（果树学专业论文）银杏输导组织发育、跨细胞运输及水涝胁迫的影响.pdf

李丽：银杏输导组织发育、跨细胞运输及水涝胁迫的影响! 摘要 利用透射电镜、能谱分析对银杏输导组织发育进行研究，结果表明，银杏韧 皮部筛分子的发育是比较典型的p c d 过程，与大多数的动植物细胞不同，凋亡的 细胞器并不消失，大多潴留在筛分子壁形成卜蛋白质体( 前人的研究结论认为， 在裸子植物中并不存在) ；通过透射电镜观察，在银杏营养组织薄壁细胞中均未见 到胞间连丝的存在，仅在细胞壁部分区域观测到对列型单纹孔场，纹孔场的超微 结构中也未见有胞问连丝的存在，且在纹孔场周围有密集的细胞器分布，特别是 线粒体等，表明纹孔场是一个活跃的代谢区域。对于银杏薄壁细胞内吞的研究， 初步明确了存在于银杏薄壁细胞的跨膜运输至少具有内吞质膜微囊和液相物质的 功能；水涝胁迫下银杏幼苗根系大部分细胞发生规律性变化，其中细胞核逐渐变 形，核仁消失，核质凝聚浓缩，为变化最早的细胞器。液泡间相互融合，其变化 最为稳定。此外利用红外光谱分析发现根系内蛋白质和多胺的含量增加。具体结 果如下： i 银杏根系筛分子内壁潴留大量直径为3 0 u m 大小的微小颗粒，外壁膜结构， 包裹具有高电子密度的内核的p 一蛋白质体；银杏根系筛分子发育具有典型的细胞 程序性死亡( p c d ) 过程，p c d 的主要进程与大多数动植物细胞相类似，表现为细 胞核质浓缩，染色质凝缩并逐步凝聚在核膜周边，出现畸形核；内质网扩张并相 互连接合并，浅在部分与细胞膜融合，包裹细胞器后将细胞分为多个大小不等结 合性凋亡小体，细胞器随液胞崩溃，大量聚集在细胞内壁。线粒体降解有两种： 一种为基质电子密度下降，脊逐渐消亡呈空洞状，双层膜破毁；另一种是膜部分 区域结构破裂，内含物质外逸；从银杏根韧皮组织由蛋白薄壁细胞向筛分子发育 进程的超微结构可以看出，p 蛋白质体是由p c d 产生并潴留在筛分子内壁的结合 性凋亡小体发育而成；能谱分析p _ 蛋白质体元素组成，具有比筛分子壁组织更高 的s 、k 、p 含量，其中s 的元素百分比含量为4 6 4 ，细胞壁含量为2 1 4 9 6 ，是其 含量的两倍多，结合透射电镜观测具有高度电子密度，可以肯定为含s 、p 的p 一 蛋白质体，k 的含量2 1 6 2 ，是细胞壁1 4 2 3 9 6 的1 5 2 倍。p - 蛋白质体中p 、s 、k 三种元素含量较高，显示其为韧皮组织营养物质特别是糖运输的主要细胞器。 2 银杏幼苗营养组织薄壁细胞跨细胞运输在形态特征上存在两条可能途径： 纹孔场运输和吞排，所有银杏营养组织薄壁中均未见胞间连丝存在；薄壁细胞壁 上纹孔场为对列型单纹孔，常3 5 孔成对相连呈念珠状，相邻细胞壁厚度在l u m 左右，而纹孔场最窄处直径仅约0 2 - 0 3 u m ，纹孔场口处细胞器相对密集；薄壁细 胞吞排非常活跃，至少存在两种方式：受体介导内吞( r e c e p t o r - m e d i a t e de n d o e y t o s i s ) 奎堕! 堡查塑昱塑堡蕉宣! 堕塑熙孽输及水涝胁迫的影响! 和液相内吞( f l u i dp h a s ee n d o c y t o s i s ) ，分别内吞直径约0 0 5 0 1 u m 大小的椭圆形 或圆形微囊和溶于细胞基质的大分子液相物质；吞排开始，靠近细胞壁的部分质 膜内陷，形成受体有被小窝c p ( c o a t e dp i t s ) ，随后，包裹细胞质膜微囊配体 ( c a v e o l a e ) ，近胞壁处的质膜粘连并与质膜脱离形成有被小泡a v ( c o a t e dv e s i c l e s ) ， 进入细胞，最后，在溶酶体作用下，配体部分或全部分解，受体微囊被内吞进入 细胞；在叶肉细胞中，质膜内陷后出芽，局部延伸形成子芽体并与母芽体分离进 入原生质。内吞的子芽体小囊泡有两种类型：电子密度接近透明的“液相”小囊 泡、具有丰富纤维状条纹结构的小囊泡。 3 水涝处理后幼苗根系细胞中线粒体数量大量增加，内嵴逐渐降解，结构变形， 双层被膜破坏，并出现大量嗜锇颗粒。部分线粒体被膨大的淀粉粒充斥，最终转 变成了造粉体；细胞核逐渐变形，核仁消失，核质凝聚浓缩。观察表明细胞核是 细胞中受胁迫影响最先发生变化的细胞器；内质网槽库逐渐膨大成泡状结构，包 裹基质伸入到液泡中。部分形成环状内质网，包围降解的细胞器，最后内质网发 生片段化；细胞质膜发生质壁分离及内吞现象，胁迫后期内吞频繁；细胞液泡化 程度显著加剧，液泡间相互融合。整个胁迫过程中液泡变化相对稳定；细胞壁局 部区域凹陷，周围聚集大量结晶体p 一蛋白；髓鞘体逐步被液泡吞进，胁迫后期减 少消失。 4 随着水涝胁迫时间的延长，根系活力逐渐下降；与对照相比，经水涝处理的 红外光谱主要吸收峰的峰位变化不大，强度有所差别。处理过的在3 4 0 4 c m - 1 、 2 9 2 4 c m l 、1 6 5 1 c m - 1 、1 5 5 8 c m - 1 、1 7 4 7 c m - 1 、1 2 4 2 c m 、1 0 6 8 c m 。1 以及7 2 0 c m - 1 的吸收都 较对照增加。