毛竹细胞淀粉类物质含量变化及其酶活动与细胞壁构建关系

本项目拟选择我国重要竹种毛竹(Phyllostachys pubescens)为研究对象，以毛竹细胞生长发育到衰老死亡过程为主线，通过选取处于不同细胞壁层发育阶段的纤维和薄壁细胞，分别采用多种细胞生物学方法，并结合光学显微镜、激光共聚焦、分光光度计、透射电镜等仪器，以及免疫细胞化学标记、直接碳复型和电泳等技术，研究毛竹细胞发育各阶段中淀粉合成和降解相关酶活性、淀粉粒形态分布和含量变化、细胞可溶性糖含量变化、细胞壁纤维素微纤丝沉积、细胞壁木质素分布和含量、细胞壁半纤维素多糖含量及细胞程序化死亡(PCD)，以糖类物质代谢的角度研究细胞壁的生物形成，揭示毛竹淀粉类物质对细胞壁结构建成的作用，为竹材性质生物改良和定向培育提供科学的细胞生物学基础，同时也为竹类植物糖类物质开发和利用提供科学的生物学依据。

本项目选择我国重要竹种毛竹( Phyllostachys pubescens Maxel Exh. De Lehaie )为研究对象，以毛竹细胞生长发育到衰老死亡过程为主线，通过选取处于不同细胞壁层发育阶段的纤维和薄壁细胞，分别采用多种细胞生物学方法，并结合光学显微镜、激光共聚焦、分光光度计、透射电镜等仪器，以及免疫细胞化学标记、直接碳复型和电泳等技术，研究毛竹细胞发育各阶段中淀粉合成和降解相关酶活性、淀粉粒形态分布和含量变化、细胞可溶性糖含量变化、细胞壁纤维素微纤丝沉积、细胞壁木质素分布和含量、细胞壁半纤维素多糖含量及细胞程序化死亡(PCD)，在细胞水平上以糖类物质代谢的角度较系统的研究了细胞壁的生物形成过程，揭示毛竹淀粉类物质对细胞壁结构建成的作用，为竹材性质生物改良和定向培育提供科学的细胞生物学基础，同时也为竹类植物糖类物质开发和利用提供科学的生物学依据。本项目的主要研究结果如下：. 细胞发育过程中，淀粉粒和可溶性糖的分布和含量发生显著变化。幼竹时期，可溶性糖含量最高，淀粉粒没有形成，质体以油滴形式存在；成竹时期，可溶性糖含量连续下降，淀粉粒大量形成，质体多以淀粉粒形式存在；PCD后期，可溶性糖含量处于低值，淀粉粒开始分解、转化。. 细胞发育过程中，淀粉合成和降解相关酶活性变化差异较大。淀粉合成酶和ADPG焦磷酸化酶活性先增加后减少；淀粉分支酶活性持续增加直至PCD后期。. 细胞发育过程中，细胞壁化学成分中的纤维素微纤丝和木质素持续增加；细胞壁层逐渐增多，薄壁细胞的壁层多于纤维；竹青位置的细胞壁化学成分含量和累积速度、细胞壁层的增加均要高于竹黄位置的细胞。. 细胞发育过程也就是细胞PCD的过程，细胞的终端分化就是PCD。毛竹在PCD过程中，淀粉含量及其酶活动与细胞壁构建密切相关。淀粉是细胞为了维持活性存储能量的最终方式，也是物质和能量转换中参与的主体之一。糖类物质代谢始终参与了PCD的过程，代谢的最终目的是为了细胞壁的构建和细胞PCD的能量消耗。