林金星教授简介

主讲人简介1.颜帅，男，1963年出生，1985年毕业于北京林业大学林业经济系，获学士学位；2003年9月于北京林业大学获管理学博士学位。

2000年6—9月、2004年6—8月赴英国做访问学者，学习考察期刊编辑出版技术和管理技术。

1996年晋升副编审职务，2002年1月晋升编审职务。

1985年起在北京林业大学工作，曾任北京林业大学期刊编辑部主任（1999—2011），《北京林业大学学报》、《中国林学》（英文）、《北京林业大学学报（社会科学版）》及《中国林业教育》副主编，《编辑学报》编委。

其他主要社会兼职有：中国期刊协会常务理事、中国科普作协农林专业委员会委员、中国科协八届常委会学术与学会工作专门委员会委员（2011年起）。

曾任第一、二届国家期刊奖评审专家组成员（2000、2002年），第二、三届国家期刊奖评委会委员（2002、2004年），国家林业局出版系列高级职称评委（1999年至今）。

编辑出版方面的代表作有：《论学术期刊编辑的独立人格精神》（2001年）、《高校科技期刊应努力转变办刊理念》（2006年）、《China opening up: Chinese university journals and research – today and tomorrow》（2007年）、《论高校科技期刊的6种属性》（2009年）、《高校科技期刊的出版模式初探》（2010年）。

（部分合著）2011年3月起到清华大学出版社有限公司工作，任出版社副总编兼期刊中心主任。

2．任胜利简介任胜利理学博士，国家自然科学基金委杂志社编审，《中国科学》杂志社总编辑。

1997年6月于中国地质大学(北京)博士后出站后从事科技编辑工作，先后担任《科学通报》、《中国科学基金》、《自然科学进展》的责任编辑。

先后在Science, Nature, Scientometrics, Learned Publishing, 《科学通报》、《编辑学报》、《中国科技期刊研究》等期刊上发表文献计量学和科技编辑与写作方面的论文或杂文60余篇，其中多篇文章被引用100次以上(基于scholar.google统计)。

导师代码：10383导师姓名：金建勋性别：男出生年月：1962年08月特称：职称：教授学位：博士属性：专职电子邮件：jxjin@学术经历：1985年毕业于北京科技大学，物理化学系金属物理专业。

1992-97年，在澳大利亚政府工业及大学奖学金的支持下，分别在澳大利亚新南威尔士大学和卧龙岗大学，完成了与高温超导材料应用相关的硕士和博士学位研究工作，后成为研究员和高级研究员，澳大利亚政府研究理事会大型研究项目负责人。

IEEE应用超导和电磁装置国际会议主席，应用超导与电磁学学报主编，及电子科技大学学报编委等。

个人简介：1997年，成为澳大利亚研究理事会超导应用项目的研究员，从事高温超导及其强电应用研究。

2000年，成为澳大利亚研究理事会超导应用大型项目主要调研人，并在澳大利亚超导公司负责高温超导工业化及其电力应用技术的研究。

自1991年起，开始从事高温超导应用研究，是在澳大利亚最早从事高温超导强电应用及工业化发展的研究人员，并在该领域做出了国际公让的贡献。

是高温超导领域“Wollongong”式高温超导限流器的发明和原创研制人；也是高温超导电子谐振器的发明人。

主要研究领域包括高温超导材料工业制备，高温超导强电导线及磁体技术，高温超导测试技术及其物性分析，高温超导电力系统限流器、储能、直流输电、变压器等电力装置，高温超导直线电机和电机控制，及高温超导电子谐振器和高梯度磁分离等特种强电装量，曾获得多项澳大利亚政府及工业研究项目，世界超导大会奖等；并在超导及电力专业会议及学术刊物，如PhilosophicalMagazine B，Physica C，IEEE Transactions，Superconductivity Scienceand Technology，Advances in Cryogenic Engineering，Physics B, JEEE，Europhysics News， Applied Superconductivity and Electromagnetics等上发表了数百篇专业论文。

执教全美Top 50大学的中科大毕业生＝＝＝＝＝＝麻省理工学院（私立）３人文晓刚，麻省理工学院物理系，Full Professor，物理系82届（772），1981年CUSPEA全国状元/physics/facultyandstaff/faculty/xiaogang_wen.html/~wen/刘洪，麻省理工学院物理系，Assistant Prof，近代物理系93届(894)/physics/facultyandstaff/faculty/hong_liu.html林间，WHOI-MIT Joint Program教授，WHOI Associate Scientist with Tenure，地球与空间科学系（777）/dept/profile.go?id=294/oceanus/viewArticle.do?id=4009＝＝＝＝＝＝斯坦福大学（私立）５人王善祥，斯坦福大学电子工程系与材料科学系，Full Professor，物理系86届（812）/research/layout.php?sunetid=sxwan骆利群，斯坦福大学神经生物学系，Full Professor，少年班86届（81少）/profiles/Liqun_Luo/范汕洄，斯坦福大学电子工程系，Assistant Prof，00班92届物理（8800）/~shanhui崔屹，斯坦福大学材料科学与工程系，Assistant Prof，化学系98届（9312）/about_faculty/mse_fac_profile2.php?sunetid=yicui崔便晓，斯坦福大学化学系，Assistant Prof，高分子系98届（9314）/dept/chemistry/department/news/archives/2007/04/new_faculty_mem_1.html＝＝＝＝＝＝加州大学柏克利分校（公立）７＋加州大学旧金山分校（公立）２人（注：后者常被认为是前者的医学院）刘奋勇，加州大学柏克利分校公共卫生学院，Full Professor，生物系86届（818）/~microbes/faculty/liu.html周强，加州大学柏克利分校分子与细胞生物学系，Associate Professor，生物系86届（818）/faculty/BMB/zhouq.html肖强，加州大学伯克利分校新闻学院，Lecturer（该院教师都是Lecturer），地球物理86届（817）/program/newmedia/faculty/罗坤忻(女)，加州大学柏克利分校分子与细胞生物学系，Associate Professor，生物系86届（828）/faculty/CDB/luok.html郭新(女)，加州大学伯克利分校工业工程与运筹学系，Assistant Prof，数学系92届（871）/People/Faculty/xinguo.htm杨培东，加州大学柏克利分校化学系，Associate Professor，应用化学系93届（8812）/faculty/Yang/Peidong-Yang.html陈路(女)，加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系，Assistant Professor，生物系93届（898），美国麦克阿瑟基金会“天才奖”得主/faculty/NEU/chenl.html汤超，加州大学旧金山分校生物医药系，Full Professor，力学与机械工程系82届（775）/dbps/faculty/pages/tang.html刘立民，加州大学旧金山分校癌症中心，Assistant Professor，生物系86届（818）/people/liu_limin.php＝＝＝＝＝＝哈佛大学（私立）７人王家槐，哈佛大学医学院，Associate Prof，63届/WhitePagesPublic.asp?task=showperson&id=177271374174279373178273&a=hms&r=96&kw=wang,,,/Collaborators/Wang.html黄旭东，哈佛大学医学院，Assistant Prof，化学87届（823&8212）/staff/xudongHuang.htm/cagn/Faculty/huang.html王瑛(女)，哈佛大学医学院，Assistant Prof，应用化学91届（8612）/wang_y.htm/people.php?people_id=767庄小威(女)，哈佛大学物理系和化学系，Full Professor，少年班91届物理专业（87 少），女，少年班，美国麦克阿瑟基金会“天才奖”得主，美国Searle学者奖得主。

林金星业精于勤的璀璨林金星，1961年3月出生，福建龙岩人，博士生导师，致公党中央委员、全国政协委员。

现任北京林业大学生物科学与技术学院院长、国务院学科评议组（生物学）成员和教育部创新团队负责人。

兼任中国植物学会常务理事、中国电子显微学会常务理事、北京植物学会理事长；BMC Plant Biology副主编、Trees-Structure & Function、Plant Physiology & Biochemistry等七个国际刊物编委、《电子显微学报》副主编、《科学通报》等五个刊物编委；曾经担任中国植物学会植物结构与生殖生物学专业委员会主任、北京市政协委员、南开大学、厦门大学、东北师范大学、中国科大研究生院等校兼职教授等。

近5年来，主持国际组织资助项目2项；主持国家自然科学基金重点项目1项、科技部国际合作重点项目1项、“973”子课题1项等。

少年好学小时候，林金星在福建的龙岩市苏坂镇美山村土楼长大，他的家乡位于九龙江畔，一面靠山，三面沿河，从村头到村尾蜿蜒数公里。

九龙江曾经是原龙岩县与漳平县的水上交通要道，河运比较发达，而美山村是两个大县城的中间停泊点，过往船只均要在此停留歇息补给，人口近万人，因此商业一度很繁荣。

林金星的父亲曾经是这个村的村长和船队长，虽然父亲很忙，但对于孩子的教育非常重视，加之林金星聪慧好学，学习成绩一直在班上名列前茅。

儿时的林金星不仅能欣赏到九龙江两岸秀美的风光，还能到河里游泳划竹排。

冬季干旱季节，还经常能看到一些村民随手采摘一些植物叶子，在木桶中揉碎后投入河中用来捕鱼。

奇妙的事情发生了，可能是叶子汁液的毒性作用，不一会儿，河中的鱼儿就会翻白漂起，这种植物叶子的奇妙功能，让林金星苦思冥想。

“如果说对植物感兴趣的话，也是从这个时候开始的。

为了解开这些奇妙现象的谜底，在当时电脑信息化不普及的年代，只有努力学习，通过课本上的知识来寻求答案。

”恢复高考后的1978年，林金星考上了福建农林大学林学系。

急性胰腺炎再生机制的研究进展倪金良;袁耀宗【摘要】@@ 炎症发生后启动器官的修复、再生机制,急性胰腺炎(AP)也是如此.轻型AP在结构和功能方面可以完全恢复,它的再生特点是成纤维细胞的一过性活化、增殖、分泌,细胞外基质(ECM)的沉积、重构,以及腺泡细胞的复制.再生早期有坏死腺泡细胞形成的一过性管状复合体,并有短暂的纤维细胞增生、ECM沉积,这些均为纤维化的表现,但随着再生的进展,这些结构连同再生的腺泡逐渐向正常结构演化.【期刊名称】《中华胰腺病杂志》【年(卷),期】2003(003)004【总页数】3页(P240-242)【关键词】急性胰腺炎;生物化学;胃肠激素;胰腺再生;基因调控;信号转导【作者】倪金良;袁耀宗【作者单位】225001,上海,上海第二医科大学瑞金医院消化内科;225001,上海,上海第二医科大学瑞金医院消化内科【正文语种】中文【中图分类】R576炎症发生后启动器官的修复、再生机制，急性胰腺炎(AP)也是如此。

轻型AP在结构和功能方面可以完全恢复，它的再生特点是成纤维细胞的一过性活化、增殖、分泌，细胞外基质(ECM)的沉积、重构，以及腺泡细胞的复制。

再生早期有坏死腺泡细胞形成的一过性管状复合体，并有短暂的纤维细胞增生、ECM沉积，这些均为纤维化的表现，但随着再生的进展，这些结构连同再生的腺泡逐渐向正常结构演化。

重症AP亦存在再生现象，然而胰腺的结构与功能一般不能完全恢复正常，常表现为实质细胞(腺泡细胞)再生少而间质细胞过度增生，ECM大量沉积，最后可能演化为腺泡萎缩和间质纤维化。