3 4 0 4 c m - 1 处的吸收峰为多糖类的羟基吸收峰，2 9 2 4 c m l 峰为c h ：的碳 氢反对称伸缩振动峰，1 6 5 1 c m - 附近的吸收峰为酰胺i 带，是c = o 的伸缩振动峰， 1 5 5 8 c m 。附近的吸收峰是酰胺i i 带，是n _ h 的弯曲振动和c n 的伸缩振动，1 7 4 7 c m - 1 处的吸收峰是羰基( c = o ) 的伸缩振动吸收带，1 2 4 2 c m - 1 峰为酰胺i 带，由c 帕勺伸 缩振动和n _ _ h 的弯曲振动引起，1 0 6 8 c m - 1 附近的强峰通常被指认为多糖的c o 振动 峰。当分子含有四个以上一c h 2 一所组成的长链时，在7 2 0 c m - 1 附近就会出现稳定的弱 吸收峰。1 6 5 1 c m - 1 、1 5 5 8 c m - 1 二个峰为蛋白质的特征谱带，多胺的特征谱带应在 3 4 0 4 c m - l n h 伸缩振动峰和7 2 0 c m - 1 c h z 的c h 弯曲振动峰。表明水涝胁迫使根系内部 蛋白质及多胺含量升高。 关键词：银杏，p c d ，p - 蛋白质体，跨膜运输，吞排，出芽，水涝胁迫，超微结构， 红外光谱，蛋白质，多胺 李丽：银杏输导组织发育、跨细胞运输及水涝胁迫的影响 ! a b s t r a c t u s ee l e c t r o n i cm i c r o s c o p ea n de n e r g ys p e c t r u ma n a l y s e st os t u d yt h ed e v e l o p m e n t o f s i e v ee l e m e n t si ng y m n o s p e r mg i n g k o ( g i n k g ob i l o b a l ) r o o tp h i o e m t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h ed e v e l o p m e n to fs i e v ee l e m e n t si ng i n g k or o o tp h i o e mh a dt h et y p i c a l c o u r s eo f p c d w h a tw a sd i f f e r e n tf r o mt h ec e l l si nm o s to f o t h e ra n i m a la n dp l a n tw a s t h a tt h em i n e dc e l lo r g a n e l l ed i dn o td i s a p p e a r , w h i c hr e m a i n e di ns i e v ee l e m e n t sa n d d e v e l o p e di n t op - p r o t e i nb o d y ( i th a db e e nt h o u g h tt h ep p r o t e i nb o d yd i dn o te x i s ti n g y m n o s p e r m ) ；a c c o r d i n gt ot h eo b s e r v a t i o no fe l e c t r o n i cm i c r o s c o p e ，p l a s m o d e s m a t a h a d n tb e e ns e e ni np a r e n c h y m ao f a l lg i n k g ov e g e t a t i v et i s s u e p i tf i e l d si nt h ec e l lw a l l o f p a r e n c h y m aw a t es y m m e t r i cs i m p l ep i t t h e r ew e r em a n yc e l lo r g a n e l l e sa r o u n dt h e p i tf i e l d s ，e s p e c i a l l yt h em i t o c h o n d r i a , w h i c hs h o w e dt h ep i tf i e l d sw e r ea c t i v e t h e s t u d yo fe n d o c y t o s i sp r o v e dt h ef o u n d a t i o n so fc a v e o l a ea n df l u i dp h a s ee n d o c y t o s i si n t h et r a n s c y t o s i si np a r e n c h y m ac e l l so ft h ev e g e t a t i v et i s s u eo fg i n k g o ；m o s tc e l l o r g a n e l l si ns e e d l i n g sr o o to fg i n k g oh a dr e g u l a rc h a n g e su n d e rf l o o d i n g ，a m o n gw h i c h t h ec e l ln u c l e u sw a sc h a n g e df i r s ta n dv a c u l a t i o nk e p tt h em o s ts t a b l ec h a n g e s ；a l o n g w i mt h ef l o o d i n ge x t e n s i o n ，t h er o o ts y s t e ma c t i v i t yw e n td o w ng r a d u a l l y , a n da p p l i c a t e f t i rt oa n a l y z i n gt h ev a r i a t i o n so fb i o c h e m i c a lm a t t e ri nt h e m ，w h i c hf o u n dt h a tt h e c o n t e n t so f p r o t e i na n dp o l y a m i n e sw e r ei n c r e a s e d s p e c i a l l ya sf o l l o w s ： 1 t h ei n s i d ew a l lh a da l a r g er e t e n t i o no f s m a l lg r a i n sw i mad i a m e t e ro f 3 - 4 埘【i l ， a n dt h eo u t s i d ew a l lm e m b r a n es t r u c t u r ew r a p p e dp - p r o t e i nb o d yw i t hak e r n e lo fh i g h e l e c t r o n i cd e n s i t y ；t h eg r o w t hh a dt h et y p i c a lp r o c e s so fp r o g r a m m e dc e l ld e a t h ( p c d ) ，i e t h e c e l lk a r y o p l a s mc o n d e n s e d ，c l l r o m a t i n sc o n g e a l e da n dc o n t r a c t e da n d g r a d u a l l ya g g l o m e r a t e dt ot h ep e r i p h e r yo ft h en u c l e a rm e m b r a n e ，a n da c c o r d i n g l ya n u c l e a ro fm a l f o r m a t i o na p p e a r e d ；t h ec n d o p l a s m i cr e t i c u l u me x t e n d e da n dc o n n e c t e d a n dm e r g e dm u t u a u y , a n dt h es h a l l o wp a r tf u s e dw i t ht h ec e l lm e m b r a n e a f t e rp a c k i n g t h ec e l lo r g a n e l l e t h ee n d o p l a s m i cr e t i c u l u md i v i d e dt h ee e l li n t os e v e r a lc o m b i n e d n e c r o t i cc o r p u s c l e so fd i f f e r e n ts i z e s t h ec e l lo r g a n e l l e sc o l l a p s i n g 、撕也t h ec e l la n d g a t h e r i n ga b u n d a n t l yi nt h ei n s i d ec e l lw a l l t h e r ew e r et w ok i n d so f d e g r a d a t i o n f o rt h e m i t o c h o n d r i a ：o n ew a st h a tt h ee l e c t r o n i cd e n s i t yo ft h em a t r i xd e c r e a s e d ，t h er i d g e s d i e do u tt ob ec a v i t a t i o n sg r a d u a l l y , a n dt h ed o u b l e l a y e rm e m b r a n eb r o k ea n dm i n e d ； t h eo t h e rw a st h a tp a r t so ft h et e r r i t o r i a ls t r u c t u r eo ft h em e m b r a n eb r o k e ，a n dt h e 