摘要：【目的】揭示新疆雜交榛的抗旱解剖特征，為干旱荒漠栽培條件下抗旱品種（系）篩選及抗逆性評價體系的建立提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳?2個新疆雜交榛品種（系）葉器官為研究對象，通過切片顯微觀察、生物學統(tǒng)計分析，比較不同新疆雜交榛品種間的抗旱性差異。【結果】結果表明，12個新疆雜交榛品種（系）在上、下表皮厚度，柵欄組織厚度/葉肉組織厚度，葉片厚度，主脈厚度5項旱生結構指標中均具極顯著差異；5項旱生結構指標反映雜交榛各品種（系）抗旱性水平，其靈敏次序依次為：主脈厚度、葉片厚度、下表皮厚度、柵欄組織/葉肉組織、上表皮厚度；12個雜交榛品種（系）的抗旱順序為：3#>24#>7#>27#>8#>30#>29#>1#>12#>28#>26#>6#；聚類分析表明，新疆雜交榛26#品種為中等抗旱， 6#旱生適應性較差，其余品種（系）耐旱性較強?！窘Y論】參試的12個新疆雜交榛品種均具有顯著的旱生結構，但是各品種之間抗旱適應性存在較大差異。

關鍵詞： 新疆雜交榛； 葉； 解剖結構； 抗旱

中圖分類號：S661.1 文獻標志碼：A 文章編號：1009-9980？穴2012？雪06-1063-06

榛子（Hazel）為樺木科（Betulaceae）榛屬（Corylus L.），世界四大堅果樹種之一[1]。自1993年起，新疆林業(yè)科學院宋鋒惠等[2]陸續(xù)開展了雜交榛的引種、馴化、優(yōu)良品種篩選等研究。但是，在氣候較干旱的新疆地區(qū)，開展系統(tǒng)的榛子引種栽培技術研究尚屬空白。干旱是影響樹木成活與生長的重要限制因子，常引起大氣環(huán)境干燥、土壤缺水嚴重，使植物遭受水分脅迫[3]。在適應外界環(huán)境的過程中，植物葉片是對環(huán)境較敏感且可塑性較大的器官，其結構特征最能體現(xiàn)環(huán)境因子對植物的影響或植物對環(huán)境的適應性[4]。從葉片解剖結構來探討新疆雜交榛對干旱的生態(tài)適應性，可為新疆雜交榛抗旱性品種的選育、擴大栽種區(qū)域提供理論依據(jù)。

關于植物旱性結構的研究，國外已有大量報道。但對我國干旱區(qū)天然分布的植物旱性結構的研究尚少見，且缺乏系統(tǒng)的比較解剖學研究[5]。榛子屬于難生根樹種，迄今有關榛子的抗逆研究特別是抗旱性方面的研究報道還很少。王怡[6]曾做過3種植物的葉片解剖結構的研究，但僅限于虎榛子與文冠果、沙棘作比較，對榛子不同品種間的旱性結構特性沒有進行系統(tǒng)的研究。

我們旨在為新疆榛子種源的自然抗旱性差異尋找形態(tài)解剖學上的依據(jù)，并探索種源抗旱性機理，為抗旱性優(yōu)良種源、無性系的選擇、鑒別及在旱生區(qū)引種的生態(tài)適應性提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地設置在新疆伊犁霍城縣大西溝雜交榛匯集圃，位于東經80°45’，北緯44°21’，海拔1 000 m，地下水位較低。為伊犁河谷逆溫帶的上限，屬溫帶亞干旱氣候，主要降雨季節(jié)分布在7、8月份，氣候溫和，四季分明，日照充足，冬季較長，年均氣溫8.2 ℃，極端最高溫度為40.1 ℃，極端最低溫度為-42.6 ℃，無霜期165 d左右，年均降雨量219 mm。土壤為灰鈣土，質地以細沙和粉沙為主，區(qū)內沙化現(xiàn)象比較嚴重。