近年来，随着AP治疗水平的提高，胰腺功能的恢复日益受到重视，其中包括胰腺炎症后的再生机制。

本文综述近年来AP再生机制的研究进展。

一、再生的生物化学AP时胰酶、碳酸氢盐由细胞内隔室分泌入胰管减少，而由空泡分泌入间质及血中增多，再生过程中，腺细胞的分泌逐渐恢复正常。

雨蛙肽诱发的AP，腺泡的线粒体呼吸能力及谷氨酸脱氢酶活性下降一半以上，再生中逐渐恢复[1]。

中国林学会关于召开第三届中国林业学术大会的第二轮通知文章属性•【制定机关】中国林学会•【公布日期】2013.07.16•【文号】中林会学字[2013]33号•【施行日期】2013.07.16•【效力等级】行业规定•【时效性】现行有效•【主题分类】森林资源,机关工作正文中国林学会关于召开第三届中国林业学术大会的第二轮通知（中林会学字[2013]33号）各省、自治区、直辖市林业厅（局）、林学会，中国林学会各分会、专业委员会，各有关单位：2013年5月，中国林学会下发了《关于召开第三届中国林业学术大会的第一轮通知》（中林会学字[2013]22号）。

在各有关单位的大力支持下，第三届中国林业学术大会的筹备工作进展顺利，大会将于2013年9月12-13日在福州召开。

现将大会有关事项通知如下：一、大会主办、承办、协办单位主办单位：国家林业局、福建省人民政府、中国林学会承办单位：中国林学会秘书处、福建省林业厅协办单位：福建省林学会、福建农林大学等二、大会时间与地点大会时间：2013年9月12-13日，会期2天，9月11日全天报到。

大会地点：福建省福州市，各分会场入住宾馆见附件1。

三、大会主要内容（一）开幕式开幕式将邀请国家林业局、福建省人民政府、中国科协等有关领导出席并讲话，颁发第五届梁希林业科学技术奖、第四届梁希科普奖。

（二）大会特邀报告大会在开幕式后拟安排4-5个大会特邀报告。

（三）分会场特邀报告大会设美丽中国与森林高效培育、科技创新与森林可持续经营、木质材料加工制造技术的科学问题等20个学术分会场，各分会场根据自身情况设3-12个特邀报告（详见附件2）。

（四）分会场学术交流各分会场将围绕主题和研讨内容开展一天半学术交流。

（五）创新成果展示与技术供需交流会为促进林业科技成果的转化与应用，大会期间将举办2013中国林业创新成果展示与技术供需交流会。

四、参会人员（一）有关领导和特邀专家；（二）从事大会涉及相关领域的科研、管理、教学、生产部门的科技工作者；（三）第五届梁希林业科学技术奖、第四届梁希科普奖获奖代表。

