全 文 ：植物生理学报 , A o t a p 五y r o p人夕 s 诬0 10 9诬。 a s 诬川`。 1 99 5 , 2 1 ( 4 ) : 35 5一 362
紫竹梅雄蕊毛发育过程中胞间连丝通透能力的动态变化
杨世杰 李明 义 张孝英
(北京农 业大学植物生理实验室 . 北京 10。。 9们
提要 运 用显 微注射法将不 同分子量的劳光
分子探针注 入 紫竹梅雄 `蕊毛细胞 中 , 在 关光
显微镜下 观察其通过胞 间连 丝 转移 情况 。 表
明 , 开放 花和花蕾 vI 期 胞间连 丝 允许通过 物
质 的 分子 量 不 超过 I 0 0 0 D , 衰老花 可 允 许
F I T C
一
in s u l`n A 链 ( 2 9 2 l D ) 通过 , 而 花蕾 l 期
可 允许 F xT e 一 d e x t r a n ( 4 4 0 0 D ) 通过 。 说 明胞
间连 丝允许通过物质的 分子 量极限 不是 固定
不 变的 , 它随组织 、 细 胞的发育进程而 改 变 。
和衰老各个发育时期的紫竹梅雄蕊毛为材
料分别注射荧光分子探针 , 探讨细胞 间共
质体运输的动态 。
材 料 与 方 法
关键词 : 胞问连 丝 , 显微注射 , 胞间运输 , 紫
竹梅
胞间连丝 生物学的研究正 日趋深入 。
国外一些学者运 用显微注射荧光分 子探
针 , 查明胞间连丝 正常情况下允许通过的
物质分子量极限 ( m o le e u la r 。 x e l u 、 i o n 一im it ,
M E L ) 为 8 5 0一 g OO D ( G o o d w i n 飞9 8 3 , L u -
e a s 等 1 9 9 3 )
紫竹梅雄蕊毛是研究细胞间物质运输
的理想材料 。 它由形态结构一致 、 排列整齐
的单列细胞组成 , 细胞端壁附近都有一堆
较浓厚的细胞质 , 细胞质丝将细胞两端 及
周 围的细胞质相连 , 胞质环流明 显 。 T cu ke r
( 1 9 8 2 ) 利用该材料曾做 了一系列的研 究 ,
但他仅以即将开放的花蕾 内的雄蕊毛为材
料 , 实验结果是分子量小于 7 0 一 8 74 D 的
分 子 探 针 才 可 以 通 过 胞 间连 丝 ( T uc k er
19 8 2 )
。
在植物个体发育过程 中 , 细胞以 至细
胞器会发生功能及与之相适应的变化 。 据
此 , 我们以细胞分裂形成 、 伸长长大 、 成熟
植物材料 紫竹梅 (枷, ~ 卿脚 , 。 )培养于温室 内 , 自然光照 ,温度 16 一 30 C 。 按花
的发育进程分花蕾 、 初开放花 、 衰老花三个
阶段 ; 花蕾阶段根据其大 小和 雄蕊毛发育
过程又分为 4个时期 ( I 、 亚 、 皿 、 VI )( 图 1 ) 。
分期取雄蕊花丝 中部的 毛进 行细 胞内注
射 。
荧光分子探针 参照 S im p s o n ( 19 8 7 ) 的方
法 , 称取 f l u o r e s e e i n i s o t h i o e y a n a t e ( F I T e ) 3
m g 溶于 30 0 时 丙酮中 , 再称取 3 m g 下列各
种 氨 基 酸 和 肤 : ( A la ) 。 , L e u 一 ( A r g ) 2 一A l a -
s e r
一
v l a
一
A l a
,
i n s u l i n A 链 ( 购 自 s i gm a
C h
e m
.
