植物含晶细胞的结构与功能

文章就植物含晶细胞的组分、分布、形态、存在形式和功能的研究进展作了介绍。     

红豆草中含晶细胞的形态学研究

红豆草（Ｏｎｏｂｒｙｃｈｉｃｖｉｃｉａｅｆｏｌｉａｓｃｏｐ．）植株的所有器官中都分布有含晶细胞,其结晶的类型主要为棱晶,此外还有砂晶。在营养器官中,含棱晶的细胞主要分布在维管组织之中或外围。横切面上,棱晶则几至几十块纵列成行存在,且常伴生于韧皮纤维旁,但每块棱晶各有一分室隔开;在茎的表皮下偶有与大型粘液细胞伴生的砂晶。花萼的表皮中偶有棱晶,花瓣表皮及雄蕊药隔中有砂晶;子房壁内表皮下一层细胞逐渐发育成含棱晶的连续细胞,同时子房维管组织中也形成大量棱晶。分析表明,结晶成分为草酸钙。     

低温对香樟叶肉含晶细胞和溶酶体的影响

为探究低温下香樟叶肉含晶细胞和溶酶体的变化规律,以三年生香樟为试验材料,以常温为对照,通过人工模拟低温,分别于5和0°C条件下处理48 h,经制样切片后,用透射电子显微镜观察叶肉含晶细胞和溶酶体的变化。结果表明:常温处理下,香樟叶肉部分细胞中晶体数量多、体积大,晶体的形态多为柱状晶和方晶;5°C低温处理下,液泡中晶体的数量较常温略有减少,晶体体积也略有变小,晶体形态以柱状晶和方晶为主;0°C低温处理下,细胞液泡内晶体的数量急剧减少,晶体的形态以针晶为主,伴之少许方晶。不同温度处理的香樟叶肉细胞液泡内均有溶酶体,随着处理温度的降低,观察视野内单个细胞中溶酶体的数量略有增加。     

水分胁迫下小麦叶肉细胞超微结构变化与抗旱性的关系

本文用电子显微镜观察研究了抗旱性不同的6个小麦品种在不同程度水分胁迫下叶肉细胞超微结构的变化。结果表明:轻度水分胁迫(-0.5MPa)对参试的6个小麦品种叶肉细胞超微结构几乎没有影响。中度(-1.0MPa)和严重(-1.5MPa)水分胁迫下的叶肉细胞超微结构发生了程度不同的变化,且这种变化与品种抗旱性相一致。抗旱性愈弱的品种,对水分胁迫反应愈敏感。但表现在叶肉细胞结构上的变化过程基本一致。胁迫导致叶肉细胞质壁分离,液泡膜破裂。叶绿体变成球形挤入细胞中央,类囊体肿胀。线粒体基质变稀,脊减少。最终叶绿体、线粒体解体。其它细胞器消失,细胞中出现大量的小泡。     

盐胁迫下芦苇叶肉细胞超微结构的研究

对青藏高原柴达木盆地柯柯盐湖边盐碱地上生长的芦苇叶肉细胞的超微结构进行了研究,并以西宁地区非盐碱地上生长的芦苇作对照。结果表明：西宁地区的芦苇叶肉细胞的叶绿体呈椭圆形,其膜系统完整,基粒片层和基质片层发育良好。在盐碱地上生长的芦苇叶肉细胞的叶绿体呈圆形,叶绿体内出现较大的淀粉粒,并发现有线粒体嵌入叶绿体的现象。叶绿体的类囊体膨大,线粒体的嵴也有膨大的现象。在盐湖水中生长的芦苇叶肉细胞,叶绿体的类囊体排列紊乱、扭曲、松散。类囊体膜局部被破坏,部分类囊体膜解体,空泡化,甚至消失,一些溶解了的类囊体流进细胞质中。综上所述,芦苇叶肉细胞超微结构的变化是该植物适应柯柯盐湖地区盐渍、低温、低气压、强辐射等环境因子的结果。     

