基于拉曼技术的高地钩叶藤导管壁化学成分微区分布研究

为探寻棕榈藤材具有优良韧性的机理和棕榈藤材高值化利用,选择高地钩叶藤为研究对象,利用显微共聚焦拉曼技术,对导管壁化学成分的微区分布进行测试分析。结果表明,高地钩叶藤导管壁纤维素分子浓度为次生壁>复合胞间层>细胞角隅,而木质素分子浓度分布恰好相反。次生壁内、外层纤维素、木质素及半纤维素分子浓度差异较小。在藤茎径向上,藤芯处导管次生壁中层和细胞角隅处木质素的分子浓度最高,藤皮处导管的半纤维素分子浓度最高。藤皮处导管次生壁中层纤维素的分子浓度最低而细胞角隅处却最高,而藤中与藤芯处导管细胞角隅中半纤维的分子浓度均很小。在藤茎轴向上,随着高度增加藤皮导管次生壁中层木质素和半纤维素分子浓度变化趋势相同,而纤维素分子浓度在藤皮与藤芯间变化趋势完全相反。除导管各壁层的三大素分布呈一定规律性外,在藤茎径向和轴向上规律不明显。

高地钩叶藤和大钩叶藤维管束与导管变异研究

以高地钩叶藤和大钩叶藤为研究对象,采用生物解剖学方法,分析维管束和导管在径向和轴向的变化规律。结果表明,高地钩叶藤与大钩叶藤维管束径向直径、弦向直径、密度以及导管的直径和密度分别为603.23μm和640.83μm、451.60μm和495.69μm、2.87个·mm^(-2)和2.66个·mm^(-2)以及219.00μm和262.46μm、3.62个·mm^(-2)和2.82个·mm^(-2)。径向由藤皮至藤芯,高地钩叶藤维管束径向直径、弦向直径和导管直径均呈先升后降的变化趋势,大钩叶藤维管束径向直径、弦向直径和导管直径均呈逐渐增加的趋势,两者维管束密度和导管密度呈现逐渐降低的趋势,其中导管密度F检验在0.05水平上差异显著。随着轴向高度的增加,维管束直径高地钩叶藤变化为先减后增,大钩叶藤变化为先增后减,维管束与导管的密度高地钩叶藤变化为"降-增-降",大钩叶藤变化为先减后增,其中维管束密度F检验在0.01水平上差异极显著。

高地钩叶藤节间与节部导管及维管束形态特征径向变异规律

为了更好地了解棕榈藤材的性能、提高我国棕榈藤资源培育和高附加值加工利用水平,选用高地钩叶藤为研究对象,采用显微图像分析系统,对该藤2m处的节间和节部的导管分子及维管束形态特征进行统计与分析。结果显示,节间与节部大导管分子长度、直径、密度的平均值分别为3981.363和2666.883μm、198.235和202.402μm、3.611和3.784个·mm^-2;维管束径向直径、弦向直径、密度的平均值分别为523.466和534.794μm、373.624和379.823μm、3.078和3.202个·mm^-2。经F检验,仅节间与节部的导管分子长度差异极显著(P<0.05)。

省藤族十六种植物的花粉形态

对棕榈科(Palmae)省藤亚科(Calamoideae)省藤族(Calameae)省藤属(Calamus)8种4变种、钩叶藤属(Plectocomia)1种、黄藤属(Daemonorops)1种、蛇皮果属(Salacca)2种共4个属16种植物的花粉进行了光镜和扫描电镜观察。省藤属植物的花粉均为两沟型花粉,外壁纹饰为网状、穿孔或小凹穴等类型;黄藤属的黄藤(Daemonorops matgaritae)花粉为近环沟型,外壁纹饰为颗粒状,其萌发孔特征与以前报道不一致。钩叶藤属的钩叶藤(Plectocomia kerrana)花粉为两沟型,外壁纹饰为网状。蛇皮果属的滇西蛇皮果(Salacca secunda)花粉的萌发孔为2沟,外壁纹饰为稀疏的穿孔或者小孔穴,而蛇皮果(S.zal-acca)花粉萌发孔为近环沟型,外壁纹饰为刺状突起,刺之间为密集的小穿孔。研究表明,花粉特征可以反映省藤属内的种间差异,支持褐鳞省藤(Calamus balansaeanus var.castaneolepis)、滇缅省藤(C.erectus var.birmanicus)及长穗省藤(C.palustrisvar.longistachys)作为变种,支持勐腊鞭藤(C.karinensis)作为种的等级地位;另外花粉特征对于探索省藤属和其他属的亲缘关系具有重要的参考价值。

