不同發(fā)育階段棉纖維中木質(zhì)素的沉積變化

胡文冉，范 玲，謝麗霞，王樂樂

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所，烏魯木齊　830091；2. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊　830052;

3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，烏魯木齊　830052)

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不同發(fā)育階段棉纖維中木質(zhì)素的沉積變化

胡文冉1，范 玲1，謝麗霞2，王樂樂3

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所，烏魯木齊830091；2. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊830052;

3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，烏魯木齊830052)

摘要：【目的】研究棉纖維不同發(fā)育階段木質(zhì)素的沉積變化，為纖維品質(zhì)改良提供理論依據(jù)?！痉椒ā坷昧蛩岱ǚ治雒蘩w維中木質(zhì)素的含量，結(jié)合組織化學(xué)染色法觀察木質(zhì)素在棉纖維中的沉積。【結(jié)果】發(fā)育20 DPA時(shí)單位重量棉纖維中硫酸木質(zhì)素的積累速率最大，隨著棉纖維的發(fā)育，單位重量棉纖維中硫酸木質(zhì)素的積累速率呈下降趨勢，成熟后纖維中硫酸木質(zhì)素積累速率最低；單位重量的棉纖維在發(fā)育20 DPA時(shí)染色最深，隨著纖維的發(fā)育，染色越來越淺，與酸性木質(zhì)素含量積累速率的測定結(jié)果相一致。根據(jù)組織化學(xué)染色結(jié)果推測棉花纖維中可能存在G、S兩種木質(zhì)素單體?！窘Y(jié)論】在發(fā)育20 DPA時(shí)相同重量的棉纖維中木質(zhì)素的沉積速率最大，隨著纖維發(fā)育木質(zhì)素的沉積速率越來越低。

關(guān)鍵詞：棉纖維；木質(zhì)素；組織化學(xué)染色

0引 言

【研究意義】棉纖維是單細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)物質(zhì)生化組分含量直接關(guān)系棉纖維的產(chǎn)量、品質(zhì)及其利用。明確棉纖維的結(jié)構(gòu)物質(zhì)生化組分對于了解棉纖維的品質(zhì)形成機(jī)理具有重要的意義。苯丙烷類化合物可能對棉纖維細(xì)胞壁的性質(zhì)、纖維細(xì)胞的生長發(fā)育有著重要影響。了解棉纖維不同發(fā)育階段苯丙烷類化合物的動態(tài)積累變化對于明確苯丙烷類化合物在棉纖維發(fā)育過程中的作用具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】隨著研究手段的不斷改進(jìn)，近年來的部分研究發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了發(fā)育中的棉纖維存在著包括苯丙烷代謝途徑的細(xì)胞次生壁發(fā)育的代謝途徑[1-7]，而且是棉纖維發(fā)育中僅次于纖維素代謝途徑的第二大代謝途徑[4]，其上揚(yáng)表達(dá)與棉纖維次生壁發(fā)育同步[6]。Fan等[7]通過多種分析手段都表明，棉纖維中含有苯丙烷代謝產(chǎn)物-苯丙烷類化合物，苯丙烷代謝和棉纖維細(xì)胞壁發(fā)育密切相關(guān)，苯丙烷代謝產(chǎn)物和棉纖維品質(zhì)的形成密切相關(guān)，并被得到進(jìn)一步的驗(yàn)證[8]。在自然界中苯丙烷類化合物是僅次于碳水化合物的碳源，包括木質(zhì)素、木聚素、羥基肉桂酸共軛物、黃酮類化合物、木栓質(zhì)、角質(zhì)等[9-11]，與細(xì)胞壁的纖維素與半纖維素相連接。形成植物細(xì)胞壁內(nèi)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的苯丙烷類化合物可分為兩組：(1) 通過氧化連接形成木質(zhì)素的單體木質(zhì)素；(2) 交聯(lián)于細(xì)胞壁上不同化合物的低分子的羥基肉桂酸[12-14]。木質(zhì)素是由苯丙烷類結(jié)構(gòu)單元(phenylpropane unit)通過 C-C 鍵(1/3-1/4)和醚鍵(2/3-3/4)連接形成的交聯(lián)的無定型三維聚合物。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元包括對羥基苯丙烷(p-hydroxyl phenyl propane, H)、愈瘡木基丙烷(guaiacyl propane, G)、紫丁香基丙烷(syringyl propane, S) 3種[15]，這三種單體在植物體內(nèi)通過多種鍵型連接在一起，形成復(fù)雜的木質(zhì)素聚合體?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】苯丙烷類化合物可能對棉纖維細(xì)胞壁的性質(zhì)、纖維細(xì)胞的生長發(fā)育有著重要影響。因此，了解棉纖維不同發(fā)育階段苯丙烷類化合物的動態(tài)積累變化對于明確苯丙烷類化合物在棉纖維發(fā)育過程中的作用具有重要的意義。【擬解決的關(guān)鍵問題】利用硫酸法分析陸地棉TM-1不同發(fā)育階段棉纖維中木質(zhì)素的含量的動態(tài)積累，結(jié)合組織化學(xué)染色法研究木質(zhì)素在棉纖維發(fā)育過程中的沉積，為棉纖維的品質(zhì)改良奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材 料

