浆片细胞凋亡过程中的形态学变化课件

一、选题背景及研究意义 水稻（Oryza sativa L.）是我国第一大粮食作物，也是 世界上主要粮食作物之一 。 利用杂交优势获得产量高、品质好的杂交水稻对解决世 界粮食问题意义重大。2000年我国杂交水稻的种植面积达到 1600万公顷。 杂交水稻的父母本花时不遇，严重制约了制种产量。水 稻开花的控制“开关”是浆片，浆片适时的膨胀和萎缩，是完成 受粉和维持子粒形态的前提。 通过进一步探讨开花过程中浆片细胞的超微结构、Ca2+ 信号物质变化和相关酶谱特征，分析浆片细胞凋亡的机制， 不仅能发展新知识，而且有利于推进作物杂种优势的深入研 究和更广泛利用 2.1浆片细胞凋亡过程中的形态学变化 细胞发生程序性死亡细胞的形态会发生变化： 细胞核中染色质凝聚，核破碎；胞质浓缩细胞器出 现不同程度的改变；细胞膜变形，形成凋亡小体等 。 应用电镜细胞化学技术，常规样品制样、系统 比较研究水稻不育系和可育系颖花的浆片细胞凋亡 不同阶段细胞核、内质网、液泡、细胞质等超微结 构变化和不同，从细胞学方面阐明水稻开闭花的机 理 二、研究内容 左：内质网包围胞基质、线粒体等细胞器，形成多膜体结构 中：染色质凝缩、分散，细胞核形变 右：线粒体聚集并融合 ER：内质网 CH：染色质 N：细胞核 M：线粒体 左：液泡膜吞噬线粒体消化泡、包围脂质体 S：脂质体 M：线粒体 V：液泡 右：液泡中形成吞噬小体 V：液泡 S：脂质体 2.2浆片PCD过程中的Ca2+ 时空特征观察 Ca2+是植物体内重要的第二信使， 他在植物内的分布及浓度变化，调节 这许多代谢和发育过程。研究表明核 内钙浓度的持续升高是导致细胞凋亡 的主要原因。因此研究Ca2+在水稻浆 片凋亡过程中的分布有着重要的意义 。 图1 1DAF 初始衰退的珠心细胞,示钙沉淀分布在核内、液泡和淀粉体周围。Bar = 1m 图2 2DAF 衰退中期的珠心细胞, 示钙沉淀分布在核膜、细胞膜上。Bar = 1m 2.3水稻浆片凋亡不同阶段浆片蛋白质组 的差异 蛋白质组学是指一个细胞中由整个基因组表达和修 饰成熟的一整套蛋白质。 基因组是遗传信息的载体，在生命活动不同过程是 恒定不变的，不能反应有机体在生命活动过程中基因表 达的时空关系和网络调控。然而，蛋白质是生理功能的 执行着，是生命现象的直接体现着，对蛋白质时空表达 的研究可直接阐明生命在生理和病理条件下的机制。研 究水稻浆片凋亡不同阶段浆片蛋白质组的差异，将有可 能寻找到与水稻浆片凋亡有关的蛋白。 3.13.1关于浆片细胞凋亡过程中的形态学变化关于浆片细胞凋亡过程中的形态学变化 3.1.1 3.1.1 不育系和可育系浆片超微结构的观察不育系和可育系浆片超微结构的观察 取样 前固定后固定 脱水 置换包埋半薄切片TBO染色 光镜观察超薄切片 双重染色电镜观察 三、拟采取的方案 3.1.2 苏木素-伊红（HE）染色法观察细胞核变 3.1.1 不育系和可育系浆片超微结构的观察 取材、固定、包埋切片常规用二甲苯脱蜡，经各级乙醇至水洗 苏木素染色 盐酸乙醇分化自来水浸泡置伊红液 常规脱水，透明，封片 上镜观察 3.2 关于浆片PCD过程中的Ca2+ 时空特征观察 取样前固定后固定脱水 置换包埋 电镜观察 超薄切片染色 3.3 水稻浆片凋亡不同阶段浆片蛋白 质组的差异 取样蛋白提取双向电泳 成像和分析蛋白点切取蛋白点消化 质谱数据库查询 选材独特：浆片是颖花中相对独立、功 能特殊(控制开闭花)的极其重要的器官。 思路新颖 ：用研究PCD的思路、方法、 手段来研究浆片细胞在开花过程中的效应机 制。 方法特殊：蛋白质组学方法首次利用在 浆片程序性死亡研究中。 1 2 3 四、本研究的特色及创新之处 本研究工作分两年完成： 2008年五月分开始分期播种水稻于大田，8月至9月 取材，并包埋好Ca2+定位的材料，10月至12月熟悉2-D电泳 技术，并完成蛋白质组学试验，做好石蜡切片.2009年1月 至4月整理好已有结果安排下一阶段的试验 2009年五月份开始分期播种水稻于大田，8月至9月 按照前年的结果取材，并做好普通超微结构观测的树脂包 埋。10月至12月按照前年结果做重复试验，或补充新的试 验。2010年1月至4月撰写论文。 5.1 年度研究计划 2008 2009 五、年度研究计划及预期研究结果 5.2预期研究结果 获得水稻不育系和可育系开花后不同阶段的 超微结构、Ca离子的分布图和光学显微镜下的 细胞核变图 找出开花前、临开花、开花后蛋白质差异点， 用质谱分析的方法进行鉴定，以期找到与水稻 浆片吸胀和萎缩有关的蛋白 1）已有的研究基础证明本选项的立论恰当可行 本实验室已经用电镜细胞化学方法和生理生化测试手段，研 究了大麦浆片在开花过程中的超微结构、钾离子、糖分等的 动态差异，揭示了浆片控制开花的细胞结构和生理生化特性 ，发表相关论文数篇； 2）材料的特殊性有助于揭示浆片在开花过程中的 PCD指纹图谱 在禾本科植物中，浆片是控制开花的相对独立、功能特殊且 重要的结构，是研究植物细胞PCD过程的首选材料。 六、 可行性分析 3）仪器设备齐全、技术方法成熟，计划能 顺利完成 我校测试中心具有研究所需的诸多大型精密 仪器