全 文 ：第 35卷 第 11期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.35 No.11
2007年 11月 JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITY Nov.2007
长白鸢尾叶片的解剖结构
张　荻　卓丽环　王　玲　周　滈
(东北林业大学 ,哈尔滨 , 150040)
　　摘　要　通过扫描电镜(SEM)技术 、常规石蜡切片技术 ,以及光学显微镜对长白鸢尾叶片结构 ,表皮 、角质层
及气孔器的形态结构 , 气孔外拱盖及拱盖内缘进行了观察。结果表明:长白鸢尾叶片表皮细胞多为矩形 ,垂周壁为
平直。叶片两面均有气孔器 , 其类型为无规则形 ,气孔下陷明显。角质层致密 , 具乳突 , 维管组织发达。这些形态
特征是植物自身对环境抗旱适应的一种表现。
关键词　长白鸢尾;叶表面;气孔;超微结构
分类号　S682.19AnatomicalStructureofIrismandshuricaLeaves/ZhangDi, ZhuoLihuan, WangLing, ZhouHao(ColegeofLand-scapeArchitecture, NortheastForestryUniversity, Harbin150040, P.R.China)//JournalofNortheastForestryUniversi-ty.-2007, 35(11).-50 ～ 51, 69AnexperimentwasconductedtostudytheanatomicalstructureofIrismandshuricaleavesmadeintonormalparafinslice.Theepidermis, cuticle, stomatalapparatus, outerstomatalledgeandtheinnermarginofstomatalledgeofIrismandshuricaleaveswereobservedusingscanningelectronmicroscopeandopticalmicroscope.Resultsshowthattheepi-dermiscellsofI.mandshuricaleavesareusuallyrectangular, andtheanticlinalwallsarestraight.Theanomocyticstoma-talapparatusesarefoundonbothsidesoftheleavesandaresunkenobviously.Thecuticlesappeartobecompactwithpap-illate, andthevasculartissuesarewell-developed.Thesemorphologicalcharacterswouldpossiblybeanexpressionoftheplantsthemselvestoadapttodroughtconditions.Keywords　Irismandshurica;Leafblade;Stomata;Microstructure
　　鸢尾属(Iris)植物花姿奇特 , 花色艳丽而丰富 , 栽培历史
久远 , 在园林中广为栽培。鸢尾属植物在全世界约有 300余
种 , 应用到园林中栽培的观赏鸢尾只占其中的很小的一部分。
但在近 100年来 ,鸢尾品种以惊人的速度发展起来。现在全
世界鸢尾品种已达 2万多个 , 且还在以每年 700多个品种的
速度增加 , 这些鸢尾新品种的色彩日益丰富 , 观赏价值越来越
高 [ 1] 。长白鸢尾(IrismandshuricaMaxim)是鸢尾科鸢尾属多
年生宿根草本 , 根状茎块状 ,叶剑形 , 略成镰刀状弯曲或中部
以上向上弯曲 , 叶片长 10 ～ 15cm,宽约 1 cm, 基部鞘状 , 无明
显的中脉。其花型优美 ,花色鲜艳 , 植株矮化 , 不仅具有较高
的观赏价值 , 而且是不可多得的育种材料。长白鸢尾是鸢尾
属植物中抗性优良的野生种 , 但有关长白鸢尾解剖结构方面
研究报道很少。笔者在光学显微镜观察的基础上 , 利用扫描
电镜对长白鸢尾叶片细胞的超微结构进行了观察研究 , 以便
为进一步开发和利用鸢尾属植物提供科学依据。
1　材料与方法
试验材料:哈尔滨市郊苗圃地中的野生长白鸢尾。该鸢
尾是 2003年由黑龙江省团子山引种的野生长白鸢尾。
叶片表皮细胞结构观察:用光学显微镜对长白鸢尾叶片
进行观察。取长白鸢尾叶片 , 徒手切片法撕取叶片表皮层 , 放
于显微镜下观察 [ 2] 。利用显微测微尺 [ 3]测量表皮细胞长度 、
