徐小林 鄭興峰 王榮華
摘要 [目的]觀察露草(Aptenia cordifolia)營養(yǎng)器官解剖結構,探討其耐旱機理。[方法]采用石蠟切片法,在光學顯微鏡下觀察露草根、莖、葉的解剖結構。[結果]根有一定的次生生長,產(chǎn)生周皮和次生維管組織,次生維管組織呈多輪分布。莖表皮單層細胞且外壁具角質層,皮層較厚且其中分布有散生維管束。葉為肥厚等面葉,上、下表皮分布有較密集的無規(guī)則型氣孔器。[結論]露草根具周皮和次生維管組織,莖具角質層和厚的皮層、葉為等面葉等特征,與其抗旱性有關。露草的根、莖和葉中都分布有許多含針晶簇的細胞,莖、葉的表皮外均分布有許多鹽囊泡,可能既是抗旱又是耐鹽特征。
關鍵詞 露草;營養(yǎng)器官;解剖結構;抗旱性;耐鹽性
中圖分類號 S601 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611(2015)27-011-03
露草(Aptenia cordifolia)原產(chǎn)南非,系番杏科(Aizoaceae)露草屬的多年生常綠肉質草本植物。植株匍匐或懸垂生長,多分枝莖細棒狀,莖上有極小的乳頭狀凸起;葉對生,葉片肥厚肉質,心狀卵形,鮮綠色[1]。露草極耐干旱,在光線充足、溫度適宜的條件下生長旺盛,一年內(nèi)可伸展為2 m直徑的冠幅,形成濃綠鋪地的園林景觀[2]。目前對露草在生化物質提取[3-5]、干旱逆境生理[6-7]、繁殖技術[1]、組織培養(yǎng)[8]及卡那霉素抗性篩選[2]等方面已進行過研究,而對其解剖結構的研究還未見報道。采用石蠟切片法以及徒手切片、撕片,筆者觀察、分析露草營養(yǎng)器官的解剖結構特點和具強抗旱性的原因。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
試驗材料取自江蘇師范大學花房,選生長良好的植株。根取中段部位,莖取枝中段的節(jié)部和節(jié)間部,葉取葉片中部。
1.2 試驗方法
石蠟切片法采用常規(guī)法制片[9],觀察根、莖和葉解剖結構。新鮮樣品經(jīng)FAA固定液預固定、保存,切片厚度8~12 μm,酒精脫水,二甲苯透明,番紅-固綠對染。
采取徒手切片法制作水裝片,觀察新鮮根、莖和葉樣品內(nèi)部結構特征;采取撕片法制作水裝片,觀察新鮮葉樣品表面特征。
氫氧化鈉離析透明,番紅染色,制作水裝片觀察新鮮莖節(jié)和節(jié)間皮層內(nèi)維管束。
石蠟切片和水裝片在COIC XSZHS7型YM310數(shù)字攝像光學顯微鏡下觀察、拍照。
2 結果與分析
2.1 根
根有一定的次生生長,產(chǎn)生周皮和次生維管組織(圖1)。次生維管組織呈多輪分布,具有內(nèi)涵韌皮部和薄壁結合組織而為異常結構。維管柱中部區(qū)導管較多,孔徑較大,近中心部位部分導管被染成深紅色物質填充,可能是侵填體(圖1,2)。維管柱內(nèi)的外側區(qū)導管孔徑較小或正在發(fā)育分化(圖2)。維管柱中分布有許多含針晶簇的薄壁細胞(圖1)。
2.2 莖
莖較粗壯,略肉質,由表皮、皮層和維管柱組成,無次生生長(圖3)。表皮由一層細胞組成,包括泡狀突起表皮細胞和非泡狀表皮細胞(圖3、4)。非泡狀表皮細胞外壁具較明顯的角質層(圖3)。
皮層較厚,約占橫切面的2/3,由大量薄壁細胞組成,最內(nèi)幾層細胞較小,組成明顯的內(nèi)皮層。在皮層的中部分布有較多散生維管束(圖3)。這種現(xiàn)象在種子植物中少見。皮層中這些縱向散生維管束相互間有橫向分枝連接,并且在節(jié)部與葉跡連接,但在節(jié)間不與維管柱連接(圖5~8)。
緊接內(nèi)皮層的維管柱中有由數(shù)層梭狀壁增厚細長細胞組成的環(huán)形帶狀結構(圖3、4)。維管柱的髓部由較多具發(fā)達液泡的薄壁細胞組成(圖3)。
皮層和維管柱的髓部有較多含針晶簇的細胞(圖3、6)。
2.3 葉
葉較肥厚肉質,具有明顯中脈。等面葉,沒有柵欄組織和海綿組織的分化,兩面僅有柵欄組織(圖9)。表皮單層細胞,上、下表皮中分布較密集的無規(guī)則型氣孔器(圖11),與莖表皮相似,也分布著許多突起的泡狀表皮細胞(圖9~11)。葉肉細胞呈長柱形,這些薄壁細胞具有發(fā)達的液泡,其中有許多含針晶簇(圖10)。
3 討論
一般草本植物沒有次生生長。露草根產(chǎn)生一定的次生生長,產(chǎn)生周皮和次生維管組織,增強抗旱能力。周皮具有隔水等保護作用[10]。維管柱在整個根橫切面上占較大比例,導管數(shù)目多反映輸導組織發(fā)達、輸水能力強,是抗旱特征[11]。露草根次生生長產(chǎn)生木質部,木質部中具有一定數(shù)目的導管和較多的薄壁結合組織,增強了輸導和儲水能力。
角質層能防止植物體內(nèi)水分的過分蒸騰,具有發(fā)達的角質層,是旱生結構的特點之一[10]。露草莖部表皮細胞外具有角質層,可以減少水分蒸騰。薄壁組織特別是特化的儲水(薄壁)組織具有強的保存水分的能力[10]。露草莖的皮層厚,具有較多的薄壁組織或還具有儲水組織,增強抗旱能力。
露草葉片為兩面僅有柵欄組織的等面葉,柵欄組織為具有大細胞的儲水組織,其細胞中有大的液泡,是一種抗旱特征[12]。
露草根、莖、葉中都分布有許多的針晶,能增強植物的
抗旱能力[12],但有學者認為含晶細胞的存在只是減小有害
物質濃度的積極適應方式[13]。另外,露草莖、葉的表皮上都分布有許多突起的泡狀細胞。在藜科的一些屬中,如濱藜屬(Atriplex)的所有種類[14-16],藜屬(Chenopodium)的多數(shù)種類以及豬毛菜屬(Salsola)的部分種類[17],還有豆科(Leguminosae)的野生大豆[18](Glycine soja)等植物體莖葉表面也發(fā)現(xiàn)了類似結構。植物體表的這類泡狀結構為鹽囊泡。這是一種耐鹽結構[19-21],但也被認為具有耐旱功能[22-23]。
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