寿竹的秆形特征及纤维形态研究

为探讨寿竹(Phyllostachys reticulata ‘Shouzhu’ Yi)的材质特性,分析寿竹的造纸性能, 以毛竹(Phyllostachys edulis)和慈竹(Bambusa emeiensis L. C. Chia & H. L. Fung)为对照,对重庆市梁平县寿竹秆形结构的垂直变化、材积与生物量以及纤维形态特征进行研究。结果表明,寿竹秆的节间长度随竹高度呈现先长后短的变化趋势,直径与壁厚均随竹秆高度的增加而逐渐减小。寿竹材积的模型为V=0.000939H+0.001861D-0.01374,生物量模型为W=1.297D+2.053H-16.666。寿竹纤维长度平均为2.47 mm,以2~3 mm分布最多,长宽比大于100,属于制作优良纸张的较好纤维;纤维壁腔比较大,达3.85。相对毛竹而言,寿竹竹秆的节间长度更长,垂直方向上材积分布更加均匀,纤维长、长宽比大。寿竹与慈竹的纤维长度差异不大,但纤维长宽比小于慈竹,壁腔比大于慈竹。寿竹节间长,垂直分布均匀,材积和生物量大,是优良的板材利用原料;寿竹纤维长,长宽比大,是优良的造纸原料,造纸性能优于毛竹略次于慈竹。     

一种特殊的长寿细胞:毛竹茎秆纤维细胞

利用显微和细胞化学方法,对毛竹(Phyllostachys edulis)茎秆纤维次生壁形成过程中超微结构变化以及ATP酶、Ca2 -ATPase和酸性磷酸酶的超微细胞化学定位进行了研究.研究发现,次生壁形成早期,细胞核具有双层核膜,染色质凝聚,可见大量的线粒体、粗面内质网和高尔基体等细胞器存在于纤维细胞中;随后,双层核膜消失,细胞器将逐渐解体,多泡体开始出现在纤维细胞的细胞质;随着年龄的增加,纤维细胞壁逐渐增厚,并出现多层结构现象,而运输小泡、细胞膜、胞间连丝和凝聚的染色质将持续存在.在次生壁形成的整个过程中,ATP酶、Ca2 -ATPase和酸性磷酸酶在运输小泡、细胞膜、质膜内陷、胞间连丝和凝聚的染色质中将持续存在.结果表明,毛竹茎秆纤维细胞是一种不同于木本双子叶植物的长寿细胞,纤维原生质体中ATP酶和酸性磷酸酶的持续存在与次生壁的持续增厚密切相关.     

毛竹茎秆纤维发育过程的超微结构观察

利用透射和扫描电镜观察了毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)H.De Lehaie)茎秆纤维发育过程中的超微结构变化.在纤维细胞初生壁形成期,细胞质中线粒体、内质网、高尔基体等细胞器数量有明显的增加,出现大量的由内质网与高尔基体分泌形成的运输小泡,周质微管平行分布于质膜内侧,出现环状片层结构,并在细胞壁与质膜之间出现壁旁体结构.随着次生壁的逐渐形成,细胞质中细胞器逐渐地解体并出现多泡小体;纤维细胞核出现染色质凝聚并边缘化,但在8年生的纤维中可以持续存在;在纤维次生壁形成的整个阶段都存在与周围细胞相联系的胞间连丝和运输小泡;次生壁在前4年加厚明显,以后加厚程度减缓,但可以持续很长一段时间,并随着加厚出现宽窄交替的多层结构.结果表明,线粒体、内质网、高尔基体和壁旁体等细胞器与周质微管一起参与了初生壁和次生壁早期的形成;纤维细胞次生壁的形成过程就是一个漫长的程序性细胞死亡(PCD),而PCD的产物与胞间连丝一起参与了次生壁的形成与加厚;染色质凝聚并边缘化的细胞核与胞间连丝的持续存在,证明毛竹茎秆纤维细胞是一种典型的长寿细胞.     