1.1.1陸地棉

陸地棉TM-1種植于新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院瑪納斯試驗(yàn)站，在盛花期開花當(dāng)天掛牌標(biāo)記，并以此為基點(diǎn)，分別取20、30、40、50 DPA (Day Postanthesis)棉鈴，在每株棉花外圍果枝中部選取中等大小、果形端正、無病蟲害、無機(jī)械損傷的棉鈴各5個(gè)，去除棉殼等，存儲于-20oC冰箱中備用；同時(shí)取自然成熟棉鈴，存儲于室溫備用。

1.1.2主要試劑

H-buffer (50 mmol/L Tris-HCl, 10 g/L Triton X-100, 1 mol/L NaCl; pH 8.3)；間苯三酚；高錳酸鉀；氨水；鹽酸；酒精；水為蒸餾水。

1.2方 法

1.2.1獲得不同發(fā)育階段棉纖維

從-20oC冰箱取出前期存放的去殼棉鈴，置于均一化緩沖溶液中浸泡，用鑷子將棉纖維與棉籽分離，注意分離的纖維不可帶有種皮等雜質(zhì)。將分離的棉纖維浸泡在均一化緩沖溶液中，避免產(chǎn)生棉酚褐化現(xiàn)象，并立即進(jìn)行清洗。對于脫水成熟棉纖維用小型的軋花機(jī)脫籽后回收纖維備用。

1.2.2 清洗不同發(fā)育階段棉纖維

棉纖維分別用均一化緩沖液清洗兩次，80%丙酮洗兩次，純丙酮洗一次[16]，每次都用金屬夾蒜器將纖維中的溶液擠干。之后將洗好的棉纖維置于濾紙上，45oC烘干備用。

1.2.3木質(zhì)素含量

硫酸法測定不同發(fā)育階段TM-1棉纖維中Klason木質(zhì)素的含量[17,18]。

1.2.4 組織化學(xué)染色1.2.4.1 Wiesner染色[19]

分別稱取0.01 g清洗干燥后不同發(fā)育階段的棉纖維置于2 mL離心管中，加0.5 mL濃鹽酸，混勻放置10 min后，分別滴加1 M NaOH溶液至中性，倒去反應(yīng)液，用蒸餾水清洗棉纖維3次，再向離心管中分別加1 mL 5% 間苯三酚溶液(95%酒精配制)，染色10 min后拍照。

1.2.4.2 M?ule染色[20-22]

分別稱取0.01 g清洗干燥后不同發(fā)育階段的棉纖維置于2 mL離心管中，加1 mL 1%高錳酸鉀溶液，混勻后染色5 min，用蒸餾水沖洗 3 遍后在3% HCl 中浸泡 1 min，蒸餾水洗滌后加1 mL 29% 氨水，放置10 min后拍照。

同時(shí)分別稱取0.01 g清洗干燥后不同發(fā)育階段的棉纖維置于2 mL離心管中，加1 mL 蒸餾水將棉纖維完全浸潤后作為對照。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)育階段棉花纖維中硫酸木質(zhì)素含量的沉積動態(tài)

研究表明，發(fā)育20 DPA時(shí)單位重量棉纖維中硫酸木質(zhì)素的積累速率最大，隨著棉纖維的發(fā)育，單位重量棉纖維中硫酸木質(zhì)素的積累速率呈下降趨勢，成熟后纖維中硫酸木質(zhì)素積累速率最慢。圖1

圖1 TM-1不同發(fā)育階段纖維中硫酸木質(zhì)素積累變化
Fig.1 Dynamic changes of the Klason lignin deposition during cotton fiber developmental stages

