全 文 ：3种兜兰在华南地区引种时的叶片形态
及光合特性变化研究
张艳艳1,2， 方中明1,3， 黄玮婷1,3， 曾宋君1， 吴坤林1， 张建霞1， 段 俊1
（1.中国科学院华南植物园华南农业植物遗传育种重点实验室，广东 广州 510650；
2.中国科学院大学，北京 100049； 3.武汉生物工程学院，湖北 武汉 430415）
摘 要：研究了杏黄兜兰、硬叶兜兰和麻栗坡兜兰在华南地区引种时叶片的形态变化及其叶绿素、类胡萝卜含
量和净光合作用率的变化。 结果表明，杏黄兜兰、硬叶兜兰在华南地区温室中栽培时，叶片面积显著性地变小，而麻
栗坡兜兰的叶片面积显著变大。 杏黄兜兰单位面积的气孔变少，而硬叶兜兰和麻栗坡兜兰的单位面积的气孔变化不
大。 引种 3年后，3种兜兰的叶绿素和类胡萝卜含量均显著性地升高，但它们的净光合速率降低。
关键词：兜兰； 引种； 气孔； 叶绿素； 光合作用率
中图分类号：S682.31 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2014）05-0092-04
Study on change of leaf morphology and photosynthetic
characters of three Paphiopedilum species
introduced in south China
ZHANG Yan-yan1,2, FANG Zhong-ming1,3, HUANG Wei-ting1,3,
ZENG Song-jun1, WU Kun-lin1, ZHANG Jian-xia1, DUAN Jun1
(1.Key Laboratory of South China Agricultural Plant Genetics and Breeding, South China
Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China;
2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3.Wuhan Bioengineering Institute, Wuhan 430415, China)
Abstract: Morphologic change, content of chlorophyll and carotenoid, and net photosynthesis rate of leaves of three
Paphiopedilum introduced by south china were studied. The result showed that among Paphiopedilums introduced, the area
of mature leaf of P. armeniacum and P. micranthum significantly diminished and the area of mature leaf of P. malipoense
significantly enlarged. The number of pores of unit area of P. armeniacum decreased. The content of chlorophyll and
carotenoid increased and net photosynthesis rate descended in this three species.
Key words: Ppaphiopedilum; introduction; pore; chlorophyll; net photosynthesis rate
兜兰（Paphiopedilum）又称拖鞋兰、仙履兰等，截至
2013 年 10 月 1 日， 全世界被发现的种类已有 96 个，
主要分布于亚洲热带地区至太平洋岛屿 [1-4]。 我国兜兰
属植物丰富，约有 30 个种 [2，4-5]。 兜兰因其独特的花朵
造型、绚丽的花朵色彩、持久的观赏花期而具有极高
的观赏价值， 是国际花卉市场上十分流行的高档花
卉。 由于人们对其过度的追逐而对野生资源进行了毁
灭性的采挖，兜兰已成为世界上最濒危的植物物种之
一， 所有野生种类均被列入《濒危野生动植物种国际
贸易公约》（CITES）附录 I 而被禁止交易 [6-7]。 迁地保护
是植物种质资源最有效的方法之一 ，曾宋君等 [7-9]已
对国内外的兜兰在华南地区的引种适应性做了初步
研究，在引种的过程中发现 ，被誉为“金拖 ”、“银拖”
的 杏 黄 兜 兰 （P. armeniacum） 和 硬 叶 兜 兰 （P.
