应力木的研究是木材学领域研究前沿和热点研究方向,但应力木细胞壁形成机理尚不明确。本项目拟以我国重要速生用材树种人工林马尾松和杨树为研究对象,从模拟应力木形成过程入手,以细胞骨架(微管、微丝)排列为主线,利用超微观显微技术,结合免疫荧光技术等细胞生物学手段,研究应力木的次生木质部中管胞和纤维细胞壁的形成过程。在形成层活动期内,观察不同倾斜角度应力木管胞和纤维的细胞壁超微构造特征、微纤丝排列和沉积以及细胞骨架排列从形成层细胞分裂-细胞膨胀-细胞壁增厚过程的动态变化,分析不同倾斜角度和不同发育阶段的应力木细胞骨架排列与细胞壁构造特征以及微纤丝排列和沉积之间的关系,阐明细胞骨架排列对应力木细胞壁形成的影响机理。从而为在人工林营林培育和加工利用中有效地控制应力木的产生、减少加工利用缺陷、提高木材品质及利用率提供理论依据。
loblolly pine and poplar I-107;cytoskeleton;reaction wood;cell wall;microfibrils
本项目拟以我国重要速生用材树种人工林火炬松和杨树为研究对象,利用超微观显微技术,结合免疫荧光技术等细胞生物学手段,研究应力木的次生木质部中管胞和纤维细胞壁的形成过程。从模拟应力木形成过程入手,在形成层活动期内,观察不同倾斜角度应力木管胞和纤维的细胞壁超微构造特征、微纤丝排列和沉积以及细胞骨架排列从形成层细胞分裂-细胞膨胀-细胞壁增厚过程的动态变化,得出如下结论 1.随着倾斜角度的增加,火炬松和107杨树高和地径均呈减小趋势,倾斜角度对火炬松好107杨树高和地径的影响显著 2. 火炬松横截面特征为随着倾斜角度的增加,偏心生长越明显,偏宽比例也增大,轮廓近似椭圆形,火炬松不同的倾斜角度都有偏宽生长发生,随着倾斜角度的增加,偏宽比例增大至45°,而后60°时其值达到45°时的水平。倾斜角度对火炬松年轮偏宽的影响显著。火炬松直立生长树干(0°)管胞显微构造为典型正常木结构,随着倾斜角度的增加,应压木特征越来越明显,管胞壁逐渐变厚,管胞形状逐渐变圆,胞间隙明显增大,其中胞壁厚度在倾斜60°时达到最大。螺纹裂隙变宽、加深。特别是倾斜30°以后,胞壁螺纹裂隙变宽、加深非常明显。107杨树随着倾斜角度的增加,偏心生长越明显,偏宽比例增大,轮廓近似椭圆形,107杨树不同的倾斜角度都有偏宽生长发生,随着倾斜角度的增加,偏宽比例增大至45°,而后60°时其值达到30°时的水平,倾斜角度对107杨树年轮偏宽的影响不显著。随着倾斜角度的增加,107杨树导管数目减少,直径变大,胶质层区域增多,厚度增厚,细胞腔表面由平整变为袖套状起伏,形状也由规则变成不规则。 3. 随着倾斜角度的增加火炬松应压区微纤丝角度先增大后减小,对应区呈波动变化;应压木区微纤丝角度均大于对应木区。倾斜角度与区域对微纤丝角度影响极显著,结晶度成波动变化。107杨应拉区微纤丝角度为减小趋势,对应区微纤丝角度呈上升趋势变化,应拉区微纤丝角度均小于对应区。倾斜角度和区域对微纤丝角度的影响显著。应拉区结晶度大于对应区。 4. 在次生壁形成过程中,应压木管胞微管方向变得倾斜直到微管角度为45°呈Z螺旋,应拉木在胶质层纤维形成过程中,微管方向与细胞轴向平行,且分布密度大。