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A study on leaf anatomic traits and drought resistance of Medicago rutenica in Inner Mongolia

内蒙古扁蓿豆叶片解剖性状与抗旱性的研究



全 文 :书内蒙古扁蓿豆叶片解剖性状与抗旱性的研究
李鸿雁,李志勇,师文贵,蔡丽艳,刘磊
(中国农业科学院草原研究所 农业部沙尔沁牧草资源重点野外科学观测试验站,内蒙古 呼和浩特010010)
摘要:以来自内蒙古的野生扁蓿豆种质资源32个居群成熟叶片为试验材料,采用石蜡制片法,应用光学显微技术
测定了叶片上表皮厚度、叶片下表皮厚度、叶片厚度、维管束直径、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅海比、叶片栅栏
组织结构紧密度和叶片海绵组织结构疏松度等与抗旱相关的解剖结构特征参数,并进行统计分析和抗旱性综合评
价。结果表明,9个指标均表现差异极显著;叶片上表皮厚度、叶片下表皮厚度、叶片厚度、栅栏组织厚度和海绵组
织厚度之间呈极显著相关和显著相关关系;第3个主成分的特征值为1.621,累计贡献率达86.67%,已超过85%,
前3个主因子基本上能概括9个指标的主要信息;采用 UPGMA法将32个居群分成五大类。隶属函数法综合评
价抗旱能力显示16和27号居群的抗旱性最强,22号居群抗旱性最差。
关键词:扁蓿豆;叶片解剖性状;抗旱性
中图分类号:S540.34;Q945.7  文献标识码:A  文章编号:10045759(2012)03013809
   扁蓿豆(犕犲犱犻犮犪犵狅狉狌狋犺犲狀犻犮犪)又名野苜蓿、花苜蓿,是豆科(Leguminosae)苜蓿属(犕犲犱犻犮犪犵狅)植物。在我国
的甘肃、青海、新疆、内蒙古、山西、河北、辽宁、吉林及黑龙江等省都有分布,多在丘陵坡地、高山草地、平原、沟边
及路旁生长[1,2],是一种重要的优良牧草,其营养价值高,适口性好,抗寒性强,抗干旱、耐盐碱、耐瘠薄,在黑钙
土、栗钙土和中度盐碱土上均能良好生长,是非常适合于北方地区开发的豆科牧草资源。其根茎粗壮;茎斜升,近
平卧或直立,多分枝;叶为羽状三出复叶,托叶披针形、披针状锥形或半箭头形,顶端渐尖,全缘或基部具裂片或牙
齿,有毛;小叶矩圆状楔形、条状楔形、矩圆状倒披针形,茎下部的小叶,常为倒卵形或倒卵状楔形;花序为总状花
序,伞形,蝶形花冠,花冠黄褐色,中央深红色至紫色条纹;荚果长圆形或卵状长圆形[1]。
植物在长期的进化过程中,受外界温度、水分、光照等环境因素的影响,形成了一系列特定的外部形态特征。
环境对植物的长期作用影响了植物的形态建成,使其形成了适应环境的形态结构,而结构又是功能的基础,植物
结构的变化必然影响其生理生态功能。叶片组织结构在植物与生境的关系和植物分类学研究中有重要意义。叶
片作为植物体最重要的营养器官,暴露在环境中的面积最大,受环境因子的影响也最为显著,它是植物进行同化
作用的主要器官。叶片的形态结构特征是植物适应环境的具体表现[3]。叶片结构在不同种类的植物之间具有明
显的差异[4],由于环境条件的不同,同种植物叶片的解剖结构表现出明显的差异[5,6]。
植物形态解剖以植物的根、茎、叶、花、果实和种子等作为具体对象,用于植物抗旱、抗寒和良种选育等方面的
分析和研究。叶片是植物进行同化作用和蒸腾作用的主要器官,也是植物对干旱胁迫最敏感的器官,尤其是叶片
的解剖结构,是评价牧草抗旱的重要指标[7,8],植株为了长期适应干旱环境,形态结构上经常发生一些变化,来抵
抗水分胁迫,以保证其正常生长。一般认为株形紧凑、叶直立,根系发达、根冠较大,叶片蜡质、角质层厚、气孔下
陷等是植株对干旱的响应[9,10]。进行牧草抗旱性鉴定,并从中选育抗旱性强的优质牧草新品种,对天然草地补播
改良、高产优质人工草地建植及草地生态环境的综合治理有着极为重要的意义。
近年来,利用牧草营养器官解剖特征评价单一牧草种质抗旱性的研究较多[1119]。本研究从叶片解剖结构抗
旱性特征方面考察了内蒙古不同地区扁蓿豆抗旱性强弱,为进一步选育抗逆品种及抗旱性鉴定提供理论依据。
138-146
2012年6月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第21卷 第3期
Vol.21,No.3
收稿日期:20110401;改回日期:20110524
