杜仲显微成像技术及形态组学研究
杜仲是我国本土胶源树种，组织中含有一定数量专司储存杜仲胶(反式-1,4-聚异戊二烯)的含胶细胞，在生产中主要采用叶和果实提取杜仲胶。发展杜仲产业，推进杜仲胶加工和杜仲资源高值化综合应用，能够缓解天然橡胶资源紧缺，提升地区产业发展水平。目前，对于杜仲含胶结构细胞层次研究缺乏系统性。杜仲形态组学作为杜仲多组学研究的重要组成部分,注重对杜仲进行细胞、组织、器官和植株不同层次进行形态学研究，为杜仲多组学其他领域提供形态数据支撑。 在本研究中，建立了基于氯化法的杜仲含胶结构的特异性染色方法，在有效地区分含胶细胞及其他细胞结构同时提升了实用性、安全性。采用杜仲含胶结构的特异性染色方法，结合原位观察、整体观察和组织切片技术，对杜仲植株主要器官进行含胶细胞组织分布和整体形态的系统研究。建立了杜仲组织反式-1,4-聚异戊二烯显微红外成像方法，首次实现杜仲组织反式-1,4-聚异戊二烯进行原位成像。对比显微红外结果与光学显微镜结果，验证了杜仲含胶结构的特异性染色方法对反式-1,4-聚异戊二烯的染色选择性。提取含胶细胞形态学数据并进行分析，实现杜仲含胶细胞形态学的定量研究。取得了含胶细胞长度范围、长度分布、膨大端体积分布等形态学数据。对3组杜仲多年生茎皮层中含胶细胞全年轴长度进行统计，结果显示，杜仲多年生茎皮层含胶细胞中轴长度分布随季节变化无显著差异。采用整体观察法和解离观察法对杜仲子叶和茎中含胶细胞的发育中间形态进行分析，取得了杜仲子叶和茎中含胶细胞生成和分解过程的细胞形态变化证据链，并梳理了过程中的细胞形态变化。采用K-means聚类方法实现杜仲叶片变性染色图像和原始图像的叶脉面积提取。对2组杜仲雄树和雌树叶片形态数据进行单因素方差分析，发现雄树组与雌树组叶片红色成分、叶片绿色成分性状存在显著差异(P＜0.05),雄树组叶片红色成分、叶片绿色成分平均值均高于雌树组，雌树组叶片单位面积干重平均值高于雄树组。对杜仲成树叶片主要性状与叶脉胶丝数据进行相关性分析，结果显示，叶脉面积仅与叶脉面积比存在正相关性(P＜0.05)。叶脉面积比与叶片长、叶片宽、叶面积、叶周长、轴长和干重呈显著的正相关性(r＞0.80,P＜0.001),与叶片红色成分呈负相关性(r＜0,P＜0.01),与叶片绿色成分呈负相关性(r＜0,P＜0.05),与叶脉面积存在正相关性(r＞0,P＜0.05)。采用去壳低温处理方法有效地实现不同休眠程度的杜仲种子快速解除生长抑制;利用热裂解质谱法对杜仲幼苗叶片的含胶量进行测定，筛选出5个叶片含胶量高于采样地杜仲叶片含胶量最大值的杜仲幼苗，初步实现了杜仲幼苗的快繁快筛。
杜仲;形态组学;显微成像
北京化工大学
硕士
生物工程
董益阳;万宇平
2023
中文
Q949.751.5
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）