C o ) ; 分别与 6 m g K H C O 3和 2 . 7 m l
重蒸馏水混匀溶解 , 将 FI T c 丙酮液加入 ,
混匀置 28 C恒温箱 内温 育 48 h 用下行层
析法分离标记物 ,浓缩 ,真空干燥 。纸 电泳
检测纯度 。制备好的 IF T c 标记的分子探针
粉末置一 20 C冰箱 内保存 。 用时加重蒸馏
水溶解至浓度约 l m m o l / L 。 L i s s a m i n e r h任
d a m i n e B ( L R B )
,
F IT C
一
d e x t r a n ( 4 4 0 0 D )
(购 自 s i g m a e h e m . e o . ) 均是 已制备好的
探 针 , 用 时 直 接 按 需 要 用 双 蒸 水 溶解 ,
15 12 0又 、 离心 ] 5 m i n , 置 4 `C 冰箱备用 。
19 9小 1 1一2 8收到 . 19 9 5一 0 7 一 10修回 。
敬贺娄成后先 生 85 寿辰 。
国家自然科学 基金会资助项 目 。




植 物 生 理 学 报 2 1卷
讨 论
物质通过胞间连丝从一个细胞运输到
另一细胞是植物体 内一个基本 的生理过
程 ,它与 植物生长发 育的调 节有关 ( G im -
n i n g 和 R o b a r d s 19 7 6 ) 。 植物组 织 、 细胞发
育过程中代谢的改变也必然会影响到细胞
器的功能以至结构 的改变 。 胞间连丝作为
细胞 间的细胞器 ( i n t e r e e l l u la r o r g a n e ll e )也
不例外 。 T u e k e r ( 1 9 8 2 , 19 8 5 , 1 9 8 7 , 1 9 9 3 )
以紫竹梅即将开放 的花蕾为材料 ,利用不
同分子探针显微注射得出的结论是 ,胞 间
连丝允许通过物质的分子量不超过 7 0 一
8 0 D
。我们的实验结果表明 , 并不是所有
情况下紫竹梅雄蕊毛胞间连丝的通透极限
都小于 8 0 D ,在其正常发育过程 中 ,胞 间
连丝通透能力是有变化的 。
花蕾 I 期胞 间连丝的通透能力最高 ,
分 子量 4 4 0 0 D 的 F I T e 一 d e x t r a n 转 移率达
83 %
。 这个时期的雄蕊 毛正处于生长过程
中 , 顶端细胞仍在进行细胞分裂 , 需要大量
的小分子物质或半成品物质向正在分裂的
细胞运输 ,物质和信息的胞间交流量大 。胞
间连丝适应细胞生理状况的需求而调节其
通透性能的提高 。即将开放的花蕾 ( vI 期 )
和开放花的雄蕊毛已经发育成熟二细胞间
物质和信息交流不如正在细胞分裂的幼小
雄蕊毛那么活跃 , 胞间连丝的通 透性相应
减弱 。 衰老花时期雄蕊毛胞间连丝通透能
力重新增强 ,这与细胞衰老时生理状况改
变有关 。 组织 、 细胞衰老时 , 一些物质 向新
生的或生长旺盛的组织转移是植物体内基
本生理 活动之一 。 紫竹梅雄蕊毛细胞在衰
老时期胞间连丝通透能力增强可能与之相
关 。
E r w
e e 和 G o od w i n ( 19 8 5 ) 以 埃 格草
(风冷 ,。 之如2&墓) 为材料 , 运用显微注射荧光分
子探针方法 ,提 出了植物体可划分为若干
共 质体 区域 ( s y m p la s m i e d o m a i n ) 的概念 。
他们在试验中 已经看到埃格草茎 的发育过
程 中 , 共质体的通透性逐渐降低 ,从茎尖到
节 与节 间出现的区域 , M E L 从 6 65 D 下降
到 53 6 D 左右 , 最后降为 37 6 D 左右 。 分子
量 3 7 6 D 的 6一梭基荧光素 ( 6一 e a r加 x y f l u 。
er cs ie n) 不能通过节 与节间之 间的胞 间连
丝 。这 已反映出胞间连丝的通透能力随组
织 的发育而变化 。 我们的实验充分地说明
了这一点 。 共质体的通透性不仅在空间上
分 区的 , 而且随发育进程在时 间上也是分
阶段的 。
胞 间连 丝 M E L 的 变 化 在 于 其 颈 区
( n e e k r e g io n ) 具有 括 约肌 ( s ph i n e t e r ) 的作
用 , 随细胞生理状况 的变化而改变其孔度
( p o r o s i t y )
。 例如 , 细胞质 ca Z+ 水平上升通
过影响脐眠质合成而使胞间连丝颈区的孔
度缩小 ( E r w e e 和 G od w i n 1 9 8 3
,
L u e as 等
1 9 3 ) ; 而 叠氮化合物 处理使 胞质环 流停
止 ,胞间连丝孔径扩大 ,促进细胞间物质扩
散 ( T u e k e r 1 9 9 3 ) ; T u e k e r 根据叠 氮化物处
理 紫竹梅雄蕊毛实验认为 , 在逆境条件下 ,
胞间连丝孔度扩大 。我们的实验表明 ,胞间
连丝的通透性能随发育过程和细胞生理状
况而变化 , 衰老条件下胞 间连丝通透能力
增强 ,不仅由于其颈区孔度的扩大 ,而且可
能与胞 间连丝内部结构变化有关 (另行发
表 ) 。
参 考 文 献
E r w e e M G
,
G o do w i
n P B
.