基金项目:农业部农作物种质资源保护与利用项目(NB2011213013533),牧草种质资源保护项目(201110)和中央级公益性科研院所基本科研
业务费专项资助。
作者简介:李鸿雁(1964),女,辽宁锦州人,副研究员,博士。Email:hongyli1964@126.com
通讯作者。Email:zhiyongli1216@126.com
1 材料与方法
1.1 材料
试验材料均由中国农业科学院草原研究所国家牧草种质中期库提供。于2008年在温室育苗并种植在农业
部沙尔沁牧草资源重点野外科学观测试验站。该试验站地理坐标为东经111°45′,北纬40°36′,属于半干旱大陆
性气候,海拔1065m,土壤类型为砂壤土,小区面积4m×5m。各居群的生境概况见表1。
表1 供试扁蓿豆种质材料来源
犜犪犫犾犲1 犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪犵犲狉犿狆犾犪狊犿狅狉犻犵犻狀狊
编号
Code
采集地点
Origin
海拔
Altitude(m)
经度
Longitude
纬度
Latitude
年均温度
AMT(℃)
年降水量
AMP(mm)
1 内蒙古锡林浩特市XilinhaoteCity,InnerMongolia 1149 115°48′30″ 43°55′55″ 4.0 360
2 内蒙古西乌珠穆沁旗 WuzhumuqinWestCounty,InnerMongolia 1018 117°32′25″ 44°38′21″ 9.0 350
3 内蒙古阿巴嘎旗AbagaCounty,InnerMongolia 1083 114°33′39″ 43°56′10″ 0.7 245
4 内蒙古白音锡勒BaiyinxileCounty,InnerMongolia 989 115°13′ 43°02′ -0.2 345
5 内蒙古东乌珠穆沁旗 WuzhumuqinEastCounty,InnerMongolia 894 118°51′33″ 45°43′34″ 1.6 300
6 内蒙古正蓝旗ZhenglanCounty,InnerMongolia 1353 115°33′45″ 42°11′06″ 1.5 365
7 内蒙古正镶白旗ZhengxiangbaiCounty,InnerMongolia 1198 114°48′14″ 42°34′36″ 2.7 363
8 内蒙古灰腾梁 HuitenliangCounty,InnerMongolia 1098 116°29′56″ 44°09′56″ 1.7 300
9 内蒙古多伦县DoulongCounty,InnerMongolia 1197 115°15′31″ 42°22′39″ 1.6 385
10 内蒙古巴林右旗BalinyouCounty,InnerMongolia 708 119°01′26″ 43°40′03″ 4.9 359
11 内蒙古林西县LinxiCounty,InnerMongolia 618 118°02′03″ 43°14′15″ 4.2 379
12 内蒙古阿鲁克尔沁旗AlukeerqinCounty,InnerMongolia 364 120°22′26″ 44°13′15″ 6.0 400
13 内蒙古科尔沁左翼后旗KeerqinzouyihouCounty,InnerMongolia 650 119°14′ 42°15′ 6.2 439
14 内蒙古奈曼旗NaimanCounty,InnerMongolia 1200 123°43′ 45°41′ 6.4 360
15 内蒙古科尔沁左翼中旗KeerqinzouyizhongCounty,InnerMongolia 146 123°18′ 44°08′ 5.2 435
16 内蒙古伊尔施县YiershiCounty,InnerMongolia 888 119°53′59″ 47°18′29″ -3.1 460
17 内蒙古阿尔山市AersanCity,InnerMongolia 926 120°15′50″ 46°55′51″ -3.2 460
18 内蒙古科右中旗KeyouzhongCounty,InnerMongolia 275 121°33′29″ 45°08′20″ 5.6 388
19 内蒙古鄂温克旗EwenkeCounty,InnerMongolia 703 118°59′52″ 48°54′58″ 2.2 350
