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材料.
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
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,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
表
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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
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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.Mongolia
nAmmopi-
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
TheultrastructureofchloroplastintheleafcellsofmongolianAmmopiptanth
usinsummer
Fig.1,2Ultrastructureofchloroplastswerecomparhtivedistinct,buttherewe
reshortofgra-
num-thylakoids.Fig.1×12000,Fig.2x2250
Fig.3,4Thechloroplastthylakoidsofsomecellswerevesieulated.Fig.3x125
40.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_VesiculationtLGlLipidgranuleJCelCklo
mplastenvelope.