近日，竹子研究院碩士研究生潘顯煜和教師邵繼鋒在《Horticulture Research》（中科院1區(qū)Top，IF 7.6）發(fā)表題為“Linking the structure of vascular bundles and mineral element deposition reveals the hub role of nodes in bamboo”（《維管束結(jié)構(gòu)與礦質(zhì)元素沉積結(jié)合，揭示節(jié)在竹子中的樞紐作用》）的研究論文。
竹類(lèi)植物有許多鮮明的生物學(xué)特征，其中竹節(jié)，就是竹類(lèi)植物的一個(gè)顯著特征。根據(jù)節(jié)生長(zhǎng)部位的不同，竹節(jié)可以分為三種類(lèi)型：莖稈節(jié)、筍芽節(jié)和竹鞭節(jié)。這些不同部位的竹節(jié)在結(jié)構(gòu)和功能上有什么區(qū)別和功能？在過(guò)去的幾十年里，人們對(duì)竹子中節(jié)的功能特性進(jìn)行了廣泛研究，包括物理和機(jī)械屬性、力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)組成等。然而，這些研究主要集中在莖稈內(nèi)的節(jié)區(qū)，忽略了節(jié)區(qū)的整體性，其中包括枝、葉、根的存在。節(jié)在竹類(lèi)植物中不僅是節(jié)間的連接點(diǎn)，同時(shí)也是葉、枝、分蘗芽和根的連接點(diǎn)。本研究以毛竹實(shí)生苗為研究材料，可視化莖稈、筍芽和竹鞭節(jié)點(diǎn)的維管束結(jié)構(gòu)（圖1）。
發(fā)現(xiàn)節(jié)由復(fù)雜而有序的維管束系統(tǒng)組成，其中莖稈節(jié)形成了肥大的維管束，并且有明顯的木質(zhì)部和韌皮部區(qū)域，而筍芽節(jié)和竹鞭節(jié)的韌皮部區(qū)域發(fā)育不明顯，但在竹鞭節(jié)中存在明顯的冠根和冠芽的維管束系統(tǒng)。
通過(guò)對(duì)節(jié)段內(nèi)不同礦質(zhì)元素Fe、Zn、Ca、K的沉積發(fā)現(xiàn)，不同礦質(zhì)元素在節(jié)段內(nèi)的積累和分布模式有很大的差異。比如在莖節(jié)中，F(xiàn)e從莖節(jié)底部到頂部的積累逐漸減少，主要積累在肥大和小維管束附近的細(xì)胞中，而Zn則沉積在節(jié)下部的肥大和小管束中。相比之下，Ca主要分布在鄰近肥大維管束和小維管束的細(xì)胞中，包括分散維管束細(xì)胞和薄壁細(xì)胞。而K幾乎存在于所有細(xì)胞，但在髓腔和木質(zhì)部轉(zhuǎn)移細(xì)胞中含量較少。
本研究探討了不同類(lèi)型毛竹節(jié)段的結(jié)構(gòu)差異，分析了節(jié)段在礦質(zhì)元素分布中的關(guān)鍵作用。結(jié)合維管結(jié)構(gòu)和礦質(zhì)元素的分布，揭示了竹節(jié)不僅是竹子不同組織的連接區(qū)，也是礦質(zhì)元素在竹體內(nèi)沉積和分布的樞紐。本論文邵繼鋒教授為通訊作者，潘顯煜和邵繼鋒為共同第一作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
（竹子研究院 邵繼鋒）
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