20 内蒙古扎兰屯市ZalantongCity,InnerMongolia 767 121°15′43″ 48°50′05″ 2.4 480
21 内蒙古新巴尔虎左旗XinbaerhuzuoCounty,InnerMongolia 876 119°37′11″ 47°24′26″ -0.5 272
22 内蒙古四子王旗SizhiwangCounty,InnerMongolia 1400 110°20′ 41°10′ 6.0 350
23 内蒙古乌兰察布市 WulanchabuCity,InnerMongolia 1600 114°49′ 43°28′N 5.7 980
24 内蒙古察右中旗CayouzhongCounty,InnerMongolia 1796 112°34′53″ 41°15′37″ 1.3 300
25 内蒙古化德县 HuadeCounty,InnerMongolia 1356 113°25′31″ 41°30′54″ 1.9 334
26 内蒙古商都县ShangduCounty,InnerMongolia 1369 113°25′25″ 41°30′48″ 3.1 351
27 内蒙古土右旗TuyouCounty,InnerMongolia 999 110°32′ 40°33′ 6.9 359
28 内蒙古达茂旗DamaoCounty,InnerMongolia 1050 110°36′32″ 42°05′40″ 3.6 250
29 内蒙古和林县 HelinCounty,InnerMongolia 1194 112°44′49″ 38°44′15″ 5.4 421
30 内蒙古呼和浩特市 HuhhotCity,InnerMongolia 1050 110°46′ 40°51′ 2.5 400
31 内蒙古清水河县QingshuiheCounty,InnerMongolia 1374 112°10′ 41°08′ 7.1 400
32 内蒙古武川县 WuchuanCounty,InnerMongolia 2246 111°28′55 41°02′43″ 2.5 300
 AMT:Annualmeantemperature;AMP:Annualmeanprecipitation.
931第21卷第3期 草业学报2012年
1.2 方法
分别将不同居群的扁蓿豆成熟叶片用FAA固定液(福尔马林-冰醋酸-乙醇)固定24h,采用常规石蜡切
片法。具体过程为:取材→固定(FAA固定液)→脱水(纯二甲苯和乙醇)→透蜡(纯二甲苯和纯蜡)→包埋→切片
烘干→展片→染色(1/2二甲苯+1/2酒精,番红,固绿等)→中性树胶封片(封片剂)后制成永久制片。采用显微
分析系统软件观测叶片横切面的形态结构及拍照,观测内容为叶片上下表皮的厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚
度、叶片厚度和维管束的直径,由于维管束形状不太规则,其直径用水平直径与垂直直径的平均值来表示,各观测
指标的单位均为μm,每一样片观察30个视野,并计算:
栅海比=栅栏组织厚度/海绵组织厚度
叶片栅栏组织结构紧密度(CTR%)=[栅栏组织厚度/叶片厚度]×100%
叶片海绵组织结构疏松度(SR%)=[海绵组织厚度/叶片厚度]×100%
1.3 数据统计分析
采用SAS和SPSS软件进行方差分析、相关分析、主成分分析和聚类分析,利用隶属函数法综合评价抗旱能
力的强弱。每个牧草各抗旱指标的隶属函数值按下列公式求得:
犝(犡犻)=
犡犻-犡min
犡max-犡min
式中,犝(犡犻)为隶属函数值;犡犻为各处理某指标测定值,犡max和犡min为所有参试处理中某一指标的最大值和最小
值。然后求得各抗旱指标隶属函数值平均值。
2 结果与分析
2.1 扁蓿豆叶片解剖结构参数比较
不同扁蓿豆叶片组织部分变化较大(表2和图1),9个指标均差异极显著(犘<0.01)。
栅栏组织厚度为14.33~50.30μm,最厚的是来自内蒙古商都县的26号材料,最薄的是来自内蒙古正蓝旗
的6号材料,两者与其他材料差异显著(犘<0.05)或极显著(犘<0.01);海绵组织厚度中最厚的是来自内蒙古灰
腾梁的8号和商都县的26号材料(分别为42.78和41.57μm),显著高于其他材料(犘<0.05),最薄的是来自内
蒙古科右中旗的18号材料,仅为20.27μm;上表皮厚度为4.71~7.04μm,最厚的是来自内蒙古东乌珠穆沁旗
的5号材料,最薄的是来自于内蒙古科尔沁左翼中旗的15号材料,两者与其他材料差异显著(犘<0.05);下表皮