毛竹茎秆纤维发育过程的超微结构观察

利用透射和扫描电镜观察了毛竹（Phyllostachys edulis (Carr.) H. De Lehaie）茎秆纤维发育过程中的超微结构变化。在纤维细胞初生壁形成期,细胞质中线粒体、内质网、高尔基体等细胞器数量有明显的增加,出现大量的由内质网与高尔基体分泌形成的运输小泡,周质微管平行分布于质膜内侧,出现环状片层结构,并在细胞壁与质膜之间出现壁旁体结构。随着次生壁的逐渐形成,细胞质中细胞器逐渐地解体并出现多泡小体;纤维细胞核出现染色质凝聚并边缘化,但在8 年生的纤维中可以持续存在;在纤维次生壁形成的整个阶段都存在与周围细胞相联系的胞间连丝和运输小泡;次生壁 在前4 年加厚明显,以后加厚程度减缓,但可以持续很长一段时间,并随着加厚出现宽窄交替的多层结构。结果表明,线粒体、内质网、高尔基体和壁旁体等细胞器与周质微管一起参与了初生壁和次生壁早期的形成;纤维细胞次生壁的形成过程就是一个漫长的程序性细胞死亡（PCD）,而PCD 的产物与胞间连丝一起参与了次生壁的形成与加厚;染色质凝聚并边缘化的细胞核与胞间连丝的持续存在,证明毛竹茎秆纤维细胞是一种典型的长寿细胞。     

毛竹茎秆纤维细胞发育过程中ATP酶的超微细胞化学定位研究

采用磷酸铅沉淀技术,对毛竹茎秆纤维细胞发育过程中的ATP酶进行了超微细胞化学定位研究.在初生壁形成时期,大量的ATP酶的活性产物沉积在质膜、质膜内陷、运输小泡、胞间连丝等膜体系以及细胞核和各种细胞器上;在次生壁形成的初期,ATP酶在多泡小体和裂解的液泡膜上出现,凝聚并边缘化的染色质上仍然具有ATP酶活性;随着次生壁的逐渐加厚,在前四年中持续存在具有ATP酶活性的质膜内陷结构,以后消失;而在六年生纤维细胞的质膜、运输小泡、纹孔、胞间连丝和凝聚化的染色质上仍然发现有明显的ATP酶分布,并发现在染色质上ATP酶活性会随着凝聚程度的加深而增强.结果表明,ATP酶在毛竹茎秆纤维细胞壁的整个形成过程中发挥重要作用,而纤维细胞的次生壁形成过程是一个由核基因控制的主动的PCD过程;并证实毛竹茎秆纤维细胞的发育有别于其它木本植物纤维细胞的发育过程,这种纤维细胞是一种典型的长寿细胞.     

濒危植物水青树种子的生物学特性

通过连续三年（2006～2008）对水青树种子（Tetracentron sinense）的形态特征和生理特性等指标进行检测,探讨了不同储藏温度、时间和不同基质对水青树种子萌发的影响,分析了与种子生物学特性相关的濒危机制。水青树种子很小,其形态特征、千粒重、含水量和饱满度在不同年限间差异不显著,而吸水速率却差异显著,其中2007年种子的吸水速率最快。TTC染色测得3年水青树种子的活力几乎为0,但其活力指数分别为0、0.41和0.27,表明TTC染色法不适于水青树种子活力的估算。低温储藏后,3年种子的萌发率分别为1.25%、96.5%、70.8%,发芽势分别为1%、59.8%、41.8%。随储藏时间的增加,2007年种子活力降低的速度都慢于其它2年,低温储藏的种子活力降低速度慢于常温储藏的种子。不同基质对水青树种子的萌发和幼苗的生长有一定影响。结果表明,大年水青树种子的活力明显强于小年,随储藏时间的增加其活力的丧失速度也慢于小年;低温储藏有利于种子活力的保持。种子生物学特性方面导致水青树更新困难的原因可能有以下几点：（1）长期进化形成的小种子虽有利于传播和散布,但不利于种子和幼苗的存活;（2）长期低温不适于种子萌发,难以形成应有的幼苗格局;（3）长期湿润环境不适于种子安全度过寒冷期。     

