几种植物种对杉木叶绿体结构的影响

几种植物种对杉木叶绿体结构的影响

为了克服单一杉木种植模式造成的地力减少和生产力降低，建立了一些杂交林，但没有成功的例子。主要原因是对参与树种和林下植物种类的生物学特性和种间关系缺乏了解。因此，对云杉相似溶液的科学研究和相关植物的结构和功能具有重要意义。然而，到目前为止，很少有研究在这方面进行系统研究。因此，在这项工作中，我们主要使用透射电镜对不同植物种类和不同浓度的杉木叶绿体结构进行了比较研究。1木本植物透射电镜叶片和渗透剂的制备1991年初在福建林学院温室里,用木荷、继木木、罗木石楠、马尾松、芒箕、狗脊、丝栗栲、赤楠等8种植物的茎和叶为2∶1混合物,用粉碎机粉碎后分别与蒸馏水配制成浓度为1∶6,1∶12,1∶24,1∶48(以下用A、B、C、D表示)的水浸液和对照组CK(用等量自来水)共9个不同处理4个水平,对盆栽杉木幼苗进行浇灌实验(每月浇一次100ml/每盆).取上述实验第6年9个处理中浓度为1∶6及木荷的4个浓度,当年生同位叶片12组,带回实验室预处理.将取回的叶片采用木本植物的透射电镜样品制备方法.切成0.5mm3小块,立即用0.1M磷酸缓冲液(PH7.2)配制的2.5%戊二醛进行固定,并用真空泵进行抽气使之下沉,清洗后用1%的锇酸后固定,清洗后用乙醇逐级脱水,环氧丙烷过渡后用环氧丙烷和Epon812环氧树脂包埋剂(2∶1,1∶1,1∶3,100%)进行渗透、并用Epon812包埋剂包埋,聚合后用LKB-Nova型超薄切片机切片,并经醋酸铀、柠檬酸铅双染后在JEM-100-CXⅡ型透射电镜下进行观察及拍照.2结果和分析2.1木荷与继木继木木水浸液对叶绿体数目的影响电镜观察发现,几个常见植物种水浸液处理的杉木,平均每个细胞叶绿体数目较对照组有明显增加,最多的是木荷为16.6个,比对照组6.6个增加151.15%,按叶绿体数目的多少排序为:木荷>继木继木木>丝栗栲>赤楠>罗木石楠>狗脊>马尾松>芒箕>对照(图1及表1).对表1、2数据分别进行方差分析,结果表明几种水浸液对叶绿体数目的差异达极显著水平(表3),用Q检验法对表1、2数据分别进行了多重比较,结果表明木荷与对照有极显著差异,继木继木木与对照,木荷与马尾松、芒萁有显著差异,可见,木荷和继木继木木水浸液对杉木叶绿体数目的增加有更明显的促进作用,从而增强了光合作用,促进了杉木的生长,这与所测得的杉木生长指标相一致.木荷4个浓度水浸液对杉木叶绿体数目影响的大小顺序为:A>B>C>D,方差分析结果达显著水平,见图1及表2、3.Q检验结果表明,浓度A与C、D,B与D有显著差异,B与C达极显著差异,说明浓度1∶6和1∶12对杉木叶绿体数目的增加效果更明显.2.2木荷水浸液对杉木叶绿体截面积的影响从电镜照片上分别测出各实验组中每个细胞叶绿体总截面积,平均值最大的是继木继木木为105.141μm2,比对照组44.81μm2增加134.63%,按其大小排序依次为:继木继木木>木荷>罗木石楠>丝栗栲>赤楠>马尾松>芒箕>狗脊>对照,方差分析结果表明,几种水浸液对杉木叶绿体截面积的增加达极显著水平,见图1及表1、3.Q检验结果表明,继木继木木与对照有极显著差异,可见继木木水浸液对细胞叶绿体面积的增加有更显著的促进效果.如表2、3及图1所示,木荷4个浓度水浸液对细胞叶绿体总截面积的影响大小排序为:A>B>C>D,方差分析结果达显著水平,Q检验结果:浓度A、B与D,均有显著差异,可见木荷水浸液的1∶6、1∶12浓度对杉木叶绿体截面积的增加有更大的促进作用.2.3不同植物水浸液对不同来源杉木叶绿体基粒片层数的影响本实验发现用不同植物种及浓度的水浸液处理后的杉木,其叶绿体基粒片层的垛叠程度与对照组有明显的不同,基质片层差异不大,如图2所示,按平均每垛基粒片层数的多少排序为:狗脊>马尾松>木荷>罗木石楠>赤楠>继木继木木>丝栗栲>对照>芒箕,而测得每个细胞的叶绿体基粒片层总数最多的是罗木石楠4651.416个,比最少的CK组623.00个增加了646.61%,它们依次为:罗木石楠>继木木>木荷>狗脊>丝栗栲>赤楠>马尾松>芒箕>对照,见图1和表1.