植物原生质体再生细胞壁研究进展

杨 颖，康 兰，耿 新，陈玉珍，卢存福

（北京林业大学生物科学与技术学院，北京100083）

0 引言

细胞壁是植物细胞的重要特征，若没有细胞壁，植物将是一堆柔韧的原生质体[1]。同时，作为植物区别于动物的一个进化特征，细胞壁形成和调控的分子机制一直是有待研究的基础科学问题。2005年，《Science》在其创刊125周年时就提出把“植物如何形成细胞壁”作为接下来25年需要解决的重要科学问题之一[2]。

植物细胞在去除细胞壁后能迅速地重新合成新的细胞壁[3-4]，因此植物原生质体是研究细胞壁再生的良好材料[5-6]。过去对植物细胞壁的研究多从生化角度出发，主要集中在细胞壁结构与功能、化学组分和物理特性及应用上[7-9]。从细胞学的角度更能整体把控细胞壁代谢的全过程，原生质体为单细胞且具有全能性，非常适合用于研究植物生物学的基本问题，如膜生理学、细胞壁代谢和应激反应[10-11]。细胞壁的生物合成是非常动态、复杂的网络架构，借助原生质体可再生壁这一特性，人们逐渐揭开了细胞壁合成的面纱[11]。1967年，Pojnar等[12]利用光学显微镜及电子显微镜观察到番茄果实原生质体细胞壁再生过程。之后越来越多物种的原生质体经培养观察到新生细胞壁，推动了可视化细胞壁再生动力学研究的发展。每个植物基因组都包含数千个与细胞壁形成相关的基因[13-15]，随着第二、三代测序技术的兴起，原生质体再生细胞壁的过程结合组学成为新的研究方向，可解释原先无法解释的植物细胞壁形成的机理和调控的分子机制，并鉴定出细胞壁合成关键基因[16]，为后续基因功能特性分析奠定基础。……