植物木质部在日常情况下,以及水分胁迫或树液冻融等情况下,常发生空穴化(cavitation),导致导管或管胞发生栓塞。空气溶解学说被认为是日常栓塞修复(embolism repair)的主要机制。Lewis等人(1994)在显微镜下直接观察到Thuja occidentalis L.的管胞切片样品干燥时逐渐空穴化,以及样品注水后栓子(embolus)逐渐坍塌的过程,由于栓子坍塌时间与他们的理论计算相吻合,因此该实验被作为空气溶解学说的证据之一。然而溶解学说不能解释植物体内较低负压下的栓塞修复。 为探索日常栓塞修复的机制,本实验研究完成了与Lewis等人(1994)类似的实验,将几种裸子植物木质部纵切,置于盖玻片与载玻片之间加水做成临时装片,在显微镜下进行观察。我们分别对这几种裸子植物木质部切片的脱水空穴化和复水时的栓塞修复进行了详细的实验观察,并且测量了每一树种的管胞中水与管胞壁的接触角。 我们得到的结论与Lewis等人(1994)的实验结论不同,观察到的现象是用溶解理论所不能解释的。在管胞栓塞修复的过程中我们发现在切片与玻片之间有大量的球形气泡,可见形成气泡数量随着切片中栓子的坍塌,其数量逐渐增多,体积增大,后来发现大气泡变大,小气泡变小至最终消失,整体气泡的数量逐渐减少,最终大约30-40min气泡的体积和数量的变化逐渐稳定,形成很多的大气泡。大气泡体积很长时间保持相对不变。玻片间气泡变化时间与栓塞修复的时间上是相互吻合的;另外将一个视野管胞中的栓子气体摩尔数与切片外部玻片间的气体摩尔数进行计算和比较,最终发现管胞内外气体的摩尔数基本保持一致。在栓塞修复的过程中发现有的长形气泡缩小时,会在管胞中突然的移动,同时体积有明显的缩小,缩小到球形气泡后会在管胞中跃动,这是可以根据气体排出来进行合理解释的;因此根据物理理论所做的定性分析和定量计算,在几种裸子植物中实验结果重复性很好,由此我们认为这几种裸子植物木质部切片管胞中的气体可能是排出管胞外而实现管胞栓塞修复,并非主要有空气溶解所致。 另外,对每一种树种管胞内腔壁的接触角进行测量和比较,并结合试验现象和数据,不能难看出接触角和空化发生及栓塞修复均有密切的联系。