厚壁毛竹快速高生長期竹稈ATP酶超微細(xì)胞化學(xué)定位

許婷婷，楊光耀，楊清培，于 芬

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 江西省竹子種質(zhì)資源與利用重點實驗室，南昌330045)

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厚壁毛竹快速高生長期竹稈ATP酶超微細(xì)胞化學(xué)定位

許婷婷，楊光耀，楊清培，于 芬*

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 江西省竹子種質(zhì)資源與利用重點實驗室，南昌330045)

采用電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)對厚壁毛竹(Phyllostachysedulis‘Pachyloen’)快速高生長期竹稈節(jié)間的伸長發(fā)育過程(包括：分生細(xì)胞期、伸長初期、快速伸長期和成熟期四個階段)進(jìn)行ATP酶超微細(xì)胞化學(xué)定位，以揭示竹稈節(jié)間快速伸長的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。結(jié)果表明：分生細(xì)胞期，細(xì)胞質(zhì)膜、核膜、細(xì)胞器膜系統(tǒng)上等均有很強的ATP酶活性。伸長初期，節(jié)間上部基本組織細(xì)胞質(zhì)膜上ATP酶活性較強，且短細(xì)胞質(zhì)膜上的ATP酶活性更強，節(jié)間基部各細(xì)胞均未觀察到ATP酶活性。快速伸長期，節(jié)間基部基本組織ATP酶活性較節(jié)間上部高，細(xì)胞質(zhì)膜、運輸小泡膜、胞間隙及胞間連絲上均有ATP酶活性。成熟期，僅節(jié)間上部基本組織質(zhì)膜上有較弱的ATP酶活性。ATP酶在節(jié)間伸長過程中主要參與新細(xì)胞壁物質(zhì)的分泌和共質(zhì)體運輸，促進(jìn)新細(xì)胞壁的形成，晶體和淀粉粒體外膜上ATP酶活性的存在表明其具有貯存物質(zhì)的作用。節(jié)隔缺失節(jié)的節(jié)間基部未觀察到ATP酶活性，節(jié)部韌皮結(jié)細(xì)胞ATP酶活性較高，節(jié)隔的缺失引起節(jié)部與節(jié)間與物質(zhì)運輸有關(guān)結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而影響節(jié)間伸長生長。

厚壁毛竹；ATP酶；高生長；竹稈；節(jié)間伸長

厚壁毛竹(Phyllostachysedulis‘Pachyloen’)是目前發(fā)現(xiàn)在毛竹(Phyllostachysedulis)眾多變異類型中一個同時兼具優(yōu)良用材和筍用價值的品種，具有竹稈壁厚、基部近實心、筍味好、抗性強、生物量大、遺傳穩(wěn)定等優(yōu)良性狀，具有廣泛的應(yīng)用前景[1]。目前，在厚壁毛竹主要生物學(xué)特性、出筍成竹規(guī)律、生理生化特性如光合作用和蒸騰動態(tài)、抗寒性、竹材物理力學(xué)性能等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究[2-14]。

高生長是竹類植物生長發(fā)育的關(guān)鍵過程，與生物量密切相關(guān)。高生長期竹稈節(jié)間快速伸長，在短時間內(nèi)達(dá)到最大高度。目前許多研究表明居間生長是禾本科植物高生長的關(guān)鍵因素，主要通過居間分生組織的生長引起節(jié)間伸長。有關(guān)竹類植物居間分生組織和居間生長的研究較少，以毛竹、剛竹、水竹等經(jīng)濟竹種研究較多。研究表明，在竹類植物高生長過程中居間分生組織的分化和分裂引起節(jié)間伸長；居間分生組織在筍尖與節(jié)部無明顯的界限，隨著竹筍的生長，居間分生組織區(qū)域逐漸縮至節(jié)間基部[15-18]。盡管有關(guān)竹子高生長規(guī)律的研究已積累了一定的成果[19-22]，也發(fā)現(xiàn)了一些與高生長有關(guān)的基因[20-25]，但高生長過程中節(jié)間快速伸長的機制尚未明確。因此，深入開展厚壁毛竹竹稈快速高生長的細(xì)胞學(xué)機制研究，可為提高竹產(chǎn)量、促進(jìn)竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有效提高竹子的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益提供理論依據(jù)。