micranthum）表现出较差的适应性，而同样产自云南、
被誉为 “玉拖 ”的麻栗坡兜兰 （P. malipoense）适应性
却较好， 但论文未对引起这种差异的原因进行探讨
和分析。 本文旨在对这 3 种兜兰在华南地区迁地保
护过程中叶片的形态变化、 叶绿素含量和光合作用
能力等生理特性进行研究， 并分析引起这些变化的
收稿日期：2013-11-15
基金项目：广东省科技计划项目 （2011B020304004）；广东
省中国科学院全面战略合作项目（2011B090300007）
作者简介：张艳艳（1987-），女，在读硕士生，E-mail:zyyraining
@yeah.net
通讯作者：曾宋君（1965-），男，博士，研究员，E-mail:zengsong
jun@scib.ac.cn
广东农业科学 2014 年第 5期92
C M Y K
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2014.05.036
气孔平均宽度（μm）
57.90±2.23a
54.37±5.16a
49.30±6.92a
40.07±1.59b
56.20±1.17a
54.33±0.30a
气孔平均长度（μm）
71.00±3.87a
72.83±3.12a
60.26±1.24a
48.97±0.50b
59.93±0.22a
56.03±0.09a
气孔数量（个/mm2）
12.46±0.12a
10.62±0.28a
31.73±6.99a
24.58±0.36b
26.54±1.00a
23.89±0.84a
叶片宽（cm）
3.32±0.05b
3.68±0.06a
2.20±0.03a
1.60±0.02b
1.98±0.08a
1.83±0.05b
叶片长（cm）
17.35±1.29b
18.12±2.45a
12.18±0.47a
9.40±0.48b
10.23±0.67a
9.80±0.51b
引种时间（年）
0
3
0
3
0
3
种类
麻栗坡兜兰
杏黄兜兰
硬叶兜兰
表 1 兜兰野生植株和引种栽培 3 年的气孔数量和大小比较
注：表中同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著，表 2、表 3 同。
原因， 为这 3 种兜兰在华南地区进行有效的迁地保
护提供理论和实践指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料
引种的试材杏黄兜兰、 硬叶兜兰和麻栗坡兜兰均
来自云南，每种材料引种 300 株，种植于华南植物园科
研温室中。 温室具有水帘设施，夏季温度不超过 38℃，
冬季不加温。
1.2 试验方法
1.2.1 叶绿素含量的测定 叶绿素含量测定采用李合
生[10]报道的乙醇法。以刚引种的和已引种栽培 3年的杏
黄兜兰、硬叶兜兰和麻栗坡兜兰的成熟叶片为材料，称
取 0.2 g 新鲜的兜兰叶片， 放入 50 mL 刻度的试管中，
加入 95%的乙醇 25 mL，在 37℃水浴恒温下暗处提取 3
h 至材料完全变白，定容至 50 mL，取提取液用分光光
度计测定其在 665、649 和 470 nm 波长下的光密度值。
根据公式计算叶绿素 a、 叶绿素 b 和类胡萝素卜含量。
叶绿素 a=13.95×A665-6.88×A649； 叶绿素 b=24.96×A649-
7.32 ×A665； 类胡萝卜 =（1 000A470 -2.05 ×叶绿素 a -
114.86×叶绿素 a）/245。
1.2.2 净光合速率的测定 以已引种栽培 3 年的杏黄
兜兰的成熟叶片为材料， 在 50、100、150、250、300、400
μmol/m2·s 光照强度下测定其净光合速率，得出光照饱
和度。 净光合速率的的测定使用美国 Li-COR 公司生
产的 Li-6400 便携式光合仪， 在华南植物园兰花保育
温室中测定兰花叶片的净光合速率（Pn）。 并以刚引种
的野生株系和已引种栽培 3 年的杏黄兜兰、 硬叶兜兰
和麻栗坡兜兰的成熟叶片在最适光照强度 250 μmol/
m2·s 下测定其净光合速率。 此段时间内， 温室遮光
75%，光照强度约为 700~900 μmol/m2·s，温室的 CO2浓
