纳米技术林产化工研究的新动向

2.木材的生物构造与细胞形态chapter2Biologicalstructureandcellshapeofwood2.1.1植物细胞的结构与功能structureandfunction植物细胞是构成植物体的结构与功能的最小单位unit。细胞组成：细胞壁cellwall和内含物inclusion细胞壁：原生质体的代谢metabolize产物，坚硬stuff，使细胞具有一定的形状keepinshape。2.1植物细胞与植物纤维cellandfiberofplant1活细胞向植物纤维的形成过程Developmentofthelivingcelltowoodfiber2.1.2植物纤维与细胞壁构造1.Livingcell;2.Nucleus;3.Cytoplasm;4.Primarywall;5.Growthandlignificationofthecell;6.Deadcell;7.Lumen;8.InnerlayerS3;9.MiddlelayerS2;10.OuterlayerS1;11.Secondarywall;12.PrimiarywallP;13.Woodfiber2植物纤维细胞壁构造（1）胞间层middlelamella：（2）初生壁primarywall：（3）次生壁secondarywall：2.1植物细胞与植物纤维Simplifiedstrictureofawoodycell,showingthemiddlelamella(ML),theprimarywall(P),theouter(S1),middle(S2),andinner(S3)layersofthesecondarywall,andthewartylayer(W).2.1植物细胞与植物纤维3.细胞壁上纹孔pits的构造(1).定义：次生壁加厚时，一些未加厚，留下的孔道。(2).作用：Waterconduction(3).特点：成对inpairs出现。(4).构成：纹孔缘、纹孔腔、纹孔膜、纹孔托、纹孔口纹孔缘：pitborder纹孔腔：pitchamber纹孔膜：pitmember纹孔托：pittorus纹孔口：pitapeture2.1植物细胞与植物纤维2.1植物细胞与植物纤维(5).分类：单纹孔对simplepitpair、具缘纹孔对borderedpitpair、半具缘纹孔对halfborderedpitpair樟子松早材管胞径面上的具缘纹孔（边材），纹孔膜上有瘤状物2.1植物细胞与植物纤维树木的组成2.2木材的生物构造和细胞形态形成层cambium木质部xylem韧皮部phloem髓心pith2.2木材的生物构造和细胞形态2.2.1树木的宏观构造macroscopicstructure宏观（粗视）构造：肉眼nakedeye和低倍放大镜magnifier所观察到树干的构造。可见：树皮bark、形成层cambium、木质部xylem、髓心pith和木射线ray。显微构造microscopicstructure：电子显微镜electronmicroscope观察。可见各种细胞。1.树皮：形成层以外的部分，由外皮outer和内皮inner组成。外皮：已死亡组织deadorganism—木栓质phellem组织组成，防止水分散失，损伤和温度影响。内皮：活细胞livingcells组成，输送营养transportnutrients，称韧皮部phloem。2.2木材的生物构造和细胞形态ThreesectionsTransverse(crosssection)RadialTangentialThreedirectionsLongitudinalRadialTangential2.形成层cambium：树皮与木质部之间，具有分生能力possesstheabilitytodivide细胞组成（6-8层）。纺锤状fusiform母细胞，椭圆状elliptic母细胞。3.木质部xylem（1）横切面（crosssection）：年轮annualring：同心圆organizedinconcentricgrowthrings2.2木材的生物构造和细胞形态早材earlywood：年轮的内层。春末夏初形成的木材，腔大largecavities、色浅light-colored、壁薄thin-walled，生长快，向髓心。晚材latewood：年轮的外层。夏末秋初形成的木材，腔小、色深、壁厚thick-walled，生长慢，向形成层（2）径切面(radialsection)：（3）弦切面(tangentialsection)：（4）心材(heartwood)与边材(sapwood)：2.2木材的生物构造和细胞形态（5）木射线ray：初生木射线primaryray：从髓心至树皮的木射线raysinhorizontalfiles,extendingfromthepithtotheouterbark。次生木射线secondray：从木质部至树皮的木射线raysinhorizontalfiles,extendingfromanannualringtotheouterbark.4.髓心pith:第一年形成的组织representsthetissuesformedduringthefirstyearofgrowth.5.树脂道resincanal有些针叶材有树脂道。2.2木材的生物构造和细胞形态2.2木材的生物构造和细胞形态2.2.2针叶木的生物结构及细胞形态马尾松横切面crosssection（SEMX300）1.早材earlywood；2.晚材latewood；3.树脂道Resincanal落叶松横切面（LMX100）2.2木材的生物构造和细胞形态2.2.2针叶木(softwood)的生物结构及细胞形态组成：管胞tracheids、木射线raycells、薄壁细胞parenchymacells、树脂道resincanal1.