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光照强度对狐臭柴叶片形态与结构的影响



全 文 :书 [收稿日期] 2015-01-04;2015-06-10修回
 [基金项目] 贵州省高层次创新型人才培养项目“贵州省高层次创新型人才培养”[黔科合人才(2015)4031];贵州省研究生教育创新基地建
设项目“贵州省植物生物学研究生教育创新基地”[黔教研合CXJD字(2014)001];贵州省教育厅自然科学研究项目“基于休闲
观光农业发展的药食兼用植物资源开发与示范”[黔教科(2011)043];贵州大学研究生创新基金项目“光照强度对神仙豆腐柴
叶片形态结构及功能成分的影响”(研农2014018)
 [作者简介] 刘诗雅(1990-),女,在读硕士,研究方向:细胞功能成分与利用。E-mail:maoerqiqi@126.com
 *通讯作者:张明生(1963-),教授,博士,博士生导师,从事植物生理生化与生物技术的研究及教学工作。E-mail:mshzhang@163.com
[文章编号]1001-3601(2015)06-0330-0175-04
光照强度对狐臭柴叶片形态与结构的影响
刘诗雅,张明生*,高晓峰,刘贵贤,韦红边,吕 享
(贵州大学 生命科学学院,贵州 贵阳550025)
  [摘 要]为狐臭柴人工种植技术的构建与开发利用提供依据,采用人工设施栽培方法,研究不同光照
条件下狐臭柴叶片的形态和解剖结构。结果表明:在一定光照强度范围内,随着光照强度的增加,叶面积逐
渐减小,叶片颜色变浅,叶片上表皮细胞密度和叶脉直径均显著增大;遮光处理下叶片的叶形、叶缘、叶尖、叶
质、上表皮细胞形态等指标变化与对照差异明显;遮光处理下叶片总厚度、上表皮厚度、栅栏组织厚度和海绵
组织厚度较对照存在极显著差异。叶片下表皮厚度、下表皮细胞形态和下表皮细胞密度受光照强度的影响
不大。
[关键词]狐臭柴;光照强度;叶片形态;叶片结构
[中图分类号]S794.9 [文献标识码]A
Efects of Sunlight Intensity on Leaf Morphology and
Structure of Premnapuberula
LIU Shiya,ZHANG Mingsheng*,GAO Xiaofeng,LIU Guixian,WEI Hongbian,LV Xiang
(School of Life Sciences,Guizhou University,Guiyang,Guizhou550025,China)
  Abstract:The morphology and anatomical structure changes of P.puberula leaves under different
sunlight intensity were studied by artificial facility cultivation to provide references for establishment,
development and utilization of artificial planting technology of P.puberula.Results:Leaf area decreased
gradualy,leaf colors became shalow,the cel densities of leaf epidermis and vein diameters increased
significantly with the increase of light intensity within certain limits.In the shading treatments and
controls,the related morphological indexes had significant changes,including leaf shapes,leaf margins,
blade tips,leaf textures,cel morphology of leaf upper epidermis.Compared with controls,the difference
of folowing indices under shading condition were very significant,i.e.leaf thickness,leaf upper epidermis
thickness,palisade tissue thickness and spongy tissue thickness.Leaf lower epidermis thickness,the cel
morphology and cel densities of leaf lower epidermis were affected tinily by light intensity.