1.2 材料

試驗材料來源于新疆伊犁霍城縣大西溝雜交榛匯集圃，供試品種為10 a生的12個雜交榛（C. heterophylla Fisch×C. avellana L.）品種（系）樹，現(xiàn)-原品種名稱對應為：1#（80-13）、3#（82-11）、7#（84-72）、8#（80-4）、6#（84-36）、12#（85-49）、24#（80-43）、26#（84-254）、27#（B21）、28#（84-310）、29#（84-226）、30#（83-33）。于2011年7月15日，榛樹生長旺盛之際，每個品種（系）選擇樹勢中庸的3～4株樹，每株樹在樹體中部的東南西北方向上，分別選取葉片大小均勻、葉色一致、無傷病的健康功能葉共10枚，采樣后迅速將葉片擦凈，葉切割后（避開大葉脈）切成5 mm2的小片，用FAA固定液固定，并將其放入冰盒中保存及時帶回實驗室。

1.3 方法

1.3.1 解剖指標的測定 將FAA固定后的葉片采用石蠟切片法制作切片[7]。采用梯度酒精（50%、70%、 85%、95%、100%）依次脫水，用二甲苯透明，滲蠟，石蠟包埋，用Histo-STAT820輪轉式切片機切片，切片厚度為10～12 μm，番紅—固綠雙重染色，中性樹膠封片，Motic-BA4000型光學顯微鏡觀察葉肉細胞的形態(tài)，用與顯微鏡相連的Nikon照相機拍照，放大倍數(shù)為40倍，并利用Axioision 4.0軟件測量上表皮厚度、下表皮厚度、葉片厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度等指標[8]。

1.3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 利用Excel 2003對測定數(shù)據(jù)進行初步整理， 應用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行方差分析，不同指標及品種之間的多重比較用Duncan’s新復極差法。

2 結果與分析

2.1 12個新疆雜交榛品種葉的解剖結構特征

榛子葉為異面葉，橫切面上角質層近無，上、下表皮細胞各一層，細胞排列緊密。上表皮細胞長形至橢圓形，平均厚度約17.7 μm，長有表皮毛；下表皮細胞較小且不規(guī)則，平均厚度約11.06 μm，也被有表皮毛且可見有氣孔分布（圖1-a、b）。

葉肉中柵欄組織排列緊密，細胞長柱形，平均厚約115.74 μm，均2～3層；海綿組織由各種不規(guī)則形狀的細胞組成，排列疏松，胞間隙發(fā)達，平均厚約58.78 μm（圖1-c）。

主脈中維管束排列均勻緊密，木質部較為發(fā)達，木質部中的導管腔大而明顯，由5～7層細胞整齊排列成放射線狀；形成層較明顯，由數(shù)層薄壁細胞構成；韌皮部細胞多層，但較木質部薄，細胞較小，排列整齊（圖1-d）。

2.2 各抗旱性結構指標的比較分析

葉片是植物對環(huán)境變化最為敏感的光合器官之一，其形態(tài)和解剖結構特征被認為最能體現(xiàn)環(huán)境因子的影響及植物對環(huán)境的適應。而葉的解剖結構均由表皮、葉肉、葉脈3部分組成，新疆雜交榛對干旱環(huán)境的適應性也主要表現(xiàn)在上、下表皮厚度，柵欄組織厚度/葉肉組織厚度，葉片厚度，主脈厚度這5個指標上。表1中每個指標值均為30個觀測值的平均值。

從表1中可以看出，5個旱性結構定量指標在12個新疆雜交榛品種（系）的總體差異均為極顯著，說明采用以上5個指標對新疆雜交榛葉的旱生結構進行研究具有可靠性。由于葉片各結構的功能不同，導致它們對環(huán)境變化的敏感程度存在差異，為了更好地說明各品種（系）之間在5個旱性結構指標上的差異程度，分別對各旱性結構指標進行了單因素多重比較。表2列出了上表皮厚度這一項旱性結構指標的多重比較表，其余指標的多重比較結果見表3。

