（植物学专业论文）植物细胞周期及花粉管生长中微丝和微管的相互作用.pdf

摘要 微管和微丝是细胞骨架的重要组成部分，植物发育过程中各种类型的细胞中都存在微丝微管 的相互作用。我们利用拟南芥悬浮培养细胞和百合花粉管分别研究了微管早前期带形成过程中和 花粉管极性生长过程中微丝微管的相互作用。 首先我们利用骨架特异性药物处理，并通过激光共聚焦显微镜调查了拟南芥悬浮培养细胞中 微管早前期带( p r o p r o p h a s eb a n d ，p p b ) 的形成过程。微丝微管荧光双标记显示，间期细胞的微 丝无规则排布。不与周质微管共定位。而在p p b 形成期间周质微丝与微管共定位。在p p b 起始 形成阶段，微丝带与宽微管带起形成并与微管带一起变窄。用微丝解聚剂l a t r u n c u l i na 处理细 胞，虽然宽微管带仍然可以形成但不能变窄：而在微丝稳定性药物p h a l l o i d i n ( 鬼笔环肽) 存在的 情况下，p p b 的形成没有显示任何不正常，因此完整的微丝骨架对形成正常的p p b 是必要的，而 微丝的动态并不是必需的。用b d m ( 2 ，3 b u t a n e d i o n em o n o x i m e ，2 , 3 - 丁二酮单肟，一种m y o s i n ( 肌球蛋白) 抑制剂) 处理，p p b 的正常形成受到阻遏，停留在宽的微管带的阶段，表明a c t o m y o s i n 与p p b 形成有关。用问接免疫荧光同时标记微管和m y o s i n ，显示在p p b 形成期m y o s i n 在p p b 区域有富集现象。结果表明当宽微管带变窄形成p p b 时微丝骨架可能在p p b 区域作为轨道利用 m y o s i n 运输周质微管。 虽然研究已经表明微丝骨架在花粉管生长中有及其重要的作用，但微管骨架的作用仍然有争 议。为了检验微管在花粉管生长中的作用，我们以百合花粉管为材料，对正在生长中的花粉管分 别用不同浓度的微管解聚剂( o r y z a l i n ，黄草消) 和稳定剂( t a x o l ，紫杉醇) 进行处理，发现微管 解聚对花粉管极性生长没有明显的影响，而随t a g o l 浓度逐渐增高，花粉管的生长随微管的稳定 被抑制。进一步对花粉管端部进行局部药物处理，发现局部破坏花粉管端部的微管几乎不影响花 粉管生长，而局部稳定微管则使花粉管向偏离微管稳定一侧的方向生长。结果表明，保持花粉管 端部的微管处于动态不稳定性对于花粉管的极性生长是至关重要的。 为了检验m y o s i n 在花粉管中的作f j ，我们以百合花粉管为试材，用特异的m y o s i n 抑制剂b d m 处理花粉管，发现用2 0m m o l l 的b d m 处理花粉管使花粉管端部膨大呈球形，端部的微丝和微 管的分布也发生了变化。在之后的恢复实验中，微丝、徽管重新恢复极性分布，花粉管端部也重 新恢复极性生长，不过在恢复过程中微管比微丝恢复得要慢。花粉管端部恢复极性没有固定位置 和方向。说明m y o s i n 在花粉管端部生长中起着重要作用，抑制m y o s i n 将使花粉管端部微丝受到 影响，进而影响微管和花粉管的极性生长。 关键词：微丝，微管，肌球蛋白，早前期带，极性生长，拟南芥悬浮培养细胞，百合花粉管 a b s t r a c t m i c r o t u b u l e sa n da c t i nf i l a m e n t sa r em a j o rc o m p o n e n t so ft h ec y t o s k e l a t o ni nc e l l s i n t e r a c t i o n s b e t w e e nm i c r o t u b u l e sa n dm i c r o f i i n m e n t se x i s t i nv a r i o u sk i n d so fc e l l st h r o u g h o u tt h ep r o g r e s s e s d u r i n gp l a n td e v e l o p m e n t ，i nt h i ss t u d y , s u s p e n s i o nc u l t u r e dc e l l so f a r a b i d o p s i st h a l 妇n aa n dp o l l e n t u b e so fl i l y 化f 日m 2l o n g i f l o r u m ) w e r ee m p l o y e dt os t u d yt h ei n t e m c t i o n sb e t w e e nm i c r o t u b u l e sa n d m i c r o f i l a m e n t sd u r i n gt h ef o r m a t i o no fp r e p r o p h a s eb a n d ( p p b ) a n dp o l a r i z e dg r o w t ho fp o l l e