论文题目: 毛竹茎杆纤维细胞的发育生物学研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 植物学
作者: 甘小洪
导师: 丁雨龙
关键词: 毛竹,纤维,发育,超微结构,细胞化学定位,细胞壁,细胞程序性死亡
文献来源: 南京林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文利用多种细胞生物学方法,对毛竹（Phyllostachys edulis （Carr.） H. De Lehaie）茎秆纤维细胞的发育生物学机理进行了系统的研究,首次揭示了纤维细胞的起源和发育模式,并对纤维细胞的细胞壁形成机理、细胞程序性死亡（PCD）机理和长寿特性进行了深入的探讨。结果表明: 1.纤维细胞与维管组织等起源于共同的原形成层束细胞;但纤维细胞的分化时间晚于维管组织,并以维管组织为中心进行离心式的发育。纤维细胞的发育过程可以分成明显的三个连续阶段:纤维原始细胞形成期、初生壁形成期和次生壁形成期。毛竹茎秆纤维的初生壁形成过程又经历了与维管组织的协同生长期和侵入生长期两个阶段。在次生壁形成期,纤维细胞壁会随着年龄的增加而不断增厚,其增厚速度在前4 年最快,随后将逐渐降低,这意味着毛竹材用林的成熟采伐年限应为5 年左右。在增厚的同时,细胞壁逐渐出现宽窄交替的多层结构,这种多层结构具有类似树木年轮的生长规律。2.具有ATP 酶活性的线粒体、内质网、高尔基体等细胞器和运输小泡、质膜、壁旁体等结构以及微管等细胞骨架系统一起参与了纤维细胞初生壁的形成。质膜上的ATP 酶参与了纤维细胞酸性生长过程的调节,为初生壁的形成提供了前提条件;作为外界信号第二信使的Ca2+可以作用于细胞核,促进RNA 和蛋白质的合成,在初生壁形成过程中发挥了重要的调节作用。分布于质膜、运输小泡和细胞核中的酸性磷酸酶（AcPase）参与了细胞壁原料的合成、运输和胞外分泌过程;而分布于质膜和内膜系统上的Ca2+-ATPase 在维持细胞质的Ca2+稳态,保证纤维细胞的正常生理功能方面具有重要意义。3.随着次生壁的形成,纤维细胞的液泡膜裂解,细胞质中出现大量的多泡体,染色质开始凝聚并边缘化;此时在液泡膜、多泡体和染色质上都具有很强的ATP酶活性,经TUNEL检测证实纤维细胞的次生壁形成就是一个由核基因控制的、主动需能的PCD 过程。Ca2+的胞质内流和AcPase 的高度聚集可能是引起纤维细胞PCD 的原因之一,并参与了PCD过程中原生质体的降解;Ca2+-ATPase 在PCD 过程中发挥了重要作用。4.在次生壁形成早期,具有ATP 酶活性的线粒体、内质网、高尔基体以及运输小泡、壁旁体和细胞骨架系统等一起参与了次生壁物质的沉积,AcPase 和Ca2+-ATPase 在其中发挥了重要的作用;随着PCD 的发生,PCD 的产物可以在具有丰富的AcPase、ATP 酶和Ca2+-ATPase 的质膜、质膜内陷、运输小泡作用下被用来组建纤维细胞自身的次生壁,具有很强的AcPase、ATPase 和Ca2+-ATPase 活性的运输小泡、胞间连丝在细胞间物质的运输过程中发挥了重要作用,Ca2+对次生壁的形成过程具有重要的调节作用。5.在次生壁形成的漫长过程中,具有AcPase 和多种ATP 酶活性的质膜、胞间连丝、运输小泡和染色质将在纤维细胞里长期存在,表明毛竹茎秆纤维细胞在PCD发生后的长时期内都能保持旺盛的生命力,是一种不同于木本双子叶植物纤维细胞的长寿细胞。
论文目录:
前言
第一章 文献综述
1. 引言
2. 植物纤维的分类
2.1 木质部纤维
2.1.1 纤维管胞
2.1.2 韧型纤维
2.2 木质部外纤维
2.2.1 韧皮纤维
2.2.2 皮层纤维
2.2.3 维管束鞘纤维
3. 植物纤维发生发育的研究系统和实验技术应用
3.1 研究系统
3.1.1 离体系统
3.1.2 整体系统
3.1.3 纤维发育相关突变体的筛选、分析
3.2 纤维发生发育研究采用的主要研究技术和方法
3.2.1 组织化学方法
3.2.2 结晶学方法
3.2.3 电子显微镜技术
3.2.4 免疫细胞化学技术
3.2.5 生物化学及分子生物学研究技术
3.2.6 生理生化研究方法
4. 植物纤维发生发育的研究进展
4.1 植物纤维原始细胞形成期
4.2 植物纤维细胞的伸长期,即初生壁形成期
4.2.1 细胞伸长生长的研究进展
4.2.1.1 细胞壁蛋白与细胞伸长之间的关系
4.2.1.2 细胞壁形成与生长的相关理论
4.2.2 棉纤维细胞的伸长生长与初生壁形成
4.2.2.1 棉纤维细胞的伸长生长
4.2.2.2 棉纤维细胞初生壁的形成
4.2.2.3 棉纤维细胞初生壁的组分及酶的变化
4.3 植物纤维细胞的次生壁形成期
4.3.1 次生壁形成的研究进展
4.3.2 棉纤维的次生壁形成
4.3.2.1 次生壁化学组成的变化
4.3.2.2 纤维素的合成
5. 竹子纤维发生发育的研究进展
