杜鹃花3个品种比较解剖学研究

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郭木桂:杜鹃花 3 个品种比较解剖学研究
术 语 主 要 参 考 陈 家 宽 等[10]、石 登 红 等[12]的 概 念 ;并 对 部 分 数 量 特 征 进 行 统 计 分 析 ,一 般 选 取 30 个 视 野 进 行 统 计 ,不 足 30 个视野的按实有数进行计算。 1.2.3 叶柄 和 中 脉 的 处 理 方 法 。对 叶 柄 和 中 脉 的 研 究 主 要 采用石蜡切片法,应用光学显微镜进行观测,具体操作参考 叶片处理方法中的石蜡切片制样方法。由于叶柄和中脉的 质地与叶片的有一定差异,在试验过程中对叶柄和中脉各 步骤的处理时间比叶片延长 1~2 h。对叶柄和中脉石蜡切片 的 描 述 ,该 文 所 用 术 语主 要 参 考 石 登 红 等[12]、K·伊 稍[13]研 究 结果。 1.2.4 花瓣和花萼的处理方法。花瓣的形态解剖 、样品处理 采用徒手制片法和扫描电镜法;花萼片的解剖采用扫描电 镜 法 。① 徒 手 制 片 法 。因 为 花 萼 较 小 ,无 法 制 得 徒 手 切 片 ,所 以主要是花瓣用此方法。用双面刀片将新鲜的喉部带斑点 的花瓣表皮撕下,放入清水中,然后对撕下的表皮用酒精进 行梯度脱水,染色,盖盖玻片。制成临时装片后即可用 Nikon (eclipse 80i)研 究 用 光 学 显 微 镜 进 行 观 测 、拍 照 。② 扫 描 电 镜法。参考叶片的处理方法中扫描电镜制样方法。对花瓣和 花 萼 扫 描 电 镜 的 描 述 该 文 所 用 术 语 主 要 参 考 Christensen 等 [14]、郭 素 枝 等 [8]文 献 中 的 标 准 ;并 对 部 分 数 量 特 征 进 行 统 计 分析,一般选取 30 个视野进行统计,不足 30 个视野的按实 有数进行计算。
借助扫描电镜和光学显微镜对杜鹃花 3 个品种的叶片 (形态、数量)、叶脉、叶柄、花瓣(形态、数量)、花萼片进行比 较解剖学研究及营养生长参数相关分析。 2 结果与分析 2.1 叶片解剖特征 2.1.1 叶片的形态解剖特征。在光学显微镜下 ,所观测的杜 鹃花 3 个品种叶片的表皮细胞为多边形或不规则形,垂周
林业科学
现代农业科技 2010 年第 10 期
杜鹃花 3 个品种比较解剖学研究
郭木桂
(福建省漳平市林业局,福建潭平 364400)
摘要 运用徒手制片法、扫描电镜法的方法、石蜡切片法和光学显微镜,对杜鹃花 3 个品种皇冠杜鹃、小叶铁红、绝代佳人的叶片、 叶脉、叶柄、花瓣、花萼片的解剖结构进行比较研究。结果表明:①杜鹃花 3 个品种叶片上、下表皮的角质层厚度并没有随叶片厚度呈规 律性变化。②杜鹃花 3 个品种叶片厚度与花瓣的厚度呈现一定的正相关性 。③杜鹃花 3 个品种在光学显微镜下的形态结构特征如下 : 上下表皮细胞形状、垂周壁式样、气孔类型以及扫描电子显微镜下的形态结构特征如花瓣顶部与底部上表皮表皮毛的有无、下表皮的 气孔密度、细胞纹饰均具有一定的品种分类学意义。④杜鹃花 3 个品种的叶片气孔基本分布于下表皮。由于气孔的发生可能与原始性有 关 ,因 此 研 究 气 孔 在 叶 表 面 的 发 生 很 有 意 义 ,同 时 ,也 为 研 究 杜 鹃 花 的 生 物 进 化 提 供 了 一 定 的 基 础 。⑤ 从 所 观 测 到 形 态 结 构 特 征 的 相 似 性 综合分析得出:杜鹃花 3 个品种中皇冠杜鹃与小叶铁红亲缘关系较近,而与绝代佳人亲缘关系较远。⑥晶细胞的有无、角质或蜡质的厚度、 表皮的类型和密度、气孔指数、叶柄和叶脉的断面形状及维管束的排列、腺体的有无等特征均可以作为判断该品种生态学适应意义的参 考指标。⑦研究所观测的杜鹃花 3 个品种叶片 、中脉、叶柄、花萼片及花瓣的结构的形态解剖学特征说明其有着较强的扩展分布的能力, 也 有 较强 的适 应 力 。各 品种 之 间 的 不 同 是 其 对 周 围 环 境 适 应 的 一 种 表 现 ,每 种 植 物 都 有 各 自 独 特 的 对 环 境 适 应 的 结 构 特 征 ,但 在 表 达 方 式上有所差异。
