木质化是植物细胞壁次生修饰的重要过程,通过
木质素及其衍生物在细胞壁中的特异性沉积,实现机械强度提升与环境适应性增强。
枇杷果实发育阶段呈现环状木质化细胞的内外壁双向沉积模式,其采后贮藏期间维管束周围形成网状木质素结构导致果肉硬化。
拟南芥经色氨酸预处理后,通过促进细胞壁增厚降低镉离子转运,证实木质化在植物抗逆中的屏障功能。分子层面发现NAC家族转录因子可直接调控木质素合成酶编码基因,揭示表观遗传修饰对木质化过程的调控机制。
2021年研究显示,枇杷果肉木质素沉积存在时空特异性:发育期主要定位于木质化细胞和
维管束区域,呈现内外壁双向累积模式,这种环状沉积可能引发邻近
薄壁细胞连锁反应。采后低温贮藏阶段,新合成木质素优先聚集于维管束周围随机分布的薄壁细胞角隅及胞间层,形成三维网状结构,该结构被认为是导致果实硬度升高的直接诱因。
生物正交化学成像技术首次实现木质素沉积动态的可视化追踪,发现木质化过程伴随细胞壁中层区域的连续重构。这种细胞层面积累模式既包含发育过程的程序性沉积,也涉及胁迫响应的诱导性合成。
2023年拟南芥研究揭示,木质化通过双层屏障抵御
镉污染:物理层面形成增厚细胞壁限制离子渗透,化学层面通过木质素分子共价交联固定重金属离子。色氨酸预处理可使细胞壁面积增加17.3%,机械强度提升24.6%,地上部镉积累量减少38.9%,证实木质化程度与抗逆能力呈正相关。