ATP是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的重要物質(zhì)，直接參與細(xì)胞內(nèi)各種代謝反應(yīng)。ATP酶在生物體內(nèi)廣泛分布，催化ATP水解，與物質(zhì)的跨膜運輸、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的合成與分解等代謝活動中能量的貯存和供應(yīng)密切相關(guān)[26-27]，因此研究生長發(fā)育過程中ATP酶的時空動態(tài)變化具有十分重要的理論和實際意義。本試驗擬通過對厚壁毛竹快速高生長期竹稈ATP酶的定位研究，進(jìn)一步探討竹稈節(jié)間快速伸長的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

實驗材料厚壁毛竹(Phyllostachysedulis‘Pachyloen’)于2015年4月10日采自江西農(nóng)業(yè)大學(xué)竹類植物種質(zhì)園。取不同發(fā)育階段的竹筍，根據(jù)竹筍的實際高度和總節(jié)數(shù)，從基部開始計數(shù)，分別取第3節(jié)、第9節(jié)、第15節(jié)、頂部、第5節(jié)(節(jié)隔缺失節(jié))各節(jié)間和節(jié)部，每一節(jié)間分別切取上部和基部。

1.2 實驗方法

實驗方法根據(jù)甘小洪等[28]稍有改動。所取材料于低溫環(huán)境下迅速切成1 mm×1 mm×1 mm左右的小塊投入50 mmol/L(pH 7.2)二甲胂酸鈉緩沖液配制的4%多聚甲醛與2. 5%戊二醛的固定液中，4 ℃下初固定3 h；4 ℃下用50 mmol/L(pH 7.2)的二甲胂酸鈉緩沖液清洗3次，每次0. 5 h；然后用50 mmol/L(pH 7.2)的Tris-Maleate緩沖液清洗2次，每次0. 5 h，4 ℃下進(jìn)行。隨后轉(zhuǎn)移到酶孵育液中孵育2.5 h，酶孵育液的組成為50 mmol/L(pH 7.2)的Tris-Maleate緩沖液中含ATP鈉鹽2 mmol/L、Pb(NO3)23 mmol/L、MgSO45 mmol/L。孵育后，在4℃下先用50 mmol/L(pH 7.2)的Tris-Maleate緩沖液清洗2次，每次0.5 h；再用50 mmol/L(pH 7.2)的二甲胂酸鈉緩沖液同樣清洗2次，每次0.5 h；再在4 ℃下，放于50 mmol/L(pH 7.2)的二甲胂酸鈉緩沖液配制的1%鋨酸固定液中固定過夜。50 mmol/L(pH 7.2)的二甲胂酸鈉緩沖液4 ℃下清洗2次，每次20 min；后用重蒸水清洗3次，每次0.5 h；將清洗好的材料經(jīng)乙醇、丙酮系列脫水，Epon812樹脂包埋，LKB-V型超薄切片機切片，切片不經(jīng)染色，在日立7650透射電子顯微鏡下觀察拍照。

2 實驗結(jié)果

根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)特征，節(jié)間的伸長發(fā)育過程可分為分生細(xì)胞期、伸長初期、快速伸長期和成熟期四個階段。

2.1 分生細(xì)胞期

基本組織細(xì)胞處于分生細(xì)胞狀態(tài)，細(xì)胞核位于中央，染色質(zhì)深，雙層核膜明顯；細(xì)胞器以線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為主，有淀粉粒分布(圖版Ⅰ, A)。在質(zhì)膜、液泡膜、線粒體外膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、核膜及液泡內(nèi)的降解物上均有較強的ATP酶活性(圖版Ⅰ, B、C)。

2.2 伸長初期

伸長初期，竹稈節(jié)間上部的基本組織細(xì)胞處于初生壁形成期，細(xì)胞內(nèi)存在大量的淀粉粒(圖版Ⅰ, D)?；窘M織細(xì)胞的質(zhì)膜上有大量ATP酶分布，且以短細(xì)胞質(zhì)膜上的ATP酶活性較高，同時長細(xì)胞內(nèi)的運輸小泡膜、淀粉粒體外膜上以及晶體膜邊緣也有少量的ATP酶活性物質(zhì)沉積(圖版Ⅰ, D、E)。纖維細(xì)胞質(zhì)膜上的ATP酶沉積物零星分布(圖版Ⅰ, F)。

