8種野生觀賞樹木葉的解剖結構及抗逆性比較

滕紅梅，肖 兵，崔克勇，王玲麗

(運城學院生命科學系，山西運城 044000)

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8種野生觀賞樹木葉的解剖結構及抗逆性比較

滕紅梅，肖 兵，崔克勇，王玲麗

(運城學院生命科學系，山西運城 044000)

[目的]比較黃刺玫等8種野生觀賞樹木的葉片解剖結構及抗逆性特點。[方法]采用半薄切片法研究8種野生觀賞樹木葉的解剖結構，并運用隸屬函數(shù)法分析其形態(tài)學測量指標。[結果] 8種樹木的葉均屬異面葉，由表皮、葉肉及葉脈3部分組成。表皮除接骨木外，都含有部分染色較深的異細胞，紅柄白鵑梅具有近圓形和長條狀2種形態(tài)的表皮細胞，僅楤木的表皮上具有多細胞表皮毛。葉肉柵欄組織中，黃刺玫、美薔薇、紅柄白鵑梅、水榆花楸的柵欄組織為2層，元寶楓為2～3層，接骨木、青榨槭、楤木為1層。葉主脈的上下兩側都含有厚角組織，其中元寶槭主脈具有維管束鞘，楤木的維管束周圍有腔隙。[結論]綜合分析認為黃刺玫、接骨木、美薔薇、水榆花楸的抗逆性較強，紅柄白鵑梅、元寶楓、青榨槭、楤木抗逆性中等。

野生觀賞樹木；葉；解剖結構；抗逆性

野生觀賞植物是指目前仍在原產地處于天然自生狀態(tài)的觀賞植物，是地方天然風景和植被的重要組成部分[1]，也是培育植物新品種重要的種質資源和原始資料[2]。目前，關于野生觀賞植物的研究多集中在引種繁育及抗逆性等方面[3-5]。葉片作為植物進化過程中對環(huán)境變化比較敏感且可塑性較大的器官，在不同選擇壓力下可形成各種適應形態(tài)，其結構特征最能反映環(huán)境因子的影響或植物對環(huán)境的適應[6]。筆者觀察了8種野生觀賞樹木葉的解剖結構，并比較了其解剖結構特點和抗逆性，以期為野生觀賞植物的引種栽培及管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試植物。8種野生觀賞樹木采自山西省西南部中條山區(qū)(表1)。

1.1.2 試劑與藥劑。戊二醛、鋨酸、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、95%乙醇、無水乙醇、環(huán)氧丙烷、Epon 812、DDSA、MNA、DMP-30、堿性品紅、亞甲藍、天青Ⅱ。A液(亞甲藍-天青Ⅱ)：0.13 g亞甲藍， 0.02 g天青Ⅱ，10 mL甘油，10 mL甲醛，30 mL磷酸緩沖液(pH 6.9)，50 mL蒸餾水，混合配制。B液(0.05%堿性品紅)：0.10 g堿性品紅，用50%乙醇加至10 mL，取3 mL用蒸餾水稀釋至60 mL。

表1 8種野生觀賞樹木

1.2 方法

1.2.1 半薄切片法。①取材和預固定：采取生長良好的8種植物的葉，按需要切塊；用2.5%戊二醛磷酸緩沖液預固定12 h以上。②漂洗、后固定和再漂洗：用0.1 mol/L磷酸緩沖液漂洗4次，每次20～30 min；用1%鋨酸進行后固定，4 ℃過夜；用0.1 mol/L磷酸緩沖液漂洗4次，每次20～30 min。③脫水、中間過渡和浸透過渡用30%乙醇→50%乙醇→70%乙醇→85%乙醇→95%乙醇→100%乙醇 Ⅰ→100%乙醇 Ⅱ 梯度脫水，每級20～30 min；先用1/2環(huán)氧丙烷和1/2無水乙醇進行中間過渡30 min，再用環(huán)氧丙烷過渡3次，每次20 min；用2/3環(huán)氧丙烷+1/3環(huán)氧樹脂(2.5 h)→1/2環(huán)氧丙烷+1/2環(huán)氧樹脂(2.5 h)→1/3環(huán)氧丙烷+2/3環(huán)氧樹脂浸透過渡，之后放在干燥器中，4 ℃過夜。④滲透和再滲透：在干燥器中打開裝材料的瓶蓋，放置12 h；用純環(huán)氧樹脂再滲透12 h。⑤包埋和聚合：環(huán)氧樹脂包埋，36 ℃→48 ℃→60 ℃各12 h聚合。⑥切片和粘片：在LEICA RM2265切片機上用單面刀片修理包埋塊，用玻璃刀制片，材料均為橫切，切片厚度均為1 μm；用銅網把制好的切片置于干凈載玻片的水滴中，在60 ℃烤片臺上待水分烤干后，轉移到42 ℃烤片機中烘烤24 h以上。

