发布日期：2024-10-07 07:38 点击次数：77
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瑞士伯尔尼大学植物科学规划所M.T.Raissig为著作通信作家，R.P.Spiegelhalder和L.S.Berg为著作共销亡作。
二穗短柄草气孔发育的历程
在植物中，绝顶是禾本科植物（如著作中提到的模式草二穗短柄草Brachypodiumdistachyon），气孔发育是在特定的细胞文献（cellfile）中进行的，这些细胞文献被称为“气孔文献”（stomatalfile）。气孔文献是表皮细胞组织中的一系列线性成列的细胞，其中一些细胞具有变成气孔的智力。
二穗短柄草气孔发育的历程触及到多个关节才略，包括：
一、气孔母细胞（GuardMotherCell,GMC）的指定：气孔发育从一个横向不合称的细胞分裂开动，这个分裂产生一个特定的细胞，即气孔母细胞（GMC）。这个细胞将发育成两个保卫细胞（GuardCells,GCs）。
二、保卫细胞（GCs）的分裂：GMC随后进行一次纵向的对称分裂，变成两个保卫细胞。这两个保卫细胞会发育成独到的哑铃状形状，具有细长的中部（中央杆）和推广的尖端。
三、附庸母细胞（SubsidiaryMotherCell,SMC）的指定与分裂：在GMC分裂的同期，其两侧相邻的细胞文献（即气孔文献）中的细胞被诱骗成为附庸母细胞（SMC）。SMC随后履历一次不合称的纵向分裂，变成两个附庸细胞（SubsidiaryCells,SCs）。
四、气孔复合体的变成：最终，两个保卫细胞和两个附庸细胞共同变成了一个四细胞的气孔复合体。这种独到的结构使得禾本科植物的气孔大略赶紧开启和关闭，从而高效地界限植物与大气之间的气体交换。
因此，在禾本科植物中，“气孔文献”是指那些包含有可能发育成气孔的细胞（如GMC和SMC）的线性成列的细胞文献。这些细胞文献在气孔发育历程中起着至关伏击的作用，通过精准的细胞分裂和分化历程，最终变奏凯能完善的气孔复合体。
著作执行简介
规划配景与主义：
气孔形状：气孔是叶片名义的微不雅孔隙，阐扬界限植物对二氧化碳的领受和水分的挥发。禾本科植物（如二穗短柄草）的气孔具有独到的四细胞结构，包括两个哑铃形保卫细胞（GCs）和两个侧翼的副卫细胞（SCs）。
MUTE作用：bHLH转录因子MUTE在禾本科植物中对于SC的变成至关伏击，但其对GC发育的调控作用相配移动性对SC招募的影响尚不明晰。
规划主义：本规划旨在通过转基因时期骚动BdMUTE在GC与SC前体细胞间的移动性，计议其在气孔发育中的具体作用。
实验材料与顺序：
植物材料：使用二穗短柄草的野生型（WT）Bd21-3和sid/bdmute-1突变体看成实验材料。
转基因构建：通过GreenGate克隆系统构建了3xGFP-BdMUTE和会卵白，以评估其移动性和功能。
显微不雅察与生理测量：把握共聚焦显微镜不雅察气孔发育历程，并通过叶片气体交换测量评估气孔指点的生感性能。
主要发现：
appBdMUTE的双重作用：BdMUTE不仅在GC分裂方进取阐扬细胞自主作用，还通过其移动性参与SC的招募，这对于GC的形状发生和快速气孔指点至关伏击。
移动性对气孔发育的影响：减少BdMUTE的移动性严重影响了GC和SC发育的时空和谐，导致气孔形状额外和生理功能下跌。
GC分裂与形状发生：BdMUTE在GC分裂方进取的细胞自主作用对于好意思满哑铃形GC的变成是必要的，但GC的最终形状还依赖于SC的存在。
生理效应：叶片水平的气体交换测量知晓，四细胞气孔结构的剂量依赖性收复与气孔能源学的沉稳生理收复相一致。
论断：
本规划表明，BdMUTE在禾本科植物气孔发育中具有双重作用，既调控GC分裂处所又参与SC招募，这对于GC的形状发生和快速气孔指点至关伏击。
BdMUTE的移动性对于SC招募和GC与SC发育的时空和谐至关伏击，进而影响气孔的最终形状和生理功能。
本规划为剖析禾本科植物气孔发育的分子机制提供了新视力，并为未来的作物蜕变提供了潜在靶点。
改进点与意念念：
初次在禾本科植物中揭示了MUTE转录因子的双重作用相配移动性对气孔发育的调控机制。
为气孔发育的分子调控汇集增添了新的通晓，对于剖析植物气孔发育的进化合乎性和晋升着物耐旱性、光合营用成果等方面具有伏击意念念。
