林业科学

作者：文世涛,代琳心,刘杏娥,马建锋*

单位：国际竹藤中心 竹藤科学与技术重点实验室 北京 100102

关键词：单叶省藤,细胞间层,超微结构,多糖组成

基金：国际竹藤中心基本科研业务费项目(1632019028)

目的: 分析我国重要商业藤种——单叶省藤材胞间层超微结构及多糖组成，深入理解藤材细胞壁生物合成规律和力学失效机制，为藤材增韧改性以及高性能藤基复合材料开发提供理论依据。方法: 采用透射电子显微镜（TEM）和共聚焦显微拉曼光谱技术，对酸性亚氯酸钠溶液处理的藤茎横切面切片进行成像研究，分析不同类型细胞间层的微纳结构特征及多糖组成特点。结果: TEM成像结果显示，单叶省藤材纤维和薄壁细胞分为胞间层（角隅胞间层和复合胞间层）、初生壁和次生壁，且次生壁具有宽窄交替的同心层状结构。部分脱除木质素后，纤维细胞间的角隅胞间层暴露出纤丝状网络结构，复合胞间层与邻近次生壁剥离，而薄壁细胞间层区域发生明显润胀和形变。高空间分辨率共聚焦显微拉曼光谱能够揭示出藤材纤维细胞和薄壁细胞不同形态区域中木质素、纤维素、木聚糖和果胶类物质分布规律，碳水化合物及木质素C-H伸缩振动（2 789~3 000 cm-1）特征峰成像可有效区分纤维和薄壁细胞各形态区域。木质素芳香环伸缩振动特征峰（1 598 cm-1）积分成像发现，薄壁细胞间层木质素最易脱除，纤维细胞间层次之，2类细胞次生壁因存在酯键和醚键相连的木质素碳水化合物复合体，木质素脱除量最小。纤维素（380 cm-1）、木聚糖（1 318 cm-1）和果胶（854 cm-1）特征峰积分成像发现，2类细胞次生壁纤维素和木聚糖呈现均一分布规律，而果胶类物质广泛存在于胞间层区域，尤其是薄壁细胞间层中。结论: 整合TEM与共聚焦显微拉曼光谱成像技术，能够成功揭示出藤材纤维和薄壁细胞间层的超微结构特征及多糖组成特点。部分脱除木质素后，纤维细胞间的角隅胞间层呈现交联的纤丝状网络结构，而薄壁细胞间层区域发生润胀，细胞间隙增大。拉曼光谱化学成像进一步证实细胞间层区域中富含果胶类物质和少量木聚糖，而纤维素较为均一地分布于细胞次生壁中。

来源：2021年第11期

《林业科学》期刊编辑部

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