表 3 扫描电镜下杜鹃花 3 个品种叶片形态特征(表面观)
项目 上表皮 表皮毛
角质或蜡质 晶细胞 乳突 下表皮 表皮毛 角质或蜡质 晶细胞 气孔器类型 气孔外拱盖 内缘 乳突
R1
R2
R3
ⅡB 型
ⅠA 型
ⅡA 型
+
+
-
-
-
-
+
+
+
ⅡB 型
ⅡB 型
Biblioteka Baidu
ⅡB 型
+
+
+
-
-
-
无规则型
无规则型
放射型
内 缘 近 平 滑 - 内缘近平滑-拱 内缘近平滑-拱
收稿日期 2010-05-10
182
表 1 研究材料(包括采样地点和凭证标本)
种名 皇冠杜鹃 小叶铁红 绝代佳人
采集地 福建漳平 福建漳平 福建漳平
材料 叶柄,中脉,叶片,花瓣,花鳞片 叶柄,中脉,叶片,花瓣,花鳞片 叶柄,中脉,叶片,花瓣,花鳞片
侧约 0.3 cm 处;中脉的取样部位为健康叶片的中部;叶柄的 供试材料选取靠近叶片基部的部分;花瓣取样部位为合瓣 花喉部带斑点一裂花瓣的顶部和底部;花萼片取 6 朵花的 萼片,每枚萼片与喉部带斑点的花瓣底部相连。 1.2.2 叶片的处理方法。叶片形态解剖 ,样品处理采用徒手 制 片 法 和 扫 描 电 镜 法 。①徒 手 制 片 法 。参 照 洪 亚 平 等[4]文 献 中的方法,主要步骤为 :将供试材料切成 0.5 cm2 的正方形 , 在沸水中煮 10~15 min,用次氯酸钠浸泡 12~24 h,徒手撕取 叶片的上下表皮,清水冲洗,酒精系列脱水,制成永久装片, 在 Nikon(eclipse 80i)研 究 用 光 学 显 微 镜 下 观 察 并 拍 照 。对 叶表皮的描述该文所用术语主要依据 Wilkinson[5],个别术语 采 用 Dilcher[6]的 概 念。叶 表 皮 的 观 察 在 脉 间 区 域 进 行 。数 量 特 征 的 统 计 一般 选 取 30 个 视 野 进 行 统 计 ,不 足 30 个 视 野 的按实有数进行计算 。②扫描电镜法。参照郭素枝[7-8]中的方 法,主要步骤为 :将供试材料切成 0.5 cm2 的正方形 ,在戊二 醛溶液中固定 24 h 以上,然后用酒精系列脱水,临界点干燥 法进行干燥,用双面胶在铜台上粘样,JFC-1200 离子溅射镀 膜仪喷金镀膜,JSM—5310LV 扫描电镜观察和拍照 。对叶片 表皮扫描电镜特征的描述该文所用术语主要依据 Carpenter[9]、 陈家宽等[10]文 献 中 的 概 念 。数 量特 征 的 统 计 一 般 选 取 30 个 视野进行统计,不足 30 个视野的按照实有数进行计算。
壁一般浅波状、平直或弓形。其中皇冠杜鹃叶片的表皮细胞 为不规则形;垂周壁为浅波状,而小叶铁红和绝代佳人叶片 的表皮细胞为多边形;垂周壁为平直或弓形。叶片表皮结构 在光学显微镜下的观测结果见表 2。
表 2 光镜下杜鹃花 3 个品种叶片形态特征(表面观)
上表皮 下表皮
项目 细胞形状 垂周壁式样 细胞形状 垂周壁式样 晶细胞
拱盖光滑圆形 盖光滑椭圆形 盖光滑椭圆形
+
+
-
注:ⅠA 型为单列单细胞毛;ⅠB 型为 2 种长度差异明显的单列单细 胞毛;ⅡA 型为单列单细胞毛与多细胞毛并存;ⅡB 型为单列单 细 胞 毛 与 头 部 膨 大 腺 毛 并 存 ;“+”为 有 或 明 显 ;“-”为 无 或 不 明 。
2.1.2 叶片 的 数 量 解 剖 特 征 。植 物 叶 片 的 解 剖 结 构 由 表 皮 系统、基本薄壁组织和稍分枝的维管系统等组成。杜鹃花 3 个品种(皇冠杜鹃、小叶铁红、绝代佳人)上下表皮厚度、 栅栏组织层数、栅栏组织与海绵组织之比,气孔器密度平 均值。叶片气孔长、宽比等特征见表 4(气孔长宽比反应了 气孔的外观特征,比值远大于 1 趋向椭圆形,接近 1 趋向
R1 不规则形 浅波状 不规则形 浅波状 可见含晶细胞
R2 多边形 平直或弓形 不规则形 浅波状 可见含晶细胞
R3 多边形 平直 不规则形 浅波状-波状 未发现晶细胞