拉曼光谱对高地钩叶藤纤维S2层主要成分的预测

棕榈藤(rattan)属于棕榈科(Palmae)省藤亚科藤类植物,是一种产于热带森林中,仅次于木材和竹材的、重要的非木材林产品,具有很高的经济价值和开发前景。全球棕榈藤总共有13个属660余种,其中我国自然分布有4属37种5变种,但有较高经济价值的不到30种。由于目前对棕榈藤的细胞结构,尤其是藤纤维的细胞壁结构知之甚少,严重限制了对棕榈藤材的研究和加工利用。因此,为构建棕榈藤材纤维细胞壁结构模型,以高地钩叶藤(Plectocomia himalayana Griff.)为研究对象,对其基部、 2 m处、中部和梢部四个部位分别截取试样、软化、聚乙二醇包埋、切片。切片在室温下经0.2 mol·L-1的硼氢化钠(NaBH4)溶液浸泡5~6 h后用蒸馏水洗净,利用LabRam XploRA显微共聚焦拉曼光谱仪,采用逐点扫描显微探针成像方法获取光谱数据集。将获得的光谱数据利用LabSpec5软件进行处理,从而得到藤茎不同部位藤皮、藤中、藤芯处纤维细胞次生壁中层(S2)主要成分,即纤维素、半纤维素、木质素相对含量,并就相对含量在径向、轴向变异进行了分析。结果表明,在径向上,高地钩叶藤藤皮处纤维细胞S2层纤维素与半纤维素相对含量最高,木质素相对含量最低;而藤芯处纤维细胞S2层纤维素与半纤维素相对含量最低,木质素相对含量最高;藤中处纤维素、半纤维素及木质素相对含量居中。在轴向上即不同藤龄处,藤皮纤维细胞S2层纤维素和半纤维素的相对含量在2 m处最大,木质素的相对含量在梢部最大;藤芯纤维细胞S2层纤维素、木质素、半纤维素的相对含量分别在中部、 2 m处、基部处最大。藤皮、藤芯与藤茎一样,纤维细胞S2层纤维素相对含量最小值在梢部,半纤维素和木质素相对含量均在中部最少。分析可知,棕榈藤藤茎不同部位,藤纤维细胞壁中层(S2)纤维素、半纤维素及木质素相对含量是不同的。

高地钩叶藤节间与节部纤维形态特征及组织比量变异分析

为更好地了解棕榈藤材性能、提高我国棕榈藤材高附加值和加工利用水平,选择高地钩叶藤为对象,采用显微图像分析系统,对该藤2 m处的节间和节部的纤维形态特征及组织比量进行了统计与分析。结果表明,节间与节部纤维的长度、宽度、腔径、双壁厚、长宽比、径腔比、壁腔比的平均值分别为2 154.50μm和1 573.22μm、17.34μm和18.11μm、1.48μm和5.33μm、6.98μm和7.78μm、124.51和86.69、2.30和2.48、2.33和2.59;节间和节部的纤维、筛管、导管、薄壁细胞组织比量的平均值分别为8.89%和10.77%、4.50%和4.78%、12.09%和12.67%、74.52%和71.81%。经F检验,节间与节部的纤维长度、双壁厚、长宽比、壁腔比在显著性水平0.01下差异极显著,而纤维径腔比在0.05水平上差异显著,节间的纤维形态特征优于节部。

钩叶藤属和省藤属导管分子的比较研究

本文描述３种钩叶藤属（Ｐｌｅｃｔｏｃｏｍｉａ）植物茎的后生木质部导管分子，并与省藤属（Ｃａｌａｍｕｓ）比较分析。钩叶藤属的导管分子大部分具单穿孔板．类似省藤属，但具复穿孔板导管分子的比量和横隔数目以及导管分子长度均比省藤属大．讨论了导管分子特化同两属天然分布植被区的关系。