厚度中最厚的是来自内蒙古化德县的25号材料(8.08μm),显著高于其他材料,最薄的是来自内蒙古新巴尔虎
左旗的21号材料,仅为4.99μm;维管束直径变幅为24.48~63.65μm,最大的是来自内蒙古商都县的26号材
料,较小的为来自内蒙古西乌珠穆沁旗的2号、来自内蒙古多伦县的9号和来自内蒙古乌兰察布市的23号材料;
叶片厚度为50.44~104.85μm,最厚的是来自内蒙古商都县的26号材料,显著高于其他材料(犘<0.05),最薄
的是来自内蒙古正蓝旗的6号和来自内蒙古科右中旗的18号材料;栅海比值和CTR值与栅栏组织厚度和叶片
厚度的测定结果相同;而SR值的测定结果与栅海比值和CTR值的测定结果相反。
就叶片解剖性状而言,变异系数由大到小的排序是:栅栏组织厚度(0.26)>维管束直径(0.21)>海绵组织厚
度(0.18)>叶片厚度(0.18)>栅海比值(0.18)>上表皮厚度(0.13)>下表皮厚度(0.12)>CTR值(0.11)>SR
值(0.07)。
2.2 叶片解剖性状的主成分分析
从基于相关矩阵的主成分结果(表3)可看出,2个扁蓿豆居群的第3个主成分的特征值为1.621,累计贡献
率达86.67%,已超过85%,说明32个扁蓿豆居群的前3个主因子基本上能概括9个变量的主要信息。在第1,
2,3主成分中,将3个主成分的特征向量系数按照绝对值大小依次排列,第1主成分居前4位的分别为栅栏组织
厚度(狓1)、叶片厚度(狓5)、栅海比(狓7)和CTR(狓8),第2主成分居前3位的分别为海绵组织厚度(狓2)、维管束直
径(狓6)和SR(狓9),第3主成分居前2位的分别为叶片上表皮厚度(狓3)和叶片下表皮厚度(狓4)。可见,第1主成
分主要由叶片厚度、栅栏组织厚度等因素决定,综合反映了32个扁蓿豆居群的抗旱能力,可认为第1主成分是与
增强机械支撑相关因子的综合;第2主因子变量中维管束直径载荷量较大,因此第2主成分是与疏导水分相关因
子的综合,对于第3主因子变量中叶片上下表皮厚度的载荷量最大,因此第3主成分与提高叶片贮水能力相关。
041 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.3
表2 扁蓿豆叶片解剖结构参数
犜犪犫犾犲2 犗犫狊犲狉狏犪狋犻狅狀犱犪狋犪狅犳犲犪犮犺犪狀犪狋狅犿犻犮犪犾狇狌犪狀狋犻狋狔犮犺犪狉犪犮狋犲狉狊犳狅狉犾犲犪狏犲狊狅犳犕.狉狌狋犲狀犻犮犪
编号Code 狓1 狓2 狓3 狓4 狓5 狓6 狓7 狓8 狓9
1 22.65q 23.94j 4.91no 5.17ji 56.58p 52.49dc 0.97jkimn 39.96lmk 42.23bedc
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平均值 Mean 32.70 31.40 6.04 6.30 76.40 41.80 1.10 42.30 41.10
方差Std. 8.40 5.70 0.78 0.71 13.40 8.80 0.20 4.50 2.90
变异系数CV(%) 0.26 0.18 0.13 0.12 0.18 0.21 0.18 0.11 0.07
犉测验犉value 151.22 74.75 11.07 9.75 175.74 188.31 28.66 191.66 22.02
 狓1:栅栏组织厚度Palisadetissuethickness;狓2:海绵组织厚度Spongytissuethickness;狓3:上表皮厚度Thicknessoftheuppercuticle;狓4:下表皮厚
度Thicknessofthelowcuticle;狓5:叶片厚度Leavesthickness;狓6:维管束直径 Diameterofthevascularbundle;狓7:栅海比值Palisadetissueand
spongytissueratao;狓8:CTR值Tightnessofleavespalisadetissuestructure;狓9:SR值Loosenessofleavesspongetissuestructure.:差异显著(犘≤
0.05);:差异极显著(犘≤0.01)。下表同。:Meansignificantdifference(犘≤0.05);:Meanhighlysignificantdifference(犘≤0.01).The
sameasbelow.
