植物纤维素合成酶研究进展

纤维素是自然界分布最广、含量最多的一种多糖,占植物碳含量的50%以上。在植物中,纤维素是细胞壁的主要组分和承重元件,由纤维素合成酶复合体(CSCs)在质膜上催化合成。笔者综述了纤维素合成酶(CESA)的类型、结构、互作基因及关于CSCs结构、组装、运输的研究进展。植物细胞壁分为初生细胞壁和次生细胞壁,不同类型细胞壁中控制纤维素合成的CSCs由不同类型的纤维素合成酶(CESA)构成,且CSCs中CESAs的比例可能具有物种特异性。大多数植物中CESAs的化学计量比都是1∶1∶1,但在杨树的应力木组织中次生细胞壁相关CESAs的化学计量比为8∶3∶1。CSCs在高尔基体上装配并通过跨高尔基体网络分泌到质膜,而质膜上CSCs的丰度和分布很大程度上决定了纤维素的定向沉积。纤维素的合成和定向沉积在植物生长发育及抵御胁迫过程中发挥重要的作用。目前已发现多个关键基因通过与CSCs中特定CESA互作来识别和调控CSCs的运输。CESAs基因的表达水平也是影响纤维素合成的重要因素,油菜素甾醇等激素能通过调控CESAs的表达来控制纤维素的合成。未来在CESA功能、CSCs结构模型、CSCs中不同类型CESA所占比例、CSCs组装和运输与纤维素合成速度之间的关系,以及CESA基因的表达调控机制等方面可运用基因编辑技术进一步开展工作,从而完善植物纤维素合成的调控机制。     

竹子发育生物学研究进展

尽管人们利用竹子资源的历史可以追溯到7 000年以前,但直到18世纪后期人们才真正认识到竹子是禾本科植物中一个特殊的类群。现代植物分类的奠基人林奈在《植物种志》(Species Plantarum)一书中,还只是将全世界的竹子归为芦竹属的一个种Arundo arbor,直到1789年,竹子才从芦竹属(Arundo)独立出来,成立了簕竹属(Bambusa)。自竹类被认识到有别于其他禾本科植物至今,有关竹子的形态学、解剖学、系统分类学、生理学、生态学、细胞学、遗传学以及分子生物学等,已经有大量的研究报道,但对竹类植物各个器官的发生、发育和衰老过程尚缺乏系统的研究。笔者对竹类植物的根、地下茎、竹秆、竹叶和生殖器官发育生物学的研究进行了回顾与总结,分析了目前竹子发育生物学领域有待继续深入研究的问题。建议竹子发育生物学的研究应关注细胞分裂、分化和形态建成的全过程,明确整个过程中生理生化指标的变化规律,进而揭示植物发育全过程每个环节的信号转导途径和基因调控网络。