李丽：银杏输导组织发育、跨细胞运输及水涝胁迫的影响 一4 s u b s t a n c ei tc o n t a i n e de s c a p e d ；t h eu l t r a s t r u c t u r eo ft h ec o u r s eo fg i n g k or o o tp h l o e m d e v e l o p i n gf r o mc e l lw i t hp r o t e i nt h i nw a l li n t os i e v ee l e m e n t sm i g h tm a k eo u tt h a tt h e p p r o t e i nb o d yw a sp r o d u c e di np c da n dd e v e l o p e dw i t hr e t e n t i o ni nt h ec o m b i n e d n e c r o t i cc o r p u s c l e ；t h ep - p r o t e i nh a dh i g h e rc o n t e n t so fs ，kpt h a nt h es i e v ee l e m e n t s w a l lt i s s u e ，a n dt h ep e r c e n t a g ec o m p o s i t i o no f sw a s4 6 4 ，w h i c hw a sm o r et h a nt w i c e t h ec o m p o s i t i o ni nt h ec e l lw a l lw i m2 1 4 a c c o r d i n gt ot h eo b s e r v a t i o nt h r o u g h t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p et h a ts h o w e dt h ep - p r o t e i nh a dh i g he l e c t r o n i cd e n s i t y , w em i g h ta f f l r mt h a ti tw a sap - p r o t e i nb o d yw i 也s p t h ec o m p o s i t i o no fkw a s 2 1 6 2 ，1 5 2t i m e st h a to ft h ec e l lw a l lw h i c hw a s1 4 2 3 t h ee x i s t i n go fh i g l l q u a n t i t yo f p , s ，ki np p r o t e i nb o d ys h o w e dp p r o t e i nb o d yw a st h em a i nc e l lo r g a n e l l e f o rn o u r i s h m e n tm a t e r i a li np h l o e m ，e s p e c i a l l yf o rs u g a rt r a n s p o r t a t i o n 2 t h e r ew e r et w op o s s i b l ew a y so ft r a n s c y t o s i si nm o r p h o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ： t h et r a n s p o r t a t i o no fp i tf i e l d s ，e n d o c y t o s i sa n de x o c y t o s i s p l a s m o d e s m a t ah a d n tb e e n s e e ni np a r e n c h y m ao fa l lg i n k g ov e g e t a t i v et i s s u e ；p i tf i e l d s i nt h ec e l lw a l lo f p a r e n c h y m aw e r es y m m e t r i cs i m p l ep i t ，u s u a l l y3 - 5o f t h e m j o i nt o g e t h e rt ob e a d sf o r m t h et h i c k n e s so f c l o s e rc e l lw a l l sw a sa b o u tl u m ，t h ed i a m e t e ro f t h en a r r o w e s tp i tf i e l d w a so n l y0 2 0 3u n l c e l l u l a ro r g a n e l l ew a sc o n f e r r e dn e a rt h ep i t t h ee n d o c y t o s i sa n d e x o e y t o s i so fp a r e n c h y m