基于拉曼技术对高地钩叶藤纤维细胞壁成分微区分布的研究

【目的】构建棕榈藤材纤维细胞壁结构模型,扩大棕榈藤材的用途,提高棕榈藤材的利用率。【方法】选择高地钩叶藤为研究对象,对其高2 m处截取试样,经软化、聚乙二醇(PEG)包埋、切片、室温下经硼氢化钠(NaBH_(4))溶液浸泡后,取出切片,用蒸馏水洗净,固定在载玻片上并置于拉曼显微镜下,利用显微共聚焦拉曼光谱仪依次对纤维细胞角隅(CC)、复合胞间层(CML)、次生壁外层(S_(1))、次生壁中层(S_(2))及次生壁内层(S_(3))采用逐点扫描显微探针成像方法获取光谱数据集,再利用LabSpec5软件进行处理,从而测得纤维细胞不同形态区域细胞壁的化学成分浓度。【结果】纤维S_(2)的纤维素浓度最高,CC最低;相反,CC木质素浓度最高,S_(2)木质素浓度最低;CML纤维素和木质素浓度介于S_(2)和CC之间。纤维细胞S_(1)半纤维素浓度最高,S_(2)和S_(3)均较低,CML和CC最低。S_(3)、S_(1)纤维素的浓度差异较小,而木质素与半纤维素浓度的差异较大;其中,S_(1)木质素和半纤维素的浓度高于S_(2)和S_(3)。【结论】高地钩叶藤纤维细胞壁次生壁(S)纤维素、半纤维素浓度高于CML,而木质素浓度低于CML;S_(1)、S_(2)和S_(3)纤维素浓度相差不大,但S_(1)木质素和半纤维素的浓度高于S_(2)和S_(3)。

辐照剂量对棕榈藤种子萌发和苗木生长的影响

为确定棕榈藤的适合辐照剂量域值,以黄藤、单叶省藤、杖藤和小钩叶藤4种棕榈藤为研究对象,以种子为辐照材料,以^(60)CO-γ为辐射源,研究辐照剂量对4种棕榈藤种子萌发和苗木生长的影响。结果表明:以5 gy/min为剂量率、50 gy为辐照剂量步长上升时,在0~100 gy辐照剂量内,黄藤、单叶省藤、杖藤、小钩叶藤种子发芽率、茎长、根长和植株总长均随着辐照剂量的上升而呈一般显著、显著或极显著下降;当辐照剂量超过100 gy时,4个藤种的发芽率均降为0,即种子全部失活。以辐照剂量为自变量x、发芽率为因变量y拟合的一元回归方程计算表明,黄藤、单叶省藤、杖藤和小钩叶藤种子的半致死剂量分别为53.94、28.01、58.34和75 gy。研究结果显示,辐照剂量对棕榈藤的种子萌发和苗木生长具有抑制作用,其辐照剂量范围为50~100 gy。通过辐照培育高产棕榈藤品种难度较大,辐照可能更加适合以其他性状为目标的棕榈藤育种。

高地钩叶藤材薄壁细胞壁主要化学成分的微区分布

为构建棕榈藤材薄壁细胞壁结构模型,扩大棕榈藤材的用途、提高棕榈藤材的利用率,以高地钩叶藤为研究对象,在藤茎高2 m处截取试样,经软化、聚乙二醇包埋、切片、硼氢化钠(NaBH_(4))溶液浸泡、显微共聚焦拉曼光谱仪逐点扫描、获取光谱数据、分析。研究结果表明:薄壁细胞的次生壁(S)上纤维素的集团数量比最高,复合胞间层(CML)的纤维素集团数量比次之,而细胞角隅(CC)处纤维素的集团数量比最低;次生壁外部(SⅠ)、中部(SⅡ)和内部(SⅢ)3个形态区纤维素的集团数量比差别较小;CML与SⅡ处纤维素集团数量比没有差别。CC处的木质素集团数量比最高,CML次之,S上的木质素集团数量比最低。SⅠ、SⅡ和SⅢ3个形态区木质素集团数量比差别较小,SⅡ木质素集团数量比小于CML。S层上的半纤维素集团数量比最高,CML次之,CC处集团数量比最低。薄壁细胞壁上纤维素、半纤维素集团数量比由高至低依次是S、CML和CC,而木质素集团数量比分布相反。SⅠ、SⅡ和SⅢ3个形态区域纤维素集团数量比、木质素集团数量比差别均较小。

