ABSTRACT Chloroplast protrusions (CPs), large stromal areas lacking thylakoid membranes, are present before the formation of Rubisco-containing bodies (RCBs). RCBs are round bodies found within the cytoplasm and transported to the vacuole via the autophagy pathway. In the present study, we observed CPs and RCBs in rice mesophyll cells under polyethylene glycol-induced osmotic stress following 3D reconstruction of transmission electron microscopy images of serial sections. Osmotic stress induced the formation of CPs and RCBs whose features were similar to those observed under salt stress, suggesting that osmotic effect contributes to the formation of CPs and RCBs. The 3D image of CPs revealed that some CPs were formed far from the main chloroplast body, and one of the CP was in physical contact with a mitochondrion and a peroxisome, which were located far from the main chloroplast body. Thus, the CPs may aid the association with mitochondria and peroxisomes far from the main chloroplast body. Additionally, a CP with a connection to the main chloroplast body by a narrow structure was observed three-dimensionally. Since the volume of CPs was similar to that of RCBs, the CP with the narrow structure may be a precursor structure just before the release of an RCB into the cytoplasm. In the present study, the volumes of two CPs among 24 CPs were markedly larger than the volumes of other CPs and RCBs. Thus, the large body of the CP could be an unviable structure that fails to release RCBs. Graphical abstract

中文翻译：

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聚乙二醇渗透胁迫下水稻叶片叶绿体突起的三维分析

摘要叶绿体突起（CPs），缺乏类囊体膜的大基质区域，在含有Rubisco的小体（RCBs）形成之前就存在。RCB 是在细胞质内发现的圆形小体，通过自噬途径运输到液泡。在本研究中，我们在连续切片的透射电子显微镜图像的 3D 重建后观察了聚乙二醇诱导的渗透胁迫下水稻叶肉细胞中的 CPs 和 RCBs。渗透胁迫诱导CPs和RCBs的形成，其特征与盐胁迫下观察到的特征相似，表明渗透效应有助于CPs和RCBs的形成。CPs 的 3D 图像显示，一些 CPs 形成在远离叶绿体主体的地方，其中一个 CPs 与线粒体和过氧化物酶体有物理接触，位于远离主要叶绿体的位置。因此，CP 可能有助于与远离主要叶绿体的线粒体和过氧化物酶体结合。此外，还观察到了一个通过狭窄结构与叶绿体主体相连的 CP。由于 CP 的体积与 RCB 的体积相似，具有窄结构的 CP 可能是 RCB 释放到细胞质之前的前体结构。在本研究中，24 个 CP 中的两个 CP 的体积明显大于其他 CP 和 RCB 的体积。因此，CP 的大主体可能是无法释放 RCB 的不可行结构。图形概要 3D观察到通过狭窄结构与主要叶绿体连接的CP。由于 CP 的体积与 RCB 的体积相似，具有窄结构的 CP 可能是 RCB 释放到细胞质之前的前体结构。在本研究中，24 个 CP 中的两个 CP 的体积明显大于其他 CP 和 RCB 的体积。因此，CP 的大主体可能是无法释放 RCB 的不可行结构。图形概要 3D观察到通过狭窄结构与主要叶绿体连接的CP。由于 CP 的体积与 RCB 的体积相似，具有窄结构的 CP 可能是 RCB 释放到细胞质之前的前体结构。在本研究中，24 个 CP 中的两个 CP 的体积明显大于其他 CP 和 RCB 的体积。因此，CP 的大主体可能是无法释放 RCB 的不可行结构。图形概要 24 个 CP 中 2 个 CP 的体积明显大于其他 CP 和 RCB 的体积。因此，CP 的大主体可能是无法释放 RCB 的不可行结构。图形概要 24 个 CP 中 2 个 CP 的体积明显大于其他 CP 和 RCB 的体积。因此，CP 的大主体可能是无法释放 RCB 的不可行结构。图形概要