【目的】研究竹纤维单细胞中重要化学组分的分布,揭示竹纤维细胞壁中化学组分的分布规律。【方法】以6年生毛竹为研究对象,取竹壁中部竹材,制成超薄切片,利用高分辨率激光共聚焦拉曼显微镜对纤维细胞进行原位光谱采集,通过光谱成像技术分析毛竹纤维单细胞中重要化学组分的分布。【结果】S型木质素和G型木质素广泛分布于细胞壁各壁层中,而H型木质素则主要分布在细胞外缘。羟基肉桂酸的分布与H型木质素类似,也主要存在于细胞外缘的壁层中。纤维素在细胞壁宽壁层中的分布相对稳定,且比窄壁层具有更高的分布密度;从细胞外围向细胞内部,木质

【目的】探究不同热解条件下竹纤维细胞和薄壁细胞中主要组分的热解规律，分析热解过程对固体残余量和挥发分组成的影响，为竹材热解转化为高品质气体燃料和炭材料提供理论参考和借鉴，为开发清洁高效的梯度炭化及物理活化工艺提供技术支撑。【方法】选取3年生毛竹，利用热重—红外联用分析仪（TG-FTIR）对竹粉、水选分离出的竹纤维和薄壁细胞以及化学法分离获得的细胞壁纤维素、半纤维素和木质素在10、20和30℃·min~(-1)升温速率条件下进行热解特性与气体相对含量的半定量分析。【结果】10℃·min~(-1)、N_2气氛条件下，竹粉、竹纤维细胞和薄壁细胞的主热解阶段发生在180～400℃之间，三者固体残余量分别为19.8%、21.3%和17.5%。竹纤维素、半纤维素和木质素的主热解阶段分别发生在250～400℃、190～365℃和100～500℃之间，纤维细胞和薄壁细胞中纤维素的固体残余量分别为9.9%和6.3%，半纤维素的固体残余量分别为20.2%和18.3%，木质素的固体残余量分别为30.4%和25.8%。热重—红外光谱分析表明，热解产生的气体主要由CO_2、CO和CH_4等组成。纤维素热解产物中含C=O和C—O—C等官能团化合物的相对含量最高为65.8%，半纤维素中CO_2的相对含量最高为42.7%，木质素气体产物中合成气（CH_4、CO）含量最高为27.6%。提高升温速率，纤维素热解产物中含C=O和C—O—C等官能团化合物和木质素中合成气的相对含量减少约5%，半纤维素中CO_2含量增加近10%。【结论】1）竹粉、不同类型细胞及其三组分的热解特性各异，其中薄壁细胞-纤维素的固体残余量最低，纤维细胞-木质素的固体残余量最高；2）竹粉、竹纤维和薄壁细胞及其3种主要组分的热解气体组成类型基本相同，但相对含量存在明显差异，纤维素主要热解气体产物为含C=O、C—O—C等官能团化合物，半纤维素主要热解产物为CO_2和含C=O官能团化合物，木质素主要热解产物为CO_2和含C—O—C官能团化合物；3）随升温速率增加，竹粉、不同类型细胞及其3种主要组分的TG/DTG曲线整体向高温一侧移动，热解气体产物的红外吸收峰强度增加，CO和含C=O官能团化合物的相对含量有所降低。