141第21卷第3期 草业学报2012年
图1 扁蓿豆叶片横切面结构
犉犻犵.1 犔犲犪犳犮狉狅狊狊狊犲犮狋犻狅狀狊狋狉狌犮狋狌狉犲狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪
A:1号居群Populutionofone;B:29号居群Populutionoftwentynine.
2.3  叶片解剖结构参数间相关性分析
叶片上表皮厚度与叶片下表皮厚度呈显著正相关
(犘<0.05),相关系数为0.422(表4);栅栏组织厚度
与海绵组织厚度、叶片厚度、栅海比及CTR分别呈极
显著正相关(犘<0.01),相关系数分别为0.806,
0.967,0.695和0.875;海绵组织厚度与叶片厚度和
CTR呈极显著正相关(犘<0.01),相关系数分别为
0.920和0.486;叶片厚度与栅海比和CTR均呈极显
著正相关(犘<0.01),相关系数分别为0.503和
0.738;维管束直径与SR呈显著正相关(犘<0.05),相
关系数为0.419;栅海比与CTR和SR分别呈极显著
正相关和负相关(犘<0.01),相关系数分别为0.909
和-0.863;CTR和SR呈极显著负相关(犘<0.01),
相关系数为-0.604。叶片其余解剖结构参数间虽然
存在一定的正或负的相关性,但不显著。
2.4 叶片解剖性状的聚类分析
聚类分析表明(图2),当阈值为15时,32个居群
可划分为5个类群,第1大类包括9个居群,分别来自
表3 9个叶片解剖性状主成分分析结果
犜犪犫犾犲3 犔狅犪犱犻狀犵犪犿狅狌狀狋狊狅犳9犪狀犪狋狅犿犻犮犪犾狇狌犪狀狋犻狋狔
犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狋狅狋犺狉犲犲狆狉犻狀犮犻狆犪犾犮狅犿狆狅狀犲狀狋狊
解剖结构特征参数
Theparametersofanatomicalstructure
主成分Principalcomponent
1 2 3
狓1 0.241 0.062 0.065
狓2 0.169 0.265 0.215
狓3 0.025 -0.145 0.554
狓4 -0.018 -0.215 0.490
狓5 0.223 0.131 0.190
狓6 0.015 0.309 0.024
狓7 0.201 -0.209 -0.191
狓8 0.233 -0.050 -0.201
狓9 -0.117 0.346 0.121
特征值Eigenvalue(λ) 3.978 2.202 1.621
贡献率Contributivepercentage(%) 44.200 24.462 18.010
累计 贡 献 率 Cumulativecontributive
percentage(%)
44.200 68.662 86.672
巴林右旗、新巴尔虎旗、伊尔施、扎兰屯市及呼和浩特市、包头市和林县、土右旗、清水河县、四子王旗和呼和浩特
市等地,地处荒漠草原和草甸草原生态区域,各居群所处地的年降水量接近,为270~480mm,主要表现在海绵
组织厚度、上表皮厚度、叶片厚度和栅海比均偏大,说明此类的居群材料抗旱性较强;第2类包括10个居群,分别
来自于正镶白旗、灰腾梁、西乌珠穆沁旗和白音锡勒,乌兰察布市的2个居群以及呼伦贝尔市的3个居群,地处草
原、典型草原和退化草原生态区域,各居群所处地的年降水量为300~450mm,只有乌兰察布市的居群年降水量
为980mm,主要表现在各项解剖性状表现居中等程度,抗旱性居中。第3类居群包括来自阿巴嘎旗和乌兰察布
市的商都县,其地理位置很近,地处荒漠草原,年降水量为245~351mm,主要表现在栅栏组织厚度、下表皮厚
241 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.3
度、叶片厚度、CTR和SR均偏大。第4类居群包括来自正蓝旗和通辽市的科右中旗,表现出相似性,其栅栏组织
厚度、海绵组织厚度、叶片厚度、CTR和SR均最小,上表皮厚度、下表皮厚度及维管束直径均居中等,表明此类
材料的抗旱性较差。第5类居群包括来自锡林浩特市、多伦县和东乌珠穆沁旗,乌兰察布市的2个居群及赤峰市
林西县、阿鲁克尔沁旗、科尔沁左翼后旗和阿尔山市4个居群,地处典型草原、荒漠草原和干旱草原生态区域,主
要表现为下表皮厚度、栅海比和CTR偏大,其他指标均为中等,表明抗旱性趋于中等。
表4 叶片解剖结构参数间相关系数