Key words:Premna puberula;sunlight intensity;leaf morphology;leaf structure
  狐臭柴(Premna puberula Pamp.)系马鞭草科
豆腐柴属多年生落叶灌木,又名神仙豆腐柴,分布于
我国贵州、四川、广西、湖北、湖南和陕西等省区海拔
700~1 800m山坡丛林中[1]。狐臭柴是一种药食
兼用植物,其叶能清湿热解毒、治水肿毒疮,根具有
调经壮阳、治月经不调、风湿关节炎和阳痿等功
效[2-3];且叶片富含果胶、蛋白质、氨基酸和纤维素等
营养成分[4-5],民间用叶揉碎制作清凉可口、色香味
俱全的“神仙豆腐”,深受人们的喜爱,具有较大的经
济利用价值。狐臭柴因其自然繁殖能力较差[4],加
之生态环境被破坏,该物种野生资源日益减少,分布
零散,采集困难[6],故开展其人工种植十分必要。狐
臭柴叶片是主要的食用部位,作为光合作用的主要
器官,是产生同化物的重要场所,直接影响植株生物
量的形成[7]。光是植物生长的主要能源,也是影响
植株叶片形态、解剖结构、生理代谢及生长发育的主
要因子之一[8-13]。而目前尚无有关光照对狐臭柴叶
片形态结构产生影响的研究报道。对此,笔者通过
设置不同光照强度,探索其对狐臭柴叶片形态和解
剖结构的影响,以期为狐臭柴人工种植技术的构建
与开发利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验植物 狐臭柴,来源于贵州省务川仡
佬族苗族自治县,由贵州大学鉴定。
1.1.2 遮阳网 不同目数的黑色遮阳网,市售。
1.2 试验设计
以不同目数的黑色遮阳网调节光照强度,分别
设重度遮光、中度遮光和不遮光3种光照强度处理。
处理1,重度遮光,透光率5%~10%;处理2,中度
遮光,透光率40%~50%;处理3,不遮光为对照
(CK)。使用85%的壤土混合15%的沙土作为栽培
基质,以排水良好的塑料桶(桶高32cm,上口径
 贵州农业科学 2015,43(6):175~178
 Guizhou Agricultural Sciences
35cm,下口径32cm)栽植狐臭柴一年生扦插苗,装
土深度为27cm,每桶栽植1株,每个处理栽植36
桶。
1.3 叶片形态指标测定
于7月初采摘狐臭柴植株一级枝条健康的倒三
叶,用FAA进行固定,石蜡切片法制片,切片厚度
10μm。用OLYMPUS-BX40显微镜在20倍和40
倍物镜下观察并摄像,使用Photoshop 7.0以20倍
和40倍物镜下的显微测微标尺为标准,对叶片厚
度、叶脉直径、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上下表
皮厚度及上下表皮细胞密度等进行统计(表皮装片
为撕取上、下表皮制作的临时装片),叶片形态指标
按照植物学常规描述。
1.4 数据处理
以Excel和DPS统计软件进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 光照强度对狐臭柴叶片形态的影响
从表1和图1看出,随着光照强度的增加,叶片
表面积(叶片大小)逐渐减小;叶形由心形、近心形过
渡到卵形;叶缘由锯齿、部分锯齿到全缘;叶尖由长
尾尖、尾尖到急尖;叶色由深绿色、绿色到浅绿色;叶
质由纸质逐渐变为坚纸质。说明,光照强度是狐臭
柴生长的重要环境因子,荫蔽条件下叶面积增大(包
括锯齿、心形、长尾尖)、叶色变深(叶绿素含量增
加)、叶质变软(角质层减少)等均是狐臭柴植株对阴
生环境的良好适应。
2.2 不同光照强度下狐臭柴叶片的解剖结构
狐臭柴叶片上、下表皮各有一层细胞,细胞大小
不等,形状不规则,排列紧密,上表皮气孔极少,下表
皮气孔较多,上、下表皮均有表皮毛和腺体(图2~
3)。遮光处理下叶片的上表皮细胞形态与对照差异
较大(图2-A~C),而下表皮细胞形态在不同处理间
无明显差异(图2-D~F)。
不同光照强度下狐臭柴叶片组织结构有不同程
度的变化(表2,图3~4)。上表皮细胞密度、叶脉直
径随光照强度的增加呈极显著正相关,而下表皮细
胞密度受光照强度变化的影响不明显;叶片总厚度、
上表皮厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度在2种
遮光条件下变化不大,但与对照均有极显著差异,而
叶片下表皮厚度受光照强度的影响很小。狐臭柴是
典型的阴生植物,强光条件下,上表皮变厚且细胞密
度增大、气孔极度减少,有利于降低水分蒸腾;栅栏
组织和海绵组织增厚,有助于充分回收光呼吸释放
的胞间CO2;叶脉变粗,可保障光合产物的瞬时转
运,有效地降低光呼吸消耗。
表1 不同光照强度下狐臭柴叶片的形态指标变化
Table 1 Variation of leaf morphology indices under different sunlight intensity
处理
Treatment
叶片大小
Leaf size
叶形
Leaf shape
叶缘
Leaf margin
叶尖
Leaf opex
叶色
Leaf color
叶质
Leaf texture
1 大 心形 锯齿 长尾尖 深绿色 纸质
2 较大 近心形 部分锯齿 尾尖 绿色 纸质
3 较小 卵形 全缘 急尖 浅绿色 坚纸质
 注:A为重度遮光,B为中度遮光,C为对照。
 Note:A,severe shading;B,moderate shading;C,CK.