1.2.2 染色方法。采用亞甲藍-天青 Ⅱ-堿性品紅方法染色。烘干的半薄切片上滴加A液，放置在60 ℃烤片臺上2 min；用自來水沖洗切片上的染液1 min，再蒸餾水經過；再用B液染色，放置在60 ℃烤片臺上6 min；用自來水沖洗切片上的染液1 min，再蒸餾水經過；在室溫下干燥即可。

1.2.3 測量方法。對8種植物葉的葉片厚度，上、下表皮細胞層厚度，上、下表皮角質層厚度，主脈厚度，柵欄組織厚度，海綿組織厚度8項指標進行比較，使用LEICA DM2500正置熒光顯微鏡觀察，采用LAS v3.8.0成像系統(tǒng)進行測量，每個部位隨機選取10個制片，15個視野進行測量，所得數(shù)據(jù)為測量15次的平均值。

2 結果與分析

2.1 8種野生觀賞樹木葉的解剖結構特點 8種野生觀賞樹木的葉片均由表皮、葉肉和葉脈3部分構成，為異面葉。其結構特點見圖1。

注：1.黃刺玫；2.紅柄白鵑梅；3.美薔薇；4.水榆花楸；5.青榨槭； 6.元寶楓；7.接骨木； 8.楤木。Note：1.Rosa xanthina Lind.；2.Exochorda giraldii Hesse.；3.Rosa bella Rehd.et Wils.；4.Sorbus alnifolia(Sieb.et Zucc.)K.Koch；5.Acer davidii Franch.；6.Acer truncatum Bunge；7.Sambucus williamsii Hance；8.Aralia chinensis L.圖1 8種野生觀賞樹木的葉經主脈橫切面Fig.1 The transverse section of leaf main veins of the eight kinds of wild ornamental trees

2.1.1 黃刺玫。上表皮由1層長方形或近圓形的細胞組成，排列緊密，有多數(shù)染色較深的細胞，推測為異細胞，下表皮大小不一，具有氣孔窩，角質層明顯。柵欄組織細胞呈長柱形，包括2層，外層細胞較長，內層細胞較短，都具有豐富的葉綠體，海綿組織細胞呈不規(guī)則形。主脈處上下兩側均有厚角組織分布。

2.1.2 紅柄白鵑梅。上表皮細胞包括2種類型，一種為長條形，染色較淺，另一種為近方圓形的細胞，染色較深，2種類型的細胞相間排列。下表皮細胞較小，也是由染色較淺的長條形細胞和染色較深的方圓形細胞組成，2類細胞的形態(tài)均比上表皮的小。葉肉柵欄組織為2層，細胞呈不規(guī)則的柱形，含有豐富的葉綠體，胞間隙較明顯。海綿組織細胞排列疏松，胞間隙明顯，呈不規(guī)則形。主脈上下兩側有3～4層排列不規(guī)則的厚角組織分布。

2.1.3 美薔薇。上表皮由1層方圓形的細胞組成，排列緊密，細胞較大，有部分細胞染色較深。下表皮細胞小于上表皮。柵欄組織為2層，細胞呈不規(guī)則長柱形，含有豐富的葉綠體，胞間隙較明顯，海綿組織細胞呈不規(guī)則形，排列疏松。主脈維管束發(fā)達，上下兩側均有厚角組織分布。

2.1.4 水榆花楸。上表皮由1層長方形細胞組成。上表皮細胞大于下表皮，上、下表皮細胞中有個別細胞染色較深。上、下表皮的角質層明顯。葉肉的柵欄組織為2層，細胞呈短柱形，排列較疏松，含有豐富的葉綠體，海綿組織細胞呈不規(guī)則圓形，排列松散。主脈凸起，維管束發(fā)達，厚角組織明顯。

2.1.5 青榨槭。上表皮由1層長方形細胞組成。上表皮細胞大于下表皮，上、下表皮細胞中有個別細胞染色較深。下表皮的角質層明顯。葉肉的柵欄組織為1層，約占葉厚度的1/3，細胞呈短柱形，含有豐富的葉綠體，海綿組織細胞呈不規(guī)則形，排列松散。主脈維管束發(fā)達，維管束中具有成束排列的纖維。

2.1.6 元寶楓。上表皮由1層近圓形的細胞組成，上表皮細胞大于下表皮，上表皮部分細胞染色較深。柵欄薄壁組織2～3層，細胞呈長柱形，排列較緊密，海綿組織細胞圓形至不規(guī)則形，形態(tài)較大，胞間隙明顯。主脈維管束發(fā)達，維管束外圍韌皮部具有較大的圓形細胞腔隙，在維管束周圍具有一圈小型的厚壁組織構成的維管束鞘。

