植物根中质外体屏障结构和生理功能研究进展

综述了近10年来植物根中质外体屏障结构和功能的研究进展。质外体屏障指根中内、外皮层初生壁的凯氏带,或次生壁栓质化和木质化,以及植物体表角质层组成的保护组织,能隔绝水、离子和氧气不能自由进出植物体的屏障结构,具有保护植物体的生理功能。根中凯氏带的分子发育机理研究表明根内皮层类似哺乳动物上皮组织的保护作用。植物根中质外体保证内部各种生理代谢在稳定的内部环境中进行,是植物适应各种逆境的重要屏障结构。根中质外体屏障在植物适应干旱、洪涝灾害、离子胁迫和病虫害的侵袭等方面具有重要作用,在探索适应并修复极端生态环境的植物资源中有广阔的应用前景。     

入侵植物水花生解剖学和组织化学染色研究

水花生(Alternanthera philoxeroides)因其表型可塑性、高生长速率和快速无性繁殖能适应水、陆生境。该文利用光学显微镜和荧光显微镜对水、陆生境的水花生不定根、茎解剖结构、组织化学特征及质外体通透性进行了研究。结果表明:(1)水生境下,其不定根皮层中具较大裂生型通气组织,无次生生长,内皮层具凯氏带且栓质化,皮层和皮下层明显木质化。(2)在陆生环境下,其不定根有次生生长,胞间具通气组织,内皮层具凯氏带且栓质化,皮层和皮下层略木质化;此外,不定根还具额外形成层,产生次生维管束、薄壁组织和不定芽;多年生不定根中具直接分裂的薄壁组织,周皮具凯氏带,且栓质化和木质化。(3)水、陆生境下,其匍匐茎具髓和中空髓腔,发生次生生长,具裂-溶生型通气组织、单层内皮层、厚角组织和木质化且栓质化的角质层,陆生匍匐茎周皮栓质化且木质化。(4)水花生质外体屏障结构组成复杂,黄连素无法穿透质外体屏障结构。水花生的上述解剖学特征,是水花生适应水、陆生境的有力证据。     

黄连体内黄连素的组织器官定位和根尖屏障结构特征研究

黄连(Coptis chinensis)是毛茛科著名药材,该文研究了黄连体内黄连素在组织器官中的分布规律和根尖屏障结构特征。在白光和荧光显微镜下,组织器官中黄连素在蓝色激发光下自发黄色荧光,黄连素-苯胺兰对染研究细胞壁凯氏带和木质化,苏丹7B染色栓质层,间苯三酚-盐酸染色木质化。结果表明:黄连不定根初生结构为维管柱、内皮层、皮层、外皮层和表皮组成;次生结构以次生木质部为主、次生韧皮部和木栓层组成。黄连根茎初生结构由角质层,皮层和维管柱组成;次生结构由木栓层、皮层和维管柱组成,以皮层和维管柱为主。叶柄结构为髓、含维管束的厚壁组织层、皮层和角质层。黄连不定根的屏障结构初生结构时期由栓质化和木质化的内皮层、外皮层;次生结构时期为木栓层组成;根状茎的为角质层和木栓层。黄连素主要沉积分布在不定根和茎的木质部,叶柄的厚壁组织层,木质部和厚壁组织是鉴别黄连品质的重要部位。黄连根尖外皮层及早发育,同时初生木质部有黄连素沉积结合,可能造成水和矿质吸收和运输的阻碍,也是黄连适应阴生环境的重要原因。     

荷叶铁线蕨孢子体解剖结构和组织化学特征研究

荷叶铁线蕨为岩生珍稀蕨类植物,分布在中国重庆市万州、涪陵等极少地区.为揭示荷叶铁线蕨生长特性,采集栽培在种质资源圃中的荷叶铁线蕨根样、根状茎、在阳光下生长和在阴暗环境下生长的叶片,固定于甲醛-酒精-乙酸溶液中,用双面刀片进行徒手切片,分别用三种0.1％苏丹红、0.1％硫酸氢黄连素-苯胺兰、0.05％甲苯胺蓝染色剂染色,...     