第３８卷第２期２０１９年４月电㊀子㊀显㊀微㊀学㊀报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙＳｏｃｉｅｔｙＶｏｌ ３８ꎬＮｏ ２２０１９￣０４文章编号:１０００￣６２８１(２０１９)０２￣０１８９￣１２㊀㊀ＲＮＡ表观遗传修饰及其在植物中的研究进展鲁㊀良１ꎬ２ꎬ陈㊀博１ꎬ２ꎬ曹阳阳１ꎬ２ꎬ邓玮杭２ꎬ李㊀晔１ꎬ２ꎬ林金星１ꎬ２ꎬ李瑞丽１ꎬ２∗(１.北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心ꎬ北京１０００８３ꎻ２.北京林业大学生物科学与技术学院ꎬ林木育种国家工程实验室ꎬ北京１０００８３)摘㊀要㊀㊀ＲＮＡ转录后修饰是将新生ＲＮＡ分子加工成为成熟产物的修饰过程ꎬ它已经成为表观遗传学研究的一个崭新领域ꎬ在生物体的生殖㊁生长和发育等生命活动过程中发挥着十分重要的作用ꎮ近年来ꎬ人们对ＲＮＡ的６－甲基腺嘌呤(Ｎ６￣ｍｅｔｈｙｌａｄｅｎｏｓｉｎｅꎬｍ６Ａ)㊁５－甲基胞嘧啶(５￣Ｍｅｔｈｙｌｃｙｔｏｓｉｎｅꎬｍ５Ｃ)以及假尿苷修饰(ＰｓｅｕｄｏｕｒｉｄｉｎｅｓꎬΨ)等几种重要的ＲＮＡ表观遗传修饰开展了广泛地研究ꎮ本文主要阐述了这几种ＲＮＡ修饰的分布特征㊁形成机制以及检测方法ꎬ并着重总结了它们在植物生长发育中的功能与研究进展等ꎬ为今后系统开展ＲＮＡ表观遗传学的研究提供理论参考ꎮ关键词㊀㊀ＲＮＡ修饰ꎻ６－甲基腺嘌呤ꎻ５－甲基胞嘧啶ꎻ假尿苷ꎻ表观遗传中图分类号:Ｑ９４３ꎻＱ３３６㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀ｄｏｉ:１０ ３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣６２８１.２０１９.０２.０１７收稿日期:２０１８－０８－０９ꎻ修订日期:２０１８－０９－２０基金项目:国家重点研发计划课题资助项目(Ｎｏ.２０１６ＹＦＤ０６００１０２)ꎻ中央高校基本科研业务费专项资助项目(Ｎｏ.２０１９ＺＹ２９)ꎻ国家自然科学基金面上资助项目(Ｎｏ.３１６７０１８２)ꎻ国家自然科学基金重点资助项目(Ｎｏ.３１５３００８４)ꎻ国家自然科学基金青年科学基金资助项目(Ｎｏｓ.３１４０１１４９ꎬ３１６０１１４９).作者简介:鲁良(１９９２－)ꎬ男(汉族)ꎬ河北人ꎬ研究生.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｌｕｌｉａｎｇ＠ｂｊｆｕ.ｅｄｕ.ｃｎ∗通讯作者:李瑞丽(１９８１－)ꎬ女(汉族)ꎬ河南人ꎬ副教授.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｌｉｒｕｉｌｉ＠ｂｊｆｕ.ｅｄｕ.ｃｎ㊀㊀自然界中的大多数ＲＮＡ均发生了转录后修饰ꎬ这些修饰为ＲＮＡ功能的多样化奠定了化学基础ꎬ在ＲＮＡ的结构㊁功能及代谢等方面都发挥着十分重要的作用[１]ꎮ２０１１年更新的ＲＮＡ修饰数据库ＲＮＡＭＤＢ共收录了１０９种ＲＮＡ的修饰形式[２]ꎮ最近的研究发现ꎬＲＮＡ的某些修饰含量丰富ꎬ且保守性强ꎬ具有重要的生物学功能ꎬ其中主要包括ＲＮＡ的６－甲基腺嘌呤修饰(Ｎ６￣ｍｅｔｈｙｌａｄｅｎｏｓｉｎｅꎬｍ６Ａ)[３－４]㊁５－甲基胞嘧啶修饰(５￣Ｍｅｔｈｙｌｃｙｔｏｓｉｎｅꎬｍ５Ｃ)以及假尿苷修饰(ＰｓｅｕｄｏｕｒｉｄｉｎｅｓꎬΨ)[５]等ꎮ本文将主要介绍这几种ＲＮＡ修饰方式的分布特征㊁形成机制以及检测方法等ꎬ并着重总结了它们在植物生长发育中的功能研究进展ꎮ１㊀ＲＮＡ表观遗传修饰表观遗传学又称 拟遗传学 ꎬ它是研究细胞核ＤＮＡ序列未改变的情况下ꎬ由于其它机制引起的基因功能可逆和可遗传的改变ꎬ这些改变包括ＤＮＡ修饰㊁组蛋白修饰和ＲＮＡ修饰等[６－７]ꎮ近年来ꎬＲＮＡ转录后修饰成为表观遗传学中关注的热点ꎬ更多的ＲＮＡ修饰功能不断被发现ꎬ比如６－甲基腺嘌呤修饰可以通过调控ｍＲＮＡ的剪切㊁定位㊁转运及其稳定性ꎬ参与生物体基因转录后表达调控[８]ꎻ５－甲基胞嘧啶在ＲＮＡ中高含量且能够稳定存在ꎬ研究发现５－甲基胞嘧啶与人类的一些疾病相关[４ꎬ９]ꎮ目前ꎬ研究者对ＲＮＡ转录后修饰ｍ６Ａ㊁ｍ５Ｃ和Ψ等不断深入研究ꎬ为丰富和完善ＲＮＡ表观遗传学提供理论基础ꎮ１ １㊀ＲＮＡ６－甲基腺嘌呤修饰(ｍ６Ａ)自２０世纪７０年代ｍ６Ａ甲基化修饰发现以来ꎬ研究者发现ｍ６Ａ甲基化修饰广泛存在于酵母[１０]㊁果蝇[１１]㊁哺乳动物[１２－１６]㊁病毒ＲＮＡ[１７－１８]以及小麦和玉米等植物中[１９]ꎮｍ６Ａ修饰主要分布于ｍＲＮＡ内部及长链非编码ＲＮＡ上(ｌｏｎｇｎｏｎ￣ｃｏｄｉｎｇＲＮＡꎬｌｎｃＲＮＡ)ꎬ对ＲＮＡ剪接㊁代谢以及加工过程具有重要调控作用ꎬ同时它也存在于真核生物的其它类型ＲＮＡ上ꎬ比如转运ＲＮＡ(ｔｒａｎｓｆｅｒＲＮＡꎬｔＲＮＡ)[２０]㊁核糖体ＲＮＡ(ｒｉｂｏｓｏｍａｌＲＮＡꎬｒＲＮＡ)[２１]和小核ＲＮＡ(ｓｍａｌｌｎｕｃｌｅａｒＲＮＡꎬｓｎＲＮＡ)[２２]ꎮ２０１５年ꎬ研究者发现ｍ６ＡＲＮＡ甲基化受ＭｉｃｒｏＲＮＡ调控并能够促进细胞重编程为多能性细胞[２３]ꎮｍｉＲＮＡ能够通过调节甲基转移酶ＭＥＴＴＬ３与ｍＲＮＡ的结合改㊀㊀电子显微学报㊀Ｊ.Ｃｈｉｎ.Ｅｌｅｃｔｒ.Ｍｉｃｒｏｓｃ.Ｓｏｃ.第３８卷变ｍ６Ａ的修饰水平ꎮ研究发现增加ｍ６Ａ丰度能够促进小鼠胚胎成纤维细胞重编程为多能干细胞ꎻ相反ꎬ当降低ｍ６Ａ修饰水平时ꎬ发现严重阻碍了细胞重编程[２３]ꎮ１ １ １㊀ｍ６Ａ甲基转移酶与去甲基化酶ｍ６Ａ是一种普遍的ＲＮＡ表观遗传修饰ꎬ由ｍ６Ａ甲基转移酶复合物催化形成(图１)ꎮｍ６Ａ甲基转移酶复合物以Ｓ－腺苷甲硫氨酸(Ｓ￣ａｄｅｎｏｓｙｌｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅꎬＳＡＭ)为甲基供体ꎬ将腺嘌呤第６位Ｎ上的氢甲基化ꎬ形成ｍ６Ａ[２４]ꎮ该复合物由３部分构成ꎬ包括ＭＥＴＴＬ３(ｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｌｉｋｅ３)[２５]㊁ＭＥＴＴＬ１４(ｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｌｉｋｅ１４)[２６]和ＷＴＡＰ(ｗｉｌｍｓᶄｔｕｍｏｒ１￣ａｓｓｏｃｉａｔｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ)[４]ꎮ其中ＭＥＴＴＬ３和ＭＥＴＴＬ１４亚基能以１ʒ１的比例形成一个稳定的异源二聚体ꎬ但二者分工不同ꎬＭＥＴＴＬ３作为催化中心ꎬＭＥＴＴＬ１４主要结合ＲＮＡ底物[２７]ꎮＷＴＡＰ亚基作为调节亚基ꎬ调控异源二聚体的细胞内活性ꎮ该复合物中任何一个亚基缺失都会导致ｍ６Ａ水平的显著下降ꎬ３个亚基均定位于细胞核内的亚细胞器 核小斑上[２８]ꎮ有趣的是ꎬ最近有研究发现ＫＩＡＡ１４２９可能是组成ｍ６Ａ甲基转移酶复合物的一个新亚基ꎬ猜测可能与ｍ６Ａ形成相关ꎬ但其主要的功能和机制现在仍未知[５]ꎮ除ｍ６Ａ甲基转移酶以外ꎬ动物细胞中存在两个ｍ６Ａ去甲基化酶ＦＴＯ[２９]与ＡＬＫＢＨ５[３０]ꎬ它们均属于二价铁和α－酮戊二酸依赖的双加氧酶ＡｌｋＢ家族ꎬ这表明ｍ６Ａ修饰是一个动态可逆的过程(图１)ꎮ图１㊀细胞核ＲＮＡｍ６Ａ修饰的路径模式图[３１]ꎮＦｉｇ.１㊀Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｅｌｌｕｌａｒｐａｔｈｗａｙｓｏｆｍ６ＡｉｎｎｕｃｌｅａｒＲＮＡｓ[３１].１ １ ２㊀ｍ６Ａ结合蛋白ｍ６Ａ发挥功能需要依赖于一种称作ＹＴＨ(ＹＴ５２１￣ＢｈｏｍｏｌｏｇｙꎬＹＴＨ)的结合蛋白ꎮ在动物研究中发现ꎬＹＴＨ结构域蛋白是非常重要的且具有确定功能的ｍ６Ａ结合蛋白ꎮＹＴＨ结构域通过由三个高度保守的芳香族残基形成的芳香环特异性识别ｍ６Ａ中的甲基ꎬ并对含有ｍ６Ａ的寡核苷酸的亲和力较高[３２－３５]ꎮ然而ꎬ蛋白仅存在ＹＴＨ结构域并不一定意味着能与ｍ６Ａ特异性结合ꎮ例如ꎬ裂殖酵母ＹＴＨ结构域蛋白Ｍｍｉ１能够识别特定的核苷酸序列ꎬ但不能与ｍ６Ａ特异性结合ꎬ这和Ｍｍｉ１蛋白质中与ｍ６ＡＲＮＡ相结合的几个氨基酸的改变有关[３６]ꎮ为了深入研究ｍ６Ａ结合蛋白ꎬ研究者对先前鉴定的１３个ＹＴＨ结构域蛋白进行了系统发育分析[３７]ꎮＹＴＨ结构域蛋白分为两个不同的系统发育亚家族ꎬ包括ＹＴＨＤＦ家族中的１１个成员和ＹＴＨＤＣ家族中的２个成员ꎮＹＴＨＤＦ蛋白是具有固定结构的ꎬ含有Ｎ端固定的无序区(ｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄｒｅｇｉｏｎꎬＩＤＲ)和Ｃ端ＹＴＨ结构域[３８]ꎮ研究者对人类ＹＴＨＤＦ２蛋白研究时发现这两个结构彼此独立０９１㊀第２期鲁㊀良等:ＲＮＡ表观遗传修饰及其在植物中的研究进展㊀㊀运作ꎬ使得基于特定的ｍ６Ａ结合的ＹＴＨ结构域能够选择靶ｍＲＮＡꎬ而Ｎ末端的ＩＤＲ作为调节单位[３９]ꎮ相对而言ꎬ与ＹＴＨＤＦ１相比ꎬＹＴＨＤＦ２对ｍ６Ａ有更强的结合能力ꎮ研究发现ꎬ在动物细胞中ＹＴＨＤＦ２有超过３０００个含ｍ６Ａ的靶ＲＮＡꎬ包括大多数的ｍＲＮＡ和小部分的非编码ＲＮＡ(ｎｏｎ￣ｃｏｄｉｎｇＲＮＡꎬｎｃＲＮＡ)ꎮＹＴＨＤＦ２蛋白含有两个功能域ꎬＣ端存在的ＹＴＨ结构域能直接识别并结合ｍ６ＡꎻＮ端可以使ｍＲＮＡ重新定位到Ｐ小体ꎬ促进ＲＮＡ的降解ꎬ进而影响ｍＲＮＡ的稳定性ꎮ相反ꎬＹＴＨＤＦ１可以与起始翻译因子ｅＩＦ及核糖体相互作用ꎬ促进ｍＲＮＡ的翻译效率[４０]ꎮＹＴＨＤＣ１通过与ｍＲＮＡ剪切因子相互作用进而调控ｍＲＮＡ的剪切过程[４１－４２]ꎮ１ １ ３㊀ｍ６Ａ检测技术通过确认ｍ６Ａ在ＲＮＡ的分布位置才能精确研究ｍ６Ａ的生物学功能ꎮ由于ｍ６Ａ的形成并不会干扰碱基互补配对原则ꎬ和正常的Ａ一样能与Ｕ进行配对ꎬ这些特征都增加了检测ｍ６Ａ的难度ꎮ研究初期ꎬ采用同位素标记[４３]㊁薄层色谱[４４]等方法检测ｍ６Ａ的分布ꎬ发现ｍ６Ａ存在于特定的序列ＧＡＣ(７０％)或ＡＡＣ(３０％)位置中[４５]ꎬ这些是ｍＲＮＡ上ｍ６Ａ特有的保守序列ꎬ这一保守序列被确定为ＲＲＡＣＨ(Ｒ＝Ｇ/ＡꎬＧ>ＡꎻＨ＝Ａ㊁Ｃ㊁Ｕ)[１３ꎬ４４]ꎮ２０１２年ꎬ２个独立的课题组采用基于ｍ６Ａ抗体免疫沉淀和高通量测序技术(ｍ６Ａ￣ｓｅｑ或ＭｅＲＩＰ)对转录组水平上ｍ６Ａ的分布和修饰数据进行检测ꎬ发现转录组中ｍ６Ａ分布在于ｍＲＮＡ和ｎｃＲＮＡꎬ其主要富集在３ᶄ非翻译区(ｕｎｔｒａｎｓｌａｔｅｄｒｅｇｉｏｎꎬ３ᶄＵＴＲ)ꎬ其次是富集在长的外显子上[４６－４７]ꎮ虽然大多数ｍ６Ａ位点具有较强的保守性ꎬ但也存在基于物种特异㊁细胞系特异的ｍ６Ａ修饰位点[２３]ꎮ近几年ꎬ多个实验室对提高ｍ６Ａ单碱基分辨率技术进行了有益的尝试ꎬ包括基于修饰碱基回补温度差异法[４８]㊁基于ＲＮＡ酶切割位点特异性并结合放射性元素标记及薄层层析方法的ＳＣＡＲＬＥＴ(ｓｉｔｅ￣ｓｐｅｃｉｆｉｃｃｌｅａｖａｇｅａｎｄｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ￣ｌａｂｅｌｉｎｇｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｌｉｇａｔｉｏｎ￣ａｓｓｉｓｔｅｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄＴＬＣ)[４９]㊁光交联辅助ｍ６Ａ测序技术(ｐｈｏｔｏ￣ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ￣ａｓｓｉｓｔｅｄｍ６ＡｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙꎬＰＡ￣ｍ６Ａ￣ｓｅｑ)[５０]和ｍ６Ａ碱基分辨率交联共沉淀技术(ｍ６Ａｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ￣ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｃｒｏｓｓ￣ｌｉｎｋｉｎｇａｎｄｉｍｍｕｎｏｐｒｅｃｉ￣ｐｉｔａｔｉｏｎꎬｍｉＣＬＩＰ)[３]ꎬ这些技术的发展推动了ｍ６Ａ领域的研究ꎮ１ ２㊀ＲＮＡ５－甲基胞嘧啶修饰(ｍ５Ｃ)ｍ５Ｃ是表观遗传学中一种非常重要的ＲＮＡ转录后修饰ꎮｍ５Ｃ存在于ＤＮＡ和ＲＮＡ中ꎬ所以ｍ５Ｃ既是一种具有代表性的ＤＮＡ修饰ꎬ又是一种极其重要的ＲＮＡ修饰[５１]ꎮＤＮＡｍ５Ｃ在真核生物中具有许多功能性作用ꎬ例如转录沉默和基因组印记[５２]ꎮＲＮＡｍ５Ｃ在ｔＲＮＡ㊁ｒＲＮＡ以及ｍＲＮＡ中高丰度并且稳定存在[５３－５５]ꎮ迄今为止ꎬｍ５Ｃ的研究主要集中在ｍ５Ｃ在ｔＲＮＡ和ｒＲＮＡ的功能上[５１]ꎮ在很多古细菌以及真核生物的ｔＲＮＡ中ꎬｍ５Ｃ修饰的存在已得到了证实ꎬ这些ｍ５Ｃ修饰位点主要富集在可变臂和反密码环上[５６]ꎮ在ｒＲＮＡ中ꎬｍ５Ｃ修饰主要存在于ｒＲＮＡ结合ｔＲＮＡ发挥翻译活性的区域ꎬ与核糖体的合成和蛋白质翻译过程有关[５７]ꎮ这些研究揭示ｍ５Ｃ能够影响ＲＮＡ稳定性㊁ｔＲＮＡ识别㊁翻译保真性以及ＲＮＡ加工过程[５８－６１]ꎮ除此之外ꎬ研究发现人类ＨｅＬａ细胞的ｍＲＮＡ中ｍ５Ｃ修饰位点超过１００００个[６２]ꎮ另有研究发现ｍ５Ｃ在植物中广泛存在ꎬ如水稻㊁藜苜蓿㊁玉米和意大利鸢尾草[６３]ꎮ１ ２ １㊀ｍ５Ｃ甲基转移酶真核生物中存在两类ＲＮＡ甲基转移酶(ＲＮＡｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅꎬＲＭＴ)ꎬ可以催化ｍＲＮＡ和其他类型ｎｃＲＮＡ中的ｍ５Ｃꎮ第一类真核生物ＲＭＴ是ｔＲＮＡ天冬氨酸甲基转移酶１(ｔＲＮＡａｓｐａｒｔｉｃａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ１ꎬＴＲＤＭＴ１)ꎬ也称为ＤＮＡ甲基转移酶２(ＤＮＡｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ２ꎬ￣ＤＮＭＴ２)ꎮ研究表明ꎬＴＲＤＭＴ１可以对动物㊁植物和裂殖酵母中的ｔＲＮＡ进行甲基化修饰[６４－６７]ꎮ第二类ＲＭＴ在酵母和动物中分别称为ｔＲＮＡ特异性甲基转移酶４(ｔＲＮＡｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ４ꎬＴＲＭ４)和ＮＯＰ２/Ｓｕｎｄｏｍａｉｎｐｒｏｔｅｉｎ２(ＮＯＰ２/ＳｕｎＲＮＡｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ２ꎬＮＳＵＮ２)[６８－７０]ꎬ在酵母中ＴＲＭ４能够修饰多个ｔＲＮＡꎮ研究发现ＴＲＤＭＴ１和ＮＳＵＮ２可以修饰哺乳动物ｔＲＮＡ中的ｍ５Ｃꎮ当小鼠中的ＮＳＵＮ２发生缺陷时ꎬ会导致雄性小鼠不育ꎬ生长缓慢和表皮分化出现缺陷ꎬ这表明ＮＳＵＮ２在干细胞自我更新和细胞分化中发挥重要作用[７１－７２]ꎮ此外ꎬ人类的ＮＳＵＮ２突变与遗传性智力障碍和人体生长矮小有关[７３－７４]ꎮ与人类相似ꎬ黑腹果蝇ｎｓｕｎ２突变体也显示出短期的记忆缺陷[７５－７６]ꎮＴＲＭ４和ＮＳＵＮ２在拟南芥中的同源蛋白分别称为ｔＲＮＡ甲基转移酶Ａ(ｔＲＮＡｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ４ＡꎬＴＲＭ４Ａ)和ｔＲＮＡ甲基转移酶Ｂ(ｔＲＮＡｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ４ＢꎬＴＲＭ４Ｂ)ꎬ这２种甲基转移酶在拟南芥生长发育中发挥着重要作用[７７－７８]ꎮ１９１㊀㊀电子显微学报㊀Ｊ.Ｃｈｉｎ.Ｅｌｅｃｔｒ.Ｍｉｃｒｏｓｃ.Ｓｏｃ.第３８卷１ ２ ２㊀ｍ５Ｃ修饰位点检测技术随着科技的发展ꎬ研究者应用ｍ５Ｃ修饰位点检测技术来确认ｍ５Ｃ的分布ꎮ２０１２年ꎬ研究者通过亚硫酸盐处理与高通量测序技术结合的方式ꎬ研究人类的ＨｅＬａ细胞时发现８４９５个ｍ５Ｃ位点存在于ｍＲＮＡ上ꎬ２２５个ｍ５Ｃ位点存在于ｔＲＮＡ上ꎬ１７８０个ｍ５Ｃ位点分布在其它类型的ｎｃＲＮＡ中[６２]ꎮ２０１３年ꎬ研究者通过５－氮杂胞苷介导的ＲＮＡ免疫沉淀(５￣ａｚａｃｙｔｉｄｉｎｅ￣ｍｅｄｉａｔｅｄＲＮＡｉｍｍｕｎｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎꎬＡｚａ￣ＩＰ)[７９]和甲基化－个体－核苷酸－拆分交联免疫沉淀(ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ￣ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ￣ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ￣ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇａｎｄｉｍｍｕｎｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎꎬｍｉＣＬＩＰ)技术在人类ＨｅＬａ和ＨＥＫ２９３细胞中检测到ｍ５Ｃ位点的存在[８０]ꎮ２０１７年ꎬ通过改进的基于ＡＣＴ三碱基随机引物的ＲＮＡｍ５Ｃ单碱基分辨率高通量测序技术并与生物信息分析相结合的方法ꎬｍＲＮＡｍ５Ｃ的分布规律得到了系统全面的揭示ꎮ２０１７年ꎬＤａｖｉｄ等应用亚硫酸盐测序技术(ＲＮＡｂｉｓｕｌｆｉｔｅｓｅｑｕｅｎｃｅꎬＢＳ￣ｓｅｑ)鉴定了拟南芥中三种组织类型ꎬ包括ｍＲＮＡ㊁ｌｎｃＲＮＡ和其它ｎｃＲＮＡ的转录组范围内ｍ５Ｃ修饰位点[８１]ꎮ由于亚硫酸盐介导的胞嘧啶转化受ＲＮＡ二级结构和几种其他胞嘧啶修饰的抑制ꎬ比如ｈｍ５ＣꎬＮ４－甲基胞嘧啶ꎬ３－甲基胞嘧啶ꎬＮ４ꎬ２ꎬ–Ｏ－二甲基胞苷和Ｎ４－乙酰基胞嘧啶对胞嘧啶转化的抑制[８２－８５]ꎬ导致亚硫酸盐测序不能区分ｍ５Ｃ与其他未完全甲基化的胞嘧啶或ＲＮＡ中的其他胞嘧啶修饰ꎬ同时这种方法降低了拟南芥中ｍ５Ｃ修饰位点的分辨率和准确度ꎬ所以鉴定的ＲＮＡｍ５Ｃ位点中存在不可避免的假阳性ꎮ最新研究发现ꎬ可以采用ｍ５ＣＲＮＡ免疫沉淀深度测序技术(ｍ５ＣＲＮＡｉｍｍｕｎｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇꎬｍ５Ｃ￣ＲＩＰ￣ｓｅｑ)以实现拟南芥中转录组范围内的ｍ５Ｃ修饰位点的分析[６３]ꎮ１ ３㊀假尿苷化修饰(Ψ)假尿苷修饰是最早发现的ꎬ并且是目前发现的ＲＮＡ转录后修饰中丰度最高的一种修饰[４５ꎬ８６]ꎬ广泛存在于多种生物的多种ＲＮＡ(如ｔＲＮＡ㊁ｒＲＮＡ㊁ｓｎＲＮＡ与ｓｎｏＲＮＡ等)ꎮ假尿苷是尿苷的５位核糖异构体ꎬ尿苷的碱基通过Ｎ￣Ｃ键与核糖连接ꎬ而假尿苷碱基与核糖之间通过Ｃ￣Ｃ键相连ꎮ有趣的是ꎬ假尿苷碱基与核糖连接方式的改变并没有破坏碱基互补配对原则ꎬ而且使Ｎ１位变成了一个质子的供体ꎬ这可能是假尿苷具有重要生物学功能的原因ꎮ１ ３ １㊀假尿苷形成机制在真核生物中ꎬ假尿苷化可以通过两种不同的机制进行催化:一种是依赖假尿苷合酶催化的机制ꎻ另一种是依赖于一种Ｈ/ＡＣＡｂｏｘ小核仁ＲＮＡ与相应的蛋白质形成的复合物ꎬ在这种机制中ＲＮＡ起识别作用[４５ꎬ８６]ꎮ假尿苷合酶催化机制中涉及的假尿苷合酶ꎬ目前鉴定的主要分为５个不同的家族:ＲｌｕＡ㊁ＲｓｕＡ㊁ＴｒｕＡ㊁ＴｒｕＢ和ＴｒｕＤ[８７]ꎮ假尿苷合酶的５个家族虽然在序列和结构上存在差异ꎬ但它们都有一个保守的核心折叠区域与活性位点ꎬ它们各自具有相应的底物专一性ꎮ除此之外ꎬ研究者们发现一些假尿苷合酶ꎬ例如ＤＫＣ１和ｈＰＵＳ１与人类疾病有关ꎮ另一种催化机制ꎬ由Ｈ/ＡＣＡ小核仁ＲＮＡ与四个核心蛋白:Ｎｈｐ２㊁Ｇａｒ１㊁Ｎｏｐ１０和Ｃｂｆ５构成的Ｈ/ＡＣＡ核酸蛋白复合物主要负责催化真核生物中ｒＲＮＡ和ｓｎＲＮＡ的假尿苷修饰[８８－９０]ꎮＨ/ＡＣＡ小核仁ＲＮＡ含有两个茎环结构ꎬ在两个茎环结构之间存在着一段被称为 Ｈｂｏｘ 的ＡＮＡＮＮＡ保守序列ꎬ且在第二个茎环结构之后有一个由连续的３个 ＡＣＡ 序列组成的 ＡＣＡｂｏｘ 结构[９１－９２]ꎮ两个茎环的中间位置均有一个由未配对单链ＲＮＡ构成的环状结构ꎬ这个环被称为 ｐｓｅｕｄｏｕｒｉｄｉｎｅｐｏｃｋｅｔ ꎬ它与底物ＲＮＡ互补配对ꎬ这种关系决定了假尿苷修饰位点的特异性ꎮ１ ３ ２㊀假尿苷修饰检测技术目前二维纤维素薄层析[９３]和高分辨率质谱法[９４]可以应用于假尿苷修饰的定量分析ꎮＲＮＡ上假尿苷修饰定位检测技术主要有ＲＮａｓｅＨ切割特定位点㊁ＣＭＣＴ定位法(Ｎ￣Ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ￣Ｎᶄ￣ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅｍｅｔｈｏ￣ｐ￣ｔｏｌｕｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅꎬＣＭＣＴ)[９５－９６]和ＳＣＡＲＬＥＴ定位法(ｓｉｔｅ￣ｓｐｅｃｉｆｉｃｃｌｅａｖａｇｅａｎｄｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ￣ｌａｂｅｌｉｎｇｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｌｉｇａｔｉｏｎ￣ａｓｓｉｓｔｅｄＥｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄＴＬＣ)[４９]ꎮ最近ꎬ研究者应用一种基于ｑＰＣＲ的无放射性标记检测技术对ｍＲＮＡ或者ｌｎｃＲＮＡ上的假尿苷修饰进行定位研究[９７]ꎮ应用这些定量和定位方法可以精确检测假尿苷修饰的含量与分布ꎬ以便更好地研究ＲＮＡ上假尿苷修饰的潜在功能ꎮ１ ３ ３㊀假尿苷修饰的生物学功能假尿苷修饰在多个生物学过程中发挥功能ꎬ不同位点的假尿苷修饰会有不同的功能ꎮｒＲＮＡ中的假尿苷修饰主要分布在一些重要功能区ꎬ包括肽基转移酶中心(ｐｅｐｔｉｄｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｃｅｎｔｅｒꎬＰＴＣ)㊁解码中心和Ａ￣ｓｉｔｅｆｉｎｇｅｒ区域等ꎬ这些假尿苷修饰可能对ｒＲＮＡ功能的发挥有影响[９８]ꎮ研究发现ꎬ当敲除酵２９１㊀第２期鲁㊀良等:ＲＮＡ表观遗传修饰及其在植物中的研究进展㊀㊀母细胞中与肽基转移酶中心区域假尿苷相关的ｓｎｏＲＮＡ时ꎬ单个的ｓｎｏＲＮＡ缺失对酵母细胞生长影响较小ꎬ然而当所有的ｓｎｏＲＮＡ都缺失时会对酵母细胞生长产生较大的影响ꎬ表明ｓｎｏＲＮＡ中假尿苷修饰的数量可能与酵母细胞的生长速率呈正相关[９９]ꎮ目前研究发现ꎬ假尿苷修饰广泛存在于ｔＲＮＡ㊁ｒＲＮＡ以及ｓｎＲＮＡ上ꎮ２０１１年ꎬＲｏｃｈｅｓｔｅｒ大学Ｙｉ￣ＴａｏＹｕ的实验室发现ꎬ人为的在无义密码子ＵＡＧ㊁ＵＡＡ㊁ＵＧＡ中引入假尿苷修饰ꎬ当Ψ替换无义密码子的Ｕ时ꎬ可以将无义密码子变成有义密码子ꎬ继续编码相应的蛋白质[１００]ꎮ１ ４㊀其他类型的表观遗传修饰除了ｍ６Ａ㊁ｍ５Ｃ和Ψ修饰以外ꎬ还有Ｎ１－甲基腺嘌呤(Ｎ１￣ｍｅｔｈｙｌａｄｅｎｏｓｉｎｅꎬｍ１Ａ)㊁２ᶄ氧甲基(２ꎬ￣Ｏ￣ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎꎬ２￣ＯＭｅ)㊁５－羟甲基胞嘧啶(５￣ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｙｔｏｓｉｎｅꎬｈｍ５Ｃ)与肌苷等表观遗传修饰ꎬ这些修饰在生物体的生命活动中发挥重要作用ꎮ１ ４ １㊀Ｎ１－甲基腺嘌呤修饰几十年前首次在总ＲＮＡ样品中发现了ｍ１Ａꎮｍ１Ａ是一种能够调节ｔＲＮＡ和ｒＲＮＡ结构及其稳定性的ＲＮＡ修饰[１０１]ꎬ最近的研究揭示在真核生物ｍＲＮＡ中也存在ｍ１Ａ[４１ꎬ１０２]ꎮ与ｍ１Ａ修饰相关的正电荷可能通过加强ＲＮＡ－蛋白质相互作用或通过改变ＲＮＡ二级结构来增强其生物学影响[１０３]ꎮ最近的一项研究表明ꎬｍ１Ａ会破坏ＲＮＡ碱基配对并诱导局部ＲＮＡ双链体的融合[１０４]ꎮ除了ｍ１Ａ诱导的结构修饰之外ꎬ最近的两篇文章描述了人和小鼠细胞中ｍ１Ａ在其转录组范围的分布[４１ꎬ１０２]ꎮ虽然ｍ１Ａ可能对翻译过程起促进作用ꎬ但其具体的功能以及机制仍然不清楚ꎮ１ ４ ２㊀２ᶄ氧甲基修饰２￣ＯＭｅ是一种常见的ＲＮＡ修饰ꎬ位于四种核糖核苷的２'－羟基核糖上ꎮ研究发现在所有真核生物的主要类别ＲＮＡ中存在２￣ＯＭｅ[２ꎬ１０５]ꎮ在体外ꎬ２￣ＯＭｅ可以抑制Ａ至Ｉ的ＲＮＡ编辑[１０６]ꎮ已知ｓｎｏＲＮＡ在真核生物ｒＲＮＡ上引导２￣ＯＭｅꎬ且最近有研究表明某些ｓｎｏＲＮＡ也可以靶向其它类型ＲＮＡ如ｍＲＮＡ[１０７－１０８]ꎮ用于２￣ＯＭｅ检测的方法主要有基于ＰＣＲ的定量方法[１０９]和高通量测序技术[１１０]ꎬ其有可能应用于研究ｍＲＮＡ修饰ꎮ然而ꎬ真核ｍＲＮＡ或发挥功能的２'ＯＭｅ的精确位点目前尚不清楚ꎮ２㊀ＲＮＡ表观修饰在植物中的研究进展㊀㊀最近ꎬ越来越多的研究表明ꎬＲＮＡ表观遗传修饰ｍ６Ａ和ｍ５Ｃ在植物生长发育过程中发挥重要作用ꎬ比如影响植物根系生长㊁毛状体分支和胚胎发育等ꎬ参与这些过程的酶类和结合蛋白及其主要功能总结见表１ꎮ表１㊀植物ＲＮＡ甲基化修饰相关酶的特征和功能Ｔａｂｌｅ１㊀ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｒｅｌａｔｅｄｅｎｚｙｍｅｓｏｆＲＮＡｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｐｌａｎｔｓＲＮＡ修饰类型蛋白成员基因编号功能分类生物学功能文献ｍ６ＡＭＴＡＡＴ４Ｇ１０７６０甲基转移酶种子胚胎发育所必需[１１１]ＦＩＰ３７ＡＴ３Ｇ５４１７０甲基转移酶保证胚胎发育正常ꎻ调控茎干细胞命运[１１２]ＡＬＫＢＨ１０ＢＡＴ４Ｇ０２９４０去甲基化酶影响植株花转变和营养生长[１１３]ＥＣＴ２ＡＴ３Ｇ１３４６０结合蛋白影响ｍＲＮＡ的稳定性ꎻ毛状体分支[１１４－１１５]ＥＣＴ３ＡＴ５Ｇ６１０２０结合蛋白影响毛状体分支[１１５]ｍ５ＣＴＲＭ４ＢＡＴ２Ｇ２２４００甲基转移酶正向调节根系生长[８１]２ １㊀ｍ６Ａ在植物中的研究进展植物ｍ６Ａ功能的研究主要是围绕甲基转移酶㊁去甲基化酶和ｍ６Ａ的结合蛋白来展开的ꎬ其主要以拟南芥为研究对象[１１６]ꎮ２００８年ꎬ研究者在拟南芥中首次发现了ＭＥＴＴＬ３的同源蛋白ꎬ将其命名为甲基转移酶Ａ(ｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅＡꎬＭＴＡ)ꎬＭＴＡ在拟南芥的大部分组织中表达相对较低ꎬ但在种子㊁花粉小孢子和分生组织中表达水平较高[１１１]ꎮ当敲除ＭＴＡ时ꎬ拟南芥种子的胚胎不能从球形胚发育至心形胚ꎬ导致胚胎死亡[１１１]ꎮ在植物中发现的另一种甲基转移酶ＦＩＰ３７是哺乳动物ＷＴＡＰ的同源蛋白ꎬ研究发现当敲除ＦＩＰ３７时ꎬ拟南芥种子的胚胎不能正常发育ꎬ停止在球形胚发育阶段ꎮ但当ＦＩＰ３７过表达时ꎬ拟南芥植株表现为叶片表面的毛状体分支增多㊁三分支毛状体数量减少㊁在叶片表面甚至出现了五分支或六分支毛状体的新群体ꎬ这说明ＦＩＰ３７过表达影响了拟南芥毛状体的发育[１１２]ꎮ最近ꎬ有研究者发现ＦＩＰ３７可以调控拟南芥茎尖干细胞的命运[１１７]ꎮ敲除ＦＩＰ３７的拟南芥突变体表现出芽分生组织的过度增殖和转录组范围内ｍ６ＡＲＮＡ修饰的丧失ꎮ进一步研究表明拟南芥中ＦＩＰ３７介导的ｍ６Ａ能负向控制干细胞分化所需的两个关键调３９１㊀㊀电子显微学报㊀Ｊ.Ｃｈｉｎ.Ｅｌｅｃｔｒ.Ｍｉｃｒｏｓｃ.Ｓｏｃ.第３８卷节因子Ｗｕｓｈｅｌ和ＳＴＭ的稳定性ꎬ从而在空间和时间上抑制其转录水平以控制茎尖分生组织过度增殖ꎬ这表明ＦＩＰ３７在介导ｍ６ＡｍＲＮＡ修饰中发挥不可或缺的作用[１１７]ꎮ在拟南芥中未发现动物中去甲基化酶ＦＴＯ的同源蛋白ꎬ但存在１３个ＡｌｋＢ家族同源蛋白ꎮＡｌｋＢ蛋白家族是大肠杆菌中一种双加氧酶ꎬ在人类中已经鉴定出９种ＡｌｋＢ同源物ꎬ包括ＡＬＫＢＨ１－８和ＦＴＯ[１１８]ꎮ最近研究发现ꎬ拟南芥ｍ６ＡＲＮＡ去甲基化酶ＡＬＫＢＨ１０Ｂ能够在体外和体内去甲基化基于ｍ６Ａ的ｍＲＮＡ修饰ꎬ同时也发现ｍ６Ａ修饰的ｍＲＮＡ是ＡＬＫＢＨ１０Ｂ的主要催化底物[１１３]ꎮ研究ａｌｋｂｈ１０ｂ突变体的茎㊁叶等不同组织时发现突变体植株中总ｍＲＮＡ中ｍ６Ａ水平较高[１１３]ꎮ通过比对野生型和ａｌｋｂｈ１０ｂ突变体植株ꎬ发现两者在幼苗时期含有相同数量的莲座叶ꎬ但与野生型相比ꎬ突变体叶片显著变小ꎬ并表现出晚花表型ꎬ因此推测ＡＬＫＢＨ１０的去甲基化活性影响拟南芥的花转变和植株的营养生长[１１３]ꎮｍ６Ａ修饰的生物学功能主要取决于与不同类型的ｍ６Ａ结合蛋白特异性相互作用ꎬ这些蛋白主要包括ＹＴＨ结构域家族蛋白的ＹＴＨＤＦ家族蛋白和ＹＴＨＤＣ家族蛋白ꎬ在ｍＲＮＡ剪接㊁降解和翻译等过程中发挥着重要作用[３９－４０ꎬ１１９－１２０]ꎮ另有研究发现ＹＴＨ结构域家族蛋白是真核细胞中一个非常保守的蛋白家族ꎬ其在果蝇㊁人类㊁水稻和拟南芥等生物中广泛存在ꎮ如在拟南芥中ꎬ大多数ＹＴＨ结构域蛋白属于称为ＥＣＴ１－１１(ＥＶＯＬＵＴＩＯＮＡＲＩＬＹＣＯＮＳＥＲＶＥＤＣ－ＴＥＲＭＩＮＡＬＲＥＧＩＯＮ１－１１)蛋白质家族ꎮＥＣＴ１－１１蛋白均具有可变长度的Ｎ端区域ꎬ并且一些成员在ＹＴＨ结构域的Ｃ端具有一定程度的延伸[３７]ꎮＥＣＴ１和ＥＣＴ２与ＣＩＰＫ１(ＣＢＬ￣ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＮＧＰＲＯＴＥＩＮＫＩＮＡＳＥ１)相互作用[１２１]ꎬ且在ｍＲＮＡ－蛋白质相互作用研究中鉴定了几种ＥＣＴ蛋白质ꎬ表明它们具有与体内ｍＲＮＡ结合的能力[１１５]ꎮ更有趣的是ꎬ有研究者发现ＥＣＴ４在体外与单链ＲＮＡ结合[３７]ꎮ最近ꎬ研究者发现ＥＣＴ２能够通过影响拟南芥中ｍＲＮＡ的稳定性调控毛状体的形态ꎬ所以将其定性为一个维持拟南芥中正常毛状体形态所需的ｍ６Ａ结合蛋白[１１４]ꎮ通过甲醛交联和免疫沉淀方法(ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｃｒｏｓｓ￣ｌｉｎｋｉｎｇａｎｄｉｍｍｕｎｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎꎬＦＡ￣ＣＬＩＰ)鉴定了转录组范围内ＥＣＴ２￣ＲＮＡ相互作用位点ꎬ发现ＥＣＴ２结合位点强烈富集在靶基因的３'ＵＴＲ[１１４]ꎮ测序分析表明ꎬＥＣＴ２在调节细胞核中３'ＵＴＲ加工和促进细胞质中ｍＲＮＡ稳定性方面发挥双重作用[１１４]ꎮ研究者对拟南芥幼苗的ＲＮＡ样品进行ｑＰＣＲ分析ꎬ发现ＥＣＴ２的ｍＲＮＡ丰度高于其它ＹＴＨ结构域家族基因的ｍＲＮＡ丰度ꎬ同时还检测到大多数拟南芥营养器官和生殖器官中均有ＥＣＴ２转录本ꎬ这表明该基因在拟南芥中普遍存在[１１４]ꎮＥＣＴ２在快速生长的组织如顶端分生组织㊁侧根原基㊁根尖㊁毛状体和花粉中表达最强ꎬ表明ＥＣＴ２在活跃发育的组织中起重要作用[１１４]ꎮ采用低温扫描电子显微镜观察到ꎬ拟南芥ｅｃｔ２突变体的毛状体出现了四个分支㊁五个分支的表型ꎬ这表明ＥＣＴ２具有与毛状体形态发生相关的功能[１１４ꎬ１２２]ꎮ另有研究者发现ＥＣＴ２和ＥＣＴ３单个敲除的突变体不会产生明显的发育表型[１２３]ꎮ尽管野生型和单突植株的真叶尺寸没有明显差异ꎬ但在构建的ｅｃｔ２/ｅｃｔ３双突拟南芥中ꎬ发现第一片真叶出现的时间比野生型约晚７~８天ꎬ这证明ＥＣＴ２和ＥＣＴ３是叶片正常形成所必需的[１２２]ꎮ在获得的转基因拟南芥幼苗中ꎬ观察到ＥＣＴ２￣ｍＣｈｅｒｒｙ和ＥＣＴ３￣Ｖｅｎｕｓ在茎尖部位显示出强烈的荧光信号ꎬ而且荧光信号在叶片形成部位和新出现的叶片处特别明显ꎬ表明ＥＣＴ２和ＥＣＴ３在叶片形成时具有重要调控作用ꎮ此外ꎬ该家族的另外一个成员ＥＣＴ４也参与这个过程ꎬ但其只是在缺乏ＥＣＴ２和ＥＣＴ３的情况下发挥作用[１２３]ꎮ研究者采用荧光融合蛋白表达的方法ꎬ发现ＥＣＴ２㊁ＥＣＴ３和ＥＣＴ４定位在细胞质中[１２３]ꎮ２ ２㊀ｍ５Ｃ在植物中的研究进展目前ꎬ植物中ｍ５Ｃ的研究主要集中在对其分布特征以及参与该修饰的甲基转移酶的功能分析上ꎮＤａｖｉｄ研究团队利用ＢＳ￣ｓｅｑ甲基化测序检测了拟南芥ＲＮＡ全转录组中的ｍ５Ｃ甲基化修饰ꎬ研究发现在拟南芥幼苗地上部分和根部以及角果组织中的ｍＲＮＡ㊁ｌｎｃＲＮＡ及其它ｎｃＲＮＡ中存在上千个ｍ５Ｃ修饰位点ꎬ这三种不同组织中ｍ５Ｃ修饰位点数量上的差异暗示了ｍ５Ｃ调控具有组织特异性[８１]ꎮ谷晓峰团队应用ｍ５Ｃ￣ＲＩＰ￣ｓｅｑ技术研究发现拟南芥中ｍ５Ｃ修饰存在于各种ＲＮＡ中且在ｍＲＮＡ上占较高比例ꎻ在ｍＲＮＡ中ꎬｍ５Ｃ主要存在于ＣＤＳ(９２％)ꎬ并主要富集在两类基序ＨＡＣＣＲ(５０％)和ＣＴＹＣＴＹＣ中[６３]ꎮ拟南芥角果ꎬ芽和根三种不同类型组织中都含有ｍ５Ｃ位点ꎬ这些部位中的大多数ｍ５Ｃ修饰位点具有组织特异性ꎬ并在三种组织类型之间仅有１５个ｍ５Ｃ位点通常是甲基化的ꎮ研究发现在三种不同的４９１㊀第２期鲁㊀良等:ＲＮＡ表观遗传修饰及其在植物中的研究进展㊀㊀组织中ꎬ长角果和幼苗芽具有最大数量的保守性甲基化位点ꎬ共有４８个常见的ｍ５Ｃ位点[８１]ꎮ当比较长角果ꎬ芽和根中的ｍ５Ｃ位点的甲基化水平时ꎬ与长角果或芽相比ꎬ根的ｍ５Ｃ位点的平均甲基化水平最低[８１]ꎮ研究发现随着拟南芥的生长发育ꎬｍ５Ｃ修饰比例会逐渐增加ꎬ这表明在拟南芥各种组织和不同发育阶段中ｍ５ＣＲＮＡ修饰是一种动态模式[６３]ꎮｍ５Ｃ在植物中的功能研究主要是围绕ｍ５Ｃ的甲基化酶ＴＲＭ４Ｂ进行研究的ꎮ研究者发现拟南芥ｔｒｍ４ｂ突变体与野生型相比ꎬ突变体的长角果㊁幼苗根和幼苗芽中分别有４０个㊁１７个和６９个位点没有发生甲基化或者甲基化水平降低ꎮ更重要的是ꎬ与野生型相比ꎬｔｒｍ４ｂ突变体的初生根显著变短ꎬ在７天的时间段内ꎬ监测显示突变体初生根的延伸率降低ꎬ这表明ＴＲＭ４Ｂ在拟南芥幼苗生长的早期阶段能够正向调节根系生长[８１]ꎮ有趣的是ꎬ对ｔｒｍ４ｂ突变体分生组织中的细胞数量进行定量分析后发现ꎬ突变体的表皮细胞和皮层细胞较野生型明显减少ꎬ分别减少２１％和１７％[８０]ꎮ因此ꎬ猜测ｔｒｍ４ｂ突变体的初生根缩短表型很可能与植物分生组织中细胞分裂的能力降低有关ꎮ但是ꎬ拟南芥ｔｒｍ４ｂ突变体的芽和花序生长似乎不受甲基化酶ＴＲＭ４Ｂ的影响ꎮ通过应用ｂｓＲＮＡ￣ａｍｐ￣ｓｅｑ技术对过表达ＴＲＭ４Ｂ植株并在１０个ＴＲＭ４Ｂ依赖性ｍ５Ｃ位点上进行分析ꎬ结果表明ＴＲＭ４Ｂ过表达植物的甲基化水平明显高于野生型植株ꎬ甲基化百分比增加了３至１２４倍ꎬ特别是在ＴＲＭ４Ｂ依赖性ｍ５Ｃ位点上[８１]ꎮ当ＴＲＭ４Ｂ表达增加时ꎬ其他的假性胞嘧啶不会发生甲基化ꎬ这表明ＴＲＭ４Ｂ的特异性是受靶向控制的ꎮ３　总结和展望尽管目前发现的ＲＮＡ修饰有１００余种ꎬ但每种修饰行为的具体功能还知之甚少ꎮ这些修饰对生物个体生命活动的影响将会是未来表观遗传学中ＲＮＡ领域研究的重点与热点ꎮ对于ｍ６Ａ修饰ꎬ这一过程涉及到的酶学体系已经发展的较为完整ꎬ但发现的新亚基 ＫＩＡＡ１４２９将会完善与补充酶复合物的研究ꎮ此外ꎬ检测ｍ６Ａ定位的技术虽然有很大的发展ꎬ但ｍ６Ａ的单碱基分辨率高通量测序仍然面临很多挑战ꎬ这将是研究ｍ６Ａ分布和功能亟需解决的一个关键问题ꎮｍ５Ｃ主要在动物中进行研究ꎬ在植物中的研究也只限于在草本植物比如拟南芥中ꎬ所以在植物中进行深入的研究有赖于新技术的发展ꎮ假尿苷修饰存在于ｔＲＮＡ㊁ｓｎＲＮＡ和ｒＲＮＡ上ꎬ并对其形成机制和功能有了一定的深入研究和了解ꎮ在终止密码子中ꎬ发现人为地引入假尿苷修饰可以使得其继续编码蛋白这一生物学功能ꎬ将开启假尿苷发现与研究的新领域ꎮ除上述ｍ６Ａ㊁ｍ５Ｃ和Ψ修饰外ꎬＲＮＡ还存在其它多种化学修饰ꎬ这些修饰对ＲＮＡ的功能和生物体的生长发育过程起到了非常重要的作用ꎮ随着科学技术手段的不断提高和发展ꎬ这些修饰的调控机制将会研究得更加深入和透彻ꎮ参考文献:[１]㊀ＬＵＩＬꎬＬＯＷＥＴ.ＳｍａｌｌｎｕｃｌｅｏｌａｒＲＮＡｓａｎｄＲＮＡ￣ｇｕｉｄｅｄｐｏｓｔ￣ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＥｓｓａｙｓＢｉｏｃｈｅｍꎬ２０１３ꎬ５４:５３－７７.[２]㊀ＣＡＮＴＡＲＡＷＡꎬＣＲＡＩＮＰＦꎬＲＯＺＥＮＳＫＩＪꎬｅｔａｌ.ＴｈｅＲＮＡｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｄａｔａｂａｓｅꎬＲＮＡＭＤＢ:２０１１ｕｐｄａｔｅ[Ｊ].ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓꎬ２０１１ꎬ３９:Ｄ１９５－２０１. [３]㊀ＬＩＮＤＥＲＢꎬＧＲＯＺＨＩＫＡＶꎬＯＬＡＲＥＲＩＮ￣ＧＥＯＲＧＥＡＯꎬｅｔａｌ.Ｓｉｎｇｌｅ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ￣ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍａｐｐｉｎｇｏｆｍ６Ａａｎｄｍ６Ａｍｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ[Ｊ].ＮａｔＭｅｔｈｏｄｓꎬ２０１５ꎬ１２(８):７６７－７７２.[４]㊀ＦＵＹꎬＤＯＭＩＮＩＳＳＩＮＩＤꎬＲＥＣＨＡＶＩＧꎬｅｔａｌ.Ｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｍｅｄｉａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｍ(６)ＡＲＮＡｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＮａｔＲｅｖＧｅｎｅｔꎬ２０１４ꎬ１５(５):２９３－３０６.[５]㊀ＳＣＨＷＡＲＴＺＳꎬＭＵＭＢＡＣＨＭＲꎬＪＯＶＡＮＯＶＩＣＭꎬｅｔａｌ.Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｏｆｍ６ＡｗｒｉｔｅｒｓｒｅｖｅａｌｓｔｗｏｄｉｓｔｉｎｃｔｃｌａｓｓｅｓｏｆｍＲＮＡｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎａｔｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄ５ᶄｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＣｅｌｌＲｅｐꎬ２０１４ꎬ８(１):２８４－２９６. [６]㊀ＺＨＡＮＧＸꎬＪＩＡＧ.ＲＮＡｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ:Ｎ６￣ｍｅｔｈｙｌａｄｅｎｏｓｉｎｅ[Ｊ].Ｈｅｒｅｄｉｔａｓꎬ２０１６ꎬ３８(４):２７５－２８８.[７]㊀蒋舫玮ꎬ徐晓峰ꎬ崔香环ꎬ等.ＤＲＭ１ꎬＤＲＭ２参与拟南芥愈伤组织的形成[Ｊ].电子显微学报ꎬ２０１４ꎬ３３(１):５５－６１.[８]㊀ＭＡＣＨＮＩＣＫＡＭＡꎬＭＩＬＡＮＯＷＳＫＡＫꎬＯＳＭＡＮＯＧＬＯＵＯꎬｅｔａｌ.ＭＯＤＯＭＩＣＳ:ａｄａｔａｂａｓｅｏｆＲＮＡｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐａｔｈｗａｙｓ ２０１３ｕｐｄａｔｅ[Ｊ].㊀ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓꎬ２０１３ꎬ４１:Ｄ２６２－２６７.[９]㊀ＢＬＡＮＣＯＳꎬＦＲＹＥＭ.ＲｏｌｅｏｆＲＮＡｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓｉｎｔｉｓｓｕｅｒｅｎｅｗａｌａｎｄｐａｔｈｏｌｏｇｙ[Ｊ].ＣｕｒｒＯｐｉｎＣｅｌｌＢｉｏｌꎬ２０１４ꎬ３１:１－７.[１０]㊀ＣＬＡＮＣＹＭＪꎬＳＨＡＭＢＡＵＧＨＭＥꎬＴＩＭＰＴＥＣＳꎬｅｔａｌ.ＩｎｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｐｏｒｕｌａｔｉｏｎｉｎＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＮ６￣ｍｅｔｈｙｌａｄｅｎｏｓｉｎｅｉｎｍＲＮＡ:ａｐｏｔｅｎｔｉａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅＩＭＥ４ｇｅｎｅ[Ｊ].ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓꎬ２００２ꎬ３０(２０):４５０９－４５１８.５９１。