在扫描电镜下,所观测的杜鹃花 3 个品种叶片上、下表 皮均有表皮毛的分布,上、下表皮均具角质或蜡质层,叶片 下表皮均具无规则型气孔器,气孔器外拱盖内缘均为近平 滑状;气孔保卫细胞隆起,紧靠气孔的空隙处有角质层或细 胞壁加厚现象,形成狭长的突出部,皱褶处可能为角质层; 表皮细胞为近等径的不规则形,侧壁作波浪起伏,镶嵌如犬 牙交错。皇冠杜鹃、小叶铁红叶片下表皮存在草酸钙结晶 体,而绝代佳人叶片下表皮未发现任何晶细胞的存在。叶片 在扫描电镜下的表面观详细特征见表 3。
花瓣的数量解剖采用石蜡切片法。参考叶片处理方法 中石蜡切片的制样方法;由于花瓣与叶片的质地不同,在 对花瓣各步骤的处理时间上一般会减少 1~2 h。 对 花 瓣 石 蜡 切 片 的 描 述 该 文 所 用 的 术 语 主 要 参 考 郭 素 枝 等 [8]、K·伊 稍 [13]文 献 的 概 念 , 并 对 花 瓣 部 分 数 量 特 征 进 行 统 计 分 析 , 一 般 选 取 30 个 视 野 进行 统 计 ,不 足 30 个 视 野 的 按 实 有 数 进行计算。 1.3 研究方法
关键词 杜鹃花;品种;形态解剖;生态学意义 中图分类号 S685.21 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2010)10-0182-04
稳定的生存环境造就了叶片结构的特殊性,包括叶片 厚度、下皮的有无、栅栏组织的层数、栅栏组织与海绵组织 之比、分泌组织油细胞的大小以及分布密度等,都可以为植 物的系统划分和品种鉴定提供有效的证据[1]。杜鹃花属植 物 叶表皮显微特征存在着较多的共性,但是不同属种的上下 表皮细胞大小、细胞垂周壁式样以及气孔器的密度等特征 均存在差异,可为属种的划分提供分类依据。不同植物叶柄 的维管束存在较大的差异,这种解剖特征可以作为分类的 依据之一。植物叶柄的解剖结构特征在不同种及同种不同 变种上存在差异,叶片中脉的解剖结构特征对其在不同分 类群中的地位有界定作用。有关杜鹃花科植物叶解剖特征 的研究报道主要集中在叶表皮显微结构、表皮毛、基本薄壁 组织、中脉等方面[2]。花作为有花植物的生殖器官 ,在系 统 发 育中是比较保守的,在系统学上有重要的意义。对杜鹃花属 植物花部器官显微结构的研究迄今未见报道。该研究着重 从叶片、叶脉、叶柄、花瓣、花萼片的解剖结构入手,利用扫 描电子显微镜和光学显微镜对杜鹃花 3 个品种做了系统地 观测。 1 材料与方法 1.1 试验材料
叶 片 数 量 解 剖 ,采 用 石 蜡 切 片 法 。参 照 李 正 理 [11]的 方 法 , 主要步骤为:将供试材料切成 2 mm 宽、5 mm 长的长方形小 块 (叶 柄 、主 脉 直 接 切 成 0.5 cm 长 的 小 段 ),FAA 固 定 液 固 定,酒精梯度脱水,二甲苯透明、渗透,石蜡包埋,手摇式切 片机切片,切片厚度 8~12 μm,番红-固绿 染色 ,PAS 染 色 作 对照,中性树胶封片 。树 胶 干 燥 后 即 可 用 Nikon(eclipse 80i) 研究用光学显微镜进行观测、拍照。选取能代表叶片解剖特 征的结构进行观测、拍照。对叶片石蜡切片的描述该文所用
试验所用材料为杜鹃花科 3 个品种:皇冠杜鹃(R1)、小 叶 铁 红 (R2)、绝 代 佳 人 (R3)。样 品 采 集 地 等 详 见 表 1,凭 证 标本存放于福建农林大学标本馆 (FAFU)。试验材料种的分 类 位 置 采 用 谭 沛 祥 [3]系 统 进 行 阐 述 。
试验选取叶片、叶柄、主脉、花瓣以及花萼片作为观测 材料。叶片取自生长健壮、无病虫害枝条中顶部以下第 4 或 5 位成熟功能叶,叶片采集方位尽量保持一致;叶柄和主脉 取自相应的叶片;花瓣及花萼片取自树冠外围中上部向阳 处的花朵,植株生长健壮,无病虫害。将所采集的样品及时 带回实验室,按不同试验要求与方法进行处理。 1.2 样品的制备与观察 1.2.1 样品 的 制 备 。叶 片 取 样 部 位 为 叶 片 中 部 靠 近 中 脉 两
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