从表3的方差分析结果表明,几种植物水浸液处理后的杉木,每垛基粒片层数及每个细胞的叶绿体基粒片层总数的差异均达极显著水平,Q检验结果狗脊的每垛基粒片层与对照、芒箕有显著差异,而每个细胞总的叶绿体基粒片层,继木继木木与对照、罗木石楠与木荷、狗脊、马尾松、赤楠、丝栗栲、芒箕、对照均有极显著差异,木荷、狗脊与对照,继木继木木与芒箕有显著差异,可见继木木、罗木石楠、木荷、狗脊水浸液更能大幅度地增加杉木叶绿体基粒类襄体膜,从而更有效地提高杉木的光合作用力,进而促进杉木的生长.木荷4个浓度水浸液处理后的杉木,其每垛基粒片层数大小排序为:B>A>D>C;每个细胞的叶绿体基粒片层总数的大小依次为:B>A>C>D,见表2和图1.从表3的方差分析结果表明,4个浓度水浸液对杉木每个细胞的叶绿体基粒片层总数的影响达显著水平,而对每垛基粒片层数的影响无显著差异,Q检验结果浓度B每个细胞的叶绿体基粒片层总数与D有显著差异,说明1:12浓度更能促进叶绿体基粒类襄体膜的增加,而浓度对每垛片层数并无显著的影响.2.4水浸液对不同浓度水浸液对不同叶绿体淀粉粒大小及占细胞叶绿体总截面积的影响经电镜观察发现实验组叶绿体中的淀粉粒截面积较对照组有明显减少,淀粉粒截面积较小或无淀粉粒的叶绿体中片层明显增多,如图2所示.测量结果,每个叶绿体中淀粉粒截面积的大小排序为:对照>赤楠>芒箕>马尾松>狗脊>丝栗栲>继木继木木>木荷>罗木石楠,而淀粉粒占细胞叶绿体总面积的比例从大到小依次为:对照>赤楠>马尾松>芒箕>狗脊>丝栗栲>继木继木木>木荷>罗木石楠.如图1及表1所示,方差分析结果表明几种水浸液的每个叶绿体中淀粉粒大小、及占每个细胞叶绿体总面积的比例之间存在极显著差异(表3),Q检验结果表明木荷、罗木石楠每个叶绿体中淀粉粒大小与赤楠、对照以及狗脊与对照均有显著差异,而木荷、罗木石楠、丝栗栲其淀粉粒占每个细胞叶绿体总面积的比例与对照有显著差异,可见木荷、罗木石楠、狗脊、丝栗栲的水浸液可更有效地减少杉木叶绿体中淀粉粒的积累,促进光合作用.木荷4个浓度水浸液处理后的杉木,每个叶绿体中淀粉粒的大小及其占细胞叶绿体总截面积比例的大小排序均为C>D>A>B,如图1及表2所示,方差分析结果不同浓度水浸液对淀粉粒大小及占细胞叶绿体总截面积的比例两个因素的影响都有显著差异(表3),Q检验结果两种情况中的浓度A、B与C之间均有显著差异.可见1∶12和1∶6浓度的水浸液可更有效地减少杉木叶绿体中淀粉粒的积累,促进光合作用.3木荷水浸液对杉木生长的影响实验结果表明,几个常见植物种水浸液可促使杉木细胞的叶绿体个数、总截面积的增加,这就意味着其捕获光能的装置增多,则吸收的光量子也就随之增多,从而增强了杉木的光合作用,有效地促进了杉木的生长.光合能力与叶绿体中基粒类襄体膜的垛叠程度直接相关.因为光合作用中光能的吸收、传递、分配和转化均是在具有一定分子排列及空间构象的叶绿体类襄体膜上进行的,其类襄体膜上嵌载有整个捕获光能转换成化学能的色素蛋白和酶,因此它是影响植物生长一个很重要的器官.本实验表明,木荷等几种水浸液可促使杉木叶绿体基粒片层数量及垛叠程度增加,也就是使基粒类襄体膜增加从而有效地提高光能的转化率,利用化学能的贮存,使其积累更多的营养物质,从而促进了杉木的生长.这一结果与左宝玉等关于玉米增产的机理是一致的.实验结果表明,木荷等几种水浸液可减少杉木叶绿体中淀粉粒的积累,淀粉粒的积累会影响光合速率.因为淀粉粒的及时转运需要ATP等能量源源不断地供给,而ATP是由基粒、基质类襄体膜产生的.因此对照组中类襄体膜数量较少,则所产生的ATP不足以及时将淀粉粒转运走,因此影响了光合速率,故使对照组杉木生长较其它实验组明显减慢.经-50℃下冰冻处理后的黑荆的实验中,其叶绿体内的淀粉粒有明显增大的事实也说明这一点.实验结果可以看出,几个常见植物,罗木石楠、木荷、继木木、狗脊、丝栗栲、赤楠、马尾松、芒箕的水浸液对杉木的叶绿体超微结构都有不同程度的改良作用,其中比较明显的是继木继木木、木荷、罗木石