ac e l l sw e r ev e r ya c t i v e t h e r ew e r et w ow a y sa tl e a s ta b o u t e n d o c y t o s i s ：r e c e p t o r - m e d i a t e de n d o c y t o s i sa n df l u i dp h a s ee n d c y t o s i s ，s e p a r a t e l y i m b i b et h ee l l i p s eo rt h ec i r c u l a rm i c r o c y s tw h o s ed i a m e t e rw a sa p p r o x i m a t e l yo 0 5 - 0 1 u n ls i z ea n dt h eb i gm a c r o - m o l e c u l el i q u i dp h a s es u b s t a n c ew h i c hd i s s o l v e si nt h e m a t r i x w h e ne n d o c y t o s i sa n de x o c y t o s i sb e g a n ，t h ep a r t i a lp l a s m am e m b r a n ew h i c h w a sn e x tt ot h ec e l lw a l ls i n k e da n df o r m e dl i g a n dc o a t e dp i t s ，a f t e r w a r d sw r a p p e dt h e r e c e p t o ro fc a v e o l a e ，p l a s m am e m b r a n ew h i c hn e a rt h ec e l lw a l la d h e r e da n dw a s s e p a r a t e df r o m w i t ht h ep l a s m am e m b r a n et of o r mc o a t e dv e s i c i e s ，t h e ne n t e r e dt h ec e l l a tl a s t ，l i g a n dd e c o m p o s e sp a r t i a l l yo re n t i r e l y , c a v e o l a ee n t e r e dt h ec e l lb yl y s o s o m e s i nt h em e s o p h y l lc e l l ，t h ep l a s m am e m b r a n ee x t e n d e dg e m m aa f t e rs i n k e d ，p a r t i a l l y f o r m e dt h es u b g e m m aa n ds e p a r a t e dw i t ht h ev e n t e r - g e m m at oe n t e rt h ep l a s m a w h e n e n d o c y t o s i s ，t h es u b g e m m av e s i c i e sh a dt w ot y p e s ：o n ew h o s ee l e c t r o nd e n s i t yw a s l o wl i k e st h el i q u i dp h a s e ，a n da n o t h e rh a dr i c hf i b r o u ss t r i p es t r u c t u r e 3 u n d e rt h ef l o o d i n g ，t h eq u a n t i t yo fm i t o c h o n d r i ai n c r e a s e d t h es t r u c t u r ew a s d e f o r m e dw i mt h ed o u b l em e m b r a n e sd e s t r o y e da n di n n e rr i d g e sd e g r a d a t e d al a r g e 李丽：银杏输导组织发育、跨细胞运输及水涝胁迫的影响 5 n u m b e ro fo s m i o p i l i cg l o b u l e sa p p e a r e d d r a m a t i c a l l y t h ei n c r e a s e dn u m b e ra n d v o l u m eo fs t a r c hg r a i nm a d em i t o c h o n d r i ab e c o m et h eu m y l o p l a s t ；c e l ln u c l e u sw a s a l s od e f o r m e dg r a d u a l l y t h en u c l e o l u sd i s