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竞赛讲义|植物学•初生纹孔场与胞间连丝

 昵称37581541 2023-08-09 发布于江苏
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Botany is the scientific study of plants.

01 初生纹孔场

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植物细胞在生长过程中,细胞壁并非均匀增厚,因此初生壁上具有一些凹陷区域,这些凹陷区域称为初生纹孔场(primary pit field),如下图(a)所示。

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图a   初生纹孔场结构模型

在初生纹孔场上集中分布着许多小孔,细胞的原生质通过这些小孔,与相邻细胞的原生质体相连。

植物体输导组织中韧皮部是一类复合组织,包含筛管分子(sieve-tube element)或筛胞(sieve cell)、伴胞(companion cell)、纤维和薄壁细胞等不同类型的细胞。其中筛管分子或筛胞的侧面通常与一个或一列伴胞相毗邻,通过筛管分子或筛胞的侧壁上众多特化的初生纹孔场,即筛域(sieve area),实现物质交流(图b)。

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图b   筛管分子与伴胞形成的筛域

02 胞间连丝

穿过细胞壁沟通相邻细胞的细胞质丝称为胞间连丝(plasmodesmata),在植物体相邻细胞间建立了细胞质和内膜的连续性。胞间连丝是在细胞分裂时细胞壁形成的过程中发生的,也可在细胞壁形成之后次生形成,并可被阻断。

在电子显微镜下,胞间连丝通常是直径约40nm的小管状结构,管道的周围衬有质膜,管道中的质膜与相邻细胞的质膜相连(图c)。

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图c   胞间连丝亚显微结构及模型

有些类型的胞间连丝管道内有压缩内质网(appressed ER),也称为中央桥管,质膜与压缩内质网之间还有肌球蛋白和肌动蛋白性质的蛋白质,呈辐射状纤丝(图d)。

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图d   胞间连丝结构模型

胞间连丝结构多样,如部分类型的胞间连丝通道两边变得略狭小,形成明显的颈区,在其周围有类括约肌的结构(图e);也有的胞间连丝结构简单,通道中不含内质网(图f);亦有分支型胞间连丝,其中央含有压扁的ER(图g)。

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图e   具颈结构的胞间连丝

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图f   简单型胞间连丝,无ER

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图g   分支型胞间连丝

胞间连丝既可以分布在初生纹孔场处,也可以在细胞壁的其他部位。少数细胞(如柿胚乳细胞)的细胞壁很厚,胞间连丝集中分布,经特殊的染色后可在光学显微镜下观察到(图h)。

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图h   柿属胚乳细胞的胞间连丝

胞间连丝使植物体邻接细胞中的原生质体相互连接,形成共质体(symplast),共质体以外的部分称为质外体(apoplast),包括细胞壁、细胞间隙和死细胞的细胞腔。

在共质体中,胞间连丝为植物体的物质运输和信息传递提供了一个直接的、从细胞到细胞的细胞质通道(图i)。

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图i   有机物的共质体运输途径

胞间连丝运输的物质中,不仅包含矿质离子、糖、氨基酸等小分子物质,还有蛋白质、核酸等大分子物质,甚至有病毒、染色质等。胞间连丝还可相互融合形成次生的大通道,并观察到其中有细胞质与细胞核的转移。

主要参考书籍

周云龙、刘全儒,《植物生物学》.

陆时万等,《植物学》.


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