李波等

摘要：以強抗旱和弱抗旱2種不同抗旱性的冰草葉片為材料，采用刮片法和石蠟切片法，對其葉片顯微結構特征進行觀察比較，以進一步證實冰草葉片結構特征與抗旱性的關系。結果表明，冰草葉片厚度、表皮毛和氣孔的密度及長度、主葉脈直徑、肋狀突起高度等結構指標均與冰草的抗旱性存在密切關系，抗旱性強的蒙農雜種冰草表皮毛的密度和長度、主葉脈直徑、主脈導管直徑、肋狀突起高度均加大，氣孔的密度變大，長度減小。

關鍵詞：苜蓿；葉片組織結構；抗旱性

中圖分類號： S543+.901文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）09-0247-02

全球氣候變化導致越來越多干旱和半干旱地區(qū)農作物生產的干旱問題加重，其直接危害是造成農作物的減產。隨著生長環(huán)境的改變，植物會發(fā)生一些結構上的適應性變化[1-2]。葉片是植物進行同化作用和蒸騰作用的主要器官，是植物對干旱脅迫最敏感的器官，其形態(tài)適應性能夠最先反映植物對環(huán)境的適應性。冰草（Agropyron cristatum L.Gaertn）作為干旱草原區(qū)一種抗旱能力非常強的優(yōu)良禾本科牧草，草質柔軟，品質好，營養(yǎng)價值較高，各種家畜都喜愛食用[3]，且越冬后恢復生長早，可較早地為家畜提供青飼料。本試驗選取抗旱性不同的2種冰草，利用光學顯微鏡對其葉片的解剖結構、葉表皮特征進行研究，初步確立適于篩選抗旱冰草的形態(tài)解剖結構指標體系，為其抗旱性鑒定和抗旱指標的篩選提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料為抗旱性強的蒙農雜種冰草（Agropyron cristatum×Agropyron desertorum cv.Mengnong）和抗旱性弱的中間冰草（Agropyron intermedium），2013年均種植于齊齊哈爾大學生物園溫室。

1.2試驗方法

1.2.1葉片表皮毛、氣孔參數的測量取葉片中部2～3 cm 長的小段，在其上、下表皮分別均勻涂抹透明指甲油，干燥，形成印跡干膜；刀片與材料斷面平行，均勻刮掉葉片下表皮、葉肉和葉脈，使其只剩下葉片上表皮1層細胞；或刮掉葉片上表皮、葉肉和葉脈，留葉片下表皮1層細胞；將刮好的葉片表皮制成臨時裝片，于Motic-MODEL-BA300LE顯微鏡下觀測氣孔、表皮毛的密度和長度。各測定10張切片，計算平均值。

1.2.2顯微結構樣品的制備與觀測[4-5]取葉片中部，以中脈為中心橫切成大小為5 mm×5 mm的小塊；將葉片小塊用福爾馬林-乙酸-乙醇固定液（FAA）固定，1%番紅水溶液染色2 h，乙醇梯度脫水；常規(guī)方法制作石蠟切片，厚度 10 mm；切片用0.5%固綠復染，中性膠封片，于Motic-MODEL-BA300LE顯微鏡下觀測葉片和上、下表皮的厚度及主葉脈和主脈導管直徑、肋狀突起高度。觀測10張切片，計算平均值。

2結果與分析

2.1冰草葉片氣孔和表皮毛的密度和長度變化

氣孔是植物與外界進行氣體和水分交換的重要門戶，單位面積內氣孔數量越多，蒸騰能力和吸水能力越強，從而植物的抗旱性也就越強。另外，氣孔深陷、密度大、長度小等也可以減少干旱環(huán)境中葉片水分的散失，從而使旱情緩解。由圖1、表1可見，冰草葉片氣孔在葉脈兩側呈線形排列，蒙農雜種冰草與中間冰草在氣孔密度和長度上存在顯著性差異；葉片表皮毛有刺毛與微毛的分化，刺毛有膨大為圓形的基部，且其基部在表皮細胞中下陷，其中部及上部呈尖刺形，細胞壁厚且木質化，微毛為表皮細胞向上突起而衍生出來，較微小，先端渾圓，有加厚的細胞壁；抗旱品種蒙農雜種冰草的上、下表皮氣孔密度顯著高于中間冰草，分別為中間冰草的2.38、1.52倍，氣孔長度顯著小于中間冰草，比中間冰草分別減少了21%、13%；蒙農雜種冰草上、下表皮毛的密度和長度均顯著高于中間冰草，上、下表皮毛的密度分別為中間冰草的179、2.43倍，表皮毛長度分別為中間冰草的1.12、1.15倍。