a p p e a r e da n dn u c l e o p l a s mw a sc o n d e n s e d c e l ln u c l e u sw a st h ef i r s ta f f a c t e db yf l o o d i n g ；e n d o p l a s m i cr e t i c u l u mc i s t e md i l a t e d ， w h i c ht h e nf o r m e dp h a g o c y t i cv a c u o l ea n dp a c k e dc y t o p l a s m i cm a t r i xi n t ov a c u o l e s s o m ef o r m e dar i n gt os u r r o u n dt h ed e g r a d e dm i t o c h o n d r i a ；p l a s m o l y s i sa n d e n d o c y t o s i sa p p e a r e di nc e l lm e m b r a n e ，a n de n d o c y t o s i sb e c a m ed r a m a t i c a l l ya tl a s t v a c u l a t i o nh a p p e n e di nt h ec e l l t h ev a c u o l e sw e r em e l t e dw i t he a c ho t h e r v a c u o l e s w a st h eo n l yc e l lo r g a n e l l et ok e 印s t a b l ec h a n g eu n d e rf l o o d i n g ；a b u n d a n tc o m p a c t c r y s t a l l i n ep - p r o t e i n sw 讹g a t h e r e da r o u n dp a r t i a ld i s m e m b e r m e n to fc e l lw a l l ；s i d c r o s o m ew 8 5 s w a l l o w e di n t ov a c u o l e ，n u m b e ro f w h i c hw a sr e d u c e dg r a d u a l l y , a n dd i s a p p e a r e da tl a s t 4 u s ea - n a p h t h y l a m i n eo x i d a t i o nt od e t e r m i n et h er o o ts y s t e ma c t i v i t yo fg i n k g o s e e d l i n gu n d e rt h ef l o o d i n gc o n d i t i o n ，a n dt h ef i r s t - t i m et oa p p l i c a t ef t i rt oa n a l y z i n g t h ev a r i a t i o n so fb i o c h e m i c a lm a t t e ri nl e a v e s t h er e s u l ts h o w e dt h a t ：a l o n gw i t ht h e f l o o d i n ge x c e n s i o n t h er o o ts y s t e ma c t i v i t yw e n td o w ng r a d u a l l y ；c o m p a r i n gw i mc k , t h ea b s o r h a n c eo fs a m p l e st r e a t e da t3 4 0 4 c m l 、2 9 2 4 c m l 、1 6 5 1 c m l 、1 5 5 8 c m 1 、 1 7 4 7 c m 一、1 2 4 2 c m l 、1 0 6 8 c m - i a n d7 2 0 c m - 1 w a se n h a n c e d t h ep e a ka t3 4 0 4 c m - t w a s a t t r i b u t e dt ot h em e t h y lg r o u p so fp o l y s a c c h a r i d e t h ep e a kn e a r2 9 2 4 c m 1w a s a t t r i b u t a b l et ot h es t r e t c h i n gv i b r a t i o no f c nt h ed o m i n a t i n gb a n d sn e a r1 6 5 1 ia n d 1 5 5 8 c m “w e r ea s s i g n e dt oa m i d eia n da m i di ir e s p e c t i v e l y t h ep e