全 文 ：第 卷 第期
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武 双 植 物 学 研 究
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紫, 草雄蕊毛的结构
及其特殊功能的初步探讨
赵耕春 张晓萍
;东北师范< 学生物系 长春
徐宗尧
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提 5 萦芯草雄蕊毛是由多个单细胞连接而成的 , 如无特殊的细胞结构 , 是无法抵 御外
界的严酷条件 、 行使其功能的 。 以扫描电镜法 、 透射电镜法及细胞化学染色法对紫露草雄
蕊毛的结构进行了 观察 。 构成雄蕊毛的细胞是一特化的细胞 。 周缘的平周壁坚厚 , 垂周壁
薄 , 外筱角质与蜡质的疏水层。 壁表呈 条棱状突起 , 条棱形态依细胞部位 、 形状和农面积
大小而别 。
关扭祠 紫露草雄蕊毛 , 结构
紫露草 ; / ≅ 7己!Α Β 7耐沁 沉 ≅ Χ 葱石 7 Δ 7 ? 为鸭路草科 紫露草属的多年 生 草 本植物 。
伞形花序 。 每朵小花上有 Ε 枚雄蕊 , 花丝上密生念珠状雄蕊毛 ;3 Φ7 Γ ! Δ Η7 Ι ≅ Α ?。 紫露草
是环境监测的指示植物 , 尤其是雄蕊毛 , 对大气中的有害气体 、 射线甚至是温度变化尤
为教感 , 可通过毛细胞的数量 、 大小和颜色的变化 , 以及细胞内染色体变异的突变率等
指标 估 测 环 境的污染情况 〔‘一” , 。 尽管紫露草雄蕊毛有如此重要的作用 , 但有关雄蕊毛
细胞结构与功能的研究尚未见报道 。 为此 , 我们对雄蕊毛细胞壁的结构进行了较详细的
观察。 以求为今后进一步开展利用雄蕊毛的工作提供一定的科学依据 。
材料与方法
供试材料 ϑ 紫露草盆栽于东北师范大学生物系温室及室外露天的网室中 。
扫描电子显微 镜观察 ϑ 取不同发育时期的花蕾 , 剥取花丝 , 经 5 ∀ Κ戊二醛 、 Κ饿
酸双重固定 , 乙醇系列脱水后转入乙 酸异戊醋中 , 1Λ Μ临界点干燥 , 真空喷镀金属薄膜 ,
− 0/ ( 1− 0 3 一 ∀ Ν >型扫描电子显微镜下观察。
透射电镜下显示多糖的高碘酸 一六亚甲四胺银的细胞化学染色 ϑ 取材 、 固定 ;同上? 。
乙醇 、 丙酮系死脱水 , 2Ο ΛΔ Π 环氧树脂包埋后用 )Θ . 一 4 型超薄切片机切片 , 厚度为
Ν> Δ Γ 。 切片经 Κ 高碘酸溶液 、 > Κ铬酸溶液处理 , 经 Κ亚硫酸钠漂洗后 , 移入六
亚甲四胺银溶液中 , 于黑暗条件下染色 , 至切片呈浅褐色 , 再经 ∀ Κ 硫代硫酸钠漂洗 。
干澡 。 − 0/ ( 1− 0一Ε > >.型透射电镜下观察。
显示纤维素 、 角质的氯碘化锌和苏丹 皿反应 ϑ 取新鲜雄蕊毛 , 用卡诺固定液固定后 ,
本文于 9 > 年 月 , 日收到 , 公9 =年明 日收到修改稿
9 Π 武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
分别滴加氯碘化锌溶液及苏丹 Ρ 溶液 , 浸没样品 。
结果
每一雄蕊毛由多个单细胞连接而成 , 呈单列 , 似念珠状 。 雄蕊毛每一细胞的形态和
大小有较大差异 。 其细胞形态可清晰地看 出由基部的长形 、 中部的椭圆形 、 过渡到端部
的圆球形细胞的系列形态递变 。 其大小变化亦随毛细胞所处部位 的不同呈现有规律的异
变 ϑ 基部细胞长大 , 端部圆小 , 中部居间 ; 图版 0 ϑ ? 。
细胞壁的外被 ;表 ? 甚为奇特 , 非一般植物细胞所具有。 扫描电镜图像显示 , 裸露
于空间的细胞自由表面—细胞壁的外被 ; 表 ? , 满布条棱状突起 , 颇似某些花粉粒外壁的纹饰或雕纹 。 条棱形态依细胞的部位 、 形状和表面积的大小而别 。 端部毛 细 胞 圆
小 , 表面积相对较小 , 条棱的突起 , 回绕折叠 , 密集拥塞 , 条理不规则 , 走向不清 ; 图
