【doc】研究简报逆境中沙冬青叶片细胞叶绿体的结构（简报）

【doc】研究简报逆境中沙冬青叶片细胞叶绿体的结构（简报） 研究简报逆境中沙冬青叶片细胞叶绿体的 结构(简报) 耆包口锄实验生物Vol_28,No i夏报 逆境中沙冬青叶片细胞叶绿体的结构(简报) .兰苎竺生一 (中国辑孚蘸蓓?,北京100044) 沙冬青(Ammopip~anthus?0)是亚 洲中部一种超旱生植物,生长在荒漠,半荒漠 地带,主要分布于我国内蒙古,宁夏,甘肃等 地,是北方地区极少有的常绿阔叶植物,也是 国家二级保护植物.沙冬青体内含有黄花木 素,拟黄花木素等强生物碱,是重要的药用植 物,也是极好的固沙,绿化荒丘植物.它耐 热,旱,盐碱,更耐寒,能抵抗一30?至一40? 的低温,所以也是植物抗逆性研究的理想. 我们对寒冬季节和夏季沙冬青叶片细胞进行了 超微结构观察,本文着重报道了其叶绿体的特 殊结构. 实验材料采自内蒙古乌诲市市郊.分别于 I993年仲冬(1月7日)及夏季(7月24日)采 摘沙冬青叶片,切成0.5×0.5mm.的小块,投 入用50mmol/L二甲胂酸钠缓冲液(pH7.2) 配制的5%戊二醛固定液,4?低温下初固定 48h,经以上同样缓冲液充分洗涤后,再用 1.5锇酸(相同缓冲液配制)4?下固定过夜, 再经缓冲液及重蒸水洗涤,按常按方法,样品 经各级乙醇逐步脱水,丙酮过渡,Epon812 渗透与包埋,LKB-8800型超薄切片机切片, 切片经醋酸双氧铀和柠檬酸铅双重染色后, JEM一100CX透射电子显微镜观察与照相. 一 ,夏季沙冬青叶片细胞叶案体的超徽结 构' 夏季(7月24目)取材固定的沙冬青叶片 Q午{'7/, 细胞叶绿体的形态结构主要显示出以下两种类 型其一,在一部分细胞中,叶绿体呈长椭圆 形或椭圆形,基本上沿细胞壁排列分布,叶绿 体的结构比较清晰,能清楚地观察到被膜,类 囊体膜,但这类叶绿体的基粒片层不发达;这 些叶绿体基质中所含物质浓厚,染色深,并且 含有淀粉粒(图版I,图1,图2).其二,在多 数细胞中,叶绿体形态结构有些异常,最突出 的特征是叶绿体的囊泡化,由于膜的膨胀致使 基质片层之间呈现出大小不同的空腔(图版I, 图3图4箭头所示),在这类叶绿体中基粒片 层不明显,基质中物质较前者少,染色浅,也 有淀粉粒的存在(图版I,图3,图4). 二,寒冬中沙冬青叶片细胞叶案体的特征 寒冬中(1月7Et)取材固定的样品中,沙 冬青叶片细胞叶绿体呈现较特殊的形态结构. 它们或是向细胞中央位移,聚集(图版?,图 3),或是绕细胞核分布(图版?,图4),叶绿 体的膜结构普遍比较请晰,可清楚地观察到基 质片层和基粒片层.此时细胞内出现的最引人 注目的现象是叶绿体的相互融合和拟脂颗粒的 大量增加.我们观察到相当一部分叶绿体被膜 消失,彼此融台,以致解体(图版?,图1), 有些叶绿体被膜部分消失,另一部分明显可见 (图版?,图2).同时,几乎在所有叶绿体中 本文199a年3月14日收到.1995年5月2O曰 接受? ? ; 期 厂雌 7/第 Z rU 孙龙华筒令l戎28卷 都能观察到大量的拟脂颗粒,更有意思的是, 叶绿体中拟脂颗粒存在处伴随出现叶绿体类囊 体膜的消失. 已有大鼍的报道指出,叶绿体的囊泡化是 植物在多种逆境园子胁迫下普遍产生的共同现 象I-S],特别是盐生植物在盐碱条件下生长时, 其叶绿体囊泡化,基粒片屡显着减少】.沙冬 青生长在荒漠,半荒漠地区,这类地区的生境 不仅十分干旱,而且土壤高度盐碱化,夏季极 炎热,地温度可达60?以上,沙冬青在这 种严酷逆境下生长,除自身具备超高的抗逆性 外,其细胞结构可能会产生各种适应性变化, 以适应或抵抗各种不良因子的胁迫.我们在夏 季沙冬青叶片的大多数细胞中,观察到的叶绿 体类囊体的囊泡化现象,可能就是对盐碱和高 温逆境因子胁迫的适应性变化. 关于越冬植物叶绿体在寒冬中的状态,曾 有过两种相反的报道:一些作者观察到,叶绿 体在冬季低温下发生聚集,但仍保持个体完整 性[5_,另一些作者则报道,叶绿体在寒冬时 期不仅相互聚集,而且彼此发生粘合,丧失了 个体完整性,当春天到来时,再形成单个叶绿 体洲.Martin和Oquist(1979)等指出,松柏 针叶细胞的叶绿体在秋季低温到来时,基粒片 层膜显着减少,拟脂颗粒增加.我们在寒冬时 期沙冬青叶片细胞中,不仅观察到叶绿体的聚 集,粘合以致解体,更有意思的是,在类囊体 膜消失的部位,观察到大量的拟脂颗粒.我们 认为,在沙冬青叶片细胞中观察到的叶绿体的 以上特殊变化,无疑与其抗寒力的提高有密切 关系. 关?饲叶绿体 拟脂?垃 一泡化冀一体 涉冬青 参考文献 [1]ThomasP.FreemanandMurrayE.Do- ysen,1975,Theeffectofimposedwa— terstressonthedevelopmentandul- trastructureofwheatchlorcIp】asts.Pro- topla$~tta,85l】3]一135. [2]Yeo.A.R..D.Kramer.A.L~uchl1. 1977.Iondistributioninsalt-stressed matureZeamaysinrelationtoultras- tructureandretentionofsodium.J. olExperim~taiBotany.28(102)l17— 29. [3]董合铸,孙龙华,简令成,1980,不同抗 寒性小麦品种的麦苗在冰冻一化冻后叶片细 胞亚显微结构的变化,植物,22(4), 342. 339— [4]Poljakoff-Mayber,A.1980,对盐度应力 反应之植物的形态和解剖的变化,盐溃环 境中的植物,A.波杰科夫—梅伯,J.