全 文 ：001148
山西农业大学学报　 1998, 18 ( 1): 63～ 64
J . Shanx i Agric. Univ .
珍珠梅顶芽抗寒机理的超微结构研究①
侯燕平　牛吉山　杨煜升
(山西农业大学电镜室 , 山西太谷 , 030801)
摘　要　本文通过对生长季节珍珠梅顶芽和寒冬中冬芽基部组织细胞的超微结构观察 , 证明了夏
季珍珠梅顶芽基部组织细胞的液泡较大而透明 ,其中未观察到明显的内含物质。而冬芽基部组织细
胞的液泡小而多 ,且液泡内均含有多种形态的电子致密物质。寒冬中液泡内含物质的积累 ,及液泡
小型化发展 , 可能是形成珍珠梅抗寒机理的物质基础。
关键词　顶芽　液泡内含物　抗寒机理　超微结构
　　在众多的自然灾害中 , 寒灾是一种最为普
遍的 ,对农林等种植业危害极大的灾害之一。因
此研究植物在抗寒锻炼过程中细胞超微结构的
变化有着非常深远的意义。 本实验选取我国北
方城镇绿化较普遍的园林植物—— 珍珠梅为研
究对象 , 对寒冬中和生长旺季珍珠梅顶芽基部
组织进行了超微结构的观察比较 , 以期从细胞
水平上为探讨细胞的抗寒机理提供理论依据。
1　材料和方法
采集种植于山西农业大学校园内的珍珠梅
顶芽作试验材料。取材分阶段进行。第一批取生
长旺季当年枝条顶芽 ,取材时间为八月上旬 ; 第
二批取低温锻炼过程中的顶芽 , 取材时间为十
月上旬 ,此间环境最低温度下降至 1— 3℃ ;第三
批材料取至寒冷季节 ,取材时间为一月中旬 ,此
间环境最低温度下降至 - 15℃左右。 每批材料
取当年枝条上顶芽基部的幼小组织 ,切成 0. 5×
0. 5mm3的小块 , 立即投入 4%的戊二醛固定液
中作前固定 , 再经 1%的锇酸后固定 , 常规丙酮
系列脱水 , Enp812树脂渗透包埋。 LKB- 2088
超薄切片机切片 ,经醋酸双氧铀、 柠檬酸铅双重
染色后 , DXB2- 12型透射电镜观察拍照。
2　观察结果
2. 1　夏季取材的样品中 , 顶芽基部组织细胞的
特征是: 多数细胞体积较小 , 细胞壁较薄 ; 液泡
有的很小有的则较大 , 有些细胞中的液泡已发
展到相当大的体积 , 占据了整个细胞的绝大部
分空间 , 这类细胞中含有许多质体 , 其形态各
异 ,有椭圆形的棒形的等等 ; 细胞核在细胞内所
处的部位也不同 ,有的位于细胞中部 , 有的则靠
近边缘 ,显示它们正处在分化生长之中。此期间
细胞的显著特征是: 所有的液泡中没有观察到
明显的内含物质 (图 1)。
2. 2　在秋季采集的样品中 , 顶芽基部组织细胞
的细胞核大多位于细胞中部 , 液泡似乎正趋于
小型化发展 , 有的液泡仍然较大且不含有内含
物 ,有些细胞内的液泡则已分解成许多小泡 , 且
泡内含有形态各异 , 电子染色密度不同的物质 ,
这些物质有的呈球形或环形絮状 , 有的呈月牙
形、 半圆形黑色致密状 ,它们有的已进入液泡内
部中央 , 有的紧贴液泡膜内侧或处于吞噬状态
(图 2)。这表明该时期的细胞已进入或正在进入
“过冷却” 状态〔1〕。
2. 3　冬芽细胞的显著特征是: 几乎所有液泡内
都含有密度不同的内含物 , 有球形或环形絮状
结构 ; 有的电子染色密度很高呈黑色 , 这些黑色
致密物上未观察到微细结构 ,呈匀质状 , 但大部
分致密物中央都有电子透明区 , 并显示有较清
晰的内膜 (图 3);有的呈膜卷样结构或膜泡结构
(图 4)。在同一液泡内可能同时包含着不同形态
和染色密度的物质。
3　讨　　论
生物体在抗寒锻炼过程中 , 细胞内各类物
质的含量及形态都会产生适应性变化。 而植物
细胞内的大部分水分都集中在液泡中 , 因此它
是受冻结冰最危险的部分。所以在抗寒锻炼中 ,
① 1997- 10- 30收稿
液泡必须产生适应性变化才能避免冰冻损伤。
研究结果也证明了这一点。 本实验通过对不同
季节珍珠梅顶芽同一部位组织细胞超微结构的
观察比较 , 从生长旺盛的夏季到处于休眠状态
的寒冬 , 其细胞超微结构有一逐渐变化的过程 ,
其中最显著的变化是液泡。 液泡从夏季的较大
而透明 ,秋季已开始分解成许多小液泡 ,并逐步
吞入内含物而有些液泡则仍然较大而透明 , 到
了冬季则几乎找不到一个大而透明的液泡 , 所
有液泡中都含有疏密、形态不同的物质。从形态
上分析 , 观察到的液泡内含物可归为三类即絮
状结构、黑色致密状及膜卷样结构 ,与孙龙华等
在杨树冬芽中观察到的相似〔1〕。 但从量化上分
析 ,珍珠梅冬芽液泡内所含电子染色深、 密度大
的物质多于絮状或膜卷样结构物质。 以上液泡
超微结构的变化 , 与细胞在抗寒锻炼中细胞质
浓度的变化是相关的。随着环境气温的下降 , 由
于细胞质浓度的增加 , 大液泡被分割成许多小
液泡 , 并因液泡膜的反卷内陷活动形成吞噬泡 ,
将部分细胞内物质转移到液泡内 , 增加了液泡
内物质的含量 ,从而有利于阻止冰晶的形成 , 提
高了越冬植物细胞的抗寒防冻能力。 这些结果
与韩善华等在冬季沙冬青液泡超微结构中观察
到的〔2〕及王毅等对黄瓜幼苗冷胁迫下内膜系统
的研究〔3〕结果有较大的一致性。此项研究中所观
察到的液泡变化及其内含物的产生 , 很可能是
形成珍珠梅抗寒机理的物质基础。
参　考　文　献
1　孙龙华等 . 杨树冬芽过冷却机理的超微结构研究 .电子显微学报 . 1995, 5: 327- 331
2　韩善华等 .冬季沙冬青液泡中膜状内含物的超微结构研究 .电子显微学报 . 1994, 4: 241- 245
3　王　毅等 .冷胁迫下黄瓜幼苗叶片内膜系统反应动态 .电子显微学报 . 1996, 5: 408
　　　图 1夏季顶芽切片 , 液泡内无内含物 , 细胞器较丰富 , 含有许多质体 ( 1) X6000
图 2秋季顶芽切片 , 液泡内含物有环形絮状 , 有黑色致密状 , 箭头示正在吞入液泡内的物质。 　 X8000
图 3冬芽小液泡的黑色致密物中部有电子透明区。 　 X800
图 4冬芽液泡内含的膜卷样结构物质及球形均质致密物。 　 X30000
图 5冬芽液泡内含的形态密度各异的物质。 　 X9000
图中符号 N为细胞核、 M为线粒体、 V为液泡、 V I为液泡内含物。
64 山 西 农 业 大 学 学 报 第 18卷