西北植物学报Κ2004Κ24;8ΓΠ1378—1383A ctaB ot.B orea l.-O cciden t.S in.文章编号Π100024025;2004Γ0821378206华山松根与针叶凯氏带的比较研究Ξ唐　熙1Κ2Κ吴小琴1Κ胡玉熹1Κ林金星13;1中国科学院植物研究所Κ北京100093Μ2福建教育学院Κ福州350001Γ摘　要Π应用冰冻切片、酶解分离、荧光显微技术和傅里叶红外光谱分析;FT I RΓ等手段Κ对华山松初生根和针叶内皮层凯氏带进行了分离、显微结构特征和化学成分的比较Λ研究结果表明Π针叶凯氏带的:网格Φ结构比较整齐Κ大小较一致Κ排列也较规则Κ同时在:网格Φ的纵向壁上具有明显的初生纹孔场Λ而初生根凯氏带网状结构的大小、排列均不规则Κ在其:网格Φ的纵向壁上的初生纹孔场不明显Λ根据FT I R的检测结果显示Π初生根凯氏带中木栓质和木质素的含量均高于针叶Κ而纤维素的含量则明显低于针叶Μ两者细胞壁蛋白的含量基本相同Λ本文的研究结果为深入探讨植物地下部分和地上部分凯氏带的生理功能提供新的佐证Λ关键词Π华山松Μ初生根Μ针叶Μ凯氏带Μ酶解技术Μ傅里叶变换红外光谱术中图分类号ΠQ944.54 文献标识码ΠACom para tive study of Ca spar i an str ips i n the roots andneedles of P inus a rm and iTAN G X i1Κ2ΚW U X iao2qin1ΚHU Yu2x i1ΚL I N J in2x ing13;1Institute of Bo tanyΚCh inese A cadem y of SciencesΚBeijing100093ΚCh inaΜ2Fujian Institute of Educati onΚFuzhou350001ΚCh inaΓAbstractΠCasp arian stri p s w ere iso lated from p ri m ary roo ts and needles by enzym atic iso lati onΚthe cellu lar structu re w as ob served under the fluo rescence m icro scop e and chem ical characterizati on w as analyzed by Fou rier tran sfo r m infrared;FT I RΓsp ectro scop y.T he resu lts indicate the p resence of the p ri m ary p it fields in the longitudinal w alls of:netΦiso lated from the needlesΚw h ile such structu re is no t eviden t in the cell w alls of the p ri m ary roo ts.T he:netΦfrom the needles appears to be m o re o rderlyΚsi m ilarly sizedΚand w ell alignedΜw h ile tho se from the p ri m ary roo ts are irregu lar in sizes as w ell as m esh po siti on ing.T he FT I R analysis indicate that the Casparian stri p s from p ri m ary roo ts con tain no tab ly h igher am oun t of suberin and lign in than tho se from the needlesΚw hereas the con ten t of cellu lo se from p ri m ary roo ts is low er than tho se from the needles.How everΚin ter m s of p ro tein con ten ts in the cell w allsΚone bears no sign ifican t difference from the o ther.T he com parative study p rovides new reference fo r the study of physi o logical functi on s of Casp arian stri p s in the endoder m is of the leaves and roo ts.Key wordsΠP inus a r m and i F ranchΜp ri m ary roo tsΜneedlesΜCasparian stri p sΜenzym atic iso lati onΜFou rier tran sfo r m infrared;FT I RΓspectro scopy 自从19世纪50年代Κ德国植物学家Caspary 最先从植物根中发现凯氏带[1]以来Κ人们对其结构与功能作了大量的研究工作[2]Λ近年来Κ由于纤维素酶和果胶酶的酶解技术[3Κ4]、傅里叶变换红外光谱术Ξ收稿日期Π2004206204Μ修改稿收到日期Π2004206230基金项目Π中国科学院创新重点项目基金;KSCXZ2S W2108Γ作者简介Π唐　熙;1962-ΓΚ女Κ福建人Κ副教授Κ硕士Κ主要从事植物学教学科研工作Λ3通讯联系人ΛCo rrespondence toΠL in J in2xing.;FT I RΓ[5～7]以及激光微束质谱分析[8]等技术的应用Κ使得人们对凯氏带的细微结构、化学成分和生理功能等方面有了更加深入的了解Λ过去Κ有关裸子植物初生根中具凯氏带的事实已有不少报道[9Κ10]Κ而对其叶内皮层中具凯氏带Κ特别是松属;P inusΓ植物针叶内皮层中是否具凯氏带Κ曾有两种截然不同的意见Κ其中除了Keng和L itter ;1961Γ[11]和Carde;1978Γ[12]认为个别种类不具或无明显凯氏带以外Κ而大多数作者则承认松属植物的针叶中具有凯氏带结构[6Κ7Κ9Κ10Κ13Κ14]Λ本研究组曾应用酶解技术Κ并结合荧光标记和FT I R等分析手段Κ首次从裸子植物白皮松针叶中获得了凯氏带的网状结构Κ同时还对其结构和化学成分进行了研究[6Κ7]Λ然而Κ对于同一种植物根部与叶子凯氏带在结构、化学成分等方面的异同比较Κ迄今尚未见报道Λ本研究以松科植物华山松为材料Κ应用酶解方法对其初生根和针叶内皮层的凯氏带进行分离Κ然后将其网格状结构作进一步的光学和荧光显微观察Κ并采用傅里叶红外光谱分析;FT I RΓ技术Κ分别对其进行化学成分的分析Κ以期进一步阐明华山松针叶和根部凯氏带结构与成分的异同Κ从而为深入探讨植物地下部分和地上部分凯氏带的生理功能提供新的佐证Λ1　材料与方法1.1　材　料 华山松;P inus a r m and i F ranch.Γ成熟针叶采自中国科学院植物研究所北京植物园内Λ材料经FAA溶液固定保存Λ华山松种子在温室播种后Κ当幼苗生长到出现真叶时Κ切取其初生根Κ用FAA溶液固定和保存Λ1.2　方　法1.2.1　冰冻切片　取华山松初生根和成熟针叶Κ用蒸馏水洗净后Κ分别从根毛区和针叶中部切取20～30mm的长度Κ置于-30℃的冰冻切片机中快速冷冻Κ然后进行切片Κ切片厚度为15～20ΛmΛ1.2.2　酶解分离凯氏带　取华山松成熟针叶洗净Κ再用刀片将针叶表皮及表面角质层刮除后Κ切成0.5c m左右的小段Κ水煮5m in备用Λ另外切取0.5c m长的初生根洗净备用Λ凯氏带的酶解分离是按照Sch reiber等的方法[4]Κ首先将上述制备的材料放入pH3.0含5%果胶酶和5%纤维素酶的0.01m o l L 柠檬酸缓冲液中Κ然后置室温下酶解Κ每隔3～5d 更换酶液一次Λ14d后Κ在解剖镜下将具网状结构的凯氏带与维管组织以及外部的其它组织分离开Κ再经去离子水清洗数遍Κ即可保存在去离子水中备用Λ1.2.3　光学显微镜和荧光显微镜观察　华山松根部和针叶的横切片Κ均用1%的番红溶液染色后Κ置于A x i o skop40型显微镜下观察并照相Λ另外Κ切片和具网状结构的凯氏带Κ分别置于小檗碱2甲苯胺兰中进行双重染色[15]Κ并在紫外光激发波长为365nm 的荧光显微镜;A x i o skop40型Γ下观察和照相Λ1.2.4　傅里叶红外光谱测定;FT IRΓ　选取上述保存在去离子水中的初生根与针叶凯氏带材料Κ放在氟化钡晶片上干燥后Κ置于FT I R光谱仪中进行检测Λ该仪器由N ico let公司;M A GNA750、Spec2 trom eter series Γ生产Κ并配备有M CT检测器Κ光谱分辨率为8c m-1Κ光谱测量范围4000～500 c m-1Κ扫描次数为128次Λ2　结果与讨论2.1　初生根结构特征 华山松初生根的结构与大多数松属植物一样[9Κ10]Κ如图版 Κ1的根毛区横切面所示Κ表皮层为一层等径、排列紧密的薄壁组织细胞组成Κ其中多数表皮细胞的外平周壁向外伸长形成根毛Κ根毛长0.15～0.38mmΛ位于表皮层下面的皮层Κ由多层排列疏松的薄壁组织细胞构成Κ具胞间隙Λ皮层的最内一层为内皮层Κ中柱位于根的中央部分Κ由原生和后生木质部组成的初生木质部Κ初生韧皮部Κ以及薄壁组织细胞组成Λ在中柱外圈的数层薄壁组织细胞组成中柱鞘Κ通常侧根就从正对着初生木质部束的中柱鞘细胞发生Λ初生木质部束2～3束Κ呈辐射状排列Κ初生韧皮部束2～3束Κ分别间插在初生木质部之间Λ树脂道2～3个Κ直径约为15ΛmΚ它们分别位于初生木质部束的外端Λ初生根的内皮层细胞位于皮层的最内一层Κ细胞形状和大小差异较大Κ但细胞排列紧密Λ通常在根的伸长区和根毛区;成熟区Γ的内皮层细胞Κ才具有这种典型的凯氏带加厚结构Λ在荧光显微镜下Κ其内皮层细胞径向壁上的凯氏带呈现出明显的蓝绿色荧光;图版 Κ3ΓΛ2.2　针叶结构特征松属植物的针叶结构Κ不仅在单维管束亚属和双维管束亚属之间有较大的差异Κ而且在各个种间也有不同程度的变化[10]97318期唐　熙Κ等Π华山松根与针叶凯氏带的比较研究c mΚ5针一束Λ属于单维管束亚属Κ其针叶横切面呈三角形Κ通常可明显地分为表皮层、皮下层、叶肉、维管组织和树脂道等部分;图版 Κ2ΓΛ表皮由一层排列紧密的细胞组成Κ其细胞的切向壁及径向壁显著加厚Λ在表皮层外面覆盖约3Λm厚的角质层Λ紧接表皮层下面的皮下层Κ为一层连续排列的厚壁组织细胞Λ绿色的叶肉细胞分布在皮下层与内皮层之间Κ叶肉细胞壁向内强烈皱褶Κ在横切面上呈梅花形Κ无栅栏组织和海绵组织的分化Λ在叶肉中分布着3个中生树脂道Κ少见外生树脂道Κ直径约为30ΛmΛ在维管束和叶肉细胞之间是内皮层细胞Λ维管束一条Κ单束Κ在围绕韧皮部和木质部的四周Κ分布有转输管胞、薄壁组织细胞和蛋白细胞Κ其中转输管胞在针叶远轴面上的数量居多Μ在转输管胞次生壁上有具缘纹孔Κ其转输组织属于松型[16]Λ另外Κ在维管束周围还具有少数厚壁组织细胞Λ华山松针叶内皮层细胞沿中柱成圆环状排列Κ细胞大小相似、排列紧密Λ在荧光显微镜下Κ除表皮、皮下层和维管束内的厚壁组织细胞壁呈现明显的荧光外Κ在内皮层细胞的径向壁上凯氏带也具明显的蓝绿色荧光Κ其宽度约为内皮层细胞径向壁的1 2～2 3Λ另外Κ在内皮层细胞的横向壁也有微弱的蓝绿色荧光;图版 Κ4ΓΛ上述结果与在白皮松针叶中的报道较一致[6Κ7]通过对针叶基部、中部和上部等不同部位横切面的对比观察Κ发现其内皮层细胞径向壁上的凯氏带加厚无明显变化Κ由此表明Κ凯氏带在针叶内皮层中呈连续的分布图式Κ这与欧洲赤松;P.sy lvestrisΓ的针叶由基部到顶端不同距离中各种组织所呈现的变化图式基本相同[17Κ18]Λ2.3　根与针叶凯氏带结构的比较1976年Κ自从Robards等[20]应用壁降解酶的方法Κ对穿叶眼子菜;P otam og eton p erf olia tusΣ茎部节间和大麦≅H ord eum vu lg a reΓ主根中的内皮层细胞进行分离以来ΚKarahara和Sh ibaoka、Sch reiber 等[3Κ4]也采用酶解技术Κ先后从豌豆;P isum sa tivumΣ和君子兰≅C liv ia m in ia taΓ根部内皮层细胞分离出凯氏带的网状结构[3Κ4]Λ2001年Κ本研究组首次报道了用酶解方法从裸子植物白皮松;P. bung eanaΓ针叶内皮层细胞分离获得凯氏带网状结构[6]Λ最近Κ由华山松植物初生根和针叶的内皮层细胞壁上分离出凯氏带的网状结构Κ如图版 Κ5、6所示Κ在荧光显微镜下可以观察到针叶凯氏带网状结构的纵向壁上具有初生纹孔场Κ在:网格Φ的横向壁上未见此类结构Λ这一观察结果与在白皮松针叶上的报道较一致[6Κ7]Λ另外Κ在初生根凯氏带网状结构的纵向壁与横向壁上Κ初生纹孔场的结构均不明显Λ从酶解分离得到的初生根与针叶凯氏带网状结构看Κ针叶的:网格Φ结构比较整齐Κ:网格Φ大小较一致Κ排列也较规则Μ其:网格Φ的纵向壁平均长125±25Λm;68～214ΛmΓΚ横向壁平均宽为61±5Λm ;50～73ΛmΓΛ与此相比之下Κ初生根的网状结构则变化较大Κ:网格Φ大小及排列均不规则Κ:网格Φ纵向壁与横向壁的平均长度与宽度分别为101±40Λm ;41～227ΛmΓ和33±7Λm;23～50ΛmΓΛ上述两者:网格Φ大小的比较如图1所示Λ图1　华山松针叶与根凯氏带:网格Φ的比较F ig.1　Casparian stri p s in the needles and p ri m ary roo tsendoder m is of P inus ar m and i:m esh structureΦ2.4　根部和针叶凯氏带化学成分的比较通常在植物根部的凯氏带中Κ不仅含有木质素Κ同时还具有少量的栓质和角质等物质[20Κ21]ΛZeier和Sch reiber、W u等;2003Γ[5Κ7]应用傅立叶变换红外光谱分析技术;FT I RΓΚ分别对鹰嘴豆;C icer a rietinumΣ、君子兰、德国鸢尾≅I ris g er m an icaΓ根和白皮松针叶凯氏带的化学成分进行了分析Λ对华山松初生根和针叶凯氏带的FT I R检测结果Κ从图2可以看出Κ根凯氏带高频谱区的吸收峰出现在3354c m-1、2921c m-1和2852c m-1Κ相对应的化学官能团为Π羟基中的O-H拉伸、N-H伸缩振动Μ甲基、亚甲基CH2非对称伸缩振动Μ亚甲基拉伸Μ而针叶凯氏带高频谱区的吸收峰出现在3350 c m-1、2928c m-1Κ其对应的化学官能团为Π羟基中的O-H拉伸、N-H伸缩振动Μ甲基、亚甲基CH2非对称伸缩振动Λ另外Κ在红外图谱中还可见到根凯氏带在1342c m-1、1266c m-1的吸收峰Κ针叶凯氏带在1372c m-1、1321c m-1和1263c m-1有吸收峰Λ根据Zeier和Sch reiber的报道[5]Κ脂肪族化合物的木栓质参照物硬脂酸盐Κ在红外光谱图中的相应0831西　北　植　物　学　报24卷峰值出现在2920c m -1、1374c m -1、1316c m -1和1263c m -1Λ比较这两个区根部凯氏带与针叶凯氏带的吸收强度Κ可见前者的吸收强度高于后者Κ因此根部凯氏带的木栓质成分含量明显高于针叶凯氏带Λ图2　华山松针叶和根凯氏带显微红外图谱F ig .2　FT I R spectra of iso lated Casparian stri p s in the needles and p ri m ary roo ts endoder m is of P inus ar m and i通常认为在2000～1000c m -1吸收峰范围内Κ1600c m -1和1500c m -1为芳香环高度特征的吸收带Κ但由于受到苯环上取代基的影响以及各峰的干扰Κ苯环骨架振动频率可能向高频或低频位移[5]Λ根凯氏带在展示芳香核骨架振动的吸收峰有1608c m-1和1516c m -1Κ而针叶凯氏带的相关吸收峰为1648c m -1、1511c m -1和1424c m -1Κ由此可以看出Κ根及针叶的凯氏带与木质素的关键特征峰较为一致Κ它们均含有木质素Λ同时从吸收峰的强度上也可以推测Κ根凯氏带中木质素含量较针叶中的更为丰富Λ根凯氏带在1620c m -1和1525c m -1Κ针叶凯氏带在1660c m -1和1510c m -1处均有吸收峰Κ它们对应的是酰胺 带和酰胺 带的特征吸收峰[5]Κ这表明在根与针叶凯氏带中均含有一定数量的细胞壁蛋白Κ从吸收峰的强度比较Κ两者在数量上较为相近Λ另外Κ根与针叶凯氏带分别在1033c m -1和1037c m -1处有强吸收峰Κ从吸收峰的强度看Κ根凯氏带中的纤维素含量明显低于针叶的含量Λ通过上述红外光谱技术检测分析表明Κ华山松根和针叶凯氏带的成分包括Π木质素、木栓质、纤维素和细胞壁蛋白等物质Κ这与白皮松针叶凯氏带的成分基本一致Κ但从木栓质的含量看Κ白皮松明显高于华山松Κ而纤维素的含量却相反[7]Λ另外Κ华山松根凯氏带的成分与鹰嘴豆、君子兰以及德国鸢尾等3种植物根部的比较[5]Κ它们均含有木质素、木栓质、多醣和细胞壁蛋白等物质Κ仅仅在相对含量上有所差别Λ综上所述Κ对华山松初生根和针叶内皮层凯氏带进行了酶解分离、显微结构特征和化学成分的比较研究Κ结果表明Π针叶凯氏带的:网格Φ结构比较整齐Κ大小较一致Κ排列也较规则Κ同时在:网格Φ的纵向壁上具有明显的初生纹孔场Λ而初生根凯氏带网状结构的大小、排列均不规则Κ在其:网格Φ的纵向壁上的初生纹孔场不明显Λ根据FT I R 的检测结果显示Π初生根凯氏带中木栓质和木质素的含量均高于针叶Κ而纤维素的含量则明显低于针叶Μ两者细胞壁蛋白的含量基本相同Λ致谢Π本论文是第一作者在中国科学院植物研究所进修期间完成的Κ为中国科学院创新重点项目基金;KSCXZ 2S W 2108Γ资助项目Λ在本实验进行过程中Κ得到了母锡金研究员、孔令安博士、盛仙永博士研究生等的指导和帮助Κ在此一并致谢Λ参考文献Π[1]　CA SPA R Y R .D ie hydrillen [J ].J ah rb .W iss .B ot .Κ1858Κ1Π377-513.[2]　BONN ET T H T .T he endoder m is Πfine structure and functi on [J ].Cell B iol .Κ1968Κ37Π199-205.[3]　KA RA HA RA I ΚSCH I BAO KA H .Iso lati on of Casparian stri p s from pea roo ts [J ].P lan t Cell P hy siol .Κ1992Κ33Π555-561.[4]　SCHR E I BER L ΚBR E I N ER H W ΚR IED ER ER M ΚDU GGEL I N M ΚGU GGEN E I M R .T he Casparian stri p of C liv ia m in ia ta R eg .roo ts Πiso 2lati on Κfine structure and chem ical nature [J ].B ot .A cta .Κ1994Κ107Π353-361.[5]　ZE IER J ΚSCHR E I BER L .Fourier transfo r m infrared 2spectro scop ic characterizati on of iso lated endoder m al cell w alls from p lant roo ts Πchem ical nature in relati on to anatom ical developm ent[J ].P lan ta Κ1999Κ209Π537-542.[6]　W U X Q ΚZHU J M ΚHUAN G R ZH ΚW AN G Q L ΚZH EN G W J ΚHU Y X ΚL I N J X .Evidence of Casparian stri p in the fo liar endoder m is ofP inus bung eana [J ].A cta B otan ica S in ica Κ2001Κ43Π1081-1084.[7]　W U X Q ΚL I N J X ΚZHU J M ΚHU Y X ΚKLAU S HA R TM ANN ΚLU KA S SCHR E I BER .Casparian stri p s in needles of P inus bung eana Πiso 2lati on and chem ical characterizati on [J ].P hy siolog ia P lan ta rum Κ2003Κ117Π421-424.18318期唐　熙Κ等Π华山松根与针叶凯氏带的比较研究2831西　北　植　物　学　报24卷[8]　KU HN A JΚSCHROD ER W HΚBAU CH J.T he k inetic of calcium and m agnesium entry into M yco rrh izal Sp ruce roo ts[J].P lan taΚ2000Κ210Π488-496.[9]　CHAM BERLA I N C J.Gym no sper m sΠstructure and evo luti on[M].Ch icagoΠU niversity of Ch icago P ressΚ1957Π234-274.[10]　HU Y X;胡玉熹ΓΚW AN G F X;王伏雄ΓΚCH EN Z Q;陈祖铿Γ.T he p ine2mo rpho logyΚstructure and developm ent[M].北京Π科学出版社Κ62-91.[11]　KEN G HΚL IT TL E JR E L.N eedle characteristics of hybrid p ines[J].S ilv.Genet.Κ1961Κ10Π131-146.[12]　CA RD E J P.U ltrastructural studies of P inus p inaster needlesΠthe endoder m is[J].A m er.J.B ot.Κ1978Κ65Π1041-1054.[13]　L ED ER ER B.V ergleichende untersuchungen uber das transfusi onsgew ebe einiger rezenten gym no sper m en[J].B ot.S tudy.Κ1955Κ4Π1-42.[14]　YAO B J;姚璧君ΓΚHU Y X;胡玉熹Γ.Comparative anatom y of conifer leaves[J].A cta P hy totax o S in.;植物分类学报ΓΚ1982Κ20Π275-294;in Ch ineseΓ.[15]　BRUNDR ET T 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th ick2 ening along the radial w alls of endoder m is.bar=50Λm　F ig.4.T ransverse secti on of vascular bundle in the needle of P inus a r m and iΚshow ing the Casparian stri p s th ickening along the radial w alls of endoder m is.bar=100Λm　F ig.5.T he casparian stri p s net iso lated from the p ri m ary roo ts of P inus a r m and i w ith enzym es.bar=50Λm　F ig.6.T he casparian stri p s net iso lated from the needle of P inus a r m and i w ith enzym esΚar2 row show ing P it2field.bar=50Λm唐　熙Κ等Π华山松根与针叶凯氏带的比较研究图版TAN G X i Κet al .ΠComparative study of Casparian stri p s in the roo ts and needles of P inus ar m and iP lateSee exp lanati on at the end of text38318期唐　熙Κ等Π华山松根与针叶凯氏带的比较研究。

