结合并调节其活性,应用于生物体内分子功能研究及新型药物制剂的研发。近年来,多肽适配体广泛应用于医学、遗传学和分子生物学等多个领域,成为一种高效、特异且功能强大的新工具。在植物研究中,随着相应体系的建立、应用和推广,适配体技术逐渐成为研究植物分子功能的有效工具。该文综述了不同类型的适配体、筛选原理及优缺点,以及在植物研究中的应用。可以预见,随着分子设计育种技术的发展,适配体技术有望成为植物科学领域有价值的应用工具。

植物蛋白质O-糖基化修饰的研究进展

糖基化是最主要的蛋白质翻译后修饰方式之一,主要有N-糖基化、O-糖基化和糖基磷脂酰肌醇锚定修饰三种类型。在植物细胞中,O-糖基化修饰广泛发生,它不仅参与蛋白质转录调节、信号转导,还与细胞壁合成等生物学过程紧密相关。在多种O-糖基化修饰类型中,O-N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)糖基化修饰结构独特、易于检测和表征,因此已经有许多相关技术实现了对其的表征。然而,其他类型O-糖基化修饰蛋白的结构和功能仍有待更全面的研究。该文综述了植物蛋白中不同类型O-糖基化修饰的相关研究进展,总结了植物O-糖基化修饰蛋白检测技术的优缺点,最后展望了这些技术在植物蛋白质O-糖基化修饰研究中的应用前景。

湿加松个体老化模式与平茬复幼的机理

松树是我国重要的针叶树造林树种.在早期的生产实践中,通过树木复幼等技术,可以有效提升多种针叶树树种的无性繁育,但缺乏从分子水平上对其进行评价和测算.本研究以实生湿加松和平茬复幼的湿加松(Pinus elliottii×P.caribaea)为研究对象,结合转录组测序、加权基因共表达网络分析、荧光实时定量PCR等多种技术,鉴定到Pt6G14330,Pt6G55590,Pt9G03170,Pt3G66280(AP2L3),PtJG21230,Pt4G16540,Pt2G41770(DAL10),Pt1G04760(MADS28)等年龄标记基因,同时借助这些基因阐明了湿加松个体发育老化的空间模式,并揭示了平茬复幼的分子机制.本研究还发现,平茬后湿加松嫩枝中茉莉素、水杨酸、生长素等含量显著上升,脱落酸含量显著下降,暗示树木的平茬复幼与激素变化密切相关.这一研究不仅从分子水平厘清了针叶树的组织年龄变化规律,也为树木高效规模化繁育过程中复合生长调节剂的研发提供了理论指导.

块染技术在生物样品超微结构三维重构中的应用

该文主要探究生物大分子和各种细胞器的空间位置、相互作用的细节信息,对解析生命过程至关重要。因此,通过体电子显微学技术,实现大尺度生物样品的超微结构的三维重构,对促进细胞生物学、神经生物学等的研究具有重要意义。然而,生物样品本身只能提供微弱的电子反差,电镜成像后样品的细节结构不清晰。染色技术可以有效地增大样品的电子散射差异,提高样品超微结构的电镜图像质量。近年来,已有大量研究使用块染技术实现了大尺度样品的超微结构成像,该文通过概述电镜样品的制备过程、染色方法和染色原理,比较了在块染过程中不同的桥联剂和块染剂的特点,以期为促进块染技术的应用和发展提供有效思路。