由表2中可知，4號與11個樣號的上表皮厚度平均值均存在著顯著或極顯著差異；而在其他兩兩比較中，大多數(shù)品種（系）間存在著顯著性差異。說明4號在上表皮厚度這一旱性結構指標中占有優(yōu)勢，而大多數(shù)品種（系）對上表皮厚度這一指標敏感性不強。其余指標以此類推，可根據(jù)各品種（系）對5項指標的靈敏性程度，篩選出對新疆雜交榛旱性結構影響較大的指標，對新疆榛子旱生品種（系）的選育提供科學依據(jù)。

從表3中可以看出，在反映12個新疆雜交榛品種（系）抗旱性水平上，各旱性結構指標靈敏度是不同的，其靈敏次序依次為：主脈厚度、葉片厚度、下表皮厚度、柵欄組織/葉肉組織、上表皮厚度。

2.3 各品種（優(yōu)系）抗旱性比較

根據(jù)各旱性結構指標在雜交榛抗旱品種（系）上不同的靈敏度，本文選取靈敏度較強的前4個指標，即下表皮厚、柵欄組織/葉肉組織、葉片厚度、主脈厚度，作為抗旱性綜合評定的主要指標，對12個新疆雜交榛品種（系）進行相對排序，綜合分析其品種（系）間的抗旱性，分析結果見表4。

從表4的綜合分析表中可以看出，12個新疆雜交榛品種（系）的抗旱順序為：3#>24#>7#>27#>8#>30#>29#>1#>12#>28#>26#>6#。

2.4 品種（系）抗旱性的聚類分析

用Q型聚類的方法，數(shù)據(jù)進行標準化轉換，統(tǒng)計量采用歐式距離，對12個新疆雜交榛品種（系）的下表皮厚、柵欄組織/葉肉組織、葉片厚度、主脈厚度四個指標進行聚類分析，聚類譜系見圖2。在種間距離1.85處，將12個品種（系）分為3大類群。第Ⅰ類群包括1#、3#、7#、8#、12#、24#、27#、28#、29#、30# 10個品種（系）；第Ⅱ類群1個品種：26#；第Ⅲ類群亦僅1個品系，即6#。

聚類結果見表5：第Ⅰ類群為較強抗旱型，平均下表皮厚度約14.91 μm，柵欄組織/葉肉組織比值為0.67，葉片厚度約208.05 μm，主脈厚度為277.47 μm；第Ⅱ類群平均下表皮厚度、葉片厚度、主脈厚度分別為12.98 μm、160.33 μm、248.19 μm，柵欄組織/葉肉組織比值為0.59，為中等抗旱型；第Ⅲ類群的6#為較弱抗旱型品種，其下表皮厚度為10.53 μm，柵欄組織/葉肉組織比值為0.51，葉片厚度約為158.56 μm，主脈厚度242.55 μm。

3 討 論

植物的抗旱性結構的形成與發(fā)展與其所生長的環(huán)境密切相關。隨著生長環(huán)境的不同，以及各個生態(tài)因子的變化，植物在其生存過程中也會發(fā)生一些形態(tài)結構上的變化，尤其以葉片的變化最為明顯和迅速[9]。一般植物葉片與干旱環(huán)境相適應性方向發(fā)展的變化趨勢有兩方面，一方面能夠減少水分的散失，控制蒸騰作用；另一方面是提高本身的光合效率[10]。雜交榛從遼寧引種到新疆后，其葉片具有適應或抵御外界干旱的組織結構，主要表現(xiàn)在：葉片上、下表皮表面密被表皮毛、上表皮細胞較大且排列緊密，未發(fā)現(xiàn)有氣孔的分布，在一定程度上能夠鎖住葉肉組織中的水分，降低蒸騰作用，氣孔主要分布于下表皮，由此可以通過減少葉片蒸騰和提高水分利用率來適應干旱的大氣和土壤環(huán)境，這與田間所觀測到的24#、27#品種（系）明顯被有密集表皮毛結果相一致，且與崔宏安等[11]研究的葛藤抗旱特點相一致；另一方面雜交榛葉片具有發(fā)達的柵欄組織，柵欄組織中含有一定的葉綠體，其不僅僅起到機械支持和保護的作用，在一定程度上也參與了光合作用[12]，從而來提高光合效率促進葉片中養(yǎng)分的形成，如：1#、3#、7#、8#、12#品種（系）的葉色較為濃綠，結實量大。除此之外，榛葉還具有發(fā)達的機械組織，可保證葉肉組織不因葉的失水萎縮變形而受傷害，可以減少外界干旱對葉片的影響和危害，對葉片起到有效保護，如：6#品系機械組織不發(fā)達當大氣溫度較高時葉片呈現(xiàn)一定的萎蔫現(xiàn)象；同時榛葉主脈厚度較厚（如：28#、29#、30#品種（系）），輸導組織特別發(fā)達，借以解決水分及營養(yǎng)物質在葉內水平方向的運輸問題，可在干旱的環(huán)境中增強水分及礦質營養(yǎng)運輸?shù)母咝院桶踩?，這也是對干旱環(huán)境適應又一表現(xiàn)，這與楊九艷等[13]報道的錦雞爾屬植物典型的旱生結構相一致。