犜犪犫犾犲4 犜犺犲犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犪狀犪犾狔狊犲犮狅犲犳犳犻犮犻犮犲狀狋犫犲狋狑犲犲狀犲犪犮犺犪狀犪狋狅犿犻犮犪犾狇狌犪狀狋犻狋狔犮犺犪狉犪犮狋犲狉狊犳狅狉犾犲犪狏犲狊
参数Parameter 狓1 狓2 狓3 狓4 狓5 狓6 狓7 狓8
狓1
狓2 0.806
狓3 0.089 0.017
狓4 -0.078 -0.148 0.422
狓5 0.967 0.920 0.144 -0.034
狓6 0.123 0.393 -0.108 -0.338 0.219
狓7 0.695 0.152 0.065 0.025 0.503 -0.254
狓8 0.875 0.486 -0.069 -0.188 0.738 -0.006 0.909
狓9 -0.311 0.290 -0.273 -0.250 -0.101 0.419 -0.863 -0.604
 :差异显著(犘≤0.05)Meansignificantdifference(犘≤0.05);:差异极显著(犘≤0.01)Meanhighlysignificantdifference(犘≤0.01).
图2 32个扁蓿豆居群的犝犘犌犕犃遗传距离聚类图
犉犻犵.2 犝犘犌犕犃犵犲狀犲狋犻犮犱犻狊狋犪狀犮犲犱犲狀犱狉狅犵狉犪犿犪犿狅狀犵32狆狅狆狌犾犪狋犻狅狀狊狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪
341第21卷第3期 草业学报2012年
2.5 32个扁蓿豆居群抗旱性综合评价
抗旱隶属函数法是一种较好的抗旱性综合评价方法,其平均值越大,抗旱性越强。隶属函数分析提供了一条
在多指标测定基础上对植株抗旱性进行综合评价的途径,可以避免单一指标的片面性,进而提高抗旱性鉴定的可
靠性和准确性。通过对上述9个叶片解剖结构指标的综合分析,32个扁蓿豆居群抗旱性的隶属函数结果列于表
5。隶属函数值最大是来自伊尔施县的16号居群,为0.575,其次是来自土右旗的27号居群,为0.565,表现的抗
旱性最强;而来自四子王旗的22号居群抗旱性最差,为0.434。
表5 32个扁蓿豆居群叶片解剖结构特征抗旱隶属函数值比较
犜犪犫犾犲5 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅犳狊狌犫狅狉犱犻狀犪狋犲犳狌狀犮狋犻狅狀狏犪犾狌犲狅犳犫犲狋狑犲犲狀犲犪犮犺犪狀犪狋狅犿犻犮犪犾狇狌犪狀狋犻狋狔犮犺犪狉犪犮狋犲狉狊犳狅狉犾犲犪狏犲狊狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮
编号
Code
狓1 狓2 狓3 狓4 狓5 狓6 狓7 狓8 狓9 总值
Total
抗旱性排序
Orderofdroughtresistance
1 0.564 0.443 0.641 0.501 0.457 0.527 0.525 0.562 0.494 0.524 9
2 0.306 0.463 0.349 0.503 0.501 0.579 0.395 0.472 0.560 0.459 28
3 0.322 0.427 0.445 0.484 0.471 0.666 0.555 0.449 0.351 0.463 25
4 0.464 0.337 0.620 0.454 0.463 0.576 0.486 0.536 0.495 0.492 18
5 0.567 0.478 0.473 0.478 0.445 0.575 0.454 0.518 0.514 0.500 15
6 0.380 0.498 0.292 0.525 0.458 0.381 0.423 0.433 0.667 0.451 31
7 0.526 0.583 0.520 0.416 0.515 0.548 0.378 0.488 0.698 0.519 10
8 0.570 0.539 0.331 0.437 0.399 0.508 0.477 0.610 0.548 0.491 19
9 0.335 0.694 0.491 0.509 0.604 0.460 0.264 0.294 0.659 0.479 20
10 0.493 0.451 0.485 0.436 0.644 0.511 0.461 0.488 0.499 0.496 16
11 0.566 0.676 0.458 0.409 0.407 0.702 0.279 0.566 0.676 0.527 8