與節(jié)間上部相比，竹稈節(jié)間基部的長、短細(xì)胞形態(tài)差異不顯著，在基本組織細(xì)胞和纖維細(xì)胞的質(zhì)膜、核膜、液泡膜上未發(fā)現(xiàn)明顯的ATP酶活性(圖版Ⅰ, G、H)。

竹稈節(jié)部基本組織細(xì)胞的質(zhì)膜、核膜、運輸小泡膜、胞間連絲及晶體外膜均有ATP酶活性(圖版Ⅰ, I、J)。韌皮結(jié)細(xì)胞處于初生壁形成期，在韌皮結(jié)細(xì)胞質(zhì)膜邊緣有較強的ATP酶活性(圖版Ⅰ, K)。篩管細(xì)胞質(zhì)膜上ATP酶活性較強，液泡膜及液泡內(nèi)ATP酶活性較弱。伴胞細(xì)胞內(nèi)存在正在形成的蛋白質(zhì)晶體，未觀察到明顯的ATP酶活性(圖版Ⅰ, L)。

2.3 快速伸長期

快速伸長期，節(jié)間上部的基本組織細(xì)胞和纖維細(xì)胞的細(xì)胞壁明顯增厚。短細(xì)胞較長細(xì)胞分化程度低，沿質(zhì)膜邊緣分布的運輸小泡較多。在基本組織細(xì)胞質(zhì)膜和運輸小泡膜上均有ATP酶活性(圖版Ⅱ, A、B)。韌皮纖維細(xì)胞質(zhì)膜及運輸小泡上ATP酶活性較低(圖版Ⅱ, C)，篩管細(xì)胞和伴胞細(xì)胞的質(zhì)膜上ATP酶活性較強(圖版Ⅱ, D)。

節(jié)間基部，長細(xì)胞的質(zhì)膜、運輸小泡膜、胞間隙邊緣上有ATP酶活性；短細(xì)胞以質(zhì)膜上ATP酶沉積物較多，線粒體膜、運輸小泡也有少量沉積(圖版Ⅱ, E)。韌皮纖維細(xì)胞質(zhì)膜上ATP酶活性較強(圖版Ⅱ, F)。篩管細(xì)胞內(nèi)含有大量的蛋白晶體-P蛋白(圖版Ⅱ, G)，紋孔上ATP酶活性較強(圖版Ⅱ, H)。伴胞細(xì)胞的質(zhì)膜和液泡內(nèi)的降解物上有少量ATP酶活性物質(zhì)(圖版Ⅱ, I)。

竹稈節(jié)部的基本組織細(xì)胞處于初生壁形成期，細(xì)胞邊緣有大量運輸小泡分布。在運輸小泡膜和胞間連絲上有較強的ATP酶活性，質(zhì)膜和液泡膜上ATP酶活性較弱(圖版Ⅱ, J)。韌皮結(jié)細(xì)胞初生壁明顯加厚，在質(zhì)膜、核膜、運輸小泡膜及液泡膜上ATP酶活性均較強(圖版Ⅱ, K)。韌皮纖維質(zhì)膜上ATP酶活性較弱(圖版Ⅱ, L)。

2.4 成熟期

成熟期竹稈節(jié)間上部的基本組織長細(xì)胞次生壁加厚，細(xì)胞內(nèi)容物多數(shù)降解。僅在基本組織細(xì)胞質(zhì)膜上存在較弱的ATP酶活性(圖版Ⅲ, A)。纖維細(xì)胞內(nèi)未觀察到ATP酶活性物質(zhì)沉積(圖版Ⅲ, B)。

竹稈基部的基本組織細(xì)胞和纖維細(xì)胞處于次生壁形成期。基本組織細(xì)胞核和細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)均已邊緣化分布，細(xì)胞間隙變大(圖版Ⅲ, C)；纖維細(xì)胞內(nèi)大部分物質(zhì)已降解(圖版Ⅲ, D)。2類細(xì)胞內(nèi)均未有ATP酶活性物質(zhì)沉積。

