新显微成像技术在干旱诱导的细胞壁重塑中的应用

Cell wall remodelling is one of the key adaptations that allows growth processes to occur under drought stress. The dynamic changes of structure and linkages of components inside the cell wall enable cell extension under conditions of low water potential. Therefore, understanding the mechanism of drought-induced cell wall remodeling is of interest for our general understanding of drought stress tolerance. Important questions regarding the mechanism of cell wall remodeling could not be answered so far because there were no techniques to analyze the structure and composition of intact cell walls. Here, we establish two new techniques, super-resolution microscopy and Fourier-transform infrared microscopy, to, for the first time, visualize the abundance, localization and dynamics of the major cell wall components within the walls of living plants. Complemented with mutant plant analysis, these techniques will enable us to identify the roles of different cell wall components in the process of drought-induced cell wall remodeling. Results will be highly relevant for efforts to increase the drought-tolerance of crop plants.

细胞壁重塑对干旱条件下的植物生长起着重要作用。在缺水环境中，细胞的延伸可通过细胞壁成分的结构及关联的动态变化实现。因此，研究细胞壁重塑有利于我们了解植物对干旱胁迫的适应机制。目前，由于缺乏分析完整细胞壁成分的技术，关于细胞壁重塑机理的重要问题尚未有答案。本项目拟建立两种新的显微成像技术——超分辨率及傅里叶变换红外显微成像技术，利用这两种技术，首次在活体植物细胞壁中实现细胞壁主成分丰度、位置及动态的可视化。本项目拟运用这些技术通过研究突变体植株，确定不同细胞壁成分在干旱诱导的细胞壁重塑中的作用，为作物抗旱育种提供一定的理论依据。

细胞壁重塑对干旱条件下的植物生长起着重要作用。在缺水环境中，细胞的延伸可通过细胞壁成分的结构及关联的动态变化实现。因此，研究细胞壁重塑有利于我们了解植物对干旱胁迫的适应机制。之前，由于缺乏分析完整细胞壁成分的技术，关于细胞壁重塑机理的重要问题尚未有答案。本项目开发了两种新的显微成像技术，运用这两种技术，首次在活体植物中实现了纳米分辨率的细胞壁结构分析。另外，通过对突变体植株的研究，本项目确定了不同细胞壁成分在干旱诱导的细胞壁重塑中的作用。这些结果为作物抗旱育种提供了重要的理论依据。