12 0.367 0.378 0.557 0.485 0.365 0.482 0.492 0.549 0.469 0.460 26
13 0.612 0.584 0.459 0.508 0.646 0.591 0.432 0.517 0.464 0.535 6
14 0.502 0.435 0.545 0.282 0.591 0.431 0.484 0.485 0.554 0.479 21
15 0.583 0.582 0.570 0.507 0.418 0.589 0.463 0.468 0.446 0.514 11
16 0.691 0.703 0.561 0.503 0.761 0.546 0.395 0.441 0.577 0.575 1
17 0.538 0.611 0.592 0.291 0.282 0.461 0.337 0.474 0.552 0.460 27
18 0.371 0.532 0.482 0.455 0.447 0.370 0.367 0.460 0.582 0.452 30
19 0.509 0.490 0.446 0.447 0.466 0.461 0.557 0.561 0.503 0.493 17
20 0.530 0.493 0.474 0.434 0.307 0.597 0.473 0.474 0.471 0.473 24
21 0.559 0.555 0.467 0.569 0.516 0.535 0.461 0.561 0.558 0.531 7
22 0.424 0.381 0.408 0.367 0.404 0.435 0.420 0.534 0.533 0.434 32
23 0.637 0.403 0.562 0.500 0.504 0.348 0.502 0.579 0.489 0.503 13
24 0.555 0.443 0.627 0.517 0.625 0.464 0.545 0.641 0.408 0.536 5
25 0.501 0.431 0.389 0.355 0.488 0.433 0.489 0.524 0.471 0.454 29
26 0.515 0.465 0.525 0.477 0.534 0.522 0.429 0.453 0.599 0.502 14
27 0.632 0.641 0.554 0.563 0.595 0.542 0.533 0.525 0.497 0.565 2
28 0.691 0.592 0.514 0.394 0.505 0.456 0.466 0.688 0.568 0.541 4
29 0.442 0.585 0.486 0.453 0.537 0.665 0.459 0.478 0.473 0.509 12
30 0.515 0.629 0.369 0.498 0.291 0.483 0.368 0.468 0.651 0.475 22
31 0.688 0.507 0.579 0.452 0.659 0.515 0.623 0.624 0.342 0.554 3
32 0.357 0.601 0.395 0.466 0.494 0.546 0.324 0.425 0.653 0.473 23
441 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.3
3 讨论
研究表明[21],叶小而厚,栅栏组织发达,栅栏组织与海绵组织比值高,角质层及上皮层厚,叶肉细胞小而排列
紧密,气孔下陷、表皮毛发达等都是抗旱性强的标志。栅栏组织厚度与叶片总厚度之比以及细胞密集度2项指标
越大,植物利用光能的效率越高,其生长的速度和产量就越大,而光能利用率的提高也是一种抵抗干旱的非常重
要的因素。
扁蓿豆有发达的栅栏组织,可有效地阻止水分蒸发,维管束周围具有较发达的薄壁组织和厚角组织,表明有
较强的贮藏能力和支持作用。以往的研究表明,扁蓿豆叶色浅绿、叶片较小、表皮有毛、叶面积小,从叶形和颜色
上更符合抗旱形态。扁蓿豆在水分供应条件适当时,水分从维管束到表皮的运输会增加。维管组织中的木质部
和韧皮部同样具有输导水分和光合产物的功能。叶片较厚,角质层和细胞壁较厚,栅栏组织发育良好,海绵组织
发育较弱等特征一定能适应严酷生境而在形态、解剖上表现出对干旱适应的稳定特性,这些形态特性具有能够有
效阻止蒸发和减少蒸发的表面积,对于减少水分丢失和保持植物体内水分平衡具有重要的生态意义。因此,从理
论上可以推断扁蓿豆在内蒙古地区的干旱生境具有一定的适应能力。对于叶片小,生物产量低的抗旱性较强的