新疆常年干旱少雨，具典型的大陸性氣候特征[14]，因高溫干旱抑制果樹光合作用而導致減產和低產現(xiàn)象普遍，因此是否具有較強的抗旱適應性結構和功能，成為新疆果樹品種引進和篩選重要考核指標之一。本文從引進的26個雜交榛品種（系）中初篩出12個具有較高水分利用效率的品種，從葉片解剖結構入手，對各品種與抗旱相關的葉組織結構進行了比較分析，綜合評價篩選出了10個較強抗旱型品種，可供新疆干旱區(qū)雜交榛適栽品種的確定提供參考。但是追溯野生榛子的分布區(qū)域和生境特點，結合遺傳特性來看，榛樹具有喜溫涼濕潤的生活習性，因此在干旱區(qū)種植和發(fā)展，在炎熱干旱的夏季，應采取相應的農藝措施加強園地和樹體管理，尤其要保證園地土壤水分供應充足，增加灌水頻率、松土保墑，也可輔以營建防護林或者進行樹體灑水降溫，來保證樹體正常生長發(fā)育和開花結實。

伊犁霍城縣大西溝在新疆雖不屬于典型干旱區(qū)，但該試驗地位于海拔1 000 m的高地，年均降水量少，地下水位低，灌水困難，處于干旱的條件下，該試驗地干旱較嚴重的季節(jié)主要分布在7—9月份，因此于7月采集樣品開展抗旱試驗是可靠的。但在研究中尚存在一些問題，對干旱季節(jié)時間的選擇上應多選幾個節(jié)點，以便更真實地反映榛子的葉片結構與抗旱適應性的關系。

植物的抗旱性是受多種因素共同作用的結果，抗旱適應性評價體系也主要包括以下幾方面：植株形態(tài)、生物量、光合特征、生理生化特征、顯微結構特征等[15]。而本試驗僅從葉解剖顯微結構進行分析，且對新疆雜交榛品種的生理生化機制也尚不十分清楚，其他幾項評價體系也有待于進一步研究。因此對于上述篩選出的抗旱性品種是否適應引種地的氣候條件及能否在引種中表現(xiàn)出各個品種自身良好的抗旱遺傳特性還需結合當?shù)氐臍夂?、地理條件進一步的觀察驗證，并在野外開展進一步跟蹤觀測。

4 結 論

新疆雜交榛上、下表皮均被有密生的表皮毛、發(fā)達的柵欄薄壁組織、葉片較厚、且具有發(fā)達的葉脈輸導組織等，具有典型的中生植物特征。通過數(shù)據(jù)分析及田間形態(tài)特征的觀察可將12個新疆雜交榛品種分為3類：1#、3#、7#、8#、12#、24#、27#、28#、29#、30#為較強抗旱型品種；26#為中等抗旱型品種；6#為弱抗旱型品種。

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