2.2 不同發(fā)育階段棉花纖維組織化學(xué)染色

研究表明，Wiesner染色時(shí)間苯三酚將棉花纖維染成紅色，間苯三酚對愈創(chuàng)木基(G) 和紫丁香基(S)木質(zhì)素產(chǎn)生顏色反應(yīng)，由此推測棉花纖維中可能存在S和G兩種結(jié)構(gòu)單元。研究表明，在發(fā)育20 DPA時(shí)相同重量的棉花纖維中愈創(chuàng)木基(G) 和紫丁香基(S)木質(zhì)素已在棉纖維中沉積(圖2：6～10)，隨著纖維發(fā)育紅色越來越淺，直至纖維成熟后染色顏色最淺，說明隨著棉纖維的發(fā)育，在相同重量的棉纖維中愈創(chuàng)木基(G) 和紫丁香基(S)木質(zhì)素的積累速率越來越少。在M?ule反應(yīng)中高錳酸鉀可以將棉纖維染成棕色(圖2：11～15)，推測棉纖維中含有紫丁香基(S)結(jié)構(gòu)單元。在發(fā)育20 DPA時(shí)相同重量的棉花纖維中紫丁香基(S)木質(zhì)素已在棉纖維中沉積，隨著纖維發(fā)育棕色越來越淺，直至纖維成熟后染色顏色最淺，也說明在相同重量的棉纖維中隨著棉纖維的發(fā)育，纖維中紫丁香基(S)木質(zhì)素的積累速率越來越少。兩種染色結(jié)果顯示隨著棉纖維的發(fā)育，纖維中木質(zhì)素的變化趨勢和棉纖維發(fā)育過程中硫

注：離心管1～5號分別是未染色的發(fā)育20, 30, 40, 50 DPA和自然成熟的棉纖維(CK)；離心管6～10號分別是間苯三酚染色后的發(fā)育20, 30, 40, 50 DPA和自然成熟的棉纖維；離心管11～15號分別是高錳酸鉀染色后的發(fā)育20, 30, 40, 50 DPA和自然成熟的棉纖維

Note: 1-5 showed respectively undyed 20, 30, 40, 50 DPA and mature cotton fiber (CK); 6-10 showed 20, 30, 40, 50 DPA and mature cotton fiber dyed by phloroglucinol; 11-15 showed 20, 30, 40, 50 DPA and mature cotton fiber dyed by potassium permanganate

圖2 發(fā)育過程中棉纖維組織化學(xué)染色
Fig.2 Histochemical staining of cotton fiber in development

酸木質(zhì)素的測定結(jié)果相吻合。根據(jù)組織化學(xué)染色結(jié)果可以推測出棉花纖維中可能存在著愈創(chuàng)木基(G)和紫丁香基(S)兩種木質(zhì)素單體。圖2

3討 論

分析植物細(xì)胞壁中木質(zhì)素含量的方法很多，其中硫酸法提取植物細(xì)胞壁中的木質(zhì)素原理是硫酸將木質(zhì)素以外的成分溶解除去，木質(zhì)素作為不溶性成分被過濾分離出來，得到的木質(zhì)素即為硫酸木質(zhì)素，也叫Klason木質(zhì)素。研究表明該方法得到的棉纖維中的硫酸木質(zhì)素與棉纖維品質(zhì)中的長度和比強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，并且該方法測定程序簡單，精確度較高[23]，所以常用來衡量棉花纖維中的木質(zhì)素含量。20 DPA時(shí)木質(zhì)素沉積速率最大，隨著纖維發(fā)育木質(zhì)素沉積速率越來越小。與棉纖維發(fā)育過程中硫酸木質(zhì)素含量的測定結(jié)果一致[18]。

組織化學(xué)染色是檢測木質(zhì)素分布的一種簡單有效的方法，染色包括Wiesner和M?ule兩個(gè)反應(yīng)，其中Wiesner反應(yīng)中間苯三酚在酸性條件下可以與木質(zhì)素中的肉桂醛基團(tuán)發(fā)生顯色反應(yīng)，使其變成紅色或粉紅色化合物[19]；M?ule反應(yīng)中由于紫丁香基中游離的酚羥基的存在，染色劑高錳酸鉀與酚羥基反應(yīng)成紫紅色或棕色，可以有效地鑒別S基木質(zhì)素的存在[20-22]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)對棉纖維進(jìn)行組織化學(xué)染色結(jié)果推測棉纖維中可能存在著愈創(chuàng)木基(G)和紫丁香基(S)木質(zhì)素，和棉花莖稈中存在的木質(zhì)素單體類似[24]。對不同發(fā)育階段棉纖維的染色結(jié)果表明20 DPA時(shí)木質(zhì)素沉積速率最大，隨著纖維發(fā)育木質(zhì)素沉積速率越來越小。染色結(jié)果和棉纖維發(fā)育過程中硫酸木質(zhì)素沉積速率的測定結(jié)果相吻合。

