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高山植物唐古特红景天粘液细胞及叶肉细胞表面糖蛋白与抗冻性的关系

花匠小妙招
2024-11-24 02:39

应用与环境生物学报2003,9(1):1620ChinJApplEnvironBiol=ISSN1006-687X2003202225高山植物唐古特红景天粘液细胞及叶肉细胞表面糖蛋白与抗冻性的关系3卢存福陈玉珍简令成(北京林业大学生物学院北京100083)(1中国科学院植物研究所北京100093)摘要分布于青海高原海拔4000m高山的唐古特红景天有很强的抗冻能力,其叶片半致死温度可达-26.5℃.在北京地区夏季(7月)驯化20d后,长出新叶片的半致死温度升高为-15.5℃.光镜组织化学切片显示,在唐古特红景天叶片中,特别是维管组织周围,存在多糖、蛋白质或糖蛋白含量丰富的粘液细胞;高温驯化后长出的新叶片这种粘液细胞明显减少或消失.电镜细胞化学研究揭示,在细胞壁外层及细胞间隙中分布着明显的糖蛋白,在北京地区驯化20d的唐古特红景天叶片中这种糖蛋白明显减少.因此推测,粘液细胞和叶肉细胞表面的糖蛋白层,对唐古特红景天抗冻能力可能起着重要的作用.图版1图2参20关键词唐古特红景天;粘液细胞;糖蛋白;抗冻能力CLCQ949.751.1tQ945.78ROLESOFMUCILAGECELLSANDGLYCOPROTEINSATMESOPHYLLCELLSURFACEINTHEFREEZINGTOLERANCEOFAALPINEPLANT,RHODIOLAALGIDAVAR.TANGUTICA3LUCunfu33,CHENYuzhen&JIANLingcheng1(CollegeofBiologicalSciencesandBiotechnology,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)(1InstituteofBotany,ChineseAcademyofSciences,Beijing100093,China)AbstractRhodiolaalgidavar.tangutica,aalpineplantgrowingatthesnowlineofDabanMountain(halt=4000m)onQinghaiPlateau,isfreezingtolerant.Itslethaltemperatureis-26.5℃.Afteracclimatizedfor20dinsummer(fromJuly6toJuly26)ofBeijing,thenewemergingleavescouldonlysurviveabove-15.5℃.Theresultsbyphotomicroscopeshowedthatmucilagecellswithhighproteinsandpolysaccharide(ormaybeglycoprotein)contentcouldbefoundintheleaves,espe2ciallyaroundvasculartissues.Furthermore,cytochemicallocalizationofglycoproteinsatthemesophyllcellsurfacesandintheintercellularspacesoftheleavesafterstainedwithRutheniumRedwasobservedbyelectrontransmissionmicroscope.Howev2er,aftersummeracclimationinBeijingmucilagecellscouldnotbeobservedandthethicknessofglycoproteinsatmesophyllcellsurfaceofnewemergingleavesreduced.Spacesaroundmucilagecells(vasculartissues)andintercellularspacessurroundedbyglycoproteinsatcellsurfacemightbetheprimarysitesoficenucleationwhentheplantwassubjectedtofreezingstress,possi2blyavoidingiceformationinthecellsandprotectingthemfromfreezinginjury.Plate1,Fig2,Ref20KeywordsRhodiolaalgidavar.tangutica;mucilagecells;glycoprotein;freezingtoleranceCLCQ949.751.1tQ945.78高山植物是一类处于极端低温环境中的特殊植物类型,冰雪、霜冻伴随其整个生活周期.起伏不定的严酷低温胁迫,塑造了这类植物特殊的抗冻机制[1].这类植物可能是宝贵的抗冻基因库.王为义[2]曾对青藏高原的多种高山植物解剖结收稿日期:2002204215接受日期:20022062043国家自然科学基金(39800118,30271067),霍英东青年教师基金(71030)及教育部高等学校骨干教师资助计划项目(650530)资助SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina,FokYingTungEducationFoundationandtheKeyTeachersFoundationoftheEducationalMinistryofChina33通讯作者Correspondingauther构进行过研究,认为发达的通气组织、栅栏组织和机械组织等是高山植物对高山特殊环境适应的结果.而对某些高山植物中存在粘液细胞的现象,有研究者[3]曾提及,但这种特殊细胞的生理作用如何,是否在高山植物特殊的抗冻性状的形成中起着重要的作用?到目前还未曾有人从这一角度进行分析和探讨.本实验选择青海高原4000m的达坂山山顶分布的唐古特红景天为实验对象,分析其特异的抗寒性及其组织、细胞学基础.1材料与方法1.1实验材料唐古特红景天取自青海高原海拔4000m的达坂山山顶.