nt u b e ， r e s p e c t i v e l y t h ef o r m a t i o no f m i c r o t u b u l e 啪si sc o m p o s e do f as e r i e so f e v e n t st op o s i t i o nt h en e wc e l lp l a t e s i nm o s tp l a n t s h o w e v e r , t h em e c h a n i s mo f p p bf o r m a t i o nr e m a i n st ob ec l a r i f i e d i np r e s e n ts t u d y , t h e o r g a n i z a t i o no fp p b si na r a b i d o p s i ss u s p e n s i o nc u l t u r e dc e l l sw a si n v e s t i g a t e db yc o n f o c a ll a s e r s c a n n i n gm i c r o s c o p yc o m b i n e dw i mp h a r m a c o l o g i c a l t r e a t m e n t so fr e a g e n t s s p e c i f i c f o rt h e c y t o s k e l e t o ne l e m e n t s ，d o u b l es t a l n i n go ff - a c t i na n dm i c r o t u b u l e ss h o w e dt h a ta c t i nf i l a m e n t sw e r e a r r a n g e dr a n d o m l ya n dn o tc o - l o c a l i z e dw i t hc o r t i c a lm i c r o t u b u l e si ni n t e r p h a s ec e l l s h o w e v e r , c o r t i c a l a e t i n f i l a m e n t sc o l o e a l i z e d w i t h m i c r o t u b u l e s d u r i n g t h e f o r m a t i o no f p p b 3 a b r o a d a c t i n b a n d f o r m e d w i t ht h eb r o a dm i c r o t u b u l eb a n di nt h ei n i t i a t i o no fp p ba n dn a r r o w e dd o w nt o g e t h e rw i t ht h e m i c r o t u b u l eb a n dt of o r n lt h ep p b n e v e r t h e l e s s b r o a dm i c r o t u b u l eb a n d sw e l ef o r m e db u tf a i l e dt o n a r r o wd o w ni nc e l l st r e a t e dw i t ht h ef - a c t i nd i s r u p t o rl a t r u n c u l i na i nc o n t r a s t ，i nt h ep r e s e n c eo f p h a l l o i d i n ，as p e c i f i cf - a c t i ns t a b i l i z i n gd r u g , p p bf o r m a t i o nd i dn o te x h i b i ta n ya b n o r m a l i t y t h e r e f o r e ， t h ei n t e g r i t y , b u tn o tt h ed y n a m i c s ，o ft h ea c t i nc y t o s k e l e t o ni sn e c e s s a r yf o rt h ef o r m a t i o no fn o r m a l p p b s t r e a t m e n tw i t h2 ，3 - b u t a n e d i o n em o n o x i m e ( b d m ) ，am y o s i ni n h i b i t o r , a l s or e s u l t e di nt h e f o r m a t i o no f b r o a dm i c r o t u b u l eb a n d s ，i n d i c a t i n gt h a ta c t o m y o s i nm a yb ei n v o l v e di nt h er