A%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%B%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%C
图1 不同光照强度下狐臭柴叶片的形态变化
Fig.1 Leaf shape changes under different sunlight intensity
表2 不同光照强度下狐臭柴叶片的组织结构变化
Table 2 Changes of leaf tissue structure under different sunlight intensity
处理
Treatment
上表皮密度/
(个/mm2)
Epicuticle
density
下表皮密度/
(个/mm2)
Hypodermis
density
叶片总厚度/μm
Total
leaf
thickness
叶脉直径/μm
Vein
diameter
上表皮
厚度/μm
Epicuticle
thickness
下表皮
厚度/μm
Hypodermis
thickness
栅栏组织
厚度/μm
Palisade
tissue
thickness
海绵组织
厚度/μm
Spongy
tissue
thickness
1  456±29C 617±61b 135.1±5.6b 268.3±18.8C 19.8±3.5b 12.8±2.0a 41.7±3.3b 60.7±8.9b
2  756±63B 781±66a 137.2±16.9b390.0±36.6B 21.3±5.4b 16.1±7.2a 44.8±6.0b 51.0±17.3b
3  960±116A 814±59a 204.1±14.7A458.3±40.9A 29.7±6.2A 13.7±3.9a 71.6±3.4A 91.0±12.6A
 注:同列不同小写字母表示在p=0.05水平显著,大写字母表示在p=0.01水平显著。
 Note:The lowercase letters indicate significant level at p=0.05,and the capital letters indicate significant level at p=0.01.
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                                        贵 州 农 业 科 学
                                   Guizhou Agricultural Sciences
A B C
D E F
注:A~D为重度遮光,B~E为中度遮光,C~F为对照,A~C为上表皮,D~F为下表皮,1为气孔,2为腺毛。
    Note:A~D,severe shading;B~E,moderate shading;C~F,CK;A~C,upper epidermis;D~F,ower epidermis;
1,stoma;2,glandularia.
图2 不同光照强度下狐臭柴叶片的表皮细胞形态
Fig.2 Leaf epidermal cel morphology under different sunlight intensity
   注:A为重度遮光,B为中度遮光,C为对照;1为上表皮,2为下表皮,3为气孔,4为腺毛,5为表皮毛,6为栅栏组织,
7为海绵组织,8为维管束。
   Note:A,severe shading;B,moderate shading;C,CK;1,upper epidermis;2,lower epidermis;3,stoma;4,glandularia;
5,epidermal hair;6,palisade tissue;7,spongy parenchyma;8,vascular bundle.
图3 不同光照强度下狐臭柴叶片的解剖结构(横切)
Fig.3 Leaf anatomical structure under different sunlight intensity(transection)
A B C
注:A.重度遮光,B.中度遮光,C.对照;1.表皮,2.薄壁组织,3.厚壁组织,4.厚角组织,5.木质部,6.韧皮部。
    Note:A,severe shading;B,moderate shading;C,CK;1,epidermis;2,parenchyma;3,sclerenchyma;
4,colenchymas;5,xylem;6,phloem.
图4 不同光照强度下狐臭柴叶脉的解剖结构(横切)
Fig.4 Leaf vein anatomical structure under different sunlight intensity(transection)
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 刘诗雅 等 光照强度对狐臭柴叶片形态与结构的影响
 LIU Shiya et al Effects of Sunlight Intensity on Leaf Morphology and Structure of Premna puberula
3 小结与讨论
1)研究结果表明,随着光照强度的增加,狐臭
柴叶片表面积(叶片大小)逐渐减小;叶形由心形、近
心形过渡到卵形;叶缘由锯齿、部分锯齿到全缘;叶
尖由长尾尖、尾尖到急尖;叶色由深绿色、绿色到浅
绿色;叶质由纸质逐渐变为坚纸质。表明,狐臭柴属
于阴生植物的特征。
2)地球上的每一种植物,在长期进化过程中形
成了适应于特定自然环境、有利于自身生长发育的
形态结构,而且这些特定的形态结构会随着环境的
变化而发生一定的改变,这就是植物的生态适应性。
本研究所用的狐臭柴属于阴生植物,光照强度是影
响其生长发育的重要生态因子,强光下,其叶面积减
小,叶片上表皮角质增加、细胞密度增大、栅栏组织
和海绵组织增厚,这些变化充分反映了狐臭柴对光
逆境的适应性,也符合大多数植物在高光强下叶片
解剖结构的变化[14-18]。然而,植物的逆境适应能力
有限,例如,适度的强光照可促进叶片表面角质层的
形成,进而提高叶片反光度以减轻光对叶肉细胞的
灼伤,同时通过薄膜干涉和改变光反射方式影响光
量子吸收[19];若光照过强,则使叶绿体变小、类囊体
结构破坏,光合作用强烈受阻而导致植株死亡[20-23]。
[参 考 文 献]
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(责任编辑:杨 林)
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