毛竹薄壁細(xì)胞組分分布及取向顯微成像研究
發(fā)布時(shí)間：2021-10-10 16:08
薄壁細(xì)胞是竹材基本組織中的主要細(xì)胞類型起到填充及淀粉貯存作用,是竹材中重要的力學(xué)承載單元之一。采用共聚焦熒光顯微技術(shù)對解離后的竹材薄壁細(xì)胞形態(tài)進(jìn)行成像觀察,透射電子顯微鏡成像發(fā)現(xiàn)薄壁細(xì)胞次生壁呈現(xiàn)寬窄交替的同心層狀結(jié)構(gòu),且單層厚度在0.2～0.3μm。在此基礎(chǔ)上利用532 nm共聚焦顯微拉曼光譜成像技術(shù)原位狀態(tài)下研究竹材薄壁細(xì)胞壁中木質(zhì)素、纖維素區(qū)域化學(xué),通過C—H伸縮振動(2 789～3 000 cm-1)特征峰峰高拉曼成像成功的區(qū)分出薄壁細(xì)胞復(fù)合胞間層以及次生壁,由于空間分辨率限制無法對薄壁細(xì)胞次生壁亞層進(jìn)行區(qū)分。通過對薄壁細(xì)胞拉曼光譜380 cm-1（吡喃環(huán)C—C—C對稱彎曲振動）和1 600 cm-1（木質(zhì)素苯環(huán)伸縮振動）特征峰成像發(fā)現(xiàn)其次生壁中纖維素具有明顯的區(qū)域選擇性,而木質(zhì)素具有明顯的區(qū)域選擇性,主要匯聚于復(fù)合胞間層及次生壁內(nèi)層。與木質(zhì)素共軛相聯(lián)的松柏醛/芥子醛,以酯鍵和醚鍵與木質(zhì)素和半纖維素相聯(lián)的對羥基肉桂酸類與木質(zhì)素分布規(guī)律類似。采用偏振光拉曼成像闡明纖維素微纖絲在薄壁細(xì)胞與纖維細(xì)胞各亞層中的空間取向差...
【文章來源】：光譜學(xué)與光譜分析. 2020,40(09)北大核心EISCICSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
毛竹維管束、 薄壁細(xì)胞橫切面及解離后的毛竹細(xì)胞熒光成像
拉曼光譜中的特征峰是由樣品組份分子的非彈性散射產(chǎn)生的, 前人研究表明植物細(xì)胞壁中纖維素、 半纖維素和木質(zhì)素均能產(chǎn)生明顯的拉曼信號[13]。 比較竹材薄壁細(xì)胞, 細(xì)胞角隅(ccml), 復(fù)合胞間層(cml), 次生壁外層(s-out)以及次生壁內(nèi)層(s-in)拉曼光譜可以發(fā)現(xiàn)不同形態(tài)區(qū)域的拉曼特征鋒主要出現(xiàn)在2 897 cm-1(—CH, —CH2伸縮振動)波數(shù)區(qū)[14], 1 600 cm-1(木質(zhì)素芳香環(huán)伸縮振動), 1 098 cm-1(糖苷鍵C—O—C伸縮振動), 1 247 cm-1(木聚糖), 520 cm-1(纖維素C—O—C彎曲振動), 380 cm-1(吡喃環(huán)C—C—C對稱彎曲振動)(圖2)。2.3 毛竹薄壁細(xì)胞拉曼光譜成像
研究指出天然纖維素拉曼光譜中的三個主要特征峰位于380, 1 097和2 897 cm-1處, 分別歸屬于吡喃環(huán)C—C—C的對稱彎曲振動、 糖苷鍵C—O—C的非對稱伸縮振動、 以及CH和CH2的伸縮振動。 其中糖苷鍵C—O—C特征峰(1 097 cm-1)以及CH, CH2特征峰(2 897 cm-1)的拉曼信號強(qiáng)度與入射激光的偏振方向存在明顯的相關(guān)性。 偏振光拉曼光譜1 083～1 100 cm-1積分成像發(fā)現(xiàn)薄壁細(xì)胞次生壁在徑向具有較高的拉曼信號強(qiáng)度[圖4(a)], 歸因于細(xì)胞次生壁的糖苷鍵C—O—C非對稱伸縮振動更趨近平行于入射激光偏振方向。 另外, 拉曼信號在同一細(xì)胞壁亞層中均一的強(qiáng)度分布表明微纖絲高度定向有序排列。 由于纖維素分子中CH和CH2伸縮振動方向近乎垂直于糖苷鍵C—O—C非對稱伸縮振動, 因此對2 840～2 930 cm-1區(qū)域進(jìn)行積分, 薄壁細(xì)胞弦向次生壁具有更高的拉曼信號強(qiáng)度[圖4(b)], 此時(shí)弦向壁CH和CH2伸縮振動更趨近平行于入射激光方向。 同樣地對竹材纖維素方向敏感特征鋒1 083～1 100 cm-1積分時(shí)可以清楚的區(qū)分出竹材纖維細(xì)胞寬窄交替的層狀結(jié)構(gòu), 且窄層在激光偏振方向具有更高的拉曼信號強(qiáng)度[圖4(c)]。圖4 薄壁細(xì)胞(a: 1 083～1 100 cm-1, b: 2 840～2 930 cm-1)及纖維細(xì)胞(c: 1 083～1 100 cm-1) 纖維素分子取向拉曼光譜成像