度为大气 CO2浓度，约为 300 μmol/mol。 红、蓝光源光
强设定范围为 0~1 500 μmol/m2·s。每次测定 3个叶片，
3次重复。
1.2.3 叶片气孔大小和数量的测定 以刚引种的和已
引种栽培 3 年的杏黄兜兰、 硬叶兜兰和麻栗坡兜兰的
成熟叶片为材料， 进行成熟叶片的气孔大小和数量测
定。 操作步骤为：（1）取样和固定：将取下的叶片切成
1 cm×1 cm 大小，放入含有 2%戊二醛固定液的青霉素
小瓶内，抽气并在 4℃条件下固定 12 h。 （2）脱水：从小
瓶中吸出缓冲液，加入乙醇逐级梯度脱水，脱水剂的乙
醇浓度依次为 30%-50%-70%-80%-90%-100% （两
次），逐级脱水。样品在每级停留 30 min。 （3）置换乙醇：
吸取乙醇，用叔丁醇置换，3 次，放入 4℃。 （4）干燥：用
JFD-310 冷冻干燥器干燥。 （5）黏贴样品：切割合适大
小样品，用双面胶将样品黏在样品台上。 （6）样品的导
电处理：用 JFC-1600 离子溅射仪进行喷射。 （7）样品观
察：用 JSM-6360LV扫描电镜进行观察。 （8）气孔统计：
在 65倍的放大条件下，对气孔进行统计。
1.2.4 数据处理和分析 所有试验 3次重复，试验数据
采用 SPSS 11.0 软件进行变量分析 （ANOVA），以
Duncan’s 新复极差在 0.05 水平上进行差异显著性分
析。
2 结果与分析
2.1 叶片大小、气孔形态和数量比较
引种的 3 种兜兰在华南植物园温室中栽培时，杏
黄兜兰和硬叶兜兰的叶片显著性地变小， 而麻栗坡兜
兰的叶片显著变大，长和宽均表现出显著性差异。 其中
杏黄兜兰的变化大，其叶长从 12.18 cm缩短为 9.4 cm，
叶长缩短 29.6%，叶宽缩短 37.5%；硬叶兜兰叶长缩短
4.4%，叶宽缩短 8.2%；麻栗坡兜兰叶长增加 4.3%，叶宽
缩短 10.8%。
麻栗坡兜兰、 杏黄兜兰和硬叶兜兰野生植株和
引种栽培 3 年的气孔数量和大小均发生变化， 总体
说来，每平方毫米气孔数量变少，气孔的长和宽缩短
变窄， 但只有杏黄兜兰表现出显著性差异 （表 1，图
1～图 3，彩插七）。
93
C M Y K
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
净
光
合
速
率
（ μ
m
ol
/m
2 ·
s）
50 100 150 200 250 300 350 400
g
f
e
b
a
c
d
f
光照强度（μmol/m2·s）
图 4 不同光强下杏黄兜兰引种栽培 3 年
植株的净光合速率
净光合速率
2.58±0.04a
1.25±0.01b
3.60±0.04a
3.40±0.02b
3.91±0.16a
3.29±0.03b
引种时间（年）
0
3
0
3
0
3
种类
麻栗坡兜兰
杏黄兜兰
硬叶兜兰
表 3 兜兰刚引种的野生植株和引种栽培 3 年植株
的净光合速率（μmol/m2·s）比较
类胡萝卜素含量（mg/g）
0.14±0.01b
0.17±0.01a
0.15±0.01b
0.19±0.02a
0.10±0.01b
0.17±0.02a
叶绿素 b 含量（mg/g）
0.38±0.01b
0.42±0.03a
0.41±0.02b
0.53±0.03a
0.27±0.01b
0.39±0.02a
叶绿素 a 含量（mg/g）
0.70±0.05b
0.82±0.08a
0.80±0.06b
0.95±0.05a
0.65±0.03b
0.86±0.04a
引种时间（年）
0
3
0
3
0
3
种类
麻栗坡兜兰
杏黄兜兰
硬叶兜兰
表 2 兜兰刚引种植株和引种栽培 3 年植株的叶绿素和类胡萝卜素含量比较
2.2 叶绿素含量变化
麻栗坡兜兰、 杏黄兜兰和硬叶兜兰野生植株和引
种栽培 3 年的叶绿素 a 含量、 叶绿素 b 含量和类胡萝
卜素含量均上升并表现出显著性差异（表 2）。
2.3 净光合速率
杏黄兜兰净光合速率与光照强度具有显著的相关
性，光照强度在 50~250 μmol/m2·s 时，净光合速率随着
光照的增强而增强， 但光照强度大于 250 μmol/m2·s
时， 净光合速率呈下降的趋势， 因此可以推测 250
μmol/m2·s为杏黄兜兰的光饱和点（图 4）。