宽度 , 气孔器的长度及单位密度 , 保卫细胞的长度。每组数据
测量 15个重复 ,然后取其平均值。
叶片细胞结构观察:对长白鸢尾叶片的中上部分进行取
材固定 , 利用常规石蜡切片法 [ 4]对长白鸢尾的叶片结构进行
观察 , 染色方法为爱氏苏木精整染法 , 染色时间为 6 d。切片
时对叶片材料进行横切 ,切片厚度为 8 ～ 10μm。
叶片表皮超微结构观察:取长白鸢尾叶片 , 先用毛笔将叶
第一作者简介:张荻 , 男 , 1980年 3月生 , 东北林业大学园林学
院 ,硕士研究生。
通讯作者:卓丽环 ,东北林业大学园林学院 ,教授。
收稿日期:2007年 1月 5日。
责任编辑:张建华。
片轻轻刷拭 , 除去尘埃 , 再剪成小方块 , 用戊二醛固定 , 乙醇
体积分数梯度脱水 , 真空干燥机干燥 ,用双面胶固定在样台上
导电处理喷镀后 , 用 HITACHIS-520型扫描电子显微镜进
行观察 、拍照 [ 5] 。
仪器与设备:Olympas光学显微镜;LEICARM2145切片
机;LEICAEG1140H包埋机;扫描电镜(SEM)。
2　结果与分析
2.1　光学显微镜结果分析
长白鸢尾叶片两侧表皮细胞及气孔器形态结构基本一
致 ,叶片表皮细胞呈矩形 ,有些呈弧形四边形 , 垂周壁为平直 ,
细胞长轴排列方向与叶脉同向 ,细胞排列紧密 , 无胞间隙;叶
片两面均有气孔器 , 气孔类型为无规则型 ,气孔器均匀分布于
叶脉之间 , 形状椭圆形 ,大小为 90.2μm×86.9μm;保卫细胞
呈肾形 , 外壁明显比内壁薄(图版Ⅰ 1 ～ 4)。
表 1　长白鸢尾叶片表皮特征
叶片
表皮
表皮细胞
长 /μm
表皮细胞
宽 /μm
气孔器
长 /μm
气孔器
宽 /μm
气孔
长 /μm
气孔密度 /
个· mm-2
上表皮 516.2 69.3 92.0 86.6 38.1 14.6
下表皮 508.6 67.0 88.4 87.2 39.3 15.4
　　从图版Ⅰ的 1 ～ 4及其表 1所测得的数据可看出:长白鸢
尾上下表皮细胞均呈长矩形 , 表皮细胞长 512.4 μm, 表皮细
胞宽 68.1μm, 细胞中部宽 , 两端较窄 ,表皮细胞厚 28 μm, 上
下表皮厚度差异不显著。气孔器分布于上下表皮 ,气孔类型
为不规则型 , 即只有保卫细胞没有副卫细胞 [ 6-8] , 气孔器呈椭
圆形 ,略下陷 ,并具较大的孔下室 , 气孔器均匀地分布在叶脉
之间 ,保卫细胞壁明显增厚 , 成为较典型的旱生气孔 , 对缓冲
水分胁迫和减少水分蒸发有很好的作用。叶脉为直出平行
脉 ,能提高其机械强度 ,保证了叶肉细胞不会因叶的失水萎缩
变形而受到伤害。
2.2　石蜡切片结果分析
石蜡切片观察结果表明:长白鸢尾叶片表皮细胞外壁均
具有明显的加厚角质层 (图版Ⅰ :6 ～ 9);角质层致密 , (图版
Ⅰ :6, 8, 9);叶缘处有明显纤维物质结构的分布(图版Ⅰ :6);
上下表皮结构无明显差异(图版 Ⅰ :5, 7);气孔下陷明显 , 孔
下室较大(图版Ⅰ :7, 8, 10);没有栅栏组织和海绵组织的分
化 , 表皮下叶肉细胞排列紧密 , 中部叶肉细胞排列较疏松(图
版Ⅰ :5, 7);维管组织发达 , 维管束类型属于外韧维管束(图
版Ⅰ :5, 9), 木质部形状为圆形至椭圆型(图版Ⅰ :9);机械组
织发达(图版Ⅰ :5, 9)。
通过对长白鸢尾叶片的横切结构的观察以及测得的试验
数据可知:长白鸢尾叶片为近等面叶型 , 叶片厚度约为 360
μm,其叶片中脉处厚度可达到 480μm。表皮厚度为 28μm。
叶片中没有栅栏组织和海绵组织的分化 ,叶肉中的光合组织
均由一种细胞构成 , 细胞呈椭圆形至长柱形。靠近表皮层的
叶肉细胞排列整齐紧密 , 而且含有较多的叶绿体 ,其它叶肉细
胞排列较疏松 ,这种结构可以使植物提高光合作用效率 ,而光
合作用增强 , 是植物抵御干旱的非常重要的因素之一。叶片
边缘处的纤维物质结构不仅能增加叶片的机械强度 , 而且在
干旱条件下也能对叶片起到保护作用。叶脉维管束分布比较
密集 ,维管组织发达 ,这对在水分充足时大量蒸腾非常有利。
图版Ⅰ 　
1.长白鸢尾上表皮结构形态(×100);2.长白鸢尾上表皮及气孔结构形态(×400);3.长白鸢尾下表皮结构形态(×100);4.长白鸢尾下表皮及
气孔结构形态(×400);5.长白鸢尾叶片结构横切(×100);6.长白鸢尾叶片结构横切(×100);7.长白鸢尾叶片结构横切(×400);8.长白鸢尾
叶片表皮气孔器结构(×400);9.长白鸢尾叶片维管组织结构横切(×400);10.长白鸢尾叶片气孔器结构(×400)。
2.3　扫描电镜结果分析
扫描电镜观察结果表明:长白鸢尾叶片角质膜呈波状纹