图1.BdMUTE在气孔谱系中的接济细胞（SC）和保卫细胞（GC）变成中的多重作用？（A）野生型（WT）气孔发育线路图。指出了对于BdMUTE的作用和机制的未决问题。（B）在bdmute中，莫得设备接济母细胞（SMC），也莫得发生SC分裂。GMC大多经常分裂，GC对不错变成孔并进修持功能复合物（上GC，深绿色）。然则，约莫有四分之一的GMC知晓出歪斜分裂的休止复合体（下GC，灰色）。（C）WT（2SC）和sid/bdmute-1（1SC、0SC和停滞表型）中发现了不同的气孔形状。比例尺=10μm。固定、透明处理和DirectRed23染色的进修气孔的中平面共聚焦图像。（D）（E）和（F）中测量的区域线路图；从第一次不合称细胞分裂（蓝色，阶段2）到对称GC分裂（浅绿色，阶段5）。表明了发展阶段；（1）气孔文献肇端，紫色，（2）不合称分裂和GMC变成，蓝色，（3）SMC设备，黄色梯度，（4）SMC分裂，黄色，（5）GMC分裂，浅绿色，重庆小程序开发（6）GC进修，深绿色。（E，F）WT和sid/bdmute-1中第一次不合称细胞分裂（ACD，第2阶段）和第一次GMC分裂（GCD，第5阶段）之间的细胞数目（E）和距离（F）。
图2.移动受损的3xGFP-BdMUTE的抒发以剂量依赖的神志回补sid/bdmute-1表型。BdMUTEp:mCitrine-BdMUTEinsid/bdmute-1=MYM；BdMUTEp:3xGFP-BdMUTE=M3GM；sid/bdmute-1;BdMUTEp:BdMUTE-mCitrine=MMY；最弱的株系（M3GM--）着实完全回补了GC休止表型（sid/bdmute-1中25.2%±4.4%的GC休止，M3GM--中2.5%±2.2%的GC休止），但未能诱骗特地的SC（图2E，图S2A）。具有较高抒发的系（M3GM-、M3GM+）知晓其回补SC召募的后劲沉稳加多，特出一半的复合物在M3GM-系中召募至少一个SC，在M3GM+系中召募两个SC的复合物占68.9%±38.8%。（A）知晓酬报子构建的线路图。单个符号的BdMUTE（sid/BdMUTE-1；BdMUTE:YFPBdMUTE，MYM，黄色+灰色）不错从GMC（蓝色）移动到横向细胞文献（白色）。三重GFP标签（sid/bdmute-1;BdMUTEp:3xGFPBdMUTE,M3GM，绿色+灰色）会挫伤BdMUTE的移动性，并应将BdMUTE甘休在GMC（蓝色）。（B）在sid/bdmute-1配景下的M3GM酬报株系中测量的GFP荧光。测量GMC中平面周围的z堆叠的3个切片的平均校正总细胞荧光（CTCF）；所灵验恒定激光诞生拍摄的图像。（C）MYM和sid/bdmute-1;BdMUTEp:BdMUTE-YFP（MMY）的YFP荧光。测量围绕GMC中平面的z堆叠的3个切片的平均CTCF；所灵验恒定激光诞生拍摄的图像。（D）（B）和（C）所示线条的第3阶段叶区的代表性中平面共聚焦图像，酬报卵白的信号强度知晓为“热图”，碘化丙啶（PI）染色的细胞壁知晓为灰色。GMC中的MUTE在四条GFP线中知晓出不同的强度，横向细胞文献中的移动信号仅在单标签YFP线中可见。GFP用15%激光和150%增益成像，MYM用12%激光和100%增益成像，MMY用10%激光和150%增量成像。比例尺=10μm。（E）野生型、sid/bdmute-1和（D）中所示的不同sid/bdmite-1回补酬报株系的进修3rd叶中的气孔表型。“中止”刻画了具有歪斜GMC分裂或发育中止的复合体。每个基因型n=5-12个个体，每个基因型864-1450个气孔。与图S2中的方框图所示数据疏导。（F）本规划中使用的酬报株系。
图3.3×GFP标签裁汰了BdMUTE的移动性，导致SC招募的时辰延长。（A）sid/bdmute-1;BdMUTEp:YFP-BdMUTE(MYM;toppanels)和sid/bdmute-1;BdMUTEp:3xGFP-BdMUTE(M3GM++,bottompanels)的保卫母细胞（GMCs；星形）和侧向接济母细胞（SMCs；箭头）的代表性图像。细胞用激光强度成像，确保GMC细胞质中的非满盈强度和SMC细胞核中的可见信号。左侧面板为黄色/绿色的YFP/GFP和紫色的碘化丙啶（PI）染色细胞壁，右侧面板为YFP/GFP强度的热图投影；比例尺=10μm。（B）平均SMC核信号和平均GMC细胞质信号的积分密度比。每个基因型n=2-3个个体，每个基因型48-58个气孔复合体（点为气孔）。（C）MYM和M3GM++中第二叶发育区的中平面共聚焦图像；指令未分割（“U”）和分割（“D”）的GMC和现存的SC（箭头）或缺失的SC（！）。细胞壁用PI（品红色）染色，荧光团知晓为黄色（YFP）和绿色（3xGFP）。比例尺=10μm。（D）与M3GM++和MYM中的第一个GMC分区比拟，GMC在顶部和底部的分区和SC招募景色。每个点代表一个复合体，并凭据其相对于第一个GMC分区的位置进行对皆。每列代表一个气孔行（每个基因型n=10个个体）。（E）MYM和M3GM第二叶发育区GMCs的LWR++两侧分别为零个、一个和两个SC。每个基因型n=2-6个个体，每个基因型129-191个气孔。显赫各别用不同的字母线路。统计历练：方差分析，然后是Tukey的HSD历练（α=0.05）。