e a r r a n g e m e n t o f m i c r o t u b u l e st of o r mt h ep p b s d o u b l es t a i n i n go f m i c r o t u b u l e sa n dm y o s i n sr e v e a l e dt h a tm y o s i n s c o n c e n t r a t e di nt h ep p br e g i o nd u r i n gi t sf o r m a t i o n i ti ss u g g e s t e dt h a tt h ea c t i nc y t o s k e l e t o na tt h e p p bs i t em a ys e w ea sat r a c kt ot r a n s p o r tc o r t i c a lm i c r o t u b u l e sb yu s i n gm y o s i n sw h e nt h eb r o a d m i c r o t u b u l eb a n db a r r o w sd o w nt of o r mt h ep p b a l t h o u g ht h ea c t i nc y t o s k e l e t o ni sc r i t i c a lf o rp o l l e nt u b eg r o w t h ，t h er o l e so fm i c r o t u b u l e sa r es t i l l u n d e rd e b a t e i np r e s e n ts t u d y , g r o w t ho fl i l yp o l l e nt u b ew a si n v e s t i g a t e db yc o n f o c a ll a s e rs c a n n i n g m i c r o s c o p ya n dp h a r m a c o l o g i c a lt r e a t m e n t so fm i c r o t u b u l e - s p e c i f l cd r u g s ，o r y z a l i na n dt a x 0 1 i tw a s r e v e a l e dt h a tp o l l e nt u b eg r o w t hw a si n h i b i t e dw h e nt r e a t e dw i t ht a x o lt os t a b i l i z em i c r o t u b u l e s h o w e v e r a os i g n i f i c a n te f f e c tw a so b s e r v e dw h e nt r e a t e dw i t ho r y z a l i nt od i s r u p tm i c r o t u b u l e s i n a d d i t i o n ，l o c a ls t a b i l i z a t i o no fm i c r o t u b u l e sa tt h ep o l l e nt u b et i pc a u s e dc h a n g eo ft h ed i r e c t i o no f g r o w i n gp o l l e nt u b e ，t u r n e da w a yf r o mt h el o c a l l ym i c r o t u b u t e - s t a b i l i z e ds i d eb yt h et r e a t m e n t ，b u tn o o b v i o u sc h a n g e sw e r eo b s e r v e dw h e nm i c m t a b u l e sa tt h ep o l l e nt u b et i pw e r ed i s r u p t e dl o c a l l y i ti s s u g g e s t e dt h a tt h ed y n a m i c so fm i c r o t u b u l e si np o l l e nt u b et i pi si n d i s p e n s a b l ef o rp o l a r i z e dg r o w t ho f p o l l e nt u b e s i i i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h er o l eo fm y o s i n si nd pg r o w t ho fp o l l e nt u b e s ，b d m ，ag e n e r a lm y o s i n a t p a s ei n h i b i t o r , w a sa p p l i e dd u r i n