未在節(jié)部基本組織細(xì)胞內(nèi)觀察到明顯的ATP酶活性(圖版Ⅲ, E)。纖維細(xì)胞的細(xì)胞壁明顯加厚，具線粒體的纖維細(xì)胞質(zhì)膜上有ATP酶活性(圖版Ⅲ, F)。韌皮結(jié)細(xì)胞內(nèi)有少量運輸小泡和大量正在發(fā)育的蛋白質(zhì)晶體，細(xì)胞間存在大量胞間連絲，在降解物和小泡膜上有較弱的ATP酶活性(圖版Ⅲ, G)。

2.5 節(jié)隔缺失節(jié)的ATP酶活性

2.5.1 節(jié)間基部 節(jié)隔缺失節(jié)的節(jié)間基部，長細(xì)胞的細(xì)胞核多邊緣化分布，有淀粉粒體和晶體存在；短細(xì)胞內(nèi)液泡自兩端聚集，向中央靠攏(圖版Ⅲ, H)。纖維細(xì)胞細(xì)胞核核膜開始降解，中央大液泡未形成。在薄壁細(xì)胞和纖維細(xì)胞內(nèi)未觀察到ATP酶活性(圖版Ⅲ, H、I)；多數(shù)細(xì)胞的液泡內(nèi)有團(tuán)狀黑色物質(zhì)沉積。與短細(xì)胞相比，長細(xì)胞的液泡內(nèi)存在更多的黑色物質(zhì)(圖版Ⅲ, I)。

2.5.2 節(jié)部 竹稈節(jié)部的長細(xì)胞液泡膜和質(zhì)膜上ATP酶活性較弱；短細(xì)胞質(zhì)膜上ATP酶活性較強(圖版Ⅲ, J)。纖維細(xì)胞的質(zhì)膜、液泡膜上均有較弱的ATP酶活性(圖版Ⅲ, K)。多數(shù)韌皮結(jié)細(xì)胞細(xì)胞核雙層核膜明顯，出現(xiàn)核穿孔現(xiàn)象。在其質(zhì)膜、核膜、液泡膜上均有很強的ATP酶活性(圖版Ⅲ, L)。

3 分析與討論

前人研究發(fā)現(xiàn)，毛竹節(jié)間基本組織和纖維生長發(fā)育過程中，在基本組織和纖維細(xì)胞初生壁形成期，質(zhì)膜、運輸小泡、細(xì)胞器膜系統(tǒng)上均有ATP酶活性[28-29]。一般認(rèn)為ATP酶在質(zhì)膜、胞間連絲、運輸小泡等膜體系上沉積，主要的功能是參與物質(zhì)的分泌和共質(zhì)體運輸過程；胞間隙和細(xì)胞壁上的ATP酶主要與物質(zhì)的質(zhì)外體運輸有關(guān)；而在線粒體和葉綠體片層內(nèi)積累的ATP酶則對物質(zhì)的分解和合成起重要作用[30]。本研究結(jié)果表明，節(jié)間伸長初期，節(jié)間上部的ATP酶分布廣泛，多分布于質(zhì)膜和運輸小泡膜上，與節(jié)間基部相比，ATP酶活性較強。表明在節(jié)間伸長初期，節(jié)間上部ATP酶主要參與新細(xì)胞壁物質(zhì)的分泌和共質(zhì)體運輸，促進(jìn)新細(xì)胞壁的形成，提高細(xì)胞壁的伸展性，進(jìn)而影響細(xì)胞的伸長。在節(jié)間上部基本組織內(nèi)晶體和淀粉粒體外膜上也有ATP酶活性，此時淀粉粒和晶體可能起到貯存物質(zhì)，為細(xì)胞伸長提供物質(zhì)和能量的作用。

快速伸長期節(jié)間各細(xì)胞質(zhì)膜上均有較強的ATP酶活性，節(jié)間基部的ATP酶除了同節(jié)間上部一樣在質(zhì)膜和運輸小泡膜上分布，在線粒體外膜、胞間連絲和胞間隙內(nèi)均有ATP酶活性，與前人研究基本組織ATP酶沉積部位相同[28，31]，纖維細(xì)胞則主要在質(zhì)膜上沉積?？焖偕扉L期，節(jié)間ATP酶主要參與共質(zhì)體運輸，同時基部ATP酶與質(zhì)外體以及物質(zhì)的合成有關(guān)，與新細(xì)胞壁的形成、細(xì)胞伸長有密切關(guān)系。