棉纖維是由胚珠外珠被的一部分單個(gè)表皮細(xì)胞在受精前后經(jīng)分化突起、伸長、次生壁增厚和脫水成熟而形成的[25]。其中棉纖維次生壁的合成與增厚開始于16～19 DPA。該時(shí)期棉纖維細(xì)胞壁中通過一系列生理生化代謝形成次生壁物質(zhì)。纖維素也在該時(shí)期以結(jié)晶態(tài)形式每天向內(nèi)淀積一層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在纖維發(fā)育20 DPA時(shí)木質(zhì)素也已在棉纖維中沉積，并且木質(zhì)素的沉積速率在纖維發(fā)育20 DPA時(shí)纖維中較高，隨著棉花纖維的發(fā)育木質(zhì)素的沉積速率減少。但單個(gè)棉鈴纖維質(zhì)量是構(gòu)成皮棉產(chǎn)量的基礎(chǔ)，是體現(xiàn)棉花庫質(zhì)量最直觀的指標(biāo)[26]。棉纖維次生壁發(fā)育初始期單個(gè)棉鈴中木質(zhì)素與纖維素間的比例相對較高，隨著次生壁發(fā)育，纖維素快速積累，木質(zhì)素的積累速度遠(yuǎn)低于纖維素的積累速度，從而導(dǎo)致相同重量棉纖維中木質(zhì)素的含量出現(xiàn)降低趨勢，事實(shí)上，隨著單位棉鈴的重量增加，單位棉鈴纖維中纖維素、木質(zhì)素的積累量也在逐漸增加，與棉纖維次生壁的發(fā)育趨勢一致。有研究表明單鈴中纖維素的積累[26-28]和木質(zhì)素的積累[18]都符合“S” 型曲線。

4結(jié) 論

發(fā)育20 DPA時(shí)相同重量棉纖維中硫酸木質(zhì)素的積累速率最大，隨著棉纖維的發(fā)育，相同重量棉纖維中硫酸木質(zhì)素的積累速率呈下降趨勢，成熟后纖維中硫酸木質(zhì)素積累速率最慢。發(fā)育20 DPA時(shí)相同重量的棉纖維染色最深，隨著棉纖維的發(fā)育，相同重量棉纖維染色越來越淺，直至纖維成熟后染色顏色最淺。說明相同重量棉纖維20 DPA時(shí)木質(zhì)素積累速率最大，隨著棉纖維發(fā)育而下降，根據(jù)組織化學(xué)染色結(jié)果推測棉纖維中可能存在G、S兩種木質(zhì)素單體。

參考文獻(xiàn)(References)

[1] Samuel Yang, S., Cheung, F., Lee, J. J., Ha, M., Wei, N. E., Sze, S. H., ... & Jeffrey Chen, Z. (2006). Accumulation of genome‐specific transcripts, transcription factors and phytohormonal regulators during early stages of fiber cell development in allotetraploid cotton.ThePlantJournal, 47(5):761-775.

[2] Yao, Y., Yang, Y. W., & Liu, J. Y. (2006). An efficient protein preparation for proteomic analysis of developing cotton fibers by 2‐DE.Electrophoresis, 27(22): 4,559-4,569.

[3] Shi, Y. H., Zhu, S. W., Mao, X. Z., Feng, J. X., Qin, Y. M., Zhang, L., ... & Zhu, Y. X. (2006). Transcriptome profiling, molecular biological, and physiological studies reveal a major role for ethylene in cotton fiber cell elongation.ThePlantCell, 18(3): 651-664.

[4] Gou, J. Y., Wang, L. J., Chen, S. P., Hu, W. L., & Chen, X. Y. (2007). Gene expression and metabolite profiles of cotton fiber during cell elongation and secondary cell wall synthesis.Cellresearch, 17(5):422-434.

[5] Wu, Y., Llewellyn, D. J., White, R., Ruggiero, K., Al-Ghazi, Y., & Dennis, E. S. (2007). Laser capture microdissection and cDNA microarrays used to generate gene expression profiles of the rapidly expanding fibre initial cells on the surface of cotton ovules.Planta, 226(6):1,475-1,490.

