用结晶学的观点研究纤维植物细胞壁的结构及形成机理“阮锡根江泽慧陶灵虎（南京林业大学，南京，210037）（中国林业科学研究院）（大学）究细胞壁的途径用结晶学的理论和方法研究纤维植物细胞壁的结构及形成机理。目前的研究工作有以下4方面：①用结晶学的方法研究一些与纤维植物物性有关的参数纤丝角、结晶度；②研究纤维素大分子在细胞壁上的空间分布及形态如面取向、晶区分布问题等；③研究一些外在条件（温度、外力等）对结晶形成的影响；屮结晶形成的内在因素，什么细胞器支配结晶的形成。

　　纤维植物的厚壁细胞（例如棉花纤维、竹材的维管束、针叶材的管胞、阔叶材的木纤维）结构如所示。由表向里分别为初生壁和次生壁，次生壁又分为三层：即S，层、s2层、\层，其中s2层*厚约占全壁厚度70%以上，是构成细胞壁的主体。两个细胞的连接处称为胞间层。

　　细胞壁上的纤维构架是一种由纤维素分子组成的纤丝系统，其中初生壁分子排列完全无序，而次生壁S2层中的分子排列非常有规则，在某些区域构成晶体。

　　通常研究纤维植物细胞壁的结构及形成机理都采用生物学方法，既然细胞壁主体是52层，且52层第1：阮锡根，男，1938年12月生。南京林业大学倍息学院。教授显示有大量晶体特征，那么我们可以另僻一条研究细胞壁的途径用结晶学的理论和方法研究纤维植物细胞壁的结构及形成机理。作者等曾经对竹材、棉花纤维、木材做过这方面研究1~分别用普通显微镜和偏光显微镜观察木材或竹东北林业大学学报M的横截而切片（~ 61，是木材切片的观察结染。在偏光显微镜巾拍照的（a）中。左边树皮部分。其细胞喈没有s2m.因而看不到图像。

　　而苻侧啻到的那份是有含结晶的S眉。如果你注意m2（⑴中细胞的大小。可以看到（b）中标*'的细胞*大、它对应（a）中**看到的细胞而后有逐渐减小趋势、，树木木质的年龄是越近谢皮越年轻、因此你可以认为木材细胞随生长时间增长结晶化程度提高。因而体积变小。

　　a2用偏光和通显微镜观办木材棰切面切片的照片作押寿曾经用X射线衍射测量棉花纤维的衍射晷即为实验曲线（a）为棉花刚刚打诏的衍射曲线。是典型的无定形物质的衍射曲戊。而曲线（b）为I7d以后的衍射曲线，表叫W结品物质产生。用这些衍射曲线计算结晶度可以发现，花后5d开始结晶即、开始形成。5I4d结品度缓慢增加。14丨7d内陡然增加，「d后趋于请大值这表明棉花纤维丨7d左右5层已茧本定塑。竹材亦有类似规律d更深层次的结晶动力学规律待进一研究早材利晚材不同。晚材的结晶度高于早材-这一点可以结晶学理论解释-天然高分子结晶是在等等压条件下进行的、因此其吉卜斯自由能增世ACT　　In\ITri肖面走向问题是指纤维累晶胞有无晶面平行细胞壁现在有两种意见：一种认为（im）面平行于细胞壁；另一种意见是不存在任何晶面平行细胞壁的问题*也就是说晶面相对细胞萤是随机分布。Pres丨on等将X射线或电子射阮锡根等：用结晶学的观点研究奸缠植物细胞壁的结构及形成饥理线垂直照射在大叶法囊藻（Valoniamacrophysa）细胞的薄层壁面上时在父射线或电子射线衍射谱中并不出现（丨丨）面、因此认为（〗丨）面是与细狍t祢平行的明另一方面，冈野甩X射线衍g对赤松管胞中的纤维素结晶面走向问题进行研究。设径面《=「、弦面《=90'由（101>、（。lT）。（0U2）各面求取存在于含有细胞轴丽内晶轴/*的分布函数如果各面求得的。/lc有相位交义。那么就存在晶面平行于细胞壁面的可能，否则答案是否定的。实验结果各面的相位没有交义t因此冈野认为晶面相对于细胞壁是随机分布的面走向问题是细胞壁结构的重要课题之一，今后如对纤维植物单壁样品进行X厉衍射或电子衍射。相信会得到确切的结论，平极相机获得的木材X射线衍射相片蒯纤丝角用的木材衍射图无论面走向问题的答案是什么。晶粒在细胞壁上的堆积有织构现象是肯定的。需要研究的问题是：织构与纤维植物的宏观物理性能之间的关系。

　　织构与植物生长的关系。以及植物的某些细胞器（如微管）是如何影响织构形成的1111，（3）螺旋方向问题u纤维素丝围绕细胞作螺旋有咧，螺旋方向可以是右手螺旋（S螺旋）或左手螺旋（Z缧旋），实验结果是S2层多为右手螺旋，其原因、有待进一分析（'从结晶学的观点研究纤维植物细胞壁的结构及其形成醒，在国内夕卜还仅仅是初步。深入地进行研究必将促进植物科学的发展》科学的发展呼唤既懂生物学又了解物理、化学的综合人才a