菰适应湿地环境的解剖和屏障结构特征研究

菰(Zizania latifolia)是一种多年生挺水植物,为了探讨该植物根、茎和叶的解剖结构、组织化学及其质外体屏障的通透性生理。该文利用光学显微镜和荧光显微镜,对菰的根、茎、叶进行了解剖学和组织化学研究。结果表明:(1)菰不定根解剖结构由外而内分别为表皮、外皮层、单层细胞的厚壁机械组织层、皮层、内皮层和维管柱;茎结构由外而内分别为角质层、表皮、周缘厚壁机械组织层、皮层、具维管束的厚壁组织层和髓腔。叶鞘具有表皮和具维管束皮层,叶片具有表皮,叶肉和维管束。(2)不定根具有位于内侧的内皮层及其邻近栓质化细胞和外侧的外皮层组成的屏障结构;茎具内侧厚壁机械组织层,外侧的角质层和周缘厚壁机械组织层组成的屏障结构,屏障结构的细胞壁具凯氏带、木栓质和木质素沉积的组织化学特点,叶表面具有角质层。(3)菰通气组织包括根中通气组织,茎、叶皮层的通气组织和髓腔。(4)菰的屏障结构和解剖结构是其适应湿地环境的重要特征,但其茎周缘厚壁层和厚壁组织层较薄。由此推测,菰适应湿地环境,但在旱生环境中分布有一定的局限性。     

植物细胞壁组织化学定位染色方法和技术的比较研究

利用光学和荧光显微镜比较研究几种植物细胞壁组织化学定位染色方法和技术,结果表明：（1）硫酸消化法和硫酸氢黄连素-苯胺兰对染法研究凯氏带,对取材时间和部位要求高,建议两种方法配合使用,可相互印证是否具凯氏带;（2）苏丹7B染色法,蓝色激发光下不染色和硫酸氢黄连素-苯胺兰对染研究细胞壁栓质层3种方法中,不染色蓝色激发光下结果比苏丹7B染色法敏感显色,但苏丹7B染色法在普通光学显微镜下观察较为便捷;（3）木质化细胞壁染色方法中硫酸氢黄连素-苯胺兰对染法比间苯三酚-盐酸染色法易显色观察;（4）甲苯胺兰快速染色细胞壁取代常规苏丹Ⅲ/Ⅳ法,细胞边界和层次更清楚。     

双穗雀稗(Paspalum distichum)通透性生理和茎解剖结构补充研究

双穗雀稗根外皮层,茎角质层和茎节中的质外体屏障结构阻挡黄连素示踪液透过植物体。茎中机械组织包括周缘厚壁机械组织层,厚壁组织层和维管系统,髓部和皮层的蜂窝状厚角组织。茎中通气组织包括茎节间髓部和皮层的蜂窝状通气组织,茎节内的通气组织。双穗雀稗茎节间具有外侧、内侧和维管系统的质外体屏障,以及茎节周围质外体屏障的封闭结构。因此,该植物体完善的机械组织、通气组织、质外体屏障结构及其离子不通透性是其适应湿地环境的重要结构。     

蜈蚣草的解剖结构与组织化学特征

蜈蚣草（Pteris vittata）是多年生的超积累砷植物，并用于修复受重金属污染的土壤。利用光学显微镜和荧光显微镜来研究蜈蚣草的解剖结构及组织化学特征，以此明确该物种适应干旱岩生环境，以及具有离子超富集作用的特点。结果表明：（1）蜈蚣草孢子体的根状茎、不定根和叶的结构均为初生结构，不定根的结构由内而外包括维管柱、内皮层、皮层、木质化厚壁组织层和表皮。（2）根状茎结构由内而外包括网状中柱、内皮层、皮层、表皮外覆盖的角质层。（3）羽状复叶的总叶柄的结构由内而外包括维管束、内皮层、皮层、厚壁组织层、表皮外覆盖的角质层。叶片为异面叶，表皮内方具厚壁层，叶表皮具角质层，仅下表皮有气孔。（4）蜈蚣草根表皮、皮层与根毛的表面富含果胶，皮层木质化；黄连素离子通透性试验结果显示，根毛、根表皮和皮层滞留大量黄连素离子。综上，植物体的内皮层、木质化厚壁组织层、异面叶和厚的角质层结构说明蜈蚣草适应岩生环境，根具木质化皮层和富含果胶的组织化学特点，以及离子通透性试验表明其与离子超积累功能有关。