S y m P las t d o m a in s i n e x
-
t r a s t e l a r t is u es
o f E尹 ,公 J 么 , 翻 P la n e h . 只油如
1 9 8 5
,
1 6 3 : 9
E r w e e M G
,
G o o d w i n P B
.
C h a r a e t e r iZ a t i o n o f t h e
4期 紫竹梅雄蕊毛发育过程中胞间连丝通透能力的动态变化 3 6 1
场砂必 乙团 2翻 Pl a n eh . la ef sy m Pla st : i n h i b i ti o n
o fth ein t e r e el lu l a rm o v em n et o f flu o rs e
e en t
P ro b esb y g ro u i P 1o n s
. 月劝认王 19 8 3 ,
1 5 8
:
3 2 0
G o do w i
n P B
.
M o l e e u l a r s i z e l im i t f o r m o v e m e n t in
t h e s y m P l a s t o f th e 石发法叨 l e a f . 月加如 1 9 8 3 ,
1 5 7
:
1 2 4
G u n n in g B 15
,
o v e r a l l R L
.
P l a s m od
e s m a扭 a n d
T U C k e T E B
-
S tr U C t U f e
T r a n s l o 心a t i o n in th e s扭 m in a l h a ir s o f
尸扩尸扩翻 1 . A s t u d y o f e e l l u l t r a -
a n d e e l l一 t o 一 e e l l P a sa
g e o f m o l e e u l a r
P r o be s
. 产h 欢〕殉济子刃 1 9 8 2 , 1 1 3 : 1 9 3
T u c ke r E R S哪 n s w i c k R M . T r a n s l o ca t i o n in t h e s at
m in a l h a i r s o f S e 幽, ,政砧技 l 尸厅户扩么王 1 . 川n e t iCS
o f in t e r e e l lu l a r t r a n s po
r t
.
Z乍咖砂瀚加 1 9 8 5
1 2 8
:
1 6 7
e e l l一 t o 一 e e l l t r a n s Po r t i n P a l n t
·
3 3
:
2 6 0
B i o s e i 1 9 8 3 T u e k e r E B
.
C y t o P l a s m i e s t r e a m i n g d oe
s n o t d r i v e
i n t e r e e l lu l a r P a sa g
e in s ta m i
n a l h a i r s o f
G u n n in g B ES
,
R o ba rd s A W
.
I n t e r C e l u l a r C o m m u
n i ca t i o n i n P l a n st
:
S t u d ies o n Pl a s m do
e s m a at
.
eB
r l i n
,
H e id e lbe r g
,
N e w Y o r k
:
S P r in g e r
一
V e r
-
货之之甲`肠 , 曳王 尹口 刀之刀韶 ·
1 4 0
脚砚成 ,沁卿刃 1 98 7 , 1 3 7
T u e k e r EB
,
T u e k e r J E
.
C e l l
一 t o 一 e e l l d i f f u s i o n s e l e C -
l a g ,
L u 兑 5 VV J
1 9 7 6 t i v i t y i n s at m i n a l h a i r s o f 习e众,
~
尹厅尸厅印 ·
D in g B
, V a n d e r S e h o o t C
.
P l a s m od
e s
m a at a n d th e s u P r a e e l lu la r n a t u r e o f P l a n t s
·
八盘 , 丹州汉 1 9 9 3 , 1 2 5 : 4 3 5
乃诫 J州吞卿翻
T u C k e r E B
.
1 9 9 3
,
1 7 4 : 3 6
A z id e t r e a t m e n t e n h a n e es
C e l l
一 t o 一 C e l l
S im Ps o n 1
.
