东京樱花木栓层分生规律和木栓脂特性的研究

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东京樱花(Cerasus yedoensis)隶属于蔷薇科(Rosaceae),李亚科(Prunoideae),其树皮具有良好的弦向拉伸性能。东京樱花树皮的周皮内含木栓细胞,但目前对东京樱花树皮构造及木栓细胞分生规律研究较少。本文以南京林业大学校园内生长的东京樱花为研究对象,季节性对其幼枝进行取样,并进行包埋、切片和显微观察,分析比较不同时期东京樱花树皮细胞类型及木栓细胞壁形成过程,总结木栓层形成的季节性规律。采用不同染色和荧光显微镜观察相结合的方法,对木栓细胞壁中木质素和木栓脂的区域分布进行表征。通过甲醇钠-甲醇溶液解聚,提取东京樱花周皮中的木栓脂,使用气相色谱-质谱联用仪确定木栓脂的单体组成,结合紫外吸收光谱分析和荧光分光光度计表征木栓脂单体的荧光特性;并采用水接触角测试仪表征测定木栓脂单体与水分的关系。本研究主要结果如下:(1)东京樱花幼枝由外到内的组织分别为:表皮、周皮、皮质层、厚壁纤维层、韧皮部、形成层、木质部和髓。一年生东京樱花幼枝木栓形成层起源于表皮下侧细胞,分生周期为4月29日至8月24日;通过苏丹III染色、显微观察可确定木栓细胞的栓质化时间为5月9日,荧光显微镜下观察到栓质化细胞壁出现荧光的时间为5月14日。一年生东京樱花幼枝的在8月24日木栓层细胞层数和木栓细胞层数增加量最大分别为25层和7层。木栓细胞在降雨量较大时的6、7、8三个月份层数增加较大,在木栓形成层活跃期(4-8月)内,木栓细胞长度由16.22μm增加到45.56μm,且4月份增长最快。5月9日至5月14日为木栓细胞壁中木栓脂最初聚积期。5月19日木栓细胞壁中的木栓脂相对浓度迅速升高,即木栓脂在此时聚积速度最快、聚集量最高。8月19日木栓脂相对浓度低于5月24日。8月19日木栓脂含量基本稳定,但木栓细胞的木栓脂相对浓度降低。(2)木栓细胞的细胞壁具有双壁层结构。相邻两木栓细胞的细胞壁由“明-暗-明-暗-明”五个部分组成,对应细胞壁结构为“木质化壁层-栓质化壁层-胞间层-栓质化壁层-木质化壁层”。通过不同染色方法对木栓细胞进行染色,苏丹III的染色效果最好,将细胞壁中的木栓脂染成红色,确定木栓脂主要存在于木栓细胞壁的最外层。(3)木栓脂-二氯甲烷溶液紫外吸收光谱最大吸收波长位于316nm处。荧光光谱测得木栓脂的最佳吸收波长为372nm,吸收能量后,发射光中荧光强度最大的波长为443nm;东京樱花周皮总抽提物含量约为19.22%,东京樱花周皮主要化学成分为木质素、纤维素、木栓脂和半纤维素,含量分别为43.88%、16.06%、14.81%、5.73%;木栓脂的单体主要由脂肪酸、羟基脂肪酸和芳香族化合物组成,相对含量依次为52.91%、13.51%、12.66%。周皮的含水率为29.59%,远低于韧皮部(91.40%)与木质部(106.36%),木栓脂水接触角为41o;木栓脂本身的吸水性差。
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