扁蓿豆材料,可利用其抗旱的特性,通过染色体加倍、转基因等育种方法提高其生物产量或用于改良相关牧草的
抗旱性[20,21];扁蓿豆具有很强的生态可塑性,能适应多种生境条件。建议在土壤贫瘠及干旱地区推广种植。
牧草的抗旱性是众多因素综合的结果,本研究只是从叶片解剖结构的角度研究32个扁蓿豆居群的抗旱性。
就叶片解剖结构而言,抗旱性特征多样,本研究选择的抗旱指标均是在总结前人大量研究成果[1316]的基础上,筛
选出被公认的具有代表性的抗旱结构,因而能够较好地反映供试牧草的抗旱机制和抗旱能力。从叶片解剖性状
的比较来看,所选9个性状可以作为几种豆科牧草抗旱的形态解剖指标,通过方差分析、主成分分析及抗旱综合
评价方法-隶属函数值法对32个扁蓿豆居群的抗旱机制进行分析和综合评价后得出牧草抗旱能力大小的排序,
它是对于牧草间抗旱能力的横向比较,所得结论与扁蓿豆的田间生长表现相符合。
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犃狊狋狌犱狔狅狀犾犲犪犳犪狀犪狋狅犿犻犮狋狉犪犻狋狊犪狀犱犱狉狅狌犵犺狋狉犲狊犻狊狋犪狀犮犲狅犳犕犲犱犻犮犪犵狅狉狌狋犲狀犻犮犪犻狀犐狀狀犲狉犕狅狀犵狅犾犻犪
LIHongyan,LIZhiyong,SHIWengui,CAILiyan,LIULei
(GrasslandResearchInstituteofTheChineseAcademyofAgricultureSciences,SharaQinKey
WildScientificMonitoringStationforForageResourcesofMinistryof
Agriculture,Hohhot010010,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Theagedleavesofwild犕犲犱犻犮犪犵狅狉狌狋犲狀犻犮犪in32populationswereobservedinInnerMongoliausing
paraffinwaxembeddedsectionstoanalyseandevaluatedroughtresistance.Opticalmicroscopywasusedto
measuretheanatomicalstructureofdroughtrelatedparametersincludingthethicknessesoftheupperandlow
ercuticles,leaf,palisadeandspongytissues,thediameterofthevascularbundles,theratioofpalisadeto
spongytissue,thetightnessofleafpalisadetissuestructureandtheloosenessofleafspongetissuestructure.
Nineindexesdifferedsignificantly.Thereweresignificantcorrelationsbetweenthethicknessesoftheupperand
lowercuticles,leaf,palisadeandspongytissuesanddroughtresistance.Theeigenvalueofthethirdprinciple
componentwas1.621andaccumulativeratewas86.67%.Thefirstthreeprinciplefactorsgeneralizedthemain
informationof9characters.The32populationsweredividedinto5groupsbytheUPGMAmethod.Themem
bershipfunctiontoevaluatedroughtresistanceshowedthatNo.16and27hadstrongdroughtresistantwhile
No.22wasweak.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犕犲犱犻犮犪犵狅狉狌狋犺犲狀犻犪;leafanatomictraits;droughtresistance
641 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.3