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]拉曼光譜在天然纖維素結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 馬建鋒,楊淑敏,田根林,劉杏娥. 光譜學(xué)與光譜分析. 2016(06)
本文編號：3428708
【文章來源】：光譜學(xué)與光譜分析. 2020,40(09)北大核心EISCICSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
毛竹維管束、 薄壁細(xì)胞橫切面及解離后的毛竹細(xì)胞熒光成像
拉曼光譜中的特征峰是由樣品組份分子的非彈性散射產(chǎn)生的, 前人研究表明植物細(xì)胞壁中纖維素、 半纖維素和木質(zhì)素均能產(chǎn)生明顯的拉曼信號[13]。 比較竹材薄壁細(xì)胞, 細(xì)胞角隅(ccml), 復(fù)合胞間層(cml), 次生壁外層(s-out)以及次生壁內(nèi)層(s-in)拉曼光譜可以發(fā)現(xiàn)不同形態(tài)區(qū)域的拉曼特征鋒主要出現(xiàn)在2 897 cm-1(—CH, —CH2伸縮振動)波數(shù)區(qū)[14], 1 600 cm-1(木質(zhì)素芳香環(huán)伸縮振動), 1 098 cm-1(糖苷鍵C—O—C伸縮振動), 1 247 cm-1(木聚糖), 520 cm-1(纖維素C—O—C彎曲振動), 380 cm-1(吡喃環(huán)C—C—C對稱彎曲振動)(圖2)。2.3 毛竹薄壁細(xì)胞拉曼光譜成像
研究指出天然纖維素拉曼光譜中的三個主要特征峰位于380, 1 097和2 897 cm-1處, 分別歸屬于吡喃環(huán)C—C—C的對稱彎曲振動、 糖苷鍵C—O—C的非對稱伸縮振動、 以及CH和CH2的伸縮振動。 其中糖苷鍵C—O—C特征峰(1 097 cm-1)以及CH, CH2特征峰(2 897 cm-1)的拉曼信號強(qiáng)度與入射激光的偏振方向存在明顯的相關(guān)性。 偏振光拉曼光譜1 083～1 100 cm-1積分成像發(fā)現(xiàn)薄壁細(xì)胞次生壁在徑向具有較高的拉曼信號強(qiáng)度[圖4(a)], 歸因于細(xì)胞次生壁的糖苷鍵C—O—C非對稱伸縮振動更趨近平行于入射激光偏振方向。 另外, 拉曼信號在同一細(xì)胞壁亞層中均一的強(qiáng)度分布表明微纖絲高度定向有序排列。 由于纖維素分子中CH和CH2伸縮振動方向近乎垂直于糖苷鍵C—O—C非對稱伸縮振動, 因此對2 840～2 930 cm-1區(qū)域進(jìn)行積分, 薄壁細(xì)胞弦向次生壁具有更高的拉曼信號強(qiáng)度[圖4(b)], 此時(shí)弦向壁CH和CH2伸縮振動更趨近平行于入射激光方向。 同樣地對竹材纖維素方向敏感特征鋒1 083～1 100 cm-1積分時(shí)可以清楚的區(qū)分出竹材纖維細(xì)胞寬窄交替的層狀結(jié)構(gòu), 且窄層在激光偏振方向具有更高的拉曼信號強(qiáng)度[圖4(c)]。圖4 薄壁細(xì)胞(a: 1 083～1 100 cm-1, b: 2 840～2 930 cm-1)及纖維細(xì)胞(c: 1 083～1 100 cm-1) 纖維素分子取向拉曼光譜成像
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]拉曼光譜在天然纖維素結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 馬建鋒,楊淑敏,田根林,劉杏娥. 光譜學(xué)與光譜分析. 2016(06)
本文編號：3428708
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