被子植物木質(zhì)部導(dǎo)管間的紋孔膜是木質(zhì)部水分運輸最重要的結(jié)構(gòu)之一,在很大程度上限制了木質(zhì)部內(nèi)在負壓條件下栓塞的擴散,因此紋孔膜的結(jié)構(gòu)與木質(zhì)部的抗栓塞能力緊密相關(guān)。安徽師范大學生命科學學院青年教師張亞與德國烏爾姆大學Steven Jansen 課題組合作,對被子植物木本植物導(dǎo)管間紋孔膜超顯微結(jié)構(gòu)進行了深入研究,相關(guān)研究成果以“Gold perfusion experiments support the multi-layered, mesoporous nature of intervessel pit membranes in angiosperm xylem”為題,近期發(fā)表在植物學TOP期刊《New Phytologist》(IF=9.4)上。張亞為論文第一作者及通訊作者,安徽師范大學為論文第一署名單位,德國烏爾姆大學為合作單位。該研究獲得了國家自然科學基金(32001105)的資助。
被子植物木質(zhì)部中導(dǎo)管間紋孔膜結(jié)構(gòu)在植物水分長運輸過程中影響重大,木質(zhì)部中的水分運輸阻力很大程度上取決于紋孔膜上的孔隙大小。傳統(tǒng)上,導(dǎo)管間紋孔膜中每條輸水通道的孔隙被認為是單一的,然而紋孔膜是由許多微纖維絲組成的多孔介質(zhì),其上單個輸水通道的孔隙可能不是均質(zhì)的,其中最窄的孔隙,即有效孔隙可能也是多樣的。張亞等研究人員利用被子植物木質(zhì)部多層紋孔膜模型,對8種被子木本植物具不同厚度紋孔膜上的孔隙尺寸頻度進行了估算,同時利用膠體金注射技術(shù),在透射電子顯微鏡下觀測納米級膠體金顆粒在不同厚度紋孔膜的分布趨勢,由膠體金顆粒在紋孔膜中的穿透能力估算紋孔膜上有效孔隙大小。研究發(fā)現(xiàn),盡管模型數(shù)據(jù)是觀測數(shù)據(jù)的10-50倍,模型計算的紋孔膜有效孔隙的尺寸與觀測的有效孔隙大小具有相似的分布趨勢。小顆粒膠體金比大顆粒在紋孔膜中具有更高的穿透能力,尤其在紋孔膜較薄的樹種中這種差異越明顯。木質(zhì)部導(dǎo)管間紋孔膜越厚,其上的有效孔隙分布越多且有變小的趨勢。這些研究結(jié)果支持了被子植物木質(zhì)部的多層紋孔膜模型,對于揭示木質(zhì)部水力運輸過程中栓塞的發(fā)生和擴散機制,以及被子植物木質(zhì)部的水力適應(yīng)策略具有重要意義。
原文鏈接: https://doi.org/10.1111/nph.19608
新聞鏈接:https://www.ahnu.edu.cn/info/1104/77000.htm
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