gt h e 邱g r o w t ho fl i l yp o l l e nt u b e s t r e a t m e n tw i t h2 0m m o l l b d mr e s u l t e di nac h a n g ef r o ma n i s o t r o p yt oi s o t r o p yo fp o l l e nt u b eg r o w t h t h ed i s t r i b u t i o no f m i e r o f i l a m e n t sa n dm i c r o t u b u l e sa tt h et i po fp o l l e nt u b e sw a sa l s oc h a n g e dw i t h s u c ht r e a t m e n t a f t e r t h er e m o v a lo fb d m ，m i c r o f i l a m e n t s ，m i c r o t u b u l e s ，a n dt h ep o l a rg r o w t ho fp o l l e nt u b e sb a c k e dt o n o r m a l t h er e f o r m a t i o no f m i c r o t u b u l ea r r a yt o o kl o n g e rt i m et h a na c t i t tf i l a m e n t sd u r i n gt h ep r o c e s s t h ed i r e c t i o no fr e n e w e dp o l a rg r o w t ho ft h ep o l l e nt u b ew a su n c e r t a i n t h e s er e s u l t ss u g g e s t e dt h a t m y o s i n sp l a y e s s e n t i a lr o l ei nt i pg r o w t ho fp o l l e nt u b e i n h i b i t i o no fm y o s i n sm a ya f f e c ta c t i n f i l a m e n t s ，a n d 如m 日t h ed i s t r i b u t i o no f m i e r o t u b u | e sa n dt h et | pg r o v a l ao f p o u c ht u b e s k e yw o r d s ：a c t i n ，m i c r o t u b u l e ，m y o s i n ，p r e p r o p h a s eb a n d ，p o l a rg r o w t h , a r a b i d o p s & s u s p e n s i o n c u l t m _ e dc e l l ，咖p o l l e nt u b e i l l 英文缩写 a p m b i 砷“ b s a c d d m s o e g l a f i t c l a t a m 【b s m e s m l - 7 o r y z a l i n p b s p h a l l o i d i n p i p e s p m s f t a x o l t r l t c 英文名称 缩略词 a b b r e v i a t i 0 1 1 $ a m i p r o p h o s m e t h y | 2 3 - b m a n e d i o n em o n o x i m e b o v i n es c n l ma l b u m i n c y t o e h a l a s i nd d i m e t h y ls u l f o x i d e e t h y l e n eg l y c o l - b i s ( b - a m i n o e t h y le t h e 0 - n ，n ，n ，n t e t r a c e t i ca c i d f l u o r e s c e i ni s o t h i o c y a n a t e l a t r u n c u l i na 3 - m a l e i m i d o b e n z o i ca c i dn h y d r o x y s u c c i n i m i d e e s t e r 2 一f n - m o r p h o l i n o ) e t h a n e s u l f o n i ca c i d 1 - ( 5 一i o d o n a p h t h a l e n e - 1 一s u l f o n y l ) - l h - h e x h y d r o 1 4 一 d i a z a o i n e p h o s p h a t eb u f f e rs o l l u t i o n p i p e r a z