熊文愈[15, 30]在研究毛竹節(jié)間生長過程中發(fā)現(xiàn)，存在由頂端分生組織直接衍生而來的居間分生組織，在節(jié)間伸長初期，整個節(jié)間以居間分生組織為主導(dǎo)，節(jié)間進(jìn)行居間生長；隨著節(jié)間伸長，節(jié)間上部細(xì)胞停止分裂，居間分生組織逐漸限于節(jié)間基部，最后亦成熟老化。董麗娜[32]在研究毛毛竹高生長過程中發(fā)現(xiàn)節(jié)間始終有一些由初生分生組織衍生而來的原始細(xì)胞，且在竹子節(jié)間伸長的過程中保持較長時間的分裂能力，短細(xì)胞即原始細(xì)胞；同時，節(jié)間分生組織區(qū)域隨著節(jié)間的伸長而逐漸縮小，分裂能力也逐漸減弱。本研究表明在厚壁毛竹節(jié)間伸長過程中，節(jié)間未觀察到明顯的居間分生組織細(xì)胞，短細(xì)胞保持著較高的細(xì)胞活性；在快速伸長期節(jié)間基部也未觀察到居間分生組織，基本組織和纖維細(xì)胞占節(jié)間主要部分，且節(jié)間伸長的主要因素是基本組織和纖維細(xì)胞的分裂和伸長導(dǎo)致的。

厚壁毛竹竹稈在生長過程中經(jīng)常會出現(xiàn)節(jié)隔缺失現(xiàn)象，節(jié)隔缺失的節(jié)間基部細(xì)胞內(nèi)未觀察到ATP酶沉積物；節(jié)部ATP酶主要分布在基本組織的質(zhì)膜、纖維細(xì)胞的質(zhì)膜和液泡膜及韌皮結(jié)細(xì)胞質(zhì)膜、核膜、液泡膜上，且活性均較強。相較于快速伸長期韌皮結(jié)細(xì)胞，ATP酶活性均較高。而快速伸長期韌皮結(jié)細(xì)胞間及與薄壁細(xì)胞相接處具有較多的胞間連絲，胞間連絲上ATP酶活性很高，細(xì)胞間進(jìn)行密切的物質(zhì)運輸，為基本組織的生長提供物質(zhì)和能量。由于竹稈節(jié)間的維管束具有嚴(yán)格的軸向方向，完全被基本組織細(xì)胞分開而相互游離，也沒有分支的現(xiàn)象，使維管束在節(jié)間無法進(jìn)行大量橫向的物質(zhì)交流，僅在節(jié)部，維管束彎曲、分枝形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，所以竹稈中物質(zhì)的橫向運轉(zhuǎn)和環(huán)流主要發(fā)生在節(jié)部[30, 33]。韌皮部在節(jié)部形成特殊的“韌皮結(jié)”結(jié)構(gòu)[34-36]，主要進(jìn)行分流、短距離運輸。節(jié)隔缺失的節(jié)部內(nèi)，韌皮結(jié)細(xì)胞的ATP酶活性升高也證明了韌皮結(jié)在竹稈內(nèi)物質(zhì)橫向交流運輸中的重要作用。節(jié)部結(jié)構(gòu)異常變化引起節(jié)間長度的異常，節(jié)隔的缺失引起節(jié)部與節(jié)間與物質(zhì)運輸有關(guān)結(jié)構(gòu)的變化，從而影響節(jié)間伸長生長。