【目的】构建棕榈藤材纤维细胞壁结构模型，扩大棕榈藤材的用途，提高棕榈藤材的利用率。【方法】选择高地钩叶藤为研究对象，对其高2 m处截取试样，经软化、聚乙二醇（PEG）包埋、切片、室温下经硼氢化钠（NaBH_4）溶液浸泡后，取出切片，用蒸馏水洗净，固定在载玻片上并置于拉曼显微镜下，利用显微共聚焦拉曼光谱仪依次对纤维细胞角隅（CC）、复合胞间层（CML）、次生壁外层（S_1）、次生壁中层（S_2）及次生壁内层（S_3）采用逐点扫描显微探针成像方法获取光谱数据集，再利用Lab Spec5软件进行处理，从而测得纤维细胞不同形态区域细胞壁的化学成分浓度。【结果】纤维S_2的纤维素浓度最高，CC最低；相反，CC木质素浓度最高，S_2木质素浓度最低；CML纤维素和木质素浓度介于S_2和CC之间。纤维细胞S_1半纤维素浓度最高，S_2和S_3均较低，CML和CC最低。S_3、S_1纤维素的浓度差异较小，而木质素与半纤维素浓度的差异较大；其中，S_1木质素和半纤维素的浓度高于S_2和S_3。【结论】高地钩叶藤纤维细胞壁次生壁（S）纤维素、半纤维素浓度高于CML，而木质素浓度低于CML;S_1、S_2和S_3纤维素浓度相差不大，但S_1木质素和半纤维素的浓度高于S_2和S_3。

木素的存在及其分布对木材加工工业和制浆造纸业有着重要影响。该文对木素分布测定的主要方法和木素标记方法进行了论述,同时还对木素在针叶材、阔叶材和应力木中的局部分布进行了概述。迄今为止,没有一种单一的方法或联合方法能清晰明确地提供完全的木素及其分布的定量分析,对木素及其分布研究还有待于进一步完善。

细胞壁纹孔是植物组织细胞间至关重要的结构通道。竹子茎杆节间细胞均呈纵向排列,纹孔是物质在细胞间横向输导和渗透的核心途径。系统深入地开展竹材细胞壁纹孔特征研究,对促进细胞壁结构和功能的深度诠释,竹资源的高附加值利用,以及仿生结构和材料设计等都具有重要的科学意义。然而,至今竹材纹孔相关研究成果积累十分稀少。本文系统研究竹材细胞壁纹孔的基本特征,为纹孔结构与功能相适性的相关探讨奠定理论基础,研究成果填补目前对竹材纹孔认识的空白。本文以常见经济竹种毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)J.H

木质素是木材细胞壁的第2大化学组分,对树木新陈代谢和生长发育具有重要作用,但木质素的存在阻碍了木材资源作为木质纤维材料的利用。文章分别详细阐述了木质素基因调控对木材细胞壁组分和组织细胞微观结构两方面影响的研究进展,以期为优质速生人工林的选育和培育提供科学理论依据,并在前人研究成果的基础上进行了展望。

【目的】研究毛竹材细胞壁纹孔的形态、结构和分布排列等特征,揭示维管束组织细胞间的纹孔通道,为竹子生长发育机制的深入研究和竹材高效利用提供理论依据。【方法】毛竹竹条经树脂渗透、树脂固化、组织消化和清洗干燥等处理后,获得单个细胞铸型和空间范围内多个细胞连接的立体铸型网络。结合毛竹切片扫描电镜图像,研究导管、薄壁细胞和纤维细胞的纹孔特征以及细胞间纹孔对的连接和分布特点。【结果】毛竹后生木质导管纹孔具明显的纹孔缘结构,并呈较高的选择性分布,即靠近维管束几何中心位置一侧的导管壁上往往密集分布大量纹孔,而另一侧纹孔则十分稀少或基本没有。导管铸型上,纹孔口和纹孔膜分别为0. 9～2. 7μm和1. 1～3. 8μm;维管束内存在小导管且相互间以具缘纹孔对连接;维管束内薄壁细胞纹孔比基本组织中的数量多、孔径大,紧邻木质部导管的薄壁细胞,其纹孔分布尤为密集;纤维细胞上纹孔稀疏分布,纹孔小、纹孔道狭长,纤维状管胞上分布有具缘纹孔;维管束内细胞间由纹孔对进行横向和纵向连接,并进一步形成流体移动的空间网络。【结论】树脂铸型法可直接展现纹孔立体结构,客观反映特定流体在竹材内部的扩散或渗透路径,适用于毛竹材细胞壁纹孔特征的研究。