高地钩叶藤与钩叶藤组织比量的变异研究

为合理开发利用棕榈藤资源,以高地钩叶藤和钩叶藤为研究对象,采用生物解剖学方法,系统分析各组织比量在径向和轴向的变化规律。结果表明,高地钩叶藤和钩叶藤薄壁组织、后生木质部大导管、纤维及筛管比量分别为59.6%和50.2%、15.9%和16.4%、19.6%和28.9%、4.9%和4.5%,其中薄壁组织比量高地钩叶藤比钩叶藤高18.7%,纤维比量低32.2%,经F检验差异在0.05、0.01水平上分别达到显著和极显著。径向由外向内,薄壁组织比量呈增大趋势,后生木质部大导管比量、纤维比量和筛管比量呈减小趋势。随着轴向高度的增加,高地钩叶藤薄壁组织比量、钩叶藤筛管比量先增大后减小,钩叶藤薄壁组织比量、高地钩叶藤后生木质部大导管比量不断增加,高地钩叶藤和钩叶藤纤维比量呈下降趋势。

高地钩叶藤材化学成分含量分析

为构建棕榈藤材材性数据库,提升棕榈藤材高附加值加工利用水平,文章以高地钩叶藤为研究对象,对其主要化学成分含量进行测定和分析。结果表明,高地钩叶藤材综纤维素、酸不溶木质素、α-纤维素、半纤维素、苯-醇抽提物、热水抽提物、冷水抽提物、1%NaOH抽提物及灰分含量的均值分别为67.98%、16.72%、43.91%、24.38%、9.78%、18.85%、15.02%、38.60%和1.46%。径向上,综纤维素、α-纤维素、酸不溶木质素及灰分含量均为藤皮>藤中>藤芯;而半纤维素、冷水抽提物、热水抽提物、苯-醇抽提物及1%NaOH抽提物含量均为藤芯>藤中>藤皮。轴向上,综纤维素、α-纤维素、酸不溶木质素及灰分含量最大值均在中部,而半纤维素及4种抽提物含量最大值均在梢部。酸不溶木质素和α-纤维素含量最小值在梢部,综纤维素、半纤维素及灰分含量最小值在基部,冷水抽提物、苯-醇抽提物及1%NaOH抽提物含量最小值均出现在基部以上2 m处,而热水抽提物含量最小值在中部。

脲醛及热处理对钩叶藤、高地钩叶藤主要物理性质的影响

为优化藤材改性处理的方案、提高其加工利用水平,以钩叶藤、高地钩叶藤为研究对象,对其改性处理前后主要物理性质的变化进行分析。结果表明,与素材相比,经过120℃热处理后,钩叶藤密度略有增加;钩叶藤和高地钩叶藤抗胀(缩)率分别为11.94%和1.98%,阻湿率分别为4.80%和5.50%,此外高地钩叶藤的抗吸水率为1.80%。按最佳工艺改性处理后,气干密度、绝干密度和基本密度钩叶藤分别增加了9.71%、9.03%和11.70%,高地钩叶藤分别增加了23.57%、22.11%和18.18%;钩叶藤的抗胀(缩)率为5.40%,钩叶藤和高地钩叶藤抗吸水率分别为13.25%和34.16%。经过上述改性工艺处理后,对钩叶藤和高地钩叶藤密度、尺寸稳定性、阻湿性和抗吸水性有着不同的影响。