利用ISSR分子标记构建濒危植物水青树核心种质

基于全国26个居群的174份水青树Tetracentron sinense种质,利用14条ISSR引物,采用UPGMA聚类法进行多次逐步聚类,利用三种取样策略(随机取样策略、位点优先取样策略和偏离度取样策略)构建初始核心种质,并将各遗传多样性指标进行比较分析,从而确定构建水青树核心种质的最佳方法。利用14条ISSR引物扩增出180个条带,其观测等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Nei’s基因多样性指数(H)与Shannon信息指数(I)分别为1.6944、1.3912、0.2321和0.3509,说明水青树具有较低的遗传多样性。采用位点优先取样策略构建的核心种质各遗传多样性指数均大于随机取样策略和偏离度取样策略。利用位点优先取样策略构建了78 份核心种质资源,保留了44.83%原种质样品,遗传多样性指数Na、Ne、H和I的保留率分别为98.69%、100.01%、99.27%和98.67%,比较完好地保留了原种质的遗传多样性和遗传变异。因此,位点优先取样策略是构建水青树核心种质的最佳取样策略。     

不同海拔与母树大小对水青树种子生物学特性的影响

通过对美姑大风顶自然保护区不同海拔和不同胸径水青树(Tetracentron sinense)种子的干重、饱满度、形态特征及萌发特性进行观测,分析了海拔高度和母树大小对水青树种子生物学特性的影响。结果表明,随着海拔高度的增加,水青树种子的干重和饱满度先增加后减小,而萌发率、发芽势、活力指数和形态特征却随海拔的升高而减小;除干重外,水青树种子的其他生物学特性均与海拔之间呈极显著相关。随着胸径的增大,水青树种子的生物学特征均表现出先增加后减小的趋势。除种子的宽和厚与胸径之间具有极显著的相关性外,其他的生物学特征与胸径之间的相关性不显著。结果显示:(1)海拔是影响水青树种子生物学特性的主要生态因子之一;(2)母树大小对水青树种子的生物学特性影响较小;(3)水青树生殖期可分为四个时期,其中30~40 cm径级处于生殖高峰期。     

濒危植物水青树叶表型性状多样性分析

通过对水青树(Tetracentron sinense)24个居群161株个体的10个叶形态性状与7个叶表皮微形态性状进行观测,采用描述性统计、相关性分析、主成分分析以及聚类分析对其叶表型性状多样性进行研究。结果表明,水青树叶表型性状变异系数的变化幅度为4.21%～49.23%,Shannon-wiener多样性指数在0.82～2.07之间,其中叶最长(LLEST)性状最高,叶先尖削(LBPI)性状最低,平均1.80;叶形态性状相关性分析表明,性状之间存在密切联系,有47对性状呈极显著正相关,15对性状呈极显著负相关;主成分分析中前三个主成分的贡献率可达83.712%,可靠地代表了水青树表型性状的分布;Q型聚类分析发现,当阈值为15时,24个水青树居群可分为3类。水青树总体表现出较低表型多样性,唐家河、虹口、佛坪三个居群应作为保护与管理的重点群体。     

立地条件对寿竹生长的影响

通过对重庆市梁平县寿竹林16个样地进行抽样调查,探讨了坡度等7个立地因子对寿竹平均胸径、平均枝下高、平均秆高和平均壁厚生长的影响。结果表明:(1)坡位、海拔和物种多样性对寿竹生长影响最大;坡度、土层厚度和腐殖质厚度对其生长也有一定影响,而坡向影响不明显;(2)造林地应选择在海拔800m以下的平缓坡地,800m以上海拔、陡坡和斜坡均不适合寿竹生长;(3)坡位中的上坡不适合寿竹生长,造林地宜选择中、下坡;(4)土层不能太薄,适当加厚处理有利于寿竹生长;林地内应保持一定厚度的腐殖质层;(5)对于竹林下灌木和杂草不宜勤于拔除,以维持利于寿竹生长的生态环境;(6)寿竹对光照要求不高,在阴坡和阳坡的生长情况差异不大。