5.1 纤维原始细胞形成期,即纤维细胞起源的探讨
5.2 纤维初生壁形成期
5.3 纤维细胞次生壁形成期
5.3.1 次生壁的增厚规律
5.3.2 次生壁形成过程的超微结构研究
5.3.3 细胞程序性死亡与次生壁形成
5.3.3.1 细胞程序性死亡研究进展
5.3.3.2 细胞程序性死亡与次生壁形成的关系
第二章 毛竹茎秆纤维细胞的发育解剖学研究
1. 材料与方法
1.1 材料
1.2 方法
1.2.1 普通光镜下的显微制片与观察
1.2.2 荧光显微镜下的制片与观察
1.2.3 偏光显微镜的制样与观察
2. 结果与分析
2.1 纤维原始细胞形成期
2.2 纤维细胞的初生壁形成期
2.3 纤维细胞的次生壁形成期
3. 结论与讨论
3.1 纤维细胞的起源及分化发育模式
3.2 纤维细胞初生壁形成期出现的双核或多核现象
3.3 纤维细胞具有长寿细胞的特性
4. 图版
第三章 毛竹茎秆纤维发育过程中细胞壁的变化规律研究
1. 材料
1.1 细胞壁厚度随年龄变化研究
1.2 细胞壁随月份变化研究
2. 方法
2.1 制样
2.2 显微观测及摄影
2.3 纤维细胞结晶度变化研究
3. 结果与分析
3.1 一年生纤维壁厚、腔径与壁腔比变化情况
3.2 二年生纤维壁厚、腔径和壁腔比随季节的变异
3.3 毛竹茎秆纤维细胞壁厚、腔径和壁腔比随秆龄的变异情况
3.4 纤维结晶度变化研究
4. 结论与讨论
4.1 一年之中纤维细胞的生长季节主要集中在3-6 月份
4.2 纤维细胞壁的快速增厚期主要集中在前3 年
4.3 结晶度的变化反映了纤维细胞次生壁形成过程中各种成分的沉积规律
第四章 毛竹茎秆纤维细胞发育过程的超微结构观察
1. 材料与方法
1.1 材料
1.2 方法
2. 观察结果
2.1 超微结构观察结果
2.1.1 纤维原始细胞形成期
2.1.2 纤维细胞初生壁形成期
2.1.3 纤维细胞次生壁形成期
2.2 TUNEL 检测结果
3. 讨论
3.1 同心圆潴泡的性质与作用
3.2 毛竹茎秆纤维初生壁发育形成的机理
3.3 毛竹茎秆纤维的次生壁形成过程是一个典型的PCD
3.4 毛竹茎秆纤维细胞次生壁发育形成的机理
3.5 毛竹茎秆纤维细胞在PCD后能长时间地保持生命活力
3.6 毛竹茎秆纤维在发育过程中形成具缘纹孔
4. 图版
第五章 毛竹茎秆纤维发育过程中ATP酶的超微细胞化学研究
1. 材料与方法
1.1 材料
1.2 方法
2. 观察结果
2.1 纤维细胞初生壁形成阶段
2.2 纤维细胞次生壁形成阶段
3. 讨论
3.1 质膜内陷的性质和作用
3.2 ATP 酶在纤维细胞的细胞壁形成中的作用
3.3 毛竹茎秆纤维细胞的次生壁形成过程是一个主动需能的PCD过程
3.4 ATP 酶与纤维细胞长寿特性之间的关系
4. 图版
第六章 毛竹茎秆纤维发育过程中Ca~(2+)分布的时空变化
1. 材料和方法
1.1 材料
1.2 方法
2. 观察结果
2.1 纤维原始细胞形成期
2.2 纤维细胞初生壁形成期
2.3 纤维细胞次生壁形成期
3. 结论与讨论
3.1 Ca~(2+)与纤维细胞的增殖
3.2 Ca~(2+)参与了毛竹茎秆纤维细胞壁整个形成过程的调节
3.3 Ca~(2+)参与了纤维细胞PCD过程的调节
4. 图版
第七章 毛竹茎秆纤维发育过程中Ca~(2+)-ATPase 分布的动态变化
1. 材料和方法
1.1 材料
1.2 方法
2. 观察结果
2.1 纤维原始细胞形成期
2.2 纤维细胞初生壁形成期
2.3 纤维细胞次生壁形成期
3. 结论与讨论
3.1 Ca~(2+)-ATPase 参与了纤维细胞的增殖过程
3.2 Ca~(2+)-ATPase 在纤维细胞壁形成过程中的作用
3.2.1 Ca~(2+)-ATPase 在维持纤维细胞的正常生理功能中发挥了作用
3.2.2 Ca~(2+)-ATPase 参与了纤维细胞壁的形成过程
3.3 Ca~(2+)-ATPase 与纤维细胞PCD 之间的关系
3.4 Ca(2+)-ATPase 与毛竹茎秆纤维细胞长寿特性之间的关系
4. 图版
第八章 毛竹茎秆纤维发育过程中AcPase 的超微细胞化学研究
1. 材料与方法
1.1 材料
1.2 方法
2. 观察结果
2.1 纤维原始细胞形成期
2.2 纤维细胞初生壁形成期
2.3 纤维细胞次生壁形成期
3. 讨论
3.1 AcPase 参与了毛竹茎秆纤维细胞壁的形成
3.2 AcPase 在毛竹茎秆纤维PCD 中的作用
3.3 AcPase 与毛竹茎秆纤维细胞长寿特性之间的关系
4. 图版
第九章 结论与展望
1. 结论
1.1 毛竹茎秆纤维细胞的起源和发育模式问题
1.2 毛竹茎秆纤维细胞初生壁的形成机理
1.3 毛竹茎秆纤维细胞次生壁的形成机理
1.4 毛竹茎秆纤维细胞是一种典型的长寿细胞
2. 展望
参考文献
发布时间: 2005-12-30
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