竹秆基本组织分化与功能研究

论文摘要

利用细胞生物学研究方法,以毛竹(Phyllostachys edulis)为材料,对竹秆基本组织细胞的分化和发育进行了系统的研究。揭示了基本组织长、短细胞之间的差异,并对基本组织细胞分化发育的机理和长、短细胞生理功能进行了探讨。根据光学解剖观察,将基本组织细胞发育过程分为原始细胞期、增殖期、伸长期和成熟期。长细胞在增殖期开始伸长,短细胞始终不伸长并一直保持活跃的生理代谢。且离短细胞越远的长细胞越长。这些都表明短细胞具有基本分生组织细胞特点,基本组织可能由其分化发育而形成。偏光观察表明次生壁在伸长后期开始沉积,次生壁形成于细胞完全停止伸长之前,次生壁的沉积可能导致了细胞伸长减慢并逐渐停止。基本组织长、短细胞次生壁结构具有明显的差异。长细胞的次生壁随着年龄的增加逐渐增厚,在前四年加厚较快,以后减慢。长细胞在相对休眠期主要沉积木质素,而生长期主要沉积纤维素,从而形成暗的窄层和宽的亮层交替分布的多层结构。木质素含量随着秆龄增加而增加。长细胞的细胞壁结构有利于加强竹秆的机械强度。短细胞仅在与长细胞连接处形成次生壁并木质化,而胞间隙处的短细胞壁始终保持初生壁状态,随着年龄的增加短细胞的壁不加厚,木质素含量也不增加。表明短细胞在发育过程中保持幼嫩细胞的特点,仅在局部形成次生壁。成熟的长细胞部分细胞器已经降解,而短细胞在发育过程中一直具有较丰富的线粒体、内质网和运输小泡,表明短细胞始终保持较旺盛的生长代谢能力。长细胞具有贮存功能,竹秆内淀粉粒主要贮存于长细胞内。而短细胞内没有淀粉粒,始终保持比较活跃的生理代谢。成熟长细胞的ATP酶活性降低。但短细胞始终具有较高的ATP酶活性,尤其是质膜、运输小泡、纹孔和胞间隙中,表明短细胞与周围细胞间频繁的物质、信息交流。短细胞可能参与了细胞间的物质运输,主要通过共质体和质外体两种方式。长细胞壁上的过氧化物酶活性主要集中在次生壁窄层中,以第一年相对休眠期酶活性最高。随着秆龄的增加,长细胞壁上的酶活性降低。长细胞壁上的过氧化物酶参与了木质素的形成。而短细胞壁一直都具有较高酶活性,短细胞过氧化物酶并不完全对应于木质素的沉积部位。短细胞可能参与了活性氧的清除和长细胞次生壁的形成。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 研究进展
• 1. 竹子结构研究进展
• 2. 植物基本组织研究进展
• 2.1 同化功能
• 2.2 贮藏功能
• 2.3 贮水功能
• 2.4 通气功能
• 2.5 吸收功能
• 2.6 传递运输功能
• 3. 植物细胞壁的研究进展
• 3.1 细胞壁研究的主要方法
• 3.2 细胞壁主要研究系统
• 3.3 细胞壁主要组成成分
• 3.4 细胞壁的生长发育的机理
• 3.5 细胞壁的功能
• 4. 竹子基本组织的研究进展
• 第二章 竹秆基本组织的发育解剖结构特征
• 1. 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 普通光学显微制片与观察
• 1.2.2 DAPI 荧光显微观察
• 1.2.3 吖啶橙荧光显微观察
• 1.2.4 淀粉粒变化观察
• 2. 实验结果
• 2.1 基本组织发育过程
• 2.1.1 原始细胞期
• 2.1.2 增殖期
• 2.1.3 伸长期
• 2.1.4 成熟期
• 2.2 基本组织细胞内淀粉粒的动态变化
• 3. 讨论与结论
• 3.1 短细胞具有基本分生组织细胞特征
• 3.2 增殖期为基本组织长细胞的迅速生长提供物质保障
• 3.3 淀粉粒的变化与基本组织细胞功能
• 4. 图版
• 第三章 竹秆基本组织发育过程中木质素和纤维素的累积变化
• 1. 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 荧光显微观察
• 1.2.2 电镜显微观察
• 1.2.3 拉曼光谱分析
• 1.2.4 偏光显微观察
• 2. 观察结果
• 2.1 基本组织分化过程中木质素的变化
• 2.2 基本组织分化过程中纤维素的变化
• 3. 讨论与结论
• 3.1 木质素分布与基本组织分化
• 3.2 次生壁的形成开始于基本组织长细胞伸长结束之前
• 4. 图版
• 第四章 竹秆基本组织发育过程中细胞超微结构变化
• 1. 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2. 实验结果
• 2.1 初生壁发育期
• 2.2 次生壁发育期
• 3. 讨论与结论
• 3.1 基本组织细胞壁的形成和发育
• 3.2 基本组织长、短细胞的细胞壁差异
• 3.3 短细胞始终保持较活跃的代谢状态
• 4. 图版
• 第五章 竹秆基本组织发育过程中ATP 酶的超微细胞化学定位
• 1. 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2. 观察结果
• 2.1 初生壁发育期ATP 酶活性
• 2.2 次生壁发育期ATP 酶活性
• 3. 讨论与结论
• 3.1 ATP 酶与基本组织细胞壁的形成
• 3.2 ATP 酶与基本组织细胞的分化
• 4. 图版
• 第六章 竹秆基本组织发育过程中过氧化物酶的超微细胞化学定位
• 1. 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2. 观察结果
• 2.1 初生壁发育期过氧化物酶活性
• 2.2 次生壁发育期过氧化物酶活性
• 3. 讨论与结论
• 3.1 过氧化物酶在基本组织分化过程中的作用
• 3.2 过氧化物酶与短细胞功能
• 4. 图版
• 第七章 结论与展望
• 1. 结论
• 1.1 基本组织长、短细胞形态结构的分化
• 1.2 基本组织次生壁在长细胞伸长完成之前开始沉积
• 1.3 基本组织长、短细胞功能的分化
• 2. 问题与展望
• 2.1 问题
• 2.2 展望
• 参考文献
• 详细摘要