NaCl对小麦幼苗叶肉细胞超微结构的影响

在含NaCl的培养液中培养小麦幼苗,3天后取样观察叶肉细胞,其超微结构基本正常,细胞核和细胞壁没有明显变化。但线粒体结构普遍受到损害,表现在外膜、内膜和嵴膨胀,结构模糊。叶绿体被膜和片层结构仍保持完整,仅有部分叶绿体的片层排列方向发生改变,由原来平行排列扭转为近于垂直排列。     

五种C4荒漠植物光合器官中含晶细胞的比较分析

为了探讨荒漠植物适应干旱环境的机理,选择光合器官发生很大变化的5种C4荒漠植物进行了解剖结构的对比研究。结果表明,这5种植物中含晶细胞的数量、大小、形态和分布位置等存在差异。白梭梭（Haloxylon persicum）和梭梭（H.ammodendron）的同化枝普遍具有含晶细胞;沙拐枣（Calligonum mongolicum）的含晶细胞很少,一般只分布在贮水组织或靠近栅栏组织处;木本猪毛菜（Salsola arbuscula）的含晶细胞也不多,主要分布在栅栏组织和表皮细胞之间;猪毛菜（S.collina）的含晶细胞更少,仅在贮水组织中偶尔可见晶簇。比较梭梭、白梭梭和沙拐枣同化枝不同部位的解剖结构发现,梭梭同化枝基部含晶细胞最多,中部次之,顶部最少;白梭梭同化枝项部的含晶细胞数量较多,中部及基部较少;沙拐枣同化枝顶部与基部的粘液细胞较多,中部较少,基部几乎没有栅栏组织,而其维管组织较为发达。综合晶体的酸碱溶解性及硝酸银组化分析结果,并参照能谱仪的分析结果得知,梭梭、白梭梭、沙拐枣和木本猪毛菜的叶片或同化枝中所含晶体的主要成分为草酸钙。通过比较解剖结构发现,梭梭和白梭梭的同化枝中含晶细胞最多,其它3种植物的同化器官中含晶细胞较少,而沙拐枣同化枝中有粘液细胞存在。     

水分胁迫下玉米叶肉细胞超微结构的变化及其与膜脂过氧化伤害的关系

研究ＰＥＧ模拟水分胁迫条件对玉米叶肉细胞超微结构的影响,探讨了超微结构的变化与保护酶活性及膜酯过氧化伤害之间的关系。试验表明,在水分胁迫初期,叶肉细胞超微结构变化较小,此时,叶片的ＳＯＤ及过氧化氢酶活性明显升高,质膜相对透性和丙二醛含量增加缓慢,随着胁迫时间的延长,叶肉细胞超微结构破坏加重,且不同细胞对水分胁迫的敏感性相差很大,叶片ＣＡＴ性下降,质膜透性和ＭＤＡ含量急增;复水后,叶片超微结构,ＳＯ     

杜仲含胶细胞的形态学研究

通过变性处理、整体透明及离析等方法的综合运用,可见杜仲体内含胶细胞是一种细长、两端膨大的单细胞,含胶细胞的分枝比较常见,大多为二叉状分枝,罕见三叉状分枝。整体透明后可见含胶细胞在叶片和果皮中的分布状况,同时对含胶细胞的形态学指标进行了测量。     

杜仲含胶细胞的形态学研究

通过变性处理、整体透明及离析等方法的综合运用,可见杜仲体内含胶细胞是一种细长、两端膨大的单细胞,含胶细胞的分枝比较常见,大多为二叉状分枝,罕见三叉状分枝。整体透明后可见含胶细胞在叶片和果皮中的分布状况,同时对含胶细胞的形态学指标进行了测量。     

