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基于具缘纹孔膜特征的木质部栓塞机制研究进展

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木质部栓塞指外界气泡进入木质部充水管道导致的植物水分传导功能受阻.木质部输水管道间具缘纹孔膜是木质部栓塞形成、扩散和疲劳产生的关键部位,近年来,具缘纹孔膜特征在木质部栓塞机制研究中日益受到关注.为更全面和清晰理解木质部栓塞形成、扩散和疲劳过程中具缘纹孔膜的作用,本研究在整理分析国内外木质部栓塞相关研究的基础上,首先探讨被子植物、裸子植物木质部栓塞的形成机制和扩散规律,阐释栓塞形成和扩散的"气种假说",明确具缘纹孔膜的核心作用;然后分别针对具缘纹孔膜的构造、化学、物理和微力学性质与微液流行为等主要特征以及不同特征间的相互关系,归纳具缘纹孔膜在木质部栓塞形成、扩散和疲劳等不同阶段的重要作用,概述三维结构模型构建、化学成分原位检测、力学行为模拟和单个纹孔膜微液流量化分析等具缘纹孔膜特征关键表征方法的发展现状和问题;最后提出木质部栓塞应优先开展的3方面研究:1)不同水分条件下具缘纹孔膜化学成分、物理和力学性质的变化;2)气泡在水分与具缘纹孔膜三维孔隙结构间水-固耦合界面的形成与扩散方式;3)不同水分条件下具缘纹孔膜结构变化及其对微液流效率的影响.同时,亟待突破具缘纹孔膜三维空间结构的原位精准表征与生物模型构建及优化的技术瓶颈.通过进一步研究具缘纹孔膜构造、化学、物理、力学性质和微液流行为,揭示具缘纹孔膜特征对木质部栓塞的影响规律这一关键科学问题,将有助于深入理解木质部栓塞机制,为探究木质部抗旱机制、选育优良耐旱种质资源提供科学依据.
Research Progress in Mechanism of Xylem Embolism Based on Characteristics of Bordered Pit Membrane

李姗、李玉军、张亚、王杰、万贤崇、姜笑梅、孙熙佑、朱新京、殷亚方

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中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 100091

中国林业科学研究院木材标本馆 北京 100091

国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室 北京 100091

陕西科技大学环境科学与工程学院 西安 710021

西北工业大学机电学院 西安 710072

安徽师范大学生命科学学院 芜湖 241000

中国林业科学研究院林业新技术研究所 北京 100091

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木质部栓塞 具缘纹孔膜 构造 性质 微液流行为

国家自然科学基金青年项目北京市自然科学基金青年项目"十三五"国家重点研发计划

32001291618400482017YFD0600202

2022

10.11707/j.1001-7488.20220219

林业科学
中国林学会

林业科学

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.272
ISSN：1001-7488
年,卷(期)：2022.58(2)
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