国槐(Sophora japonical L.)叶片超微结构及其对衰老的响应

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古树名木是活的历史档案,是自然和先民留给我们的珍贵遗产,因此,古树名木的保护研究具有重要的经济、文化和科学意义。本研究以陕西周公庙的古国槐(Sophora japonica L.)为研究对象,实地调查国槐古树地上部分的健康状况,利用透射电镜(Transmission Election Microscope-TEM)观察衰退与树龄对叶片超微结构的影响,通过盆栽试验研究细胞分裂素与非生物胁迫对国槐叶片酶活性的影响并观察叶片超微结构的变化。取得的结果如下:  综合国内外对古树地上部分衰退度评价的方法,提出古树名木地上部健康状况评价的多指标分级评价体系。该体系通过对十三个指标的现场评价:即对树势,树形,枝条的伸张,树梢和上部枝条先端枯损,下部枝条先端枯损,大枝干的伤损,枝叶的密度,叶(芽)的大小,叶色,树皮损伤(剥皮-坏死),发芽-发蘖与虫-病害等指标评判,将古树地上部分健康状态分成五个级别:Ⅰ(健康),Ⅱ(轻微亚健康),Ⅲ(亚健康),Ⅳ(衰弱),Ⅴ(濒临枯死)。  设置细胞分裂素(CKs,20mmol/L)、盐浓度(NaCl,50mmol/L)和干旱(50%)三个处理,对国槐小苗进行盆栽试验。结果显示:NaCl处理和干旱处理的苗木叶片叶绿素含量分别为58.24μg/g和41.53μg/g,明显低于对照处理苗木的叶绿素含量(80.31μg/g),说明NaCl处理和干旱处理均会导致叶绿素含量的下降;NaCl与CKs混合处理的苗木叶绿素含量为71.83μg/g,干旱与CKs混合处理时叶绿素含量为69.99μg/g,均比NaCl或干旱单独处理时的叶绿素含量高;在盐处理或干旱处理条件下,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性下降,超氧化物(SOR;O2·-)、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Proline)含量会有所增加,但在NaCl与CKs、干旱与CKs混合处理条件下,SOD、CAT活性增强,超氧化物(SOR; O2·-)、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Proline)含量下降。说明细胞分裂素(CKs)对非生物胁迫(盐胁迫或干旱)有很强的缓冲作用。  通过对30年生、正常生长的国槐幼树的叶片进行透射电镜观察:其叶细胞结构完整,细胞壁和细胞膜可以明显辨识且均具有完整的结构,液泡完整结构并分布在细胞中央位置。叶绿体结构完整,片层结构清晰,均匀地分布在细胞壁附近;线粒体结构完整,线粒体膜清晰可见。  通过对周公庙1700年、120年和50年生国槐叶片细胞进行超微结构对比观察,我们发现:不同树龄的国槐叶细胞大小存在差异,50年生叶细胞最大;不同树龄、健康状况相同的国槐叶绿体大小没有显著差异。不同健康状况的国槐叶细胞都具有完整的结构,但健康叶细胞中的叶绿体呈梭形或椭圆形,基粒片层结构清晰可见且平行于叶绿体长轴方向,类囊体堆叠紧密、排列有序,叶肉细胞中央有大液泡,其中含有少量絮状物质,细胞核位于细胞的边缘,并有一个明显的双层结构。亚健康古树的基粒片层整齐有序,但不呈平行排列;在衰退古树叶中,液泡并没有集中分布在细胞中,基粒片层虽整齐有序,但不呈平行排列。  盆栽试验结果表明,高温或低温都对叶绿体超微结构和细胞结构有显著影响,随着盐胁迫程度的增加,细胞结构和叶绿体超微结构的损伤增大。细胞分裂素能有效缓解非生物胁迫对叶片细胞结构和叶绿体结构的破坏。细胞分裂素的缓解作用在低温条件下最为显著。
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