盖尔 主编,<赵可夫译),PP.73一B7,科学出 版社. [5]简令成,吴素黄,1968,植物抗寒性的细 胞学研究——小麦越冬过程中细胞结构形 态的变化.植物,T5(1)一l98—208. [6]简令成,荆玉祥,张宝田,1973,植物抗 寒性的细胞学研究——小麦进人寒冬时期 细胞亚显微结构的变化.植物,15(1)t 22—28. [7]ParkerJ.,1B63,Coldresistanceinwoo' dyplants.BotanicalReview,29ll23-- 201. [8]B如rnMartinandGmmarOqulst?1979, Seasonalandexperimentallyinduced chantsintheultrastructureofch】oro— plastsofPint~sivestris.FhysioIogia PL.,46(1)I42—49. 4期逆境中沙冬青叶片细胞叶绿体的结构429 THESPECIALSTRUCTURE0FCHL0R0PLASTSINTHE LEAFCELLS0FM0NGOLIANAMMOPjPTANTHUS UNDERADVERSECIRCUMSTANCES SunLong-huaJianLing--cheng (InstituteolBotany,AcademiaSin~a,BeUingt00044) ABSTRACT ThcobservationresultswithclectroYl microscopyindicatedthatunderextreme adversecircumstances,thechloroplastsin theleafcellsofthemongolianAmmopi- pta~thusmanifestedsomespecialfinestru- ctureswhichcanbcsummarizedasfolio- w5;insummer,mostofccllchloroplasts wereshoftofgranum-thylakoidsandthy- lakoidswerevesiculated.inwinter,the chloroplastsoccurredtogatherandfuse eachother,consequentlylosttheirindivi— dualities.Andinthesametime.someme- mbranesofchloroplastthylakoidshave disintegratedandformedlipidgranules. Thcauthorsdiscussedthesignificanceof thestructurealterationsmentionedabove totheadaptivityofthemongolianAm- mopiptanthustoharshlivingcnvironmcnt. Keywords:Chloroplast.Vesiculation.Thylakoid.Lipidgranules.MongolianAmmopi- ptanthu~. 450孙龙华简令成28卷 囝版说明 图版I 夏季沙冬青叶片细胞叶绿体缺乏基粒片层,有些叶绿体类囊体囊泡化. 图1,2叶绿体超微结构较清晰,但缺少基粒片层.图1,×]2000;图2,×8250. 图3,4相当一部分细胞叶绿体类囊体膜囊泡化.图3,×12540~图4,×13280. EXPLANAT10N0FFIGURES PLATEI TheultrastructureofchloroplastintheleafcellsofmongolianAmmopiptanthusinsummer Fig.1,2Ultrastructureofchloroplastswerecomparhtivedistinct,buttherewereshortofgra- num-thylakoids.Fig.1×12000,Fig.2x2250 Fig.3,4Thechloroplastthylakoidsofsomecellswerevesieulated.Fig.3x12540.Fig. ×13280 逆境中沙冬青叶片细胞叶绿体的结构如l 图版I 孙龙华简争成28卷 图版? 4期逆境中沙冬青叶片细胞叶绿体的结构 .图版? 寒冬中沙冬青叶片细胞叶绿体的结构. 叶绿体相互聚集.融合,部分类囊体膜解体,形成大量拟脂颗粒. 图1叶绿体相互融台,被膜消失,以致解体. 图2叶绿体绕细胞核分布,有些叶绿体被膜消失. 图3,4叶绿体相互聚集,融台,部分类囊体膜解体,形成大量拟脂颗粒. PLATE? Thesp~ialsmcmreofchloroplastsintheleafcellsofmongolianAmmopiptathu*duringcold winter. Fig.1Chloroplastsproducedtofuseeachother,someenvelopesweredisappeared.×11120 Fig.2Chloroplastsweredistributedaroundnucleus.×8500 Fig.3,4Chloroplastsoccuredtogatherandfuseeachother,someofthylakoidnle[1~branes weredisintegrated,andformedanumberoflidgranges.Fig.3×6830,Fig.4 ×10560 cH_chloroplastjN:NucleusjVs_VesiculationtLGlLipidgranuleJCelCklomplastenvelope.