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MC.分生細(xì)胞；PC.薄壁細(xì)胞；LPC.長細(xì)胞；SPC.短細(xì)胞；F.纖維細(xì)胞；PG.韌皮結(jié)細(xì)胞；ST.篩管；CC.伴胞；N.細(xì)胞核；K.核膜；ER.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；M.線粒體；V.液泡；Nu.核仁；TV.運輸小泡；IS.胞間隙；Pi.紋孔；Pla.胞間連絲；CW.細(xì)胞壁；PP.P蛋白；SG.淀粉粒；C.晶體；下同A～C.分生細(xì)胞期：A.分生細(xì)胞；B.細(xì)胞核具明顯的雙層核膜；C.各細(xì)胞器上的ATP酶沉積，液泡內(nèi)也有少量沉積；D～L.伸長初期：D.節(jié)間上部基本組織質(zhì)膜上ATP酶活性；E.節(jié)間上部的短細(xì)胞內(nèi)未降解的細(xì)胞核，有晶體存在；F.節(jié)間上部纖維的質(zhì)膜上ATP酶活性；G.節(jié)間基部的薄壁細(xì)胞內(nèi)ATP酶活性，有淀粉粒；H.節(jié)間基部的纖維細(xì)胞，有兩個明顯的核仁；I.節(jié)部的短細(xì)胞ATP酶活性；J.薄壁細(xì)胞質(zhì)膜上ATP酶活性，有晶體；K.韌皮結(jié)細(xì)胞ATP酶活性；L.篩管細(xì)胞和伴胞細(xì)胞ATP酶活性圖版Ⅰ 分生細(xì)胞期和伸長初期ATP酶活性MC.Meristematic cell; PC.Parenchyma cell; LPC.Long parenchyma cell; SPC.Short parenchyma cell; F.Fiber; PG.Phloem ganglion; ST.Sieve tube; CC.Companion cell; N.Nucleus; K.Karyotheca; ER.Endoplasmic reticulum; M.Mitochondria; V.Vacuole; Nu.Nucleolus; TV.Transport vesicle; IS.Intercellular space; Pi.Pit; Pla.Plasmodesma; CW.Cell wall; PP.P-protein; SG.Starch grain; C.Crystal；The same as belowFig. A-C. The meristematic cell stage: Fig. A.Meristematic cells; Fig. B.Nucleus had clear double karyotheca; Fig. C.Different kinds of organelle membrane system had high ATPase activity, which a small amount of deposition within the vacuole; Fig. D-L. The initial elongation stage: Fig. D.The plasma membrane of the ground tissue had high ATPase activity in the upper part of internode; Fig. E.There were undegraded nucleus and crystals in the short parenchyma cells; Fig. F.The plasma membrane of fiber also had ATPase activity in the upper part of internode; Fig. G.The ATPase activity and starch grains in the ground tissue in the basic part of internode; Fig. H.The fiber cells had two distinct nucleolus in the basic part of internode; Fig. I.The ATPase activity in the short parenchyma cells of the node; Fig. J.The ATPase activity and crystals in ground tissue; Fig. K.The ATPase activity in the phloem ganglion; Fig. L.The ATPase activity in the sieve tube cells and companion cellsPlate Ⅰ The ATPase activity in the meristematic cell stage and initial elongation stage

A.節(jié)間上部長細(xì)胞ATP酶活性；B.節(jié)間上部短細(xì)胞ATP酶活性；C.節(jié)間上部纖維細(xì)胞ATP酶活性；D.節(jié)間上部篩管和伴胞細(xì)胞ATP酶活性；E.節(jié)間基部薄壁細(xì)胞ATP酶活性；F.節(jié)間基部纖維細(xì)胞ATP酶活性；G.篩板上分布大量P蛋白；H.紋孔上ATP酶活性；I.篩管細(xì)胞ATP酶活性；J.節(jié)部的薄壁細(xì)胞與韌皮結(jié)細(xì)胞間的胞間連絲上ATP酶活性；K.韌皮結(jié)細(xì)胞胞間連絲上ATP酶活性；L.節(jié)部的纖維細(xì)胞ATP酶活性圖版Ⅱ 快速伸長期ATP酶活性Fig. A.The ATPase activity in the long parenchyma cells in the upper part of internode; Fig. B.The ATPase activity in the short parenchyma cells in the upper part of internode; Fig. C.The ATPase activity in the fiber cells in the upper part of internode; Fig. D.The ATPase activity in the sieve tube cells and companion cells; Fig. E.The ATPase activity in the ground tissue in the basic part of internode; Fig. F.The ATPase activity in the fiber cells in the basic part of internode; Fig. G.There were a large number of P-protein in the sieve elements; Fig. H.The ATPase activity in the pit; Fig. I.The ATPase activity in the sieve elements; Fig. J.The plasmodesma between parenchyma cells and phloem ganglions had ATPase activity; Fig. K.The plasmodesma between phloem ganglions had ATPase activity; Fig. L.The ATPase activity in the fiber cells in the nodePlate Ⅱ The ATPase activity in the rapid elongation stage

