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本研究以醉香含笑(Michelia macclurei Dandly.)为试材,应用GC-MS、HPLC、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等技术,研究醉香含笑花被片在发育和衰老过程中细胞微观结构和若干生理生化指标的变化。研究结果如下:
(1)激素变化与花被片衰老的关系。醉香含笑花被片发育初期,IAA、GA3、Zt等延缓衰老的激素含量较高,调节了花被片的发育,此时促进衰老的ABA激素含量较低。随着花被片展开,延缓衰老激素和促进衰老激素含量都发生一些变化,IAA含量明显下降,而GA3、Zt含量略有增加,但总体含量还是比第Ⅰ时期减少。ETH的含量明显增加,花被片细胞衰老加剧而脱落。由此推测,ETH可能是花被片衰老的促进剂,而并非诱导剂。
(2)抗氧化系统变化与衰老的关系。随着醉香含笑花被片逐渐衰老,细胞合成酶能力呈逐渐降低的趋势,维生素C、总酚、类胡萝卜素等物质随之减少,细胞中抗氧化系统清除自由基的能力开始下降,对于细胞的保护能力也降低,最终导致细胞进入程序性死亡。因此,抗氧化系统的抗氧化能力下降在一定程度上促进了细胞衰老,但这并不是细胞衰老的诱导因素。
(3)细胞内含物与细胞衰老的关系。细胞内含物是花被片发育过程中的一种物质积累,这些物质的积累,影响和反映了细胞衰老的进程,MDA和脯氨酸的含量是衡量细胞衰老的指标之一。在花被片发育早期细胞中MDA和脯氨酸的含量较低,随着花被片的发育和展开,细胞中的MDA和脯氨酸含量逐渐升高。当花被片进入衰老后期,MDA和脯氨酸大量积累。而酚类等物质的消耗和降解也会降低细胞抗衰老的能力,超氧阴离子和过氧化氢含量的增加则严重破坏了细胞膜的稳定性,使细胞代谢环境失调,加剧了花被片衰老。
(4)芳香物质变化与细胞衰老的关系。醉香含笑花被片芳香物质种类繁多,共鉴定出37种化学成分,在花被片发育与衰老过程中的变化比较复杂。从醉香含笑花被片5个时期的检测结果来看,芳香物质种类的变化趋势由少→多→少,第Ⅳ时期检测到的种类和相对含量最高,第Ⅴ时期又减少。说明花被片从幼蕾生长至花蕾完全长大这一阶段,主要是合成并积累芳香物质的前体物,而从花被片展开至萎凋是香气散发、花被片细胞衰老凋亡的阶段。
(5)细胞结构变化与衰老的关系。通过组织化学染色发现,花被片薄壁细胞具有淀粉复合物。当花被片处于发育期时,在光学显微镜和扫描电镜下,薄壁细胞内淀粉复合物的体积和数量呈动态变化,其数量由少逐渐增多,体积由小变大。在透射电镜下,第Ⅱ时期至第Ⅲ时期花被片基本薄壁组织中淀粉复合物、线粒体、溶酶体等逐渐增多。随着花被片进入衰老期,薄壁细胞中淀粉复合物逐渐转化为香气物质被散发,其数量和体积即逐渐减少变小,甚至消失。电镜下观察到花被片表皮细胞塌陷、细胞间隙出现裂痕,细胞中的线粒体、溶酶体等细胞器出现不同程度解体,细胞壁严重弯曲、变形,花被片脱落萎凋。花被片发育过程中细胞结构的变化基本和细胞程序性死亡变化趋势一致。