[6] Hovav, R., Udall, J. A., Hovav, E., Rapp, R., Flagel, L., & Wendel, J. F. (2008). A majority of cotton genes are expressed in single-celled fiber.Planta, 227(2):319-329.

[7] Fan, L., Shi, W. J., Hu, W. R., Hao, X. Y., Wang, D. M., Yuan, H., & Yan, H. Y. (2009). Molecular and Biochemical Evidence for Phenylpropanoid Synthesis and Presence of Wall‐linked Phenolics in Cotton Fibers.Journalofintegrativeplantbiology, 51(7):626-637.

[8] Han, L. B., Li, Y. B., Wang, H. Y., Wu, X. M., Li, C. L., Luo, M., ... & Xia, G. X. (2013). The dual functions of WLIM1a in cell elongation and secondary wall formation in developing cotton fibers.ThePlantCellOnline, 25(11):4,421-4,438.

[9] Anterola, A. M., & Lewis, N. G. (2002). Trends in lignin modification: a comprehensive analysis of the effects of genetic manipulations/mutations on lignification and vascular integrity.Phytochemistry, 61(3):221-294.

[10] Humphreys, J. M., & Chapple, C. (2002). Rewriting the lignin roadmap.Currentopinioninplantbiology, 5(3)：224-229.

[11] Boerjan, W., Ralph, J., & Baucher, M. (2003). Lignin biosynthesis.Annualreviewofplantbiology, 54(1):519-546.

[12] Iiyama, K., Lam, T. B. T., & Stone, B. A. (1994). Covalent cross-links in the cell wall.PlantPhysiology, 104(2): 315.

[13] Wallace, G., & Fry, S. C. (1994). Phenolic components of the plant cell wall.Internationalreviewofcytology, 151(229267):2007.

[14] Rubin, E. M. (2008). Genomics of cellulosic biofuels.Nature, 454(7206):841-845.

[15] Ralph, J., Lundquist, K., Brunow, G., Lu, F., Kim, H., Schatz, P. F., ... & Boerjan, W. (2004). Lignins: natural polymers from oxidative coupling of 4-hydroxyphenyl-propanoids.PhytochemistryReviews, 3(1-2):29-60.

[16] Müse, G., Schindler, T., Bergfeld, R., Ruel, K., Jacquet, G., Lapierre, C., ... & Schopfer, P. (1997). Structure and distribution of lignin in primary and secondary cell walls of maize coleoptiles analyzed by chemical and immunological probes.Planta, 201(2):146-159.

[17] Hu, W. R., Fan, L., Tian, X. L., & Xie, L. X. (2015). Modified Methods For The Analysis Of The Lignin-Like Phenolic Polymer Contents Of Cotton Fibers.JournalofAnimalandPlantSciences, 25(3): 232-239.

[18] 曹雙瑜,胡文冉,范玲.發(fā)育中棉纖維硫酸木質(zhì)素含量的動態(tài)變化[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 49(7): 1 184-1 189.

CAO Shuang-yu, HU Wen-ran, FANG Ling. (2012). The dynamic changes of Klason contents during cotton fiber development [J].XinjiangAgriculturalSciences, 49(7): 1，184-1，189. (in Chinese)

[19] Vallet, C., Chabbert, B., Czaninski, Y., & Monties, B. (1996). Histochemistry of lignin deposition during sclerenchyma differentiation in alfalfa stems.AnnalsofBotany：625-632.

[20] Suzuki, K., & Itoh, T. (2001). The changes in cell wall architecture during lignification of bamboo, Phyllostachys aurea Carr.Trees,15(3): 137-147.

[21] Watanabe, Y., Fukazawa, K., Kojima, Y., Funada, R., Ona, T., & Asada, T. (1997). Histochemical study on heterogeneity of lignin in Eucalyptus species, 1: Effects of polyphenols.JournaloftheJapanWoodResearchSociety(Japan)， 43(1): 102-107.

[22] Watanabe, Y., Kojima, Y., Ona, T., Asada, T., Sano, Y., Fukazawa, K., & Funada, R. (2004). Histochemical study on heterogeneity of lignin in Eucalyptus species II. The distribution of lignins and polyphenols in the walls of various cell types.IAWAJournal, 25(3):283-295.

[23] ZL201010143263.X,2011.一種確立棉花纖維中木質(zhì)素含量和纖維品質(zhì)相關(guān)關(guān)系的方法[P].