棕榈藤茎的表皮特征及其分类意义

本文对国产棕榈藤３属２１种茎的表皮组织进行了系统的比较观察，首次报道了棕榈藤茎表皮细胞的排列式样，并结合表皮细胞类型和气孔、“反射体”的有无等特征，将国产棕榈藤茎的表皮组织划分为３种类型３种亚型。（１）钩叶藤型：表皮细胞为长方形，细胞交错排列呈砖墙状。（２）黄藤型：表皮细胞为不规则的四边形，细胞排列呈不规则网状，如龟背。（３）省藤型：Ａ亚型，表皮细胞六边形，细胞排列呈网状，气孔平列型或四轮列型；Ｂ亚型，表皮细胞四边形，细胞交错排列呈砖墙状，细胞长轴平行于茎轴，气孔梭状四轮列型；Ｃ亚型，表皮细胞四边形，垂周壁呈波浪状，细胞交错排列如砖墙状，细胞的长轴平行于茎轴。本文还讨论了棕榈藤茎表皮组织的特征及其在分类上的意义。

小钩叶藤茎解剖特性的变异

试验材料为一株２６０节、长约４２ｍ的小钩叶藤（ＰｌｅｃｔｏｃｏｍｉａｍｉｃｒｏｓｔａｃｈｙｓＢｕｒｒｅｔ）．分析了藤茎下列特性的轴向变异：表皮细胞的垂周长度和外壁厚度、皮层宽度、维管束的密度和纤维鞘／维管组织比值、后生木质部导管分子的长度和宽度、纤维长度，以及节间的长度和直径。节间长度、导管分子长度及纤维长度的轴向变异一致．这三项特性反映茎的生长活力．

2种棕榈藤材弯曲蠕变性能比较

以玛瑙省藤材和钩叶藤材为研究对象,分析了2种藤材的弯曲蠕变性能。结果表明:当应力分别为弯曲破坏荷载的30%、50%、70%时,随着应力的升高,2种藤材的蠕变变形显著增加;所产生的蠕变变形与应力水平不成比例增加,钩叶藤材和玛瑙省藤材的蠕变过程都是非线性的;藤材种类对棕榈藤材的瞬时弹性变形影响显著,且玛瑙省藤材的瞬时弹性变形明显大于钩叶藤材。

高地钩叶藤材性分析及开发利用价值评价

对高地钩叶藤物理力学性能、化学组分和纤维形态进行测定和分析,评价高地钩叶藤的材性和开发利用价值,结果表明:高地钩叶藤干缩率小,尺寸稳定性良好,藤皮对藤材的弯曲性能有特殊贡献,但藤芯十分脆弱;在化学组成上高地钩叶藤与木、竹材相同,纤维素、半纤维素和木质素仍然是高地钩叶藤的主要化学组成成分,抽出物和灰分为次要成分,高地钩叶藤的漂白、染色、防变色等改性处理可参考木、竹材相关改性知识;其纤维属较为细长且具有一定柔韧性,有较好的利用价值,但纤维长度沿径向变异较为明显。

小钩叶藤维管束和导管的轴向变异

以小钩叶藤材为研究对象,采用生物解剖学和化学离析的方法,获得小钩叶藤基部、2 m处、中部、梢部等轴向高度的节间和节部的维管束、导管的相关数据,系统分析其在轴向的变化规律。结果表明,节间与节部维管束的弦向与径向直径在轴向上有相同的变化趋势,两者间没有显著性差异。节间、节部维管束、导管的密度在轴向具有完全相反的变化趋势,且节间维管束和导管单位面积分布数均显著低于节部(P<0.05)。节间与节部导管分子长度在轴向有相同的变化趋势,而节间与节部导管直径在轴向变化无规律可循,节间导管分子长度和直径均显著高于节部,组间差异经t检验,有统计学意义(P<0.05)。

大钩叶藤与玛瑙省藤材的主要物理力学性质对比

以大钩叶藤材为研究对象,测得其基本密度值为0.302 1 g/cm3,抗压强度值为16.92 MPa,抗弯弹性模量和抗弯强度分别为124.43 MPa和20.46 MPa。并将其与玛瑙省藤材进行比较,以期为大钩叶藤材商业化利用提供基础数据。结果表明,大钩叶藤材的材性较差,直接应用不能满足商业化利用的要求,需对其进行改性研究。