香樟转录组基因密码子偏好性分析

为了解香樟基因密码子偏好性,该文以NCBI网站中香樟转录组数据为材料,利用生物信息学手段评价转录组数据质量,选取高质量数据的转录组,去除低质量序列,组装转录组,预测基因结构,再利用自编perl脚本提取以AUG开头的基因序列37 Mb序列34 931个基因,进一步利用CodonW分析基因密码子偏好性。结果表明:GC含量的变化范围为0.273～0.742,均值为0.452; ENC的范围为26.29～61.00,均值为52.76; CAI的范围为0.064～0.401,均值为0.199; RSCU值大于1的密码子数目为27个,其中以U或A结尾的有22个; 中性分析表明,小部分基因在对角线上,大多数基因偏离对角线; ENC-plot分析表明小部分基因在标准曲线上,大多数基因偏离标准曲线。上述研究结果表明,香樟基因的密码子偏好性比较弱,密码子常以A/U结尾; 突变和选择两者都在密码子偏好中起作用,而选择作用更大; 最终确定了GUU、CAG、GAA、UCU、GCU、GGU为最优密码子,通过对目标基因密码子的校正,提高表达效率,从而为利用基因工程技术改良香樟重要性状奠定了基础。     

樟树叶片挥发性有机物释放季节动态和日动态变化规律

采用动态顶空采集法和热脱附-气质联用技术,对不同季节和一天内不同时间点樟树叶片释放的挥发性有机物(VOCs)成分含量及其变化规律进行了分析。结果表明:全年樟树叶片释放的VOCs共计78种,其中萜烯类(19种)和烷烃类(18种)化合物种类较多; 32种樟树叶片释放的挥发性成分相对含量在不同季节存在显著差异(P<0.05); 3月份释放的VOCs种类最为丰富,萜烯类化合物相对含量最高(43.49%),主要为1-石竹烯、D-柠檬烯和α-蒎烯,其他月份释放的VOCs则以烷烃类和醇类为主;春季,樟树叶片在绝大多数时间点释放VOCs以萜烯类化合物为主,且早上8:00释放的萜烯类化合物相对含量最大。综上结果认为,樟树是营造保健型生态园林的理想树种,其叶片释放的VOCs中富含多种对人体健康有益的萜烯类化合物,春季的早晨是进行森林康养活动的最佳时间。     

不同种源樟树叶片形态特征及生长差异分析

为了解不同种源樟树叶片形态特征和生长差异,该文以30个种源樟树为研究对象,对其叶长、叶宽、叶柄长、周长、叶面积、长宽比、形态因子、株高、地径等指标进行测定和差异性分析.结果表明:(1)30个种源间叶片性状的变异系数为3.88％～16.14％,显示不同种源樟树叶片形态特征存在显著差异;叶长、叶宽、叶柄长、周长、面积、叶厚...     

年龄效应对香樟古树程序性衰老的影响

以福建省三明市6个树龄阶段(0~49、50~149、150~349、350~549、550~749和750~900 a)香樟为研究对象,通过分析其生长发育规律、形态学和生理特征的变化,结合曲线拟合与遗传算法筛选表征衰老的相关指标,评价树龄与衰老的相关性,探讨香樟古树衰老机制,为香樟年龄预测、古树复壮和保护提供理论依据。结果表明:(1)年龄极显著地影响着古香樟的植株形态、叶片解剖结构及生理机能等生长发育指标,并以生理指标的年龄效应最大,其次为植株形态指标,最小的是解剖结构指标。(2)香樟呈现出程序性衰老的特征为:叶片细胞在130 a、叶片解剖结构和生理代谢在400 a、树皮厚度和新梢粗度在450 a先后进入衰老阶段,但香樟树体的离心生长(梢长、冠幅和胸径)在0~900 a内仍一直处于旺盛生长,还未进入衰老阶段。(3)冠幅和新叶超氧化物歧化酶(SOD)活性可作为单指标来评价香樟独立木的衰老程度,树皮厚度、冠幅、新叶SOD活性、多酚氧化酶(PPO)活性和栅栏组织与海绵组织比为参数构成的模型可作为古香樟年龄预测模型。研究认为,古香樟的保护和复壮,应先从叶片细胞着手,提高其生理功能,特别是提高其抗氧化能力,保护叶细胞结构完整,以保障叶片处在持续高效的光合状态。     