a ka t1 7 4 7 c m - 1w a s c a u s e db yt h es t r e t c h i n gv i b r a t i o no fc = o ，a n d1 2 4 2 e m 1c a u s e db yt h es t r e t c h i n g v i b r a t i o no fc na n db e n d i n gv i b r a t i o no f 卜i _ _ hw a sa m i d eh i t h et f i 【g l lp e a kn e a r 1 0 6 8 c m w a sa s s i g n e dt h ev i b r a t i o no f c - 0o f p o l y s a c c h a r i d e a w e a kp e a ka p p e a r e di n 7 2 0 c m b yt h er e a s o no fm o r et h a nf o u r c h 2 - i nl o n gc h a i ni nam o l e c u l e p r o t e i nw a s c h a r a c t e r i z e db yt h eb a n do f1 6 5 1 c m 1 、1 5 5 8 c m l , a n dt h et y p i c a lb a n do f p o l y a m i n e s s h o u l da p p e a ri nt h es t r e t c h i n gv i b r a t i o no f - n hi n3 4 0 4 e m 1a n db e n d i n gv i b r a t i o no f c hi n7 2 0 c m 1 , w h i c ha l li n d i c a t e dt h ec o n t e n t si n c r e a s e d k e yw o r d s ：百n g k o ，p c d ，p p r o t e i n ，t r a n s c y t o s i s ，e n d o c y t o s i sa n de x o c y t o s i s ， g e m m a - l i k ee x t e n s i o n ，f l o o d i n g ，u l t r a s t m c t u r e ，p r o t e i n ，p o l y a m i n e s 李丽：银杏输导组织发育、跨细胞运输及水涝胁迫的影响! 英文缩写 c c s b c c e r s e r p c d l d l s o d c a t p o d a d h g d h m e m d a a b a p u t c a d s p d 符号与缩写 英文全称 c o m p a n i o nc e l l 中文全称 伴胞 s i e v e e l e m e n t - c o m p a n i o n筛管一伴胞复合体 e n d o p l a s m i cr e t i c u l u m 内质网 s i e v ee l e m e n tr e t i c u l u m筛管内质网 p r o g r a m m e dc e l ld e a t h细胞程序性死亡 l o wd e n s i t yl i p o p r o t e i n低密度脂蛋白 s u p e r o x i d ed i s m u t a s e 超氧化物歧化酶 c a t a l a s e p e r o x i d a s e a l c o h o ld e h y d r o g e n a s e g l u t a m a t ed e h y d r o g e n a s e m a l i ce n z y m e m m o n d i m d e h y d e a b s e i s i ea c i d p u t r c s c i n e c a d a v e r i n e s p e r m i d l i n e 过氧化氢酶 过氧化物酶 乙醇脱氢酶 谷氨酸脱氢酶 苹果酸酶 丙二醛 脱落酸 腐胺 尸胺 亚精胺 李丽：银杏输导组织发育、跨细胞运输及水涝胁迫的影响! s p m f t i r n l n e n c h m r e r s c w c m c p c v v c c p c a v s p e r m i n e精胺 f o u r i e rt r a n s f o r mi n f r a r e ds p e c t r a傅里叶变换红外光谱法 n u c l e o l u s n u c l e a rm e m b r a n e n u c l e u s c h r o m a t i n m i t o c h o n d r i a 核仁 核膜 细胞核 染色质 线粒体 r o u g he n d o p l a s m i cr e t i c u l u m粗面内质网 s t a r c h c e l lw a l l c e l lm e m b r a n e c o a t e sp i t c o a t e dv e s i c i e s v a c u o l e s 淀粉体 细胞壁 细胞质膜 有被小窝 有被小泡 液泡 c o m p a c tc r y s t a l l i n ep - p r o t e i n结晶体p 一蛋白 c a v e o l a e 质膜微囊 李丽：银杏输导组织发育、跨细胞运输及水涝胁迫的影响 1 1 刖吾 1 1 筛分子发育与细胞程序性死亡p c d 1 1 1 筛分子的发育 筛管是由许多筛管分子( 筛管细胞、筛管节) 上下连接形成的管状结构，是同化 物运输的主要通道。