白色体和叶绿体能相互转化吗
(2018-04-01 19:08:31)
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白色体和叶绿体的转化叶绿体的分化白化株的形成白色体中淀粉的来源 |
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今天和同事讨论白色体中淀粉的由来,笔者认为应该是由叶绿体中光合作用合成的有机物运过来的,也可以是叶绿体合成淀粉后转化成了白色体。这里涉及到白色体和有色体的转化问题。笔者就此问题在翟中和的《细胞生物学》中找到了答案。
叶绿体仅存在于植物茎叶等绿色组织的细胞内。未发芽的种子(胚)细胞中没有叶绿体。在种子萌发过程中,子叶、叶鞘和真叶细胞中的原质体( proplastid)相继分化为叶绿体。这种分化依赖于光照。植物在黑暗条件下生长时,细胞中原质体不能形成叶绿体,幼苗呈黄色。可见,叶绿体是原质体的一种分化方式。在储藏组织(如块根、块茎和胚乳)和一些其他的白化组织中,质体以造粉质体或白色体的形式存在。
叶绿体分化于幼叶的形成和生长阶段。因此,从生长中的植物顶芽纵切片上,可以观察到分生细胞中的原质体分化形成叶绿体的连续过程。在形态上,叶绿体的分化表现为体积的增大,内膜系统的形成和叶绿素的积累。而在生化和分子生物学上,则体现为叶绿体功能所 必需的酶、蛋白质、大分子的合成、运输及定位。据推测,叶绿体的正常工作需要数千个基因的支持,可见叶绿体分化是一个十分复的过程。在该过程中,某一个基因的突变或异常往往便会导致中叶绿体分化的障碍。植物中常见的白化苗就是叶绿体分化障碍的表现。除了叶绿素合成相关基因的突变直接导致白化外,其他基因的缺陷同样可以导致植物白化,机制多种多样。例如叶绿体基因突变导致烟草白化,园艺中常用的花叶植物 (绿色叶片上出现白斑或白色花纹)是部分叶肉细胞中叶绿体分化出现障碍的结果,拟南芥编码叶绿体蛋白酶的 基因发生突变后,早期质体内多余的蛋白质得不到清除,导致部分叶肉细胞内叶绿体分化异常, 叶片出现白斑,白化叶或叶片的白化部分中质体形成白色体。
在特定情况下,叶绿体的分化是可逆的。叶肉细胞经组织培养形成愈伤组织细胞时,叶绿体去分化再次形成原质体。目前,人们对叶绿体分化与去分化的了解还仅限于发现了一些必需的基因。其复杂的调控网络尚不请楚,有待于进一步研究。