第36卷，第2期 2016年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36 ,No. 2 -pp413-418 February2016
基于共聚焦显微拉曼光谱的毛竹细胞结构和成分研究
李晓丽”，周斌雄，张怡”，姚炎明”，何勇1* 1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州310058 2.浙江大学农学院茶学系，浙江杭州310058
3.浙江大学港口，岸及近海工程研究所，浙江杭州310058
摘要采用共聚焦显微拉曼光谱对毛竹薄壁细胞、薄壁纤维过渡细胞和纤维细胞进行研究。通过构建偏最小二乘（PLS定量区分模型来对这三种细胞中的差异进行分析，结果表明，该区分模型的建模和交互验证决定系数（R)分别为0.810和0.800，均方根误差（RMSE)分别为0.323和0.332。根据这一模型的回归系数，发现三种细胞的区别主要体现在1095，1319和1636cm-三个波数，这三个波数分别为纤维素、半纤维素和术质素的指纹特征峰。以这三个波数为自变量建立多元线性回归（MLR)模型，该回归模型的建模和交互验证决定系数（R分别为0.644和0.643，均方根误差（RMSE)分别为0.442和0.443，表明三种细胞在这三个波数处存在明显的差异。对小波变换基线消除后的拉受光谱信号进行化学成像分析，结果显示，纤维素微纤维与纤维轴成一个很大的角度，这一结构有利于提高细胞的弹性模量和硬度。半纤维素和纤维素微纤维通过氢键相连，并在范德华力的作用下紧密地结合在一起，因此在拉受化学成像中可以看到半纤维素和纤维素有相似的分布规律。三种细胞的细胞角和胞间层都高度的木质化，从细胞壁外层到内层木质化
程度逐渐降低，表明细胞壁的木质化从细胞角和胞间层开始，且木质化程度并不完全。关键词毛竹；纤维细胞；薄壁细胞；共聚焦显微拉曼光谱；小波变换
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI : 10, 3964/j. issn. 1000-0593(2016 )02-0413-06
儿乎都是轴向的，这增大了纤维弹性模量的临界阈值，有助于提高细长毛竹案部的抗弯性。然而，还没有学者通过毛价内部细胞的差异，来对毛竹纤维的成分和结构进行研究。
中国是世界上竹类资源最多，分布最广的国家之一。随着木材资源的匮乏，竹材成为造纸、纺织和板材的重要原材料。为了更好、更有效地利用竹材，需要对毛竹的结构和成分进行更深入的研究口。
竹子是单子叶植物，能够快速地伸长，却缺少维管束形成层，不存在二次增厚过程，这造成了竹秆的细长和中空3]。和木材相比，竹材的强度更高、韧性更好、硬度更大，这些特性主要是由分散在传输单元周围纤维帽中的纤维决定的。
Zou3]对毛竹纤维进行研究，发现纤维由直径在21～ 198nm之间的鹅卵石般的纤维素颗粒构成，这使毛竹变得柔软、不易碎。Wang运用拉受成像技术和纳米压痕技术对毛竹维管束区域进行了研究，发现毛竹纤维的纤维素纤维丝
收稿日期：2014-11-19，修订日期：2015-03-24
共聚焦显微拉曼光谱技术是拉受光谱分析技术与显微分析技术的有机结合，能对细胞结构进行原位、无损的检测，避免了传统化学检测方法对组织结构的破坏。基于拉曼光谱的化学成像技术，能够在原始状态下，直接显示细胞中的化学信息"}。目前，这一方法被广泛地运用于植物细胞的成分和结构的研究中7。
利用拉曼光谱技术结合偏最小二乘法，对毛竹薄壁细胞
(PAC）、薄睡纤维过渡细胞（TC)和纤维细胞（FC)进行定量区分，来探究这三种组织在成分和结构上的差异；并通过回归系数分析，探索造成这三种细胞差异的主要成分。然后运用小波变换方法去除拉曼光谱中荧光背景的干扰，并基于小波重构信号进行化学成像分析。
基金项目：2014年度浙江省公益性技术应用研究计划项目（2014C32091），国家自然科学基金项目(61201073，31471417)资助作者简介：李晓丽，女，1982年生，渐江大学生物系统工程与食品科学学院副教授
e-mail : xiaolili@ zju, edu, cn
*通讯联系人e-mail：yh@zju.edu-cn