2.1.7 接骨木。表皮由1層長方形或近圓形的細胞組成，上表皮細胞大于下表皮，氣孔器明顯。柵欄薄壁組織為1層，細胞呈長柱形，海綿組織細胞呈不規(guī)則形，排列較松散。下表皮的角質層明顯，主脈處上、下表皮下方的厚角組織明顯。

2.1.8 楤木。表皮由1層近方形的細胞組成，表皮上具多細胞表皮毛，有盾形和針形2種。上表皮細胞大于下表皮。柵欄薄壁組織為1層，細胞呈長柱形，垂直于葉片表面排列，排列非常整齊，含有豐富的葉綠體，海綿組織細胞相對規(guī)則，排列相對緊密。葉脈橫上下表皮內側均含有厚角組織分布，主脈周圍具有4個腔隙，側脈周圍有2個。

2.2 8種野生觀賞樹木葉的解剖特征及抗逆性比較

2.2.1 8種野生觀賞樹木葉的解剖結構比較。

2.2.1.1 表皮。8種野生觀賞樹木的表皮都是由近圓形或長方形的細胞組成，為1層，細胞間彼此緊密嵌合，上表皮細胞普遍大于下表皮細胞。表皮細胞除接骨木外，都含有部分染色較紅的細胞，推測為異細胞，紅柄白鵑梅的表皮細胞由近圓形和長條狀的細胞連接組成，并且經染色后圓形細胞內部為紅色，條狀細胞內部為透明狀。8種植物中，僅楤木葉的表皮上具有表皮毛。

2.2.1.2 葉肉。8種植物的葉肉組織都分化為柵欄組織和海綿組織，均為異面葉。柵欄組織位于上表皮的下方，細胞呈長柱形，垂直于葉片表面排列，整齊緊密。海綿組織細胞形狀不規(guī)則，排列疏松，細胞間隙大。其中黃刺玫、美薔薇、紅柄白鵑梅、水榆花楸的柵欄組織為2層，元寶楓為2～3層，青榨槭、接骨木和楤木均為1層。

2.2.1.3 葉脈。8種植物葉脈的上、下兩側均有厚角組織分布。其中元寶槭維管束外圍有環(huán)狀的厚角組織構成的維管束鞘。楤木的維管束周圍有4個大的腔隙。

2.2.2 8種野生觀賞樹木葉的指標測定比較。由表2可知，8種野生觀賞樹木葉片厚度中接骨木最大，楤木最小。上表皮中青榨槭最厚，楤木最小。接骨木的下表皮、上下表皮的角質層以及葉脈厚度都最厚。

注：柵/海= 柵欄組織厚度/海綿組織厚度；葉緊密度= 柵欄組織厚度/葉片厚度×100%；葉疏松度= 海綿組織厚度/葉片厚度×100%。

Note：Palisade tissue to spongy tissue ratio(P/S)= thickness of palisade tissue(TP)/ thickness of spongy tissue(TS)；tightness of leaf palisade tissue(CTR)= thickness of palisade tissue(TP)/ leaf thickness(LT)×100%；looseness of leaf spongy tissue(SR)= thickness of spongy tissue(TS)/ leaf thickness(LT)×100%.

2.2.3 8種野生觀賞樹木葉抗逆性的綜合評判。 葉片的解剖結構特征是反映樹木對干旱生境適應能力非常重要的一個方面，是樹木抗旱性綜合評定必不可少的一部分[7]。張振師等[8-9]對植物葉形態(tài)解剖研究表明柵欄組織緊密度及厚度與抗旱性關系密切。

為全面了解8種野生觀賞樹木在抗逆性方面的差異，采用模糊數(shù)學中的隸屬函數(shù)法對8種植物的抗逆性進行綜合評價。參考前人的評價[10-11]，認為葉上、下角質層，上、下表皮細胞，柵/海比(柵欄組織和海綿組織合并為柵/海比)，葉片厚等9個指標與抗逆性呈正相關，用正隸屬函數(shù)計算，而海綿組織厚度、葉疏松度2個指標與抗逆能力呈負相關，用反隸屬函數(shù)計算。在對植物的抗逆性形態(tài)結構特征研究中，學者們普遍認為葉片上表皮角質層厚度、柵/海比重較大，因此，這幾個指標的權重較大，而其他指標的權重取值相對較小。權重的具體取值為：葉上表皮角質層厚度0.11、柵海比0.11、葉緊密度0.11、葉脈厚度0.11、葉上表皮細胞厚度0.08、葉下表皮細胞厚度0.08、葉下表皮角質層厚度0.08、葉片厚度0.08、柵欄組織厚度0.08、海綿組織厚度0.08、葉疏松度0.08。經計算，得到具體的隸屬函數(shù)值及綜合評價結果見表3。CE以Fuzzy數(shù)學中隸屬函數(shù)法綜合評價8種野生觀賞樹木的葉的抗逆性，其公式為：

f(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中，f(Xi)為抗寒隸屬函數(shù)值；Xi為指標的測定值；Xmin和Xmax分別為某一測定指標中的最小值和最大值。