【目的】探究由水分所引发的木材细胞壁孔隙结构变化规律与机制,为木材的热质转移、渗透性以及木材改性提供理论指导。【方法】将杨木和杉木分别制成5 mm(径向)×5 mm(弦向)×1 mm(轴向)的木片,基于氮气吸附法、差示扫描热孔计法考察试样在绝干状态、气干状态、纤维饱和状态和饱水状态4种典型水分状态下的孔径分布、比表面积、孔体积等特征参数,并对比不同状态和不同树种间的孔隙结构差异。【结果】木材细胞壁孔径大多在10 nm以下,尤其以4 nm以下为主,10 nm以上孔隙相对较少;随着含水率的提升,木材细胞壁孔径分布曲线显著升高,从气干状态到纤维饱和状态,杨木和杉木的孔径分布最大值分别增加了52.73%和58.62%,而从纤维饱和状态到饱水状态,两者分别增加了435.24%和470.43%。【结论】在木材由绝干状态逐渐吸湿,以及吸水至饱水状态的过程中,木材细胞壁孔隙体积呈明显增大趋势。在木材达到饱水状态后,细胞壁孔隙体积增大至极限,但由于自由水的冰点下降,其在-2℃左右产生大量吸热信号进而干扰测量结果,故此时差示扫描热孔计法所测得的孔径分布参考范围有限。不同树种间孔隙分布差异不明显。

【目的】以不同生长期的毛竹材纤维细胞壁为研究重点,在纳米尺度下分别表征不同竹龄毛竹材纤维细胞壁的结构特征和力学性能,阐明成熟毛竹材纤维细胞壁的结构特征和力学性能与幼龄竹和过熟竹的差异,为竹材的科学采伐和竹材分级、改性及重组研究与合理利用提供理论依据。【方法】采用滑走显微制片法观察毛竹材横切面显微结构并精准确定其纳米压痕测试部位,应用纳米压痕技术结合非包埋制样法对0.5年幼龄毛竹、4.5年成熟毛竹和10.5年过熟毛竹材纤维细胞壁力学性能进行研究;利用广角X-射线散射法结合高斯拟合算法对不同竹龄毛竹材纤维细胞

为进行经济海藻枝管藻细胞壁多糖和胞外多糖的超微定位,本文以钌红电镜细胞化学方法制备枝管藻透射电镜样品。结果表明,钌红染色方法不仅比常规电镜制样方法能够更完整地显示海藻细胞壁的超微结构,而且使枝管藻多糖在细胞壁内、外的分布在透射电镜下直观可见:细胞壁内的多糖物质主要呈多层紧密排列的微纤维状,细胞表面的多糖物质则呈松散的网状。本结果为研究海藻细胞壁的超微结构和海藻吸附重金属的作用部位提供了技术支持。

对12个月的茶秆竹进行细胞壁解剖特性和木质素微区分布的研究,运用光学显微镜、激光共聚焦扫描显微镜以及颜色反应鉴定木质素的存在,利用组织化学染色方法及其可见光显微分光光度计半定量测定竹材纤维、薄壁组织和导管细胞壁各微区的木质素含量。12个月时细胞壁全部木质化,木质素在各组织中均有分布,其含量因组织类型及其细胞壁微区不同而有差异。从组织化学染色及可见光吸收光谱图的吸收峰值,说明细胞壁各微区中存在愈创木基(G)和紫丁香基(S)2种木质素组成单元。竹壁径向和纤维帽不同位置的木质素含量未有明显的规律性变化。纤维次生壁具有薄厚层交替的多层结构,薄层木质素含量大于厚层。