i n e - n , n - b i s2 - e t h a n e s u l f o n i ca c i d p h e n y l m e t h y l s u l f o n y lf l u o r i d e p a e l i t a x e l t e t r a m e t h y lr h o d a m i n ei s o t h i o c y a n a t e 中文名称 甲基胺草磷 2 , 3 一丁二酮单肟 牛血清白蛋白 细胞松弛素d 二甲基亚砜 乙二醇双( 1 3 - 氨己基) 四乙酸 异硫氰酸荧光素 2 n 吗啡啉已磺酸 黄草消 磷酸盐缓冲液 鬼笔环肽 哌嗪_ n _ n 1 2 已烷磺酸 苯甲基磺酰氟 紫杉醇 四甲基罗丹明异硫氰酸酯 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 巷森互 时间：7 , o d 年f 月岱日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 导师签名 丑时间：伽口z 年珀s 日 时间：咖6 年6 月心日 春 舭秘翘 中国农业大学搏士学位论文 第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 植物细胞周期中微管微丝相互作用 虽然微管微丝各自有其不同的功能，但人们越来越清楚地看到这些似乎界限分明的细胞骨架 系统之间却有明显的相互作用存在，这种相互作用构成许多基本的细胞生物学过程，包括细胞形 态建成、极性生长、细胞分裂、伤口愈合和胞质流动，等等。一般说来这种细胞骨架相互作用发 生在那些要求建立和维持动态的细胞不对称的过程中，这些不对称过程对刺激作出反应，在形状 和方向上作出迅速的细胞内重组和改变。这些相互作用的普遍发生表明了它们对生命活动的重要 性，因此了解微丝微管相互作用的机理是理解生物形态建成的关键，这反过来又是理解某些生命 过程的一个重要步骤。 对植物微丝和微管间功能性的相互作用方面的研究已经积累了很多的证据，主要包括过 去的药理学研究和固定组织的观察，以及最近利用分子生物学技术在活体细胞研究中取得的 重要进展。 1 1 1 植物细胞周期中微丝和微管的动态分布 在植物细胞周期中，不同时期的植物细胞具有不同的微管列阵。一般来说，高等植物细胞周 期中存在四种类型的微管列阵( 如图1 - 1 ) ：即问期周质微管列阵( c o n c a 】m i c r o t u b u l e ) 、早前期 微管带( p r e p r o p h a s eb a n d ，简称p p b ) 、纺锤体微管( s p i n d l em i c m t u b u l e ) 和成膜体微管 ( p h r a g m o p l a s t m i c m t u b u l e ) 。这些微管列阵在细胞周期的不同阶段执行着不同的功能，并随着细 胞周期的过程发生有规律的转换。植物微丝骨架也遍及整个细胞周期，它们也随细胞时期的不同 组装成不同的动态列阵。 间期细胞中，微丝和微管主要存在于细胞周质中，在核周围和胞质中微丝与微管也有分布， 它们的分布相似但不完全相同，可能微丝和微管都参与了细胞的形态建成、核定位到胞质中心和 胞质细胞器的移动( s c h m i t a n d l a m b e r t ，1 9 8 7 ) 。 在细胞即将进入分裂期时，靠近质膜，纤细的周质微丝平行于周质微管( s o n o b ea n d s h i b a o k a ，1 9 8 9 ) 。在由g 2 期向m 期转化过程中微丝从周质汇聚，或者重新聚合与微管早前期 带共排列而形成微丝早前期带( 图1 - 1 ) ，微丝带所占区域比微管带要宽，它们标志着将来新细 胞壁形成的位置( c l e a r y ，1 9 9 5 ) ，这个环状结构的形成对于形态建成是至关重要的，并且它影 响着微管和微丝相互作用。 中国农业大学博士学位论文 第博文献综述 图1 - 1正在分裂的植物细胞的细胞骨架组装 f i g u r e1 - 1c y t o s k e l e l a lo r g a n i z a t i o ni nd i v i d i n gp l a n tc e l l s d r a w i n g sf o rp r o p h a s ea n di n t e r p b a s ec e l l sr e p r e s e n tp r o j e c t i o n so fa t h r e e d i m e n s i o n a lv i e ws h o w i n gb o t ht h ec e l l s u r f a c ea n di n t e r n a lf e a t u r e s d r a w i n g sf o rc e l l si nm i t o s i sa n dc y t o k i n e s i sr e p r e s e n tm i d p l a n e ，c r o s s s e c t i o n a lv i e w s s h o