表1葉片表皮氣孔的密度和長度

品種名稱密度（個/mm2）長度（μm）上表皮下表皮上表皮下表皮蒙農雜種冰草152.64a69.38a25.42b27.03b中間冰草64.02b45.50b32.00a31.16a注：同列數據后標有不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。下表同。

表2葉片表皮毛的密度和長度

品種名稱密度（個/mm2）長度（μm）上表皮下表皮上表皮下表皮蒙農雜種冰草275.48a198.16a79.06a36.34a中間冰草153.81b81.58b70.41b31.64b

2.2冰草葉片的顯微結構特征

由圖2可見，冰草葉片由表皮、葉肉組織和葉脈構成；表皮為1層細胞，主要有2個作用，一是保護內部的組織結構，二是貯存水分，其中夾生著較小、染色深的成對氣孔保衛(wèi)細胞，兩側略大一些的為副衛(wèi)細胞，泡狀細胞為2個維管束之間上表皮細胞中一些較大的薄壁細胞，常常幾個連在一起，在橫切面上成扇形排列；葉肉沒有柵欄組織和海綿組織分化，細胞形狀不規(guī)則，胞間隙小，其中含有大量的葉綠體；具平行葉脈，維管束按葉片方向排列，維管束鞘的內鞘細胞相對較小，有加厚的細胞壁且不含葉綠體，薄壁細胞構成外鞘細胞，其中含有較多的葉綠體。由表2可見，蒙農雜種冰草和中間冰草葉片上、下表皮的厚度差異不顯著；蒙農雜種冰草葉片厚度顯著高于中間冰草；蒙農雜種冰草主葉脈直徑、主脈導管直徑、肋狀突起高度均顯著高于中間冰草，分別為中間冰草的1.20、119、1.24倍。

2.3冰草葉片組織結構參數與抗旱性的關系

植物器官的形態(tài)結構往往與其生理功能相適應。蒙農雜種冰草和中間冰草這2種冰草由于抗旱性不同，其葉片的表皮氣孔密度和長度、葉片表皮毛密度和長度、葉片厚度、主葉脈直徑、主脈導管直徑和肋狀突起高度等存在顯著性差異。石蠟制片結果表明，2個冰草品種的葉片上、下表皮細胞厚度差異不大，但基本薄壁組織厚度存在一定差異，抗旱性強的蒙農雜種冰草葉片上表皮比下表皮厚，而抗旱性弱的中間冰草葉片上表皮比下表皮薄，這可能也是冰草對不良生境產生一定適應性反應的表征。

3討論

植物器官的形態(tài)和結構與其生理功能和生長環(huán)境密切相關。逆境將會影響植物的生長，導致細胞形態(tài)和結構發(fā)生相應的變化，這是植物對逆境自身調節(jié)和適應的結果[6]。葉片作為光合作用的主要器官，受水分、溫度和光因子的影響顯著，并在形態(tài)及解剖結構等方面表現出一定差異。有研究表明，植物葉片越厚，儲水能力越強，有利于防止水分的過分蒸

騰，這與本試驗結論較為吻合。葉片厚度可以作為衡量冰草抗旱能力的一個重要指標。

植物葉片單位面積氣孔數目越多，氣孔密度越大，越有利于蒸騰散熱和增強被動吸水的能力，有利于光合氣體交換，保持較強的光合作用；表皮毛不僅能夠反射強光，還能避免植物葉片被灼傷?？购敌詮姷拿赊r雜種冰草，其葉片上、下表皮氣孔密度大、氣孔深陷、長度小，這可以減少葉片在干旱環(huán)境中的水分散失；另外，蒙農雜種冰草上、下表皮的表皮毛密度高、長度長，可以有效降低冰草在強光下的蒸騰作用，減少水分的蒸發(fā)。

參考文獻：

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[2]李志勇，李鴻雁，師文貴，等. 牧草種質資源營養(yǎng)器官解剖結構及抗旱性的研究進展[J]. 安徽農業(yè)科學，2010，38（11）：5583-5585.

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