ZL201010143263.X, 2011.Methodfordeterminingcorrelationshipoflignincontentsandfiberqualityincottonfiber[P]. (in Chinese)

[24] Kang, S., Xiao, L., Meng, L., Zhang, X., & Sun, R. (2012). Isolation and structural characterization of lignin from cotton stalk treated in an ammonia hydrothermal system.InternationalJournalofMolecularSciences, 13(11):15,209-15,226.

[25] Basra, A. S., & Malik, C. P. (1984). Development of the cotton fiber.IntRevCytol, 89(1):65-113.

[26] 張文靜,王偉,羅松松,等.棉纖維發(fā)育相關(guān)糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化與纖維產(chǎn)量形成的關(guān)系[J].棉花學(xué)報(bào), 2013, 25(2): 103-109.

ZHANG Wen-jing, WANG Wei, LUO Song-song, et al. (2013). Relationship between carbohydrates transforming and fiber dry weight formation during cotton fiber development [J].CottonScience, 25(2): 103-109. (in Chinese)

[27] 張文靜，胡宏標(biāo)，陳兵林，等．棉鈴對位葉生理特性的基因型差異及其與鈴重形成的關(guān)系[J]. 棉花學(xué)報(bào), 2007, 19(4): 296-303.

ZHANG Wen-jing, HU Hong-biao, CHEN Bing-lin, et al. (2007). Relationship between genotypic difference of physiological characteristics in leaf subtending boll and boll weight forming [J].CottonScience, 19(4): 296-303. (in Chinese)

[28] 高云光,饒翠婷,賀海燕,等．鈴期溫度對不同棉花品種棉鈴發(fā)育過程及纖維比強(qiáng)度的影響[J].棉花學(xué)報(bào),2010,22(6):580-585.

GAO Yun-guang, RAO Cui-ting, HE Hai-yan, et al. (2010). Regulation effect of temperature on the boll dates for boll development and fibre strength [J].CottonScience, 22(6): 580-585. (in Chinese)

Dynamic Changes of Lignin Deposition during Cotton Fiber Development Stage

HU Wen-ran1, FAN Ling1, XIE Li-xia2, WANG Le-le2

(1.ResearchInstituteofNuclearandBiotechnologies,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China; 2.CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052; 3.CollegeofScienceandTechnology,XinjiangAgriculturalUnicersity,Urumqi830052)

Abstract：【Objective】 To study the changes of lignin deposition during different developmental stages of cotton fiber and provide a theoretical basis for improving fiber quality. 【Method】In this study, the content of lignin was analyzed by Klason method and lignin deposition observed by histochemical staining. 【Result】The accumulation rate of Klason lignin was the largest per unit weight of cotton fiber at 20 DPA (Day Postanthesis), the accumulation rate showed a decreasing trend with the development of cotton fiber and mature fiber with the slowest rate. The result of histochemical staining showed the deepest color dyeing as the per unit weight of cotton fiber at 20 DPA and the color became shallow with the development of cotton fiber, which was in consistent with the result of the accumulation rate of Klason lignin. Presumably, there may be G (guaiacyl propane) and S (syringyl propane) lignin monomer existing in cotton fiber according to the results of the histochemical staining. 【Conclusion】The deposition rate was the highest when the same weight of cotton fiber in the development of 20 DPA and the rate of lignin in same weight of cotton fiber became less with the cotton fiber development.

Key words:cotton fiber; lignin; histochemical staining

中圖分類號：S562；Q946

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-4330(2016)03-0467-06

作者簡介:胡文冉(1974-)，女，河南人，副研究員，研究方向?yàn)槊蘩w維品質(zhì)生化機(jī)理，(E-mail)huwran@126.com通訊作者:范玲(1958-)，女，新疆人，研究員，研究方向?yàn)槊藁ɡw維分子機(jī)理與改良，(E-mail)fanlin@xaas.ac.cn

基金項(xiàng)目:自治區(qū)創(chuàng)新人才項(xiàng)目“陸地棉和海島棉纖維不同發(fā)育階段細(xì)胞壁超微結(jié)構(gòu)和苯丙烷類化合物的比較”(2014721025)

收稿日期：2015-07-20

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2016.03.011

Fund project:The Talents Engaging in Scientific and Technological Innovations of Xinjiang, China “Comparison of cell wall ultrastructure and phenylpropanoid compounds in developing fibers of upland cotton and sea-island cotton”(No. 2014721025)