如果某項指標與抗逆性呈負相關，則用反隸屬函數(shù)進行計算，計算公式為：

f(Xi)= 1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

隸屬函數(shù)評判結果表明，8種野生觀賞樹木的抗逆性排序為：黃刺玫=接骨木>美薔薇>水榆花楸>青榨槭>元寶楓>紅柄白鵑梅>楤木。

根據(jù)綜合評判值可將8種野生觀賞樹木分為2類：一類為抗逆性較強的種類，包括黃刺玫、接骨木、美薔薇、水榆花楸4種植物，另一類為抗逆性中等的種類，包括青榨槭、元寶楓、紅柄白鵑梅、楤木4種植物。

表3 8種野生觀賞樹木葉抗逆性結構的隸屬函數(shù)值及綜合評價

3 結論與討論

試驗結果表明：8種野生觀賞樹木的葉都屬于中生植物葉，為典型的異面葉。8種植物葉的解剖結構具有各自不同的抗逆性特點。8種野生觀賞樹木的葉表皮除接骨木外，都含有部分染色較紅的細胞，筆者分析認為是異細胞，異細胞中一般含有較豐富的內含物或者貯藏物，在逆境條件下這些積累的大量滲透調節(jié)物質可通過降低葉片滲透勢來維持葉片的保水和吸水能力，因此，推測異細胞對植物的抗逆性起到積極作用。8種植物的葉肉中的柵欄組織具有不同的特點。其中，黃刺玫、美薔薇、紅柄白鵑梅、水榆花楸的柵欄組織為2層，元寶槭為2～3層，其余3種為1層。發(fā)達的柵欄組織使葉片具有較高的緊實度，在惡劣的低溫和干旱等環(huán)境下對葉片具有良好的“圍墻效應”，表明黃刺玫等5種植物主要依靠增加柵欄組織層數(shù)以增加抗逆性。接骨木則主要依靠葉片厚度、角質層厚度占優(yōu)勢而獲得較強的抗逆性。

植物的抗旱性是其對干旱長期適應的一種復雜的綜合遺傳特性，不僅與自身形態(tài)解剖特征有關，在實踐應用中，具體評價某種植物的抗旱性還要結合受害癥狀及受害后的恢復情況來綜合考慮。

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科技論文寫作規(guī)范——引言

扼要地概述研究工作的目的、范圍、相關領域的前人工作和知識空白、理論基礎和分析、研究設想、研究方法和實驗設計、預期結果和意義等。一般文字不宜太長，不需作詳盡的文獻綜述。在最后引出文章的目的及試驗設計等。“引言”兩字省略。

Comparison of Anatomical Structure and Stress Resistance of Leaves of Eight Kinds of Wild Ornamental Trees

TENG Hong-mei, XIAO Bing, CUI Ke-yong et al

(Department of Life Science, Yuncheng College, Yuncheng, Shanxi 044000)

[Objective] To compare and analyze the anatomical structure and stress resistance of leaves of eight kinds of wild ornamental trees. [Method] Semi-thin sections method was used to study the anatomical structure, and morphological measurements were analyzed by membership function method. [Result] The leaves of eight kinds of wild plants belonged to bifacial leaf, which were composed of epidermis, mesophyll and leaf veins. ExceptSambucuswilliamsiiHance, epidermal cells of eight kinds of wild plants contained some idioblast which stained deeper. There were suborbicular and long strips two forms of epidermal cells inAraliachinensisL.; There were multicellular trichomes inAraliachinensisL. The palisade tissue ofRosaxanthinaLind.,RosabellaRehd. et Wils.,ExochordagiraldiiHesse., andSorbusalnifolia(Sieb. et Zucc.) K. Koch were composed of 2-layer cells, andAcertruncatumBunge 2-3 layer cells, other three plants 1-layer cells. The collenchyma were founded in upper and lower sides of the main veins. The main vein ofAcertruncatumBunge had bundle sheath, and there were lacuna around vascular bundle ofAraliachinensisL. [Conculsion] The stress resistance ofRosaxanthinaLind.,SambucuswilliamsiiHance,RosabellaRehd. et Wils. andSorbusalnifolia(Sieb. et Zucc.) K. Koch are stronger, and the others have medium resistance.

Wild ornamental trees; Leaf; Anatomical structure; Stress resistance

山西省科技攻關項目(20130311018-5)；運城學院博士啟動基金項目(YQ-2014020)。

滕紅梅(1969- )，女，山西運城人，教授，博士，碩士生導師，從事資源植物學研究。

2016-08-11

S 687

A

0517-6611(2016)29-0003-04