（精）第三章木材细胞.ppt

3.1 木材细胞的生成 3.1.1 形成层原始细胞的分裂 树木的生长包括高生长和直径生长。树木中木质部的绝大部分是由直径生长形成，它是形成层原始细胞分生的结果。 形成层有两种原始细胞：纺锤形原始细胞和射线原始细胞。 非叠生形成层:多数树种的形成层原始细胞排列不整齐，即它们的排列上下互相交错，不在同一水平面上。 叠生形成层:有些阔叶树种形成层原始细胞排列整齐，从垂直于形成层的方向观察，它呈显明的层次。 平周分裂：在弦向纵面的平周分裂，即原细胞一分为二，所形成的两个子细胞和原细胞等长，其中的一个仍留在形成层内生长成纺锤形原始细胞，另一个向外则生成为韧皮部细胞，向内则生成为木质部细胞。平周分裂使树干的直径增加； 垂周分裂：在径向两侧产生新的形成层原始细胞，以适应树干直径加大中形成层周长增加的需要。 3.1.2 木材细胞的形成和胞壁增厚 3.1.2.1 木质部子细胞的形体扩大阶段 木质部子细胞经由形成层原始细胞分生出后，即进入细胞形体的扩大阶段。 细胞形体的扩大主要表现为细胞尺寸增大，一般为直径增加和长度伸长。细胞尺寸的纵向增长，主要是细胞延伸的结果。 3.1.2.2 木质部子细胞的胞壁增厚阶段 形成层分生的木质部新细胞的胞壁很薄，新细胞在完成或接近完成形体增大后，还需要进入胞壁增厚的阶段。 在这一阶段，木材的各种细胞均仍具生命机能，只是原生质逐渐转化成为胞壁物质并添加在细胞壁上。 木材中的厚壁细胞：原生质全部转化为细胞壁时，细胞壁增厚阶段结束，细胞的生命活动停止。 木材中的薄壁细胞：薄壁细胞在增厚阶段只有部分原生质转化为细胞壁，另一部分的原生质在细胞位于边材范围的年份内尚保持生机，当边材转变成心材时，此部分原生质通过生理生化作用生成木材抽提物。 3.2 木材细胞壁结构 木材中的厚壁细胞在胞壁加厚以后变成围绕空腔的外壳，木材主要是由这类细胞构成，这是木材构成上的一个重要性状。 木材细胞壁的结构，往往决定了木材及其制品的性质和品质。因此，对木材在细胞水平上的研究，也可以说主要是对细胞壁的研究。 3.2.1 木材细胞壁的超微构造 木材的细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和木质素三种成分构成的，它们对细胞壁的物理作用分工有所区别。 纤维素----骨架物质； 半纤维素-----基体物质； 木质素-----结壳物质或硬固物质。 因此，根据木材细胞壁这三种成分的物理作用特征，人们形象地将木材的细胞壁称为钢筋-混凝土建筑。 纤维素是以分子链聚集成排列有序的微纤丝束状态存在于细胞壁中，赋予木材抗拉强度，起着骨架作用，故被称为细胞壁的骨架物质。 半纤维素是以无定型状态渗透到骨架物质中，借以增加细胞壁的刚性，故被称为基体物质。 木质素是细胞分化的最后阶段才形成，它渗透到细胞壁的骨架物质当中，可使细胞壁坚硬，所以被称为结壳物质或硬固物质。 3.2.1.1 基本纤丝、微纤丝和纤丝 木材细胞壁的组织结构，是以纤维素作为“骨架”的。它的基本组成单位是一些长短不等的链状纤维素分子，这些纤维素分子链平行排列，有规则地聚集在一起称为基本纤丝（又称微团）。 在电子显微镜下观察时，认为组成细胞壁的最小单位是基本纤丝。基本纤丝宽约3.5~5.0nm，断面大约包括40（或37~42）根纤维素分子链，在基本纤丝内纤维素分子链排列成结晶结构。 由基本纤丝组成一种丝状的微系统称为微纤丝。 微纤丝角（α）(microfibrillar angle)：细胞壁中微纤丝排列方向与细胞轴所成的角度。 3.2.1.2 结晶区和非结晶区 结晶区——沿基本纤丝长度的方向，纤维素大分子链排列最致密的地方，分子链规则平行排列，定向良好，反映出一些晶体的特征，所以被称为纤维素的结晶区。 在纤维素结晶区内，纤维素分子链平行排列，在x射线衍射图反映是高度结晶的，分子链与分子链间的结合力随着分子链间距离的缩小而增大。 非结晶区——当纤维素分子链排列的致密程度减小、分子链间形成较大的间隙时，分子链与分子链彼此之间的结合力下降，纤维素分子链间排列的平行度下降，此类纤维素大分子链排列特征被称为纤维素非结晶区（有时也称作无定形区）。 结晶区与非结晶区之间无明显的绝对界限，而是在纤维素分子链长度方向上呈连续的排列结构。 即 在一个基本纤丝的长度方向上，可能包括几个结晶区和几个非结晶区。