管胞tracheids：木材中纵向longitudinal排列的厚壁细胞，占针叶木的90%，纸浆植物纤维细胞fibercell，纺锤状fusiform。有多个具缘纹孔borderedpits。起输送水分、无机盐、机械支撑作用conductingandsupportingcells。2.2木材的生物构造和细胞形态tracheids2.木薄壁细胞parenchymacellslongitudinal,thin-wall,simplepits3.木射线raycells由射线薄壁细胞rayparenchymacells和射线管胞raytracheids组成。2.2木材的生物构造和细胞形态4.树脂道resincanal：（1）组成：由木薄壁细胞包围分泌细胞，组成内充满树脂的孔道，多在晚材部分。（2）横向树脂道：Horizontalcanals存在于木射线中locatedinsidetherays，当边材转变为心材时，横向树脂道逐渐停止分泌secreteoleoresin作用。（3）纵向树脂道：longitudinalcanals与横向树脂道交织成网channelnetwork成分：萜烯类化合物terpineneandterpinoids，松节油turpentine和松香rosin为主要成分。2.2木材的生物构造和细胞形态B：轴向树脂道；c：横向树脂道；1.泌脂细胞；2.死细胞；3.伴生薄壁细胞；4.管胞；5.细胞间隙；6.射线管胞2.2木材的生物构造和细胞形态针叶材的细胞比例ratio树种管胞轴向薄壁细胞木射线轴向树脂道tracheidslongitudinalparenchymacellsraycellsresincanal日本赤松95.873.430.76鱼鳞松95.224.250.53落叶松95.164.580.26柳杉97.200.802.00日本冷杉93.860.295.852.2木材的生物构造和细胞形态2.2木材的生物构造和细胞形态2.2.2阔叶木hardwood的生物结构及细胞形态主要细胞组成：导管vessels、木纤维woodfibers、木射线raycells、木薄壁细胞parenchymacells。1.导管vessels：由一连串的轴向细胞形成的无一定长度的管状tube组织为导管，构成导管的单个细胞为导管分子Vesselelements，导管壁有纹孔pits，导管两端有穿孔Theendshavedisappearedmoreorlesscompletely。一般早材管孔大于晚材管孔largercavities。区别针、阔叶材的重要特征distinctivefeatures。2.2木材的生物构造和细胞形态长度length：0.3-0.8mm(1)有孔材porouswoods：a.环孔材ring-porouswoods：导管在年轮的早材部分排列为环状，早材到晚材变化明显，早材管孔大于晚材管孔（洋槐）Thevesselsarelargerandmorenumerousintheearlywoodportion。b.散孔材diffuse-porouswoods：早材导管与晚材导管大小无明显区别，如桦木、椴木thevesselsareevenlydistributedacrosstheannualring。2.木纤维woodfibercell是阔叶材主要的细胞之一，占木材体积thestemvolume的55%，造纸细胞。是厚壁细胞，有具缘纹孔borderedpits、单纹孔simperpits，在横切面oncrosssection呈四边形rectangular或多边形polygon，主要由三种细胞：管胞tracheids、纤维状管胞fibertracheids和韧型木纤维libriformcells。（1）管胞tracheids：具缘纹孔borderedpits，纹孔直径大于导管壁上纹孔直径largerthanthoseinthewallofvessels。（2）纤维状管胞fibertracheids：具缘纹孔，纹孔直径小于导管壁上纹孔直径smallerthanthoseinthewallofvessels。2.2木材的生物构造和细胞形态（3）韧型木纤维libriformcells：具有单纹孔simplepits的木纤维woodfiber，纹孔数目少、腔小、机械性能好，0.7-1.7mm，宽20-40m，造纸原料。3.木薄壁细胞parenchymacells：4.木射线raycells阔叶材的木射线多数为多列木射线inrows。在弦切面为纺锤状fusiform，2.2木材的生物构造和细胞形态阔叶材无射线管胞，由横卧射线薄壁细胞和直立射线薄壁细胞组成。横卧射线薄壁细胞：细胞的长轴方向与木纹方向垂直。直立射线薄壁细胞：在射线的中间部分。5.树胶道存在于有孔材中，也有受伤所致，如金缕梅科，龙脑属，龙脑香料。阔叶材不具有正常树脂道。2.2木材的生物构造和细胞形态南京杨弦切面（SEMX160）1.导管；2.木射线；3.木纤维2.2木材的生物构造和细胞形态阔叶木不同树种的细胞形态1.纤维；2.杨木导管；桦木导管；山毛榉导管；槭木导管；6.栎木早材导管；7.栎木晚材导管；8.栎木早材管胞；9.柔软组织细胞；10.射线细胞；M.导管壁与射线连接处纹孔；BP.具缘纹孔2.2木材的生物构造和细胞形态2.2木材的生物构造和细胞形态南京杨二向横切面（SEMX100）南京杨横切面（SEMX100）A.横切面；B.弦切面1.导管；2.木射线；3.纤维阔叶材主要细胞组织容积百分比（%）树种导管木纤维木射线薄壁组织vesselswoodfiberwoodrayparenchymacell毛白杨3555100小叶杨3654100加拿大杨325990大关杨365590臭椿18641802.2木材的生物构造和细胞形态电子显微镜下管胞壁分层结构模式：ML.胞间层；P.初生壁；S1.次生壁外层；S2.次生壁中层；S3-次生壁内层；W.瘤层2.2木材的生物构造和细胞形