与筛分子的运输功能相适应，筛分子具有特异的结构。筛分 子只具有初生壁，壁的主要组分是果胶和纤维素，上下端壁上分化出很多较大的 孔一筛孔。筛分子成熟的重要标志之一是筛孔的形成。筛孔的形成与胼胝质的沉 积有关，但发育成熟时，沉积在端壁上的胼胝质被降解，形成中空的孔道，即筛 孔。有筛孔的端壁叫做筛板，筛板上比较宽大的筛孔是筛分子彼此之间相互联系 的通道。筛分子侧面通常与一个或一列伴胞( c o m p a n i o nc e l l ，c c ) 相毗邻，伴胞 有核，细胞质浓厚，具有全套的细胞器，与筛管细胞配对存在，组成筛管伴胞复 合体( s i e v e - e l e m e n t c o m p a n i o n ，s e c c ) ，它们之间通过胞间连丝进行各种物质包括 代谢物和生物大分子的运输。筛分子的侧壁上具有许多特化的初生纹孔场，称为 筛域。筛域上的孔比一般薄壁细胞壁上初生纹孔场的孔大。裸子植物和蕨类植物 韧皮部无伴胞和筛管，运输有机物的分子是筛胞，筛胞与筛分子的主要区别在于 筛胞的细胞壁上只有筛域。筛管位于同化物装载途径中的关键位置，大部分光合 细胞形成的光合产物首先通过胞间连丝进入邻近s e c c 复合体的光合细胞，然后 释放到质外体，在进入s e c c 复合体中的伴胞，通过与质子的协同运输，最终进 入筛管分子进行长距离运输( 李合生，2 0 0 2 ) 。早期的筛管超微结构显示，筛管分 子发育过程呈现了典型的细胞凋亡现象，但与导管分子不同，成熟的筛管分子保 留了少数细胞器，仍具有生理活性( t h o r s c hje ta l 。，1 9 8 1 ) 。 双子叶植物筛分子在分化的过程中，细胞内部细胞器的选择性降解使得单个 的筛分子内部的结构发生巨大的改变，筛分子变成胞质运动阻力比较低的细胞通 道( g a r y ，t h o m p s o na n d s c h u l z ，1 9 9 9 ) 。在拟南芥筛分子发育的初始阶段，筛分 子与临近的薄壁细胞非常的相似，在随后的发育过程中细胞会在径向上伸长变成 长方形，而且在侧壁上加厚，细胞核变大；在以后的过程中核和大部分细胞器逐 奎亘! 堡查塑量塑堡鱼i 宣、_ 跨细胞运输及水涝胁迫的影响 一9 渐消失，同时原生质形成大的中央腔和窄的壁层，细胞壁也会进一步发育，形成 成熟的管状分子( w uh o n ga n dz h e n gx i n gf e n g ，2 0 0 3 ) 。在单子叶植物中对筛分 子个体发育的研究比较少。欧阳学智等人层将玉米细叶脉筛分子的发育过程分为 前拟晶体期、( 或者称为启动期) 、拟晶体期、成熟期和衰退期四个时期) ( 欧阳学 智，谢绍萍，李宝健，1 9 9 8 ) 。筛分子的整个成熟过程中，筛分子经历的是一个选 择性的自我吞噬的过程，导致了细胞中的一些组分降解或者消失。分化过程中细 胞组分的超微结构也会发生显著和剧烈的变化。 1 9 8 6 年，e i e t t h e r i o u s ( e l e f l h e r i o u s ep ，1 9 8 6 ) 以小麦根尖为材料研究原生 韧皮部筛管细胞的分化过程中，首次报道了细胞核的解体过程，即随着筛管细胞 的伸长，细胞核纵向拉伸，染色质在核的边缘聚集，并形成高电子密度的团块， 在染色质聚集部位的外层核膜膨大，核间隙明显增大，最后细胞核形成叶状突起， 连同包在其中的染色质团块与细胞核主体分离。这一过程与动物细胞凋亡的过程 颇为类似。吴鸿等( ( w uh o n ga n dz h e n gx i n gf e n g ，2 0 0 3 ) ) 观察了拟南芥根原 生韧皮部筛分子在发育过程中的超微结构变化，结果表明。细胞核具有细胞凋亡 的典型特征：出现核膜内陷、核质聚集并边缘化、核膜破毁以及最后核消失。细 胞核作为有界膜的实体消失了，因此筛分子失去了生长、转化和分裂的能力。 内质网( e n d o p l a s m i er e t i c u l u m ，e r ) 潴泡是酶的重要贮藏库，e r 可能是在 筛分子的分化过程中参与细胞自溶作用的重要酶源( z e e ，1 9 6 9 ) 。在筛分子刚开 始分化即拟晶体期的早期，e r 多以长的粗面内质网的形式存在，呈现长条弯曲延 伸状态，到了后期多以较短的片段形式存在( 欧阳学智，谢绍萍，李宝健，1 9 9 8 ) 。 在核开始降解的时候e r 的囊泡在数量上开始增加，形成一些堆叠，并失去核糖体 成为特殊的筛管内质网( s i e v ed e m e n tr e t