w i n go n l yt h eo u t l i n e so f t h ec e l lc o r t e x a ta l ls t a g e so f t h e c e l lc y c l e ，c y t o p l a s m i cs t r a n d sc o n t a i n i n ga c t i nf i l a m e n t s s p a nt h ev a c u o l e ，l i n k i n gt h ec y t o p l a s ms u r r o u n d i n gt h en u c l e u sw i t ht h ec o r t i c a lc y t o p l a s m d u r i n gp r o p h a s e ，ac o r t i c a l p r e p r o p h a s eb a n d ( p p b 、o fm i c r o t n b u l e sc i r c u m s c r i b e st h ef u t u r ep l a n eo fc e l ld i v i s i o n a c t i nf i l a m e n t sa r ed i s t r i b u t e d t h r o u g h o u tt h ec e l lc o r t e xd u r i n gp r o p h a s e ，b u ts o m ea l ec l e a r l ya l i g n e dt o g e t h e rw i t ht h em i c r o t u b u l e so ft h ep p bw h e n t h em i c r o t u b u l ep p bi sd i s a s s e m b l e do ne n t r yi n t om i t o s i s ，t h ea c t i oc o m p o n e n to ft h ep p ba l s od i s a p p e a r s ，l e a v i n g b e h i n da l la c t i nd e p l e t e dz o n ei nt h ec e l lc o r t e xt h a tp e r s i s t sa n dm a r k st h ed i v i s i o ns i t et h r o u g h o u tm i t o s i sa n d c y t o k i n e s i sa f t e rc o m p l e t i o no fm i t o s i s ，ap h r a g m o p l a s to fm i c r o t u b u l e sa n da c t i nf i l a m e n t si s i n i t i a t e db e t w e e n d a u g h t e rn u c l e i w h i c hg u i d e st h em o v e m e n to fg o l g i d e r i v e dv e s i c l e sc o n t a i n i n gc e l lw a l lm a t e r i a l st ot h ec e l lp l a t ea s c y t o k i n e s i sp r o c e e d s ，t h ep h r a g m o p l a s te x p a n d sc e n t r i f u g a l l yu n t i li tf u s e sw i t ht h ep a r e n t a lp l a s m am e m b r a n ea n dc e l l w a l la tt h ec o r t i c a ld i v i s i o ns i t ep r e v i o u s l yo c c u p i e db yt h ep p b ( 引自s m i t h ，2 0 0 1 ) 在核膜崩解之后，大多数的微丝甲前期带从周质位置消失，从而导致形成一个微丝缺失 带( a c t i nd e p l e t e dz o n e ，a d z ) 。这条带准确定位了细胞板的位置( c l e a r y ，1 9 9 5 ) 。同时，胞 质微丝包围和穿过有丝分裂纺锤体( k e n g e ne ta i ，1 9 9 5 ) ，在纺锤体周围形成一个笼状结构。 而存南中期向后期转换期间在赤道处这个笼状结构沿纺锤体轴延伸而在极区这个网状结构逐 渐变小( s c h m i ta n dl a m b e r t ，1 9 8 7 ) 。在微管纺锤体内也发现r _ 些微丝纤维，靠近两极和着 中国农业大学博士学位论文 第一章文献综述 丝粒微管处有微丝存在( s c h m i ta n d l a m b e r t ，1 9 9 0 3 。 在后期后段，一个新的微丝群体聚集在中间区。