饰 , 有脊状凸起 ,纵向排列 , 角质层致密 ,蜡质纹饰平滑。气孔
形状椭圆形 , 气孔内陷明显 ,单层外拱盖 ,外拱盖内缘平滑 , 气
孔腔内平滑。
从长白鸢尾叶片表面扫描电镜的结果可以看出:叶片表面
气孔下陷明显(图版Ⅱ:3, 4), 具有明显的角质层, 角质膜致密呈
波状纹饰,有脊状凸起(图版Ⅱ:1, 2)。与中生植物比较, 旱生植
物多具有角质层加厚的特征 ,可降低角质蒸腾,减少水分蒸腾,同
时 ,它对叶片有保护功能 ,使叶片表面不会过分潮湿。坚硬的角
质层可以提供机械支持作用,也可以抵抗病原体的感染。
3　结论与讨论
长白鸢尾表皮细胞角质层较厚 、叶脉发达。气孔器属于
内陷型 , 且具较大的孔下室。 叶肉中无栅栏组织和海绵组织
分化 ,厚壁及机械组织增强。 长白鸢尾的角质层和气孔器的
结构特征与玉蝉花 、乌苏里鸢尾、野鸢尾和溪荪有明显的不同。
这些特征显示了长白鸢尾明显的旱生特性。(下转 69页)
51第 11期　　　　　　　　　　　　　　　　张　荻等:长白鸢尾叶片的解剖结构　　　　　　　　　　　
DNA吸附策略 , 采用顺磁性树脂吸附 DNA后 ,在磁场中可以
彻底去除残液 , 同时小片段 DNA丢失较少 ,使纯化效率大大
提高。所以 , 使用 DNA定量提取纯化试剂盒 DNAIQTM系统
和 DNAIQTM系统进行二次提取都获得了最好的扩增效果。
真皮在放置过程中会有大量的细菌滋生。尽管前处理时
经过浸泡和漂洗 , 但得到的 DNA中仍然含有大量的微生物
DNA,可能会影响 PCR反应而产生假阳性结果。由于无法从
体系中去除微生物 DNA,所以对 PCR扩增产物进行了测序 ,
以证明 DNA的可用性。图 2显示 , 从 5份样品中所获得的
PCR产物都是正确的 ,说明利用本实验的程序可以从鞣制皮
张中提取到有效的 DNA。
本实验设计了扩增片段长度不同的 3对引物 , 其中只有
扩增片段长度最短的引物对 Cytb-1可以得到扩增产物。对
于 FB-2和 FB-3两样品 ,由于模板片段小于 100bp, 3对引
物均未得到扩增产物。从这一结果看 , 皮张在鞣制和长久保
存过程中 , DNA的降解非常严重。 因此在设计 PCR引物时 ,
只有使扩增片段缩短到主要 DNA片段范围以内 ,才能得到有
效的扩增产物。如毛干提取的 DNA降解非常严重 ,但是将扩
增片段设计为 100 ～ 130bp时 , 就可以正确分型 [ 9] 。
本实验的皮张均是在 30 ～ 40a前鞣制的 ,当时的鞣制工
艺主要是铬鞣 , 即将重铬酸盐转化为三价碱式盐后 , 使铬离子
与胶原蛋白形成交联 , 进而达到提高皮革的机械强度 、热稳定
性以及对酸 、碱及微生物的耐受性等 [ 10-11] 。这种方法鞣制的
皮张中 , DNA通常能够被提取和使用 [ 12] 。但是 ,近年来越来
越普遍的环保型植物鞣剂 [ 13]可能使存留的 DNA更少 ,同时
DNA-胶原蛋白之间形成较多的交联键 , 使 DNA的分离效率
和完整性都受到影响 [ 3] , 这需要在提取方法上作进一步的研
究。
参　考　文　献
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(上接 51页)
图版Ⅱ
1.长白鸢尾叶片表皮结构(×200);2.长白鸢尾叶片表皮结构(×200);3.长白鸢尾气孔形态结构(×1000);4.长白鸢尾气孔形态结构(×2000)。
　　生长于不同生态环境中的植物 , 常表现出不同的形态结
构 , 这通常被认为是植物对特殊环境的演化适应 [ 9] 。同时 ,
这种演化适应的特征较多反映在叶的结构上 [ 10] 。 叶是进行
光合作用和蒸腾作用的主要器官 ,具有较大的表面积 , 与周围
环境的接触十分紧密 ,植物对环境的反映也就较多地反映在
叶的形态结构上 , 因此 ,叶的结构对生境条件的变化也最为敏
感。长白鸢尾分布于我国东北 ,俄罗斯 、朝鲜也有分布 ,多生
长于干寒地区 , 喜温暖湿润气候 ,但具有较强的耐寒性和耐旱
性。在黑龙江地区 , 冰雪初融时期(3月份)植物体就开始进
行营养生长 , 直至 11月份叶片才完全枯萎 , 花期在 5月份 , 果
期 6— 8月份。因此 , 长白鸢尾对生态环境的适应必然在叶片
的结构上有所反映。长白鸢尾叶片表皮排列紧密 ,气孔下陷 ,
有较强的耐寒耐旱能力;维管束发达 ,使其疏导能力和支持能
力增强 , 这也是与环境相适应的内在表现。长白鸢尾这些旱
生特征也是长期适应其生长地区生态环境的结果。
参　考　文　献
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69第 11期　　　　　　　　　　　　　　　　贾学渊等:鞣制皮张 DNA的提取