薄壁細胞是竹材基本組織中的主要細胞類型起到填充及淀粉貯存作用,是竹材中重要的力學承載單元之一。采用共聚焦熒光顯微技術對解離后的竹材薄壁細胞形態(tài)進行成像觀察,透射電子顯微鏡成像發(fā)現(xiàn)薄壁細胞次生壁呈現(xiàn)寬窄交替的同心層狀結構,且單層厚度在0.2～0.3μm。在此基礎上利用532 nm共聚焦顯微拉曼光譜成像技術原位狀態(tài)下研究竹材薄壁細胞壁中木質素、纖維素區(qū)域化學,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)分出薄壁細胞復合胞間層以及次生壁,由于空間分辨率限制無法對薄壁細胞次生壁亞層進行區(qū)分。通過對薄壁細胞拉曼光譜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,而木質素具有明顯的區(qū)域選擇性,主要匯聚于復合胞間層及次生壁內層。與木質素共軛相聯(lián)的松柏醛/芥子醛,以酯鍵和醚鍵與木質素和半纖維素相聯(lián)的對羥基肉桂酸類與木質素分布規(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胞與纖維細胞各亞層中的空間取向差... 

【文章來源】：光譜學與光譜分析. 2020,40(09)北大核心EISCICSCD

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【部分圖文】：

毛竹維管束、 薄壁細胞橫切面及解離后的毛竹細胞熒光成像

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胞壁中纖維素、 半纖維素和木質素均能產(chǎn)生明顯的拉曼信號[13]。 比較竹材薄壁細胞, 細胞角隅(ccml), 復合胞間層(cml), 次生壁外層(s-out)以及次生壁內層(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)的拉曼信號強度與入射激光的偏振方向存在明顯的相關性。 偏振光拉曼光譜1 083～1 100 cm-1積分成像發(fā)現(xiàn)薄壁細胞次生壁在徑向具有較高的拉曼信號強度[圖4(a)], 歸因于細胞次生壁的糖苷鍵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, 拉曼信號在同一細胞壁亞層中均一的強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)域進行積分, 薄壁細胞弦向次生壁具有更高的拉曼信號強度[圖4(b)], 此時弦向壁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積分時可以清楚的區(qū)分出竹材纖維細胞寬窄交替的層狀結構, 且窄層在激光偏振方向具有更高的拉曼信號強度[圖4(c)]。圖4 薄壁細胞(a: 1 083～1 100 cm-1, b: 2 840～2 930 cm-1)及纖維細胞(c: 1 083～1 100 cm-1) 纖維素分子取向拉曼光譜成像

【參考文獻】：
期刊論文
[1]拉曼光譜在天然纖維素結構研究中的應用進展[J]. 馬建鋒,楊淑敏,田根林,劉杏娥.  光譜學與光譜分析. 2016(06)



本文編號：3428708