这些微丝侵入n a p 将形成成膜体的胞质区 ( s c l u n i ta n dl a m b e r t ，1 9 8 8 ) ，这个区域微丝数量的提高可能是一个主动的机制( s c h m i ta n d l a m b e r t ，1 9 8 7 ；e n d l 6e ta l ，1 9 9 8 ) 。在后期的后一阶段，一些微丝出现在细胞的中间区域，这些 微丝重新聚集靠近重新形成的核的表面( z h a n g a ta 1 ，1 9 9 3 ) ，它们的正端朝向细胞板( s t a e h e l i n a n dh e l p e r ，1 9 9 6 ) 。在末期，这些微丝缩短并形成圈靠近它们的母细胞壁( 图1 - 1 ) 。周质微丝连 接到成膜体的边缘，指导成膜体侧向生长到之前被早前期带所占据的位置( v a l s t e ra n dh e p l e r ， 1 9 9 7 ) 。 在整个植物细胞周期中，微丝和微管存在着广泛的共定位现象。在细胞中微管存在的部位， 许多位置发现有微丝分布( 图1 1 ) ，电镜显示一些细丝伴随许多周质微管( l a n c e l l ea n dh e p l e r ， 1 9 9 1 ：t o m i n a g a e ta 1 ，1 9 9 7 ) ，免疫金标和重酶解m y o s i n 的标记结果表明这些细丝是微丝( l a n c e l l e a n d h e p l e r ，1 9 9 1 ) 。免疫荧光研究也显示了横向的微丝与微管问的共定位( t o m i n a g a e t a l ，1 9 9 7 ) 。 与细胞周期紧密联系的周质层( t o m i n a g a e ta 1 ，1 9 9 7 ) 、早前期微管带( m i n e y u k i a n d p a l e v i t z1 9 9 0 ， e l e f l h e r i o ua n d p a l e v i t z l 9 9 2 ) 、穿过液泡的细胞质索( k a d o t a a n d w a d a ，1 9 9 5 ) 、成膜体微管列阵 处( l l o y d ，1 9 8 7 ) 均有微丝与其共分布的现象。 1 1 2 细胞周期中微丝微管相互作用 在有丝分裂期问微丝骨架与微管骨架紧密相关。已有很多有说服力的证据显示微丝和微管之 间相互依赖，它们或者相互替代或者协同作用( g a v i n ，1 9 9 7 ) 。几种马达蛋白可能执行同等的功 能沿微丝和微管运输物质( k a r k ia n dh o l z b a u m ，1 9 9 9 ) 。与微管骨架相关联，微丝参与了细胞周 期中的许多事件，包括细胞分裂和胞质分裂( t m a se ta 1 ，1 9 8 7 ；g a v i n ，1 9 9 7 ) 等。这些过程既 影响形态建成又关系到后期的发育，所以对这些过程的控制是至关重要的。 问期周质微丝微管相互作用 对于植物细胞周质微丝和微管的研究较多，它们不但存在共定位现象，而且通过药物处理发 现，两种骨架系统中一种遭到破坏时，另一种会受到很大影响，其相互影响显而易见。 微丝可能控制微管组装：在许多细胞过程中用细胞松弛素破坏微丝会抑制微管的重新组装。 在发育中的百日草的管状组织中，微管利微丝有一个从纵向排列重新组装成横向排列的过程，在 此过程中利用细胞松弛素解聚微丝抑制了微管重新进行横向排列的过程( k o b a y a s h ie ta 1 ，1 9 8 8 ) 。 在同步化的烟草b y - 2 细胞中，用高浓度的细胞松弛素破坏微丝，阻止了正常的微管的重建，包括 细胞分裂之后的横向的周质微管列阵的重排( h a s e z a w ae ta 1 ，1 9 9 8 ) 。这些结果显示周质微丝有 助于稳定横向周质微管列阵。在所有这些情况中虽然低浓度细胞松弛素睦时间处理摄终能使正常 中国农业大学博士学位论文 第一章文献综述 的微管横向列阵和细胞延长方向遭到破坏，但它只能使正在转变过程中的微管列阵受到破坏而不 能使已经存在的稳定的微管列阵发生快速的改变( s e a g u l l ，1 9 9 0 ) 。在转g f p - t u b u l i n 融合基因的 烟草b y - 2 细胞从m 期向g | 期的转换过程中，利用b a ( b i s t h e o n e l l i d e a ，一种微丝破坏性药物) 破 坏辙丝，结果微管不能正常组装成周质微管( y o n e d ae ta l ，2 0 0 4 ) ，显示了微丝对于微管的重新 组装起着至关重要的作用。 微管可能控制微丝的组装：不但微丝可能控制周质微管，周质微丝的组装也可能依赖微管。 微管的解聚导致胡萝h 悬浮细胞微丝骨架的不规则变化和横向周质微丝的减少( t r a a se ta 1 ， 1 9 8 7 ) ，也能造成百日草正发育的管状组织中微丝无序化( k o b a y a s h ie ta 1 ，1 9 8 8 ) 。不但用t a x o l 稳定微管提高了微丝束的稳定性，而且微管解聚也使黑麦根端细胞的微丝束对低温的破坏更敏感 ( c h ue ta 1 ，1 9 9 3 ) 。