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马尾松树脂道发育的组织学和细胞学研究

李爱民  
【摘要】: 本文通过石蜡切片、半薄切片、超薄切片方法研究了马尾松树脂道的结构、分布、各器官中树脂道的发生和发育过程,以及树脂道发育过程中的组织化学和超微结构变化。另外还利用电镜酶细胞化学方法研究了树脂道发育过程中果胶酶和树脂合成过程中3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)合成酶的变化。现将结果叙述如下: 1树脂道的结构、分布及发育方式 马尾松树脂道是由一层上皮细胞围绕着伸长的胞间道而构成的,上皮细胞外又有1-2层鞘细胞。有些初生树脂道的鞘细胞为薄壁的生活细胞,而有些初生树脂道和次生树脂道的鞘细胞为厚壁的死细胞。树脂道几乎分布于所有器官中,仅子叶中未观察到树脂道。 从组织学水平根据树脂道发育过程中细胞形态的变化,认为树脂道是以裂生方式形成,并可将树脂道的发育过程分为三个阶段,即树脂道原始细胞阶段、树脂道形成阶段和树脂道成熟阶段。为了进一步揭示马尾松树脂道形成方式的本质,运用电镜细胞化学方法对树脂道发育过程中果胶酶的变化进行了研究,结果表明在树脂道原始细胞阶段相邻原始细胞角隅处果胶酶开始活动,随后果胶酶活性沿细胞壁中层逐渐增强。在树脂道形成阶段,果胶酶首先溶解相邻细胞的细胞壁角隅处胞间层,使之出现胞间隙。随后胞间隙沿相邻细胞的细胞壁中层扩展,逐渐形成树脂道腔。然后果胶酶的活性逐渐降低。在树脂道成熟阶段,相邻上皮细胞壁间已检测不出果胶酶活性。首次用细胞化学证据表明树脂道是以裂生方式形成。此细胞化学方法还可用于其他与果胶酶活性有关的生长发育过程的研究中。 2树脂道发育过程中的组织化学变化 在树脂道原始细胞阶段,原始细胞内所含的淀粉粒数量较少,体积较小。原始细胞所含的树脂滴数量也少。在树脂道形成阶段,上皮细胞内所含的淀粉粒数量增加,体积增大,而树脂滴的数量也逐渐增多。在树脂道成熟阶段,上皮细胞内所含的淀粉粒数量减少,体积也减小,而树脂滴的数量和体积均达到最大。表明淀粉粒和树脂滴具有密切的相互关系,淀粉粒可能为树脂滴的合成提供前体。 3树脂道发育过程中超微结构变化 在树脂道原始细胞阶段,原始细胞中含较多的质体。质体中缺乏完整的膜结构,在质体外膜及内质网上可见到少量嗜锇滴。在树脂道形成阶段,上皮细胞内质体数量增多,质体内所含淀粉粒也增加。质体外常见到内质网鞘包裹。质体上的嗜锇滴也增加。同时线粒体、内质网、高尔基体的数量增加,并有嗜锇滴出现在这些细胞器上。细胞质中也有较大的嗜锇滴。在树脂道成熟阶段,上皮细胞内各细胞器的数量逐渐减少,但质体仍很多,嗜锇滴也多。说明随着树脂道的发育,上皮细胞内质体的结构逐渐完善,质体的数量逐渐增多,而树脂的合成能力也逐渐增强。 4树脂的合成场所及分泌过程 利用常规电镜技术发现在树脂道原始细胞阶段,嗜锇滴主要分布在质体和内质网上。在树脂道形成阶段,质体上的嗜锇滴数量增加,同时线粒体和高尔基体上也出现嗜锇滴。在树脂道成熟阶段,质体上的嗜锇滴仍很多。质膜附近常有较多的嗜锇滴,内质网多与质膜相连。说明树脂的合成是在质体、线粒体、内质网和高尔基体上。为更准确的揭示树脂的合成部位,首次通过细胞化学方法定位树脂合成过程中的一种早期关键酶——HMG-CoA合成酶。结果表明在树脂道原始细胞阶段,酶活性首先出现在质体和线粒体上。至树脂道形成阶段,内质网和高尔基体上也发现了酶活性,并且上述细胞器上酶活性逐渐增强。至树脂道成熟阶段,酶活性达到最大。说明随树脂道的发育进程,树脂的合成能力逐渐增强,质体是树脂合成的主要细胞器,线粒体次之,高尔基体和内质网的合成作用最弱。这一结果与用常规电镜技术所得出的结果基本吻合。 树脂合成以后,以多种方式被分泌出质膜。一是通过质膜凹陷包被嗜锇滴而将嗜锇滴分泌出质膜。二是嗜锇滴通过内质网的运输到达质膜,通过内质网与质膜融合将嗜锇滴分泌出质膜。三是嗜锇滴与质膜融合被排出。在树脂的分泌过程中,会发生树脂的降解。


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