香樟凋落叶分解过程对两种间作作物生长和光合特性的影响

采用盆栽试验方法,探讨了香樟(Cinnamomum camphora)凋落叶不同土壤添加水平(0 g/盆为CK、25 g/盆、50 g/盆,100 g/盆)对受体作物小白菜(Brassica chinensis)、莴笋(Lactuca sativa)幼苗生长和光合特性的影响。结果显示:(1)香樟凋落叶分解对两种作物的地径、株高、生物量、叶片数和叶面积均有明显的抑制作用,且抑制效应随凋落叶添加量的增加而增强,但随着分解时间的延长其抑制作用逐渐减弱甚至表现为促进作用。(2)香樟凋落叶分解对两种作物的光合色素含量均有明显的抑制效应,并随凋落叶添加量的增加抑制作用增强,且持续时间延长。(3)经凋落叶处理的两种作物叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、水分利用率(WUE)总体上均低于CK,而胞间CO₂浓度(C_i)在各凋落叶处理下均高于CK。(4)随着土壤中凋落叶量的增加,两种作物在光饱和以及CO₂饱和状态下的最大净光合速率(P_{n max})、表观量子效率(AQY)、羧化速率(CE)、光呼吸速率(R_p)和暗呼吸速率(R_d)均不断下降,而光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、CO₂饱和点(CSP)、CO₂补偿点(CCP)因受体作物的不同,表现出不同的变化趋势。研究表明,土壤中香樟凋落叶分解释放的化感物质,能通过降低受体作物的光合色素合成和光合能力,限制其营养生长,最终影响生物量积累;相对于莴笋,小白菜对香樟凋落叶分解产生的化感胁迫效应具有更强的耐受性,可能更适宜在香樟林间种植。     

香樟凋落叶分解物对辣椒生长发育的影响

采用盆栽试验,研究了香樟(Cinnamomum camphora)凋落叶(0、25、50、75、100g凋落叶分别与10kg土壤混合)分解过程中对辣椒(Capsicum annuum)及其子代生长发育的影响,并采用气质联用(GC-MS)技术对凋落叶分解前后的萜类物质进行了检测和对比。结果显示:(1)香樟凋落叶分解物显著地抑制了辣椒的叶片数量、整株叶面积以及株高和基径生长,抑制效应随凋落叶剂量的增大而增强,而分解过的凋落叶和塑料片替代凋落叶原样的试验并不抑制辣椒的生长。(2)观察期内(处理45~76d),辣椒的现蕾数、开花数和结实数在各凋落叶处理下均明显低于同期对照;采用指数方程拟合的现蕾、开花和结实动态显示,25g凋落叶处理使辣椒的始蕾期、始花期和始果期分别推迟了0.81、0.17和1.35d,50g处理使这3项参数分别推迟了4.69、5.78和6.27d,而75g和100g处理均使这3项参数推迟10d以上。(3)辣椒的单株果实产量在凋落叶处理下降低29.44%~61.29%,而单果重受到的影响相对较小。(4)辣椒产出的种子千粒重和子代的生长状况并未受到凋落叶分解物的影响。(5)凋落叶的正己烷提取物中萜类占78.05%,而分解后其相对总量下降至40.76%,峰面积下降至原样的约1%。研究认为:香樟凋落叶添加处理对辣椒营养生长和生殖生长产生的明显抑制作用,不是由凋落叶添加对土壤通气透水性或对受体生长造成机械阻隔引起的,其在分解过程中释放樟脑(Camphor)、1,8-桉叶油醇(1,8-cineole)等萜类物质引起化感作用可能才是关键原因。     