A～G.成熟期：A.節(jié)間上部的短細(xì)胞ATP酶活性；B.節(jié)間上部的纖維細(xì)胞ATP酶活性；C.節(jié)間基部的薄壁細(xì)胞ATP酶活性；D.基部的纖維細(xì)胞ATP酶活性；E.節(jié)部的薄壁細(xì)胞ATP酶活性，少量胞間連絲存在；F.纖維細(xì)胞的細(xì)胞壁明顯加厚；G.韌皮結(jié)細(xì)胞ATP酶活性；H～L.節(jié)隔缺失節(jié)：H.薄壁細(xì)胞ATP酶活性；I.纖維細(xì)胞ATP酶活性；J.節(jié)部薄壁細(xì)胞ATP酶活性；K.纖維細(xì)胞ATP酶活性；L.正在發(fā)育的韌皮結(jié)細(xì)胞ATP酶活性，有核穿孔現(xiàn)象圖版 Ⅲ 成熟期和節(jié)隔缺失節(jié)的ATP酶活性Fig A-G. The maturity stage: Fig. A.The ATPase activity in the short parenchyma cells in the upper part of internode; Fig. B.The ATPase activity in the fiber cells in the upper part of internode; Fig. C.The ATPase activity in the parenchyma cells in the basic part of internode; Fig. D.The ATPase activity in the fiber cells in the basic part of internode; Fig. E.The ATPase activity and little plasmodesma in the parenchyma cells in the node; Fig. F.The cell walls of fiber cells thickened significantly; Fig. G.The ATPase activity in the phloem ganglions; Fig. H-L. The internode which had no diaphragm: Fig. H.The ATPase activity in the parenchyma cells; Fig. I.The ATPase activity in the fiber cells; Fig. J.The ATPase activity in the parenchyma cells in the node; Fig. K.The ATPase activity in the fiber cells in the node; Fig. L.The ATPase activity in the developing phloem ganglions which had nuclear perforation phenomenonPlate Ⅲ The ATPase activity in the maturity stage and the internode which had no diaphragm

(編輯:潘新社)

Ultracytochemical Localization of ATPase during the Rapid Elongation Growth Stage inPhyllostachysedulis‘Pachyloen’ Culms

XU Tingting, YANG Guangyao, YANG Qingpei, YU Fen*

(Jiangxi Provincial Key Laboratory for Bamboo Germplasm Resources and Utilization, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)

The ultracytochemical localization of ATPase during the rapid height growth stage inPhyllostachysedulis‘Pachyloen’ culms was studied with cytochemical technology. The development of internode elongation can be divided into four stages: meristematic stage, initial elongation stage, rapid elongation stage and maturity stage. The results showed that the plasma membrane, karyotheca, organelle membrane system all had high ATPase activity at the meristematic stage. During the initial elongation stage, the plasma membrane of the ground tissue had high ATPase activity in the upper part of the internode, while the short parenchyma cells had higher ATPase activity. There is no ATPase deposition in any cells of the basic part of internode. During the rapid elongation stage, ATPase activity of ground tissue in the basic part of internode was higher than that in the upper part, where the plasma membrane, transport vesicle, intercellular space and plasmodesma all had ATPase activity. Only the plasma membrane of ground tissue in the upper part of internode had low ATPase activity during the maturity stage. During the elongation growth of internode, ATPase was mainly related with synthesis and transport of new cell wall materials, while ATPase around the crystals and starch grains outer membrane played a role in storing materials. At the basic part of internode which had no diaphragm, ATPase activity was not observed, while phloem ganglion had high ATPase activity in the node. The changes of the structure related to mass transport between internode and node were caused by the loss of diaphragm, furthermore influenced internode elongation.

Phyllostachysedulis‘Pachyloen’; ATPase; growth in height; culm; the elongation growth of internode

1000-4025(2016)08-1566-09

10.7606/j.issn.1000-4025.2016.08.1566

2016-04-22;修改稿收到日期:2016-07-04

國家自然科學(xué)基金(31460177,31000289)

許婷婷(1991- )，女，碩士研究生，主要從事植物發(fā)育解剖學(xué)研究。E-mail: xutingting19910715@163.com

*通信作者:于 芬，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事發(fā)育植物學(xué)研究。E-mail: yufen930@163.com

Q944.62

A