全 文 ：入侵杂草薇甘菊根形态结构的比较研究
洪 岚 , 潘小平 , 胡晓颖＊ , 沈 浩 , 徐信兰
(中国科学院华南植物园 ,广东 广州 510650)
基金项目:中国科学院广州分院分析测试基金项目(No.f f2005012);中国科学院华南植物园科研启动经费资助项目(No.O553011001).
＊通讯作者
近年来 ,外来植物薇甘菊(Mikania micrantha H
B K)入侵我国南方许多地方 ,对森林 、果园 、农田和
湿地等生态系统构成了严重威胁 ,所到之处物种数
量锐减 ,生物多样性严重丧失 。入侵种之所以能迅
速扩展 ,其中一个重要的原因就在于其对外界环境
的适应性响应 ,尤其是在不同环境下的表型可塑性
(包括形态 、生理可塑性)可能是影响其最终能否成
功入侵的重要因素。本文利用石蜡切片和扫描电镜
(SEM)的方法对中生和湿生生境下薇甘菊的一年生
根进行了微形态和亚显微形态结构的观察和比较 ,
以明确薇甘菊根部形态结构特征与其生态适应性之
间的相关性。
1 材料与方法
1 材料
采自广东省东莞市植物园附近自然生长的薇甘
菊。在相同土壤基质地段 ,按照水分条件的差异选
择中生和湿生两种生境类型中生长的薇甘菊进行取
样。
2 方法
2.1 取材
分别在两种生境中 ,各随机选择 10 株生长正
常 、无病虫害的薇甘菊植株 ,取其一年生根中段部
分 ,切成 0.5 cm 左右清水洗净 ,分别用于石蜡切片
和扫描电镜观察 。
2.2 材料处理和观察
(1)石蜡切片和观察:所取样品放置 FAA中固
定24 h ,经乙醇系列脱水 ,爱氏苏木精整染3 d ,按常
规石蜡切片制作方法制成横切切片 ,切片厚度 12
μm ,脱蜡封片后 ,在 ZEISS AXIOPLAN 2 imaging 光学
显微镜下观察 、拍照 。
(2)扫描电镜制样和观察:样品采用 4%戊二醛
固定并抽气 , 24 h 后 0.1mol L 磷酸缓冲液进行冲
洗 ,锇酸固定 ,经过酒精系列脱水后用 JFD-310冷冻
干燥 ,用双面碳胶带固定在样品台上 , JFC-1600型离
子溅射仪真空镀白金膜 10nm , 在 JSM-6360LV 型扫
描电子显微镜下观察拍照。
2 结果与讨论
实验结果显示薇甘菊的根由表皮 、皮层和维管
柱三部分组成(图 1 ～图 4)。
中生生境下薇甘菊的根表皮由一层不规则细胞
构成 ,细胞外有角质层(图 1 ,图 3)。皮层细胞为多
层大型薄壁细胞 ,近周边细胞较小 ,接近中央部分的
细胞较大 ,有时可见几个薄壁细胞相邻的壁消失所
形成不规则空腔。维管柱横断面与皮层横断面之比
约为 1∶1 ,机械组织发达 。
湿生生境下薇甘菊的根表皮细胞的角质层较薄
(图 2 ,图 4)。皮层所占体积大 ,皮层薄壁细胞形成
了大型胞间隙(图 2和图 4中箭头所示)。胞间隙形
成的方式 ,主要是薄壁细胞纵向(径向)裂开 ,横向
(切向)端壁连接成条状的细胞链 ,被大裂隙分隔成
辐射排列的条状 ,细胞间的裂隙大而显著。这些胞
间隙近于径向排列 ,有的独立分布 ,有的相互联通 ,
形成了无规则式的通气组织 ,且所占空间比例很大。
湿生生境根皮层通气组织的形成既有薄壁细胞间
隙 ,也伴有薄壁细胞破碎后形成不规则空间。维管
柱不发达 ,在根中所占比例较小 ,其横断面与皮层横
断面之比约为 1∶2。木质部退化 ,导管减少 。机械
组织不发达 ,韧皮部退化程度较小 ,表现出很强的水
生性结构特点 。
湿生生境中的薇甘菊长期适应淹水环境 ,进而
在根中形成发达的皮层通气组织 。皮层通气组织能
将植物地上部分获得氧气迅速输送到根的结构之中
并贮存空气 ,改变了植株根细胞间的氧分压 ,使根细
胞进行有氧呼吸或部分有氧呼吸 。有氧呼吸提供了
根细胞生长发育所必需的能量 ,从而使植株能够比
较正常地生长发育 。根的维管柱退化和机械组织不
发达是湿生生境中薇甘菊的又一显著特征 。薇甘菊
在湿生条件下所受到的浮力可代替机械组织的支持
力 ,从而导致木质部退化和机械组织不发达。薇甘
菊长期在水湿环境中生活 ,极易得到水分及各种无
259
电子显微学报 J.Chin.Electr.Microsc.Soc.
25(增刊)∶259～ 260 2006 年
图 1 光学显微镜下中生生境薇甘菊一年生根的横切面(Bar=50μm);图 2 光学显微镜下湿生生境薇甘菊一年生根的横切
面(Bar=50μm ,箭头所指为皮层通气组织);图 3 扫描电镜下中生生境薇甘菊一年生根的横切面(Bar=100μm);图 4 扫描
电镜下湿生生境薇甘菊一年生根的横切面(Bar=100μm , 箭头所指为皮层通气组织)。
机盐类 ,因而作为输导组织的导管功能退化。
本文结果表明 ,薇甘菊可通过根部形态结构的
可塑性变化(尤其是发展出发达的皮层通气组织以
适应水湿环境),以适应不同的生境条件 ,增强其生
态适应能力 ,从而有利于其完成在不同生境(中生或
湿生)条件下的扩张蔓延和入侵过程。
参考文献略.
260
电子显微学报 J.Chin.Electr.Microsc.Soc.
25(增刊)∶259～ 260 2006 年