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;白梭梭同化枝顶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。

芋营养器官中的草酸钙晶体及其可能的生理作用

利用徒手切片,在光学显微镜下对芋(Colocasia esculenta(L.)Schott)营养器官中晶体的类型和分布进行了观察和研究,并用化学方法对晶体的化学成分进行了鉴定。结果表明,芋营养器官中的晶体为草酸钙结晶体,形态上可以分为针晶和簇晶两大类。含针晶束的异细胞有3种类型:含发射型草酸钙针晶束异细胞(存在于叶片、叶柄、块茎中),含大型草酸钙针晶束异细胞(存在于叶片、叶柄、块茎、块茎皮中),含大量草酸钙针晶的管状异细胞(仅存在于不定根中)。草酸钙针晶也有散乱分布于块茎和不定根中的。草酸钙簇晶在叶片、叶柄、块茎、块茎皮、不定根中均有分布,且叶片、叶柄、块茎皮中的簇晶比块茎和不定根中的尖锐。芋营养器官中的草酸钙晶体很可能是作为一种防御机制,防止动物的取食。

虎掌(天南星科)中草酸钙晶体的形态和分布

在光学显微镜下对虎掌(Pinellia pedatisecta)营养器官和繁殖器官中晶体的类型和分布进行了观察和分析,探讨晶体的功能与作用机制。结果表明:(1)虎掌各个器官中都发现有晶体,且晶体类型有针晶、簇晶、砂晶和柱晶4种形态,其中针晶最为常见。(2)虎掌叶中的晶体大多以针晶状分布在叶片上表皮下的叶肉中,少数分布在叶下表皮下的叶肉中,其次砂晶和星芒状簇晶也在叶中较常见,叶中也有少量的柱晶。(3)虎掌的块茎中分布有大量的针晶束,在输导组织附近还有一些大的簇晶;虎掌的不定根中分布有不整齐的针晶和排列不规则的针晶束以及少量大的簇晶。(4)虎掌的佛焰苞中分布有针晶、簇晶和砂晶,且在佛焰苞中的针晶主要分布于上、下表皮之下的叶肉中,砂晶多分布在佛焰苞的上、下表皮上。(5)虎掌的花药壁中分布有针晶束,其方向和花药壁表面垂直,而花粉囊中只有小的簇晶。(6)虎掌的果皮和种皮上分布有大量的针晶。根据晶体在酸中的溶解性,虎掌体内所有晶体的化学成分都为草酸钙。研究认为,虎掌各个器官中的各种草酸钙晶体对于保护虎掌免受食草动物取食具有重要的作用。

香料烟结晶细胞超微结构、性质及分离方法研究

香料烟叶有较多的富含结晶体的细胞,为进一步探讨这类富含晶体的细胞的特性,试验通过TEM、SEM观察和EDX分析对结晶细胞的超微结构和晶体性质进行了研究,并对结晶细胞的分离技术进行了探索。研究表明,香料烟株内结晶细胞是一类特化的含晶细胞,细胞内充满晶体,晶体形状似角锥状,质体等被挤到细胞边缘。叶片成熟过程中,结晶细胞超微结构发生变化,质体逐渐退化,胞基质逐渐干缩。结晶细胞与普通细胞相比有较高的钙含量,因此,推测细胞内结晶体可能是一种钙盐结晶,但不排除结晶体可能含有尚未证实的有机物成分。同时,试验初步摸索出了结晶细胞的分离方法。

香樟叶肉含晶细胞季节变化研究

为探讨香樟(Cinnamomum camphora)叶肉含晶细胞超微结构的季节变化,阐明香樟叶肉中草酸钙晶体在春夏秋冬的变化规律。该研究以多年生香樟(C.camphora)叶片为材料,分别于春夏秋冬四个季节露地取样,制作超薄切片,用透射电子显微镜(TEM)观察叶肉含晶细胞超微结构的变化。结果表明:春季时香樟叶肉中只有少数细胞有草酸钙晶体,数量较少,晶体结构多为柱状晶、方晶;夏季时香樟叶肉细胞中随机分布于液泡的草酸钙晶体明显比春季的数量多、体积大、形态丰富,晶体多为柱状晶、方晶、针晶、簇晶;秋季时香樟叶肉细胞草酸钙晶体和夏季的类似,数量较多,形态多样,以方晶和柱状晶针晶为主,伴有晶簇;冬季时香樟叶肉含晶细胞晶体形态为柱状晶、方晶、针晶,数量比夏季和秋季的数量略有减少。该研究结果表明在一年四季中香樟叶肉细胞液泡中均有草酸钙晶体结构存在。

香料烟结晶细胞的发育规律及环境条件影响研究

香料烟叶结晶细胞最早可在叶长1 cm左右时产生,发生于从下表皮往上数第3层细胞处,叶长2-4 cm左右时,结晶细胞含量迅速增加,之后随着叶长增加其含量逐渐下降,并处于栅栏组织和海绵组织之间,呈不连续的条带状。结晶细胞随着叶片的生长逐渐增大,成熟的叶片有一些结晶细胞破裂,结晶颗粒散出。结晶细胞在香料烟根、茎、叶中均有分布,以叶中较多,并随叶位的升高含量增加。新疆碱性土壤下生长的香料烟叶中结晶细胞的含量稍高于云南酸性土壤生长的香料烟。雨水较少年份结晶细胞含量较高。灌水对香料烟叶片结晶细胞含量有明显的影响,不灌水处理叶片结晶细胞含量较高,灌水越多,结晶细胞含量越低。

Plant calcium oxalate crystal formation, function, and its impact on human health

Crystals of calcium oxalate have been observed among members from most taxonomic groups of photosynthetic organisms ranging from the smallest algae to the largest trees. The biological roles for calcium oxalate crystal formation in plant growth and development include high-capacity calcium regulation, protection against herbivory, and tolerance to heavy metals. Using a variety of experimental approaches researchers have begun to unravel the complex mechanisms controlling formation of this biomineral. Given the important roles for calcium oxalate formation in plant survival and the antinutrient and pathological impact on human health through its presence in plant foods, researchers are avidly seeking a more comprehensive understanding of how these crystals form. Such an understanding will be useful in efforts to design strategies aimed at improving the nutritional quality and production of plant foods.

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。