附件1
大会特邀报告
1. 报告题目：如何组装一个高质量的植物基因组
梁承志（中国科学院遗传与发育生物学研究所，研究员）
2. 报告题目：复杂基因组分析和杨柳祖先多倍化事件性质判定
王希胤（华北理工大学生命科学学院，院长/教授）
3. 报告题目：毛白杨和河北杨的起源
张建国（中国林业科学研究院林业研究所，所长/研究员）
4. 报告题目：杨柳科植物基因组进化分析
尹佟明（南京林业大学林学院，院长/教授）
5. 报告题目：植物分子改良相关技术及其研究进展
林金星（北京林业大学生物科学与技术学院，院长/教授）
6. 报告题目：杨树耐盐基因工程新品系培育
刘桂丰（东北林业大学，教授）
7. 报告题目：转抗虫基因杨树研究
杨敏生（河北农业大学林学院，教授）
8. 报告题目：杨树高抗转基因育种
诸葛强（南京林业大学林学院，教授）
9. 报告题目：关于无性系林业若干问题的认识和建议——以杨树为例
康向阳（北京林业大学生物科学与技术学院，教授）
10. 报告题目：基于连锁-连锁不平衡联合作图策略解析毛白杨动态生长轨迹
的遗传基础
张德强（北京林业大学国际交流与合作处，处长/教授）
11. 报告题目：云杉体胚发育的分子机理研究进展
王军辉（中国林业科学研究院林业研究所，研究员）
12. 报告题目：杨树核酸酶PtCDD介导细胞死亡促进导管分化
卢孟柱（中国林业科学研究院林业研究所，副所长/研究员）
13. 报告题目：利用ChIP-seq和RNA-seq方法解析杨树树干次生生长转录调
控网络
刘丽君（山东农业大学，教授）。