版 0 ϑ ? 。 中部毛细胞椭圆形 , 表面积相对增大 , 条棱状的突起呈波状 起伏 , 走向可
辩 , 沿细胞长轴纵向分布 , 尚有一定的折叠 ; 图版 0 ϑ = ? 。 下部毛细胞长形 , 细胞表
面积大增 , 条棱状 的壁突因细胞的加长 、 表面积扩增而拉伸 , 趋于条状直列 , 棱间距加
大 , 走 向清晰 , 与细胞长轴平行分布 ; 图版 0 ϑ : ? 。 在细胞连接处 , 细胞溢缩 , 壁突
密聚 , 细胞的条棱突起搭连一起 , 使细胞间牢固地合为一体 ; 图版 五 ϑ ? 。
细胞壁的厚度 ϑ 毛细胞壁裸露于空 间的周缘平周细胞壁与两毛细胞连接处的横向垂
周壁 , 其厚度差异甚大 。其横向壁厚度为 ϑ > 5 >∀ 一 > 5 >Ν Ρ ≅% , 周缘壁约为 > 。 =一。5 : 群≅Δ 。 后
者的厚度为前者 的 ∀ 一 Ε 倍或更多 ; 图版 亚 ϑ ? 。 坚硬的外壁不局限于细胞的周缘部
分 , 并且Σ往往成胁状物 , 伸入两细胞相接的横向垂周壁间 ;图版 五 ϑ ? 。
细胞壁的主要化学组成 ϑ 经高碘酸一 六亚甲四胺银法染色 , 多糖部位显示银的黑色
沉淀 。 从 图版 万 ϑ 中可见 , 毛的横向壁壁薄 , 仅有一薄层黑色银的沉淀 , 而在坚厚的
周缘细胞壁 , 除表面一薄层为负反应外 , 其绝大部分为黑色银的沉淀 , 且染 色很深 , 从
而证 明其内含有大量多糖 , 而细胞壁的表面及突起部分为非多糖物质 ; 图版 亚 ϑ = 。 ?
为进一步查 明雄蕊毛细胞壁外层的化学成分 , 应用了酶解法 , 取发育戍熟的完整雄
蕊毛 , 用 5 ∀ Κ纤维素酶和果胶酶在 Π ℃下解离 Ε 一 Π 小时 , 毛细胞仍难 以解离 , 说 明
其壁外层为非纤维素及果胶成分。 用氯碘化锌及苏丹 Ρ 染 色法显示 , 花丝的表皮细胞经
氯碘化锌染色后显蓝色 , 而毛细胞表层染成橙黄色 ; 图版 Ρ ϑ : ? 。 说明其毛细胞表层
含有木质素或角质成分。 用苏丹 Ρ 染色法显示 , 其毛细胞呈桔红色 , 说 明其表皮含有角
质的成分 。
从以上实验可以推断 , 毛细胞壁的主要化学成分是多糖 , 其壁表覆盖一角质 一蜡质
层 。
= 讨论
真核细胞中 , 作为单细胞或单列 ; 层 ? 细胞构成的组织或器官 , 如无特殊的防护结
构 , 裸露地生存于大气之中 , 终因无法抵御冷 、 热 、 干 、 湿的严酷条件 , 会因自然选择
而遭淘汰。
单列细胞构成的雄蕊毛 , 凭借特殊的细胞结构 , 方使纤细柔弱的一根小毛挺直于大
气之中 , 司其功能 。
毛细胞坚厚的多糖壁外被角质及蜡质 。 角质为羚基脂肪酸聚醋的复杂混合物 , 其疏
第 期 赵耕春等 ϑ 紫露草雄蕊毛的结构及其特殊功能的初步探讨 9 9
水基团 ; 甲基 ? 向外对着蜡质 , 其亲水基团 ;如经基和梭基 ? , 直接对着或进入细胞壁
的多糖中 , 从而把蜡质 、 角质和多糖连系在一起 。 前两种物质构成角质层 , 后两种物质
构成角化层 。 这样 , 就在细胞外构成了一疏水表层 , 极大地减少水分蒸腾 , 使每一细胞
存有足够的水分。 而蜡质又能使细胞表面不过分潮湿 , 在多雨水的环境下 , 保持一定的
干燥度 。 此外 , 坚厚的外壁对病原体的侵入亦是一大障碍 。
细胞壁外被的条棱状突起 , 从材料力学分析 , 既增强了毛的强度 , 又加强了毛的刚
度 。 强度提高毛抗断裂能力 , 刚度加强雄蕊毛抗变形能力 。 除此 , 条棱状的加厚 , 棱间
的凹陷部相对减薄 , 有利于细胞扩增与伸长 。 另外 , 条棱状结构能增大 细胞表而积 , 有
利 于细胞与外界的气体与热交换 。
综上所述 , 由于雄蕊毛具有特化的细胞 , 使之增大了对不良环境的抵抗力以及适应
性。
参 考 文 献
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武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
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