樟树人工林凋落物养分含量及归还量对氮沉降的响应

氮沉降的持续增加对陆地生态系统的健康发展构成严重威胁,森林是陆地生态系统中重要的组成部分,大量的氮沉降对其结构和功能造成严重影响。凋落物是森林生态系统养分循环的重要组成部分,它对土壤肥力、森林生态系统养分循环等方面具有重要作用。为了探讨亚热带常绿阔叶森林凋落物对氮沉降增加的响应,在湖南省森林植物园以樟树人工林为研究对象进行模拟氮沉降的实验,实验设置4种氮添加水平CK(0g N m~(-2)a~(-1),对照)、LN(5g N m~(-2)a~(-1)),MN(15g N m~(-2)a~(-1)),HN(30g N m~(-2)a~(-1)),研究氮沉降对樟树林年凋落物量、凋落物养分含量以及归还量的影响。结果表明:不同施氮水平下(CK、LN、MN、HN),樟树林凋落物的年凋落量分别为(4.53±0.32)t hm~(-2)a~(-1)、(3.95±0.28)t hm~(-2)a~(-1)、(3.56±0.41)t hm~(-2)a~(-1)、(4.46±0.48)t hm~(-2)a~(-1),施氮抑制了樟树林的凋落量,且低、中氮处理下差异显著(P0.05);施氮处理后凋落物的养分含量大小顺序为:CNCaKMg,凋落物的碳含量没有显著变化,但氮含量都有所增加,因此,施氮降低了樟树凋落物各组分的C/N比;凋落物中元素的年归还量大小顺序表现为:CNCaKMg,施氮处理对凋落物C、K、Ca、Mg归还量有抑制作用,但对凋落物N归还量表现为促进作用。     

芳樟型樟树果挥发油成分研究

以优选出来的芳樟型樟树为调查对象,采其不同成熟度的樟树果进行挥发油提取,利用气相色谱法(GC)分析和测定樟树果挥发油的化学成分和相对含量。实验结果表明,樟树果的成熟程度不同,其提取率相差不大。但是樟树果的挥发油化学型有与叶油一致的也有不同的,说明樟树个体之间存在较大的变异性。     

干旱胁迫及复水对香樟幼树生理特性及生长的影响

通过盆栽和持续干旱处理研究了轻度干旱(持续干旱2~4d)、中度干旱(持续干旱6~8d)和重度干旱胁迫(持续干旱10~16d)及复水对香樟(Cinnamomum camphora)幼树生理特性和生长的影响,为香樟育苗、造林及合理的水分管理提供理论依据。结果显示:(1)干旱胁迫下香樟幼树地径生长量(Zd)和树高生长量(Zh)受到了抑制;轻度、中度干旱处理(土壤体积含水量从正常状态下降到7%)下叶片相对含水量(LRWC)与对照差异不显著,重度干旱处理(土壤体积含水量下降到3%)下显著低于对照。(2)轻度、中度干旱处理的超氧阴离子和过氧化氢含量与对照无显著差异,重度干旱处理较对照显著上升。(3)在活性氧酶促清除系统中,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性在轻度干旱时显著上升,而过氧化氢酶(CAT)活性在重度干旱时才显著上升,在复水48h后3种酶活性均恢复到对照水平。(4)在轻度、中度干旱处理中叶片丙二醛(MDA)含量无显著变化,而在重度干旱下显著升高,且复水48h后未见显著降低。(5)在渗透调节物质中,轻度干旱时可溶性蛋白(SP)含量开始显著升高,中度干旱时可溶性糖(SS)含量显著升高,重度干旱时脯氨酸(Pro)含量显著上升;复水48h后Pro含量显著降低,而可溶性蛋白和可溶性糖含量无显著变化。研究发现,香樟幼树在轻度干旱胁迫下能通过自身抗氧化酶系统和渗透调节物质维持正常生长,而在中度和重度干旱胁迫条件下,其水分生理状况变差,膜系统遭受伤害,酶活性受到抑制,最终导致其形态生长和地上部分生物量积累受限。     

樟树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析樟树(Cinnamomum camphora)叶绿体基因组密码子偏好性使用模式,该研究利用CodonW、EMBOSS、R语言等软件和程序,对53条樟树叶绿体基因组密码子使用模式及偏好性进行了系统分析。结果表明:樟树叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在36.82～59.30之间,表明密码子的偏好性较弱。相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现RSCU>1的密码子有32个,其中28个以A、U结尾,表明第3位密码子偏好使用A和U碱基。中性绘图分析发现GC₃与GC₁₂的相关性不显著,回归曲线斜率为0.049,说明密码子偏好性主要受到自然选择的影响。ENC-plot分析发现大部分基因落在曲线的下方,同样表明选择是影响密码子偏好性的主要因素。该研究发现共有9个密码子(UUU、CUU、UCA、ACA、UAU、AAU、GAU、UGA、GGA)被鉴定为樟树叶绿体基因组的最优密码子。