虽然并未发现使微管解聚能够明显影响微丝，但微管解聚却可以便微丝对 细胞松弛素变得更敏感。如在海藻中微管解聚虽没影响周质微丝，然而当同时用细胞松弛素处理 时徽管解聚使微丝对药物的敏感程度超出原来数十倍( c o l l i n g se l ：a 1 ，1 9 9 6 ) 。 早前期微管微丝相互作用 在多种植物的根尖细胞中早前期微管带处有微丝共分布，有关微丝在早前期微管带形成过 程中的作用目前还存在不同的说法。当用细胞松驰素处理小麦根尖后，早前期微丝带消失而 微管带依然存在，但是用秋水仙素处理后，则早前期带处的微管和微丝均消失( m e c u r d ya n d g u n n i n g ，1 9 9 0 ) ，这似乎说明是微管负责微丝的聚集。而另有报道表明，细胞松驰素处理洋葱 根尖后早前期微管带的形成受到抑制，宽度明显增加( m i n e y u k ia n dp a l e v i t a , 1 9 9 0 ；e l e f t h u e r o u a n d p a l e v - t z ，1 9 9 2 ) ，这又引出另外一种观点，即：微丝参与了早前期微管带的形成过程。在前 期结束前p p b 中微丝沿微管解聚，但其它位置的微丝却保留下来，在细胞周质中p p b 原来的位置 留下一个微丝缺失区a d z ( 图1 - 1 ) 。在许多类型的植物细胞中，遍及有丝分裂期和胞质分裂期， a d z 均保留了下来并标志着分裂位置( c l e a r ye ta 1 ，1 9 9 2 ：c l e a r y ，1 9 9 5 ) 。基于以上结果推 断，p p b 留下的信号可能主要依靠基于微丝的信号在前期的沉积，并与有丝分裂的成膜体竞争 保留下来的( g i m 6 n e z 。a b i f i ne ta 1 ，1 9 9 7 ) 。 中期微管微丝相互作用 对纺锤体处微丝存在与否及其功能的研究，结论还不一致。f o r e r 等通过电镜观察发现 h a e m a n t h u s 的胚乳细胞的着丝点微管处有微丝分布，于是他们认为微丝有可能在染色体移动过程 中起作用( f o r e r 1 9 7 9 ) 。但是用1 0 肛g m l 的细胞松驰素破坏微丝后，并不影响染色体的移动 ( s c h m i ta n dl a m b e r t ，1 9 8 7 ) ，秋水仙素处理解聚微管后，对微丝的分布也无影响，因此微管与 微丝骨架之间似乎互不影响。而在小麦细胞中，统锤体微管处未发现有微丝分布( m c c u r d ya n d 4 中国农业大学博士学位论文 第一章文献综述 g t m a i n g ，1 9 9 0 ) ，由于此时微管集中分布于纺锤体处，周质中并不存在微管，因此此时周质微丝 可能担负着其它的功能( p a n t e r i se t a l ，1 9 9 2 ) 。 后期和末期微丝微管的相互作用 成膜体处有微丝和微管的共分布是处于分裂期的植物细胞的一个普遍特点。微管和微丝 是成膜体的主要成分，在植物细胞胞质分裂期间共同参与细胞板的形成( s t a e h e l i na n d h e p l e r ， 1 9 9 6 ) 。细胞松驰素处理破坏微丝后，成膜体微管依然存在，而用秋水仙素及黄草消解聚微 管后，该处的微丝却不复存在，因此推测，成膜体微管负责着微丝的集中。但是经过除草剂 c i p c ( c h l o r o i s o p r o p y l p h e n y lc a r b a m a t e ) 长期处理破坏微管后，微丝依然存在( l l o y da n dt r a s s ， 1 9 8 8 ) 。有关成膜体处微丝的功能还存在争论。微丝对囊泡类物质运输到赤道板是必须的， 在这一过程中微管为微丝及m y o s i n 提供一个支架，成膜体处微丝被破坏后，虽然不影响细胞 分裂，但细胞板的位置不正常，例如用细胞松弛素处理正分裂的植物细胞造成新细胞壁的错 误定位，这显示胞质分裂的空闻控制需要微丝( l l o y da n dt r a a s ，1 9 8 8 ) 。而影响微丝聚合的 物质如单体a c t i n 结合蛋a p r o f i l i n ( v a l s t e re ta 1 ，1 9 9 7 ) 明显影响胞质分裂进程。 药理学研究也证明了在胞质分裂的早期和后期a e l o m y o s i n 介导了成膜体与分裂位置之间的 动态相互作用。例如用b d m 处理正进行胞质分裂的鸭跖草雄蕊毛细胞造成胞质分裂早期细胞板 的错误定位，而没有改变成膜体细胞骨架的组装( h e p l e re la 1 ，2 0 0 2 ) 。另外b d m 和m l - 7 在 胞质分裂的后期延迟了细胞板的侧向扩展( m o l c h a n e l a l ，2 0 0 2 ) 。因此只有我们知道了每种植物 m y o s i n 在分裂细胞中的准确定位和功能后，才能真正理解m y o s i n 在植物胞质分裂中的功能。 1 1 3 用显微注射和分子生物学方法研究微丝微管相互作用 近些年来用活体细胞研究动物微丝微管相互作用已经取得了很大进步，为了确定植物中微丝 微管