麻栗坡兜兰、 杏黄兜兰和硬叶兜兰刚引种的野生
植株和引种栽培 3 年的净光合速率均表现出显著性差
异（表 3）。但与叶绿素含量相反的是，麻栗坡兜兰、杏黄
兜兰和硬叶兜兰野生植株的净光合速率比引种栽培 3
年的净光合速率要低， 这可能是引种的野生兜兰在新
环境下的一种应激反应。
3 结论与讨论
我国已有兜兰属引种栽培的研究报道 [7-9，11-13]，研究
发现杏黄兜兰、 硬叶兜兰和麻栗坡兜兰在贵州和云南
引种栽培时均表现出较好的适应性， 但在华南地区引
种栽培时，杏黄兜兰和硬叶兜兰的叶片明显变小，难以
开花，但麻栗坡兜兰却表现出较好的适应性。 本文对这
3 种兜兰的叶片大小、 气孔数量和形态进行观察后发
现，杏黄兜兰和硬叶兜兰的叶片显著性地变小，而麻栗
坡兜兰的叶片显著变大，长和宽均表现出显著性差异。
这可能是由引种不同兜兰的原产地海拔不同所引起，
因为杏黄兜兰的海拔为 1 700~1 800 m，硬叶兜兰的海
拔为 1 600~1 700 m，麻栗坡兜兰 1 300~1 400 m，华南
地区科研温室的海拔为 75 m， 原产地海拔相对较低的
麻栗坡兜兰在华南地区引种栽培表现出了较好的适应
性。 另外，虽然华南地区的小帘温室能提供较好的生长
环境和肥水管理， 但杏黄兜兰和硬叶兜兰的生长势较
弱，叶片变小，可能是由于光照、温差和共生真菌等原
因，但真正的原因有待进一步研究。
麻栗坡兜兰、杏黄兜兰和硬叶兜兰引种后，每平方
毫米气孔数量变少，气孔的长和宽缩短变窄，特别是杏
黄兜兰表现出显著性差异， 可能与华南植物园的水帘
温室经常保持较高的空气湿度有关， 因为较高的空气
湿度使兜兰的蒸腾作用变弱。
叶绿素是光合作用中最重要和最有效的色素，其
含量在一定程度上能反映植物同化物质的能力。 麻栗
坡兜兰、杏黄兜兰和硬叶兜兰在引种后，叶绿素含量均
显著升高，可能与温室中较弱的光照有关。 另外，刘晓
燕 [14]发现了不同的栽培基质对瘤瓣兜兰（P. callosum）
的生长和净光合作用率具有显著影响，王燕君等 [15]在对
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盖明显降低了光照强度，增加了空气相对湿度，可缓解
强光对植株生长的不利影响， 降低植株的叶面蒸腾，利
于土壤保墒，减少浇水次数和浇水量。 孔径越小效果越
好，光照强度越小，空气相对湿度越大。同时防虫网覆盖
可增加空气温度，晴天有降低地温的趋势。 而阴天防虫
网覆盖对地温的影响没有明显的规律，可能是由于阴天
气温变化幅度较大， 加上阴天会有不同程度的风的作
用，因此地温变化没有规律性。阴天防虫网的遮阳、增湿
和降低地温的效果比晴天好，晴天防虫网增温效果比阴
天好。 防虫网覆盖可增加空气温度，冬季可起到保温的
效果，但夏季对蔬菜生长有不利的影响，可通过通风、喷
雾等措施来降低防虫网室内温度或选用耐高温品种栽
培。 同时，防虫网覆盖在夏季高温晴天还可以增加网室
内的空气湿度，这对夏菜生长十分有利，可减少植株的
叶面蒸腾，同时减轻对植株果实的直接伤害。 空气湿度
的增加、光照的减少有利于土壤的保墒，可减少灌水次
数和灌水量[11-12]。 不同孔径的防虫网在不同的天气状况
下对小气候环境的影响是不同的，生产上可根据不同时
期的不同需要选择比较适宜的防虫网规格来使用。
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（责任编辑 张辉玲）
硬叶兜兰 、带叶兜兰 （P. hirsutissimum）、亨利兜兰 （P.
henrynum）和紫纹兜兰（P. purpuratum）的光合特性研究
中发现，4种兜兰均表现出阴生植物的特点， 光饱和点
为 420~590 μmol/m2·s，而本研究发现杏黄兜兰的光饱
和点为 250 μmol/m2·s，其结果不同，这可能与不同的种
类和不同的生长环境有关。 但是，引种栽培后的 3种兜
兰的净光合速率均显著降低， 麻栗坡兜兰的下降幅度
更大却可更好地生长，其机理也需要进一步研究。
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（责任编辑 白雪娜）
（上接第 85页）
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