图4.保护母细胞（GMC）中的低BdMUTE水平主要回补了GMC分裂平面的处所颓势。（A）wildtype(WT),sid/bdmute-1;BdMUTEp:3xGFP-BdMUTE(M3GM--),sid/bdmute-1;BdMUTEp:BdMUTE-YFP(MMY)和sid/bdmute-1的中最近分割的GMC的代表性图像。碘化丙啶（PI）染色的发育区的中平面共聚焦图像。比例尺=10μm。（B）分裂平面处所测量线路图。绘图一条线，分别相连GMC尖端和基底侧的角（1）。沿着线（2和3）测量从每个角到与GMC分裂平面相交的距离。较小的距离除以较长的距离导致尖端（图S4A，B）和基底侧（图S4C，D）的“偏私”率。（C）每个GMC的总“偏私”率是尖端和基底“偏私”比的总额。总比率1.6线路的纵向离别（即通盘WT气孔）被用作WT截止值。分割平面处所0的GC被归类为“偏私”，横向分割知晓为比率=0。
图5.接济细胞（SC）的存在会影响保卫细胞（GC）的形状。（A）sid/bdmute-1;BdMUTEp:3xGFP-BdMUTE（M3GM-）株系气孔形状的微分过问对比（DIC）图像，知晓与两个、一个或莫得SC的复合物（分别为绿色、黄色和蓝色框）。该线路图知晓了若何测量这些复合体以筹算（B）中的曲率比。比例尺=10μm。（B）M3GM-GC极点/中间比率处的GC宽度，两侧为零、一或两个SC。比率线路GC的曲率；每个数据点代表一个细胞，如（A）所示对DIC图像进行测量。（C）线路图知晓了分析光学截面（如E-G所示）以筹算（D）中截面面积的曲率比。（D）M3GM-中具有零、一或两个SC的GC的平均极点/中间面积比的量化。测量的XZ横截面如（C）所示（见E-G）。每个点代表一个GC。（E-G）M3GM系进修气孔复合体的3D共聚焦堆叠，不含SC（E），有一个SC（F）和两个SC（G）。通过极点、中间和YZ截面的XZ横截面由虚线、彩色线和相应的框架知晓和指令。比例尺=10μm。共聚焦图像是固定、透明化处理和DirectRed23染色的气孔。
图6.生理水平的回补罢职着细胞学水平回补。（A）野生型（WT）;sid/bdmute-1;BdMUTEp:YFP-BdMUTE(MYM),sid/bdmute-1;BdMUTEp:BdMUTE-YFP(MMY)以及sid/bdmute-1的皆备气孔导度（gSW）。（B）WT和4个sid/bdmute-1;BdMUTEp:3xGFPBdMUTE（M3GM）株系（++、+、-和-）和sid/bdmute-1的gSW。（C）WT、MYM、MMY和sid/bdmute-1的碳同化（A）。（D）WT、M3GM株系和sid/bdmute-1的A。请真贵，A、C和B、D中知晓了疏导的WT和sid/bdmute-1数据。测量的是3-4周龄的土生植物中最年青、完全伸开的叶子；每个基因型n=5-6个个体，WT为26个个体。灰度条线路后光要求的变化。白色=1000μmolm-2s-1，浅灰色=100μmolm-2s-1，玄色=0μmolm-3s-1。点代表通盘个体的平均值，舛错条线路法式舛错。所示数据用于筹算表1和图S6中的稳态值。评估气体交换的成年叶片也用于量化sid/bdmute-1不同回补株系的sid/bdmute-1-突变诱骗的气孔形状颓势的互补性，并筹算气孔密度（表1，图S7）。
在这项规划中，作家处理了对于BdMUTE在二穗短柄草SC和GC变成历程中的作用的未决问题（图1）。作家讲明注解，裁汰BdMUTE的移动性会导致SC招募的时空延长，这表明BdMUTE移动性如实是招募SC所必需的（图3）。此外，BdMUTE以细胞自主的神志引导GC分裂处所（图4），不需要SC招募（图2）。然则，哑铃GC的完全形状发生需要双侧SC召募（图5）。临了，3xGFP-BdMUTE对sid/bdmute-1中GC和SC的变成的剂量依赖性回补（图2）反馈在气孔生理学的沉稳互补中（图6），定量地将气孔剖解学与功能筹划起来。GC和SC的不同发祥以及二穗短柄草中气孔发育的严格发育梯度使咱们大略进一步讲述BdMUTE在草气孔变成历程中的复杂、多方面的作用。
（转自：小麦规规定约）重庆小程序开发