认识植物微观世界之:拟南芥表皮细胞的伸长和表皮角质层变化

文章名称:Cuticular Lipid Composition, Surface Structure, and Gene Expression in Arabidopsis Stem Epidermis

发表杂志和时间:Plant Physiology,2005.12

doi: 10.1104/pp.105.070805

摘要总结:

背景:所有维管束植物都受到角质层的保护,角质层是由表皮细胞合成的亲脂层,由角蛋白聚合物矩阵(cutin polymer)和蜡(Waxes)组成。 

问题:表皮细胞在快速扩张的器官中积累和组装角质层的机制基本上是未知的。 

方法:通过分析脂质组成差异、表面微形态和伸长的拟南芥中表皮细胞的转录组,来回答问题。

结论:

  • 表面微形态:Arabidopsis thaliana的茎细胞伸长率在顶端分生组织附近是最大的,并向茎的中部陡然下降,在那里它的速度要慢10倍。

  • 脂质组成差异和含量变化结合部位分析:在这个伸长过程中和之后,角质层蜡(Waxes)的含量和成分保持明显的恒定(32毫克/平方厘米),表明生物合成蜡的通量与表面积的扩大密切匹配。

  • 每单位表面积的角蛋白(cutin)聚酯单体含量从上层(8毫克/平方厘米)到下层(8毫克/平方厘米)下降了2倍多,尽管成分变化不大。(含量下降2倍多,但成分不变) 表皮细胞转录组分析:

  • 通过对已知的表皮特异性基因的正确分类来验证。在表皮中优先表达的15%的转录物被预测为与膜相关并参与脂质代谢的蛋白质编码的基因富集。

结论:所有维管束植物都受到角质层的保护(和我们人类的指甲类似),角质层是由表皮细胞合成角蛋白聚合物(cutin polymer)和蜡(Waxes)组成。拟南芥的茎细胞伸长率在顶端分生组织附近最大,茎的中部陡然下降(慢10倍)。伸长过程中,角质层蜡(Waxes)的含量和成分保持恒定,表明表面蜡质的合成量与表面积的增大显著正相关。但表面积的cutin含量从上层到下层下降了2倍多,但成分变化不大。

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