L a be l l in g o f s m a l l m o l e e u les w i th f l u o
-
d i f f u s i o n i n s t a m i n a l h a i r s o f 习e 攻 , a 刁.义” 户口钾厅田 .
脚咖砂J叼” 王 1 9 9 3 , 1 7 4 : 4 5
r e S C e l n
。 为硬川 刀衣尤敌, 石 1 9 7 8 , 8 9 : 3 0 4
36 2 A
e ta P hy to p人 y沂。 ￡昭诬e a s应林应e a 199 5 , 2 1 ( 4 ) : 3 55一 362
C h a n g e s i n P la s m o d e s m a t a l P e r m e a b i li t y o f t h e S t a m i n a l H a i r s o f
S e t c r e a s e a P u r P u r e a D u r i n g D e v e l o Pm e n t
Y A N G S h i
一 J i e , L l M i n
一
Y i a n d Z H A N G X i a o
一
Y i n g
矛场阴泛沁侧 2泣心毋理劝介梦 , 加户勺 月尹翻,心脚创 之了刀自柳威犷 , eB i夕n s 1 0 0 09 4 )
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A r a n g e o f w a t e r
一 s o l u b l e f l u o r e s
-
d y e s o f k n o w n m o l e e u l a r w e i g h st
i n je e t e d i n t o s饭m i n a l h a i r s o f
品数 , 。裂支刀 稗扩尸扩印 ( F ig . 2 ) a t d i f f e r e n t
d e V e 10 Pm
e n at l
s
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1
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b y P r e s u r e w i t h O P t o n M i e r o i n je e t i o n
S y s t e m ( F i g
.
3 )
.
F l u o r e s e e i n i s o t h i o
-
e y a n a t e ( F I T C ) w a s e o n ju g a t e d t o
( A l a ) 6 a n d eL
u 一 ( A r g ) 2
一
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一
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V a l
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a n d P u r i f i e d
.
L R B a n d F I T C
-
d e x t r a n w e r e m a d
e u P a s 1 m m
o l / L 5-0
l u t i o n
, a n d t h e m o v e m e n t o f t h e f l u o
-
r e e e i n P r o be
s w a s o b s e r v e d u n d e r t h e
f l u o r e s e e n e e m i e r os e o P e ( O l y m P u s
R F L ) 5 m i n a f t e r t h e be g i n
n i n g o f d y e
i n je e t i o n
.
o n l y w h e r e d y e s w a s s e e n i n
t h e n e i g h bo
r i n g e e l l s w a s i t s e o r e d a s
d y e m
o v e m e n t ( F i g s
.
4~ 7 )
T h e r e s u l t s s h o w t h a t P l a s m od
e s -
m a at l ep
r m e a b i l i t y e h a n g e s g r e a t l y
w i t h t h e d e v e l o Pm e n t o f s at m i n a l h a i r
s
( T a b l e l )
.
T h e m o l e e u l a r e x e l u s i o n
l im i t ( M E L ) o f Pl a s m od
e s m a at i n b u d
VI i s le s t h a n l 0 0 0 D w h i e h i s s im i l a r
t o t h a t f o u n d i n P r e v i o u s w o r k s ( T u e k
-
e r 19 8 2
,
G o o d w i n 1 9 8 3
,
L u e a s et of
.
1 9 9 3 )
.
T h e pe
r m e a b i l i t y o f P l a s m od
-
e s m a at i n b u d s l ~ 班 a fl d S e n e CS e n t
f l o w e r d i f f e r s w i t h t h e Ca s e i n b u d VI
a n d o pe
n f l o w e r s扭g e . F I T C 一 i n s u l i n A
e h a i n ( 2 9 2 l D ) e a n Pa s t h r o u g h P l a s
-
m o d e s m a饭 i n s e n e s e e n t f lo w e r a n d 5 0
d o e s F IT C
一
d e x t r a n ( 4 4 0 0 D ) i n t h e
s t a m i n a l h
a i r s o f b u d 1 a fl d 1
.
T h e s e o b se r v
a t i o n s m
e a n t h a t s y m P l a s t
P o r o s i t y m a y e h a n g e a s t i s u e s d i f f e r
-
e fl t i a t C a fl d m a t l r e
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