【目的】为进一步分析木材细胞壁与水分之间的相互作用，探究了糠醇改性前后木材细胞壁在典型水分状态下物理环境（孔隙）的变化规律和细胞壁水分的结合状态。【方法】以速生青杨为研究对象，利用糠醇改性改变木材细胞壁水分存在的物理环境，分别利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、傅里叶红外光谱和氮气吸附法考察绝干状态下改性材的微观形貌、改性剂分布、官能团和孔隙结构，并利用差示扫描热孔计法和二维低场核磁共振技术分析低湿、气干、高湿和纤维饱和状态下改性前后木材细胞壁物理环境的变化规律以及细胞壁水分的结合情况。【结果】糠醇改性后木材的质量增长率、体积增长率分别为35.1%和12.6%，并伴随细胞壁增厚现象。改性后木材细胞壁的比表面积和孔体积分别降低了29.9%、35.3%，糠醇树脂堵塞了木材细胞壁的部分孔隙。从低湿状态到纤维饱和状态，未处理材和改性材孔体积均呈现增加趋势，未处理材细胞壁孔径分布极大值从3.41 mm~3/g增加到5.65 mm~3/g，增加了65.7%，糠醇改性材细胞壁孔径分布极大值从2.99 mm~3/g增加到4.63 mm~3/g，增加了54.9%。在不同水分状态下，糠醇改性材的细胞壁孔体积均低于未处理材，并且在高湿环境下，水分对木材细胞壁孔体积影响更加明显。随着相对湿度升高，未处理材和糠醇改性材的含水率都增加，但是糠醇改性材含水率低于同等条件下的未处理材，吸湿性降低。含水率增加，未处理材和糠醇改性材细胞壁水分T_1/T_2值降低，水分移动性增加。糠醇改性材中两种细胞壁水分的T_1/T_2值远高于未处理材，进一步说明糠醇改性改变了木材细胞壁的物理环境，限域空间束缚增加使得水分子移动性降低。【结论】经糠醇改性后，糠醇树脂进入木材细胞壁并发生原位聚合，造成在绝干、低湿、气干、高湿、纤维饱和状态下，改性材细胞壁孔体积均低于未处理材，并且在高湿度状态下，孔体积表现出更大的增长率。物理环境的变化造成木材细胞壁容纳水分的空间减少，同时，水分子受到细胞壁的物理束缚增加，移动性降低。

【目的】基于扫描热显微镜(STh M)对木材细胞壁横切面和径切面进行扫描,研究木材微观尺度的导热特性,以获得木材细胞壁微观组成和构造对导热特性的影响机制。【方法】使用钻石刀对北美红栎试样进行显微切片以获得足够光滑的试样表面,制备符合扫描热显微镜和显微拉曼光谱测试要求的试样。采用扫描热显微镜的热传导对照模式对北美红栎纤维细胞区进行扫描成像。【结果】STh M测试结果表明,STh M探针在横切面对木材细胞壁进行扫描时,细胞壁胞间层和角隅区域的STh M探针电流强度明显低于S2层,即细胞壁胞间层和角隅区域的导热

以杉木成熟材晚材为研究对象,采用化学成分选择性脱除方法依次脱除木质素和半纤维素。利用纳米压痕技术,在纳米尺度上,探讨半纤维素和木质素对木材细胞壁压入力学性能的影响。结果表明:木质素对细胞壁的弹性模量影响显著,脱除木质素后细胞壁弹性模量损失了6.53%。半纤维素是一种界面高分子,在细胞壁中作为连接纤维素和木质素的界面偶联剂,对细胞壁的纵向弹性模量影响极显著,脱除半纤维素后细胞壁弹性模量损失约为9.16%。木质素和半纤维素对细胞壁的硬度影响均显著。木质素脱除后,细胞壁硬度降低了16.98%。半纤维素脱除处理与脱木质素处理相比,硬度仅下降了0.87%。

该文对有关木材细胞壁构造和木材细胞壁形成过程的主要研究做了归纳，尤其是对木质部形成和分化机理，木材细胞壁主成分的堆积过程的最新研究成果做了比较详细的介绍．这些研究对于我们清理迄今为止在木材构造方面的研究工作，确定２１世纪中国木材解剖学研究方向有一定帮助和借鉴