全 文 ：园 艺 学 报 2008，
Aeta Horticulturae Siniea
三种柑橘实生砧木及其两种体细胞杂种根系解剖结
构的比较
刘 霞，彭抒昂 ，郭文武
(华中农业大学，园艺植物生物学教育部重点实验室，武汉 430070)
摘 要：采用石蜡切片法和组织离析法分别对3种柑橘实生砧木和2种体细胞杂种的根系木质部和导
管分子的解剖结构进行了比较。结果表明：(1)粗柠檬、红橘和枳 3种实生砧木根系的木质部和韧皮部呈
同心圆环状排列，而 ‘红橘 +枳’和 ‘红橘 +粗柠檬 ’两种体细胞杂种木质部和韧皮部呈 “海星状”排
列，结构异常。(2)导管所占的面积和密度均以生长势较强的粗柠檬为大，以生长势较弱的枳为小；体细
胞杂种没有明显规律。(3)柑橘导管分子属于孔纹导管，穿孔板均为单穿孔，大多分布于端壁上；导管分
子两端具尾、倾斜、侧壁穿孔等性状的有无及其比例反映出生长势的差异及其输导能力的强弱。(4)粗柠
檬具有较好输导能力的导管分子结构，而枳较差；体细胞杂种根系的导管分子长度和直径都大于其亲本，
在导管分子性状上，向不利于输导能力的较原始性状偏移。
关键词：柑橘；砧木；体细胞杂种；解剖结构；导管分子
中图分类号：S 666 文献标识码：A 文章编号：0513—353X (2008)09—1249-06
Comparative Studies on Anatomical Structure of Roots in Three Citrus Seed-
ling Rootstocks and Their Two Somatic Hybrids
LIU Xia，PENG Shu—ang ，and GUO Wen—WU
(Key Laboratory of Horticultural Plant Biology，Ministry of Education，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China)
Abstract：By parafin method and tissue segregation procedure，the vessel elements and xylem of three
citrus seedling rootstocks and their two allotetraploid somatic hybrids were comparatively studied．It showed
that：(1)The root xylem and phloem of three citrus seedling rootstocks assumed the concentric circle arrange—
ment，while that of the somatic hybrid rootstocks red tangerine+trifoliate orange，red tangerine+rough lemon
arranged unusually，like starfish．(2)Total vessel／xylem area and vessel density were the highest for rough
lemon，but the lowest for trifoliate orange which is less vigorous．(3)Citrus vessel elements al belong to
pitted vessel，with perforation plate being simple and always distributed in end wal1．The difference of growth
potential and nutrient transportability among citrus rootstocks could be reflected by whether the vessel elements
have the tail，slope，simple perforation and their proportion in side wal1．(4)Rough lemon has good vessel
element structure to reflect its strong transportability while that of trifoliate orange is weak．The length and
tangential diameter of vessels in citrus somatic hybrid rootstocks are larger than their parents，and have
polyploid characteristics；In vessel element character，citrus somatic hybrid rootstocks tend to have more
primitive characters which are disadVantageous to transportability．
Key words：Citrus；rootstock；somatic hybrid；anatomical structure；vessel element
收稿日期：2008—05—23；修回日期：2008—07—28
基金项目：国家自然科学基金项目 (30471202)；教育部创新团队发展计划项 目 (IRT0548)
}通讯作者 Author for corespondence(E-mail：ganjuli 2002@mail．hzau．edu．an)
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园 艺 学 报 35卷
果树砧木对地上部的生长与结果等诸多性状具有重要的作用，而根系解剖结构在一定程度上决定
了它的吸收与输导能力，从而影响地上部的生长。
有关砧木根系的解剖结构与其吸收功能的研究已有一些报道，一般认为，根皮率、皮率、木质
率、根导管密度、根导管总面积等都与果树植株生长势呈负相关，是砧木矮化的预选指标 (赵大中，
1995；李荣富 等，2003)。李荣富等 (2003)通过对苹果砧木组织结构特征与抗寒矮化效应的关系
研究表明，抗寒矮砧根系木质部的导管密度小且导管的面积小，而乔砧木质部的导管多而大。但迄今
对导管分子的研究往往集中在观赏植物或者是分类上存在争议的植物，对于果树砧木解剖结构的研究
也多局限于横切结构特征等方面，而将与根系吸收输导能力最为密切的导管分子离析出来作为基本单
位进行比较研究，只在苹果、桃、杏、李等 (杨佩芳 等，1995；刘和 等，1996)树种有少量报道，
在柑橘上尚未见研究报道。 ‘
对具有多胚性状的柑橘而言，细胞融合可产生体细胞杂种，融合产生的新种质实现了不同种甚至
亲缘关系极远的有性杂交不亲和类型间的基因重组，且体细胞杂种具有矮化 (Grosser&Gminer，
2005)和抗逆性增强等优点，作为砧木具有潜在的价值。
作者主要从解剖学角度对体细胞杂种砧木资源及其亲本根系次生木质部导管分子进行了观察，以
期从根系解剖结构方面比较其性状差异。
1 材料与方法
1．1 试验材料及取样
试材于 2006年3月取自湖北武汉华中农业大学国家柑橘育种中心试验温室，2种体细胞杂种8
年生自根苗为 ‘红橘 +粗柠檬’和 ‘红橘 +枳’。3种砧木3年生实生苗为红橘、枳和粗柠檬。
枳是一种较耐寒的落叶橘树，其树冠较小 、抗性强、结果率高，但嫁接的柑橘品种树势较弱。用
红橘做砧木嫁接的品种树势稍强，但红橘抗病性较弱。粗柠檬根系发达，嫁接柑橘品种后表现生长过
旺。红橘 +枳、红橘 +粗柠檬为综合亲本的某些优良性状通过体细胞融合获得的两种体细胞杂种柑橘
种类。
样品采后洗去泥土，取根尖粗细在0．1 em左右且成熟度相对一致部位，然后分两部分固定，一
部分用于石蜡切片，一部分用于导管提取。
1．2 方法
石蜡切片参照李正理 (1987)、王灶安 (1992)的方法略有改动：将根切成 5 mm长小段置于
FAA固定液中固定24 h，然后用 15％的氢氟酸软化 10 d。将氢氟酸冲洗干净后经酒精梯度脱水，伊
红整染后石蜡包埋切片，最后用甲苯胺蓝或苯胺番红、固绿片染。二甲苯透明，中性树胶封片，制成
永久切片。切片厚度为 8～10 m，Olympus BH-2显微观察和摄影。不同材料根系横切解剖指标测定
时分别随机选择 30张切片进行测定。
导管离析参照孙敬三和钱迎倩 (1987)介绍的组织离析法并进行改良：取粗 1 mm左右的根，切
成 1 cm长的小条。然后用解剖针和解剖刀小心的将表皮去掉，加入 FAA固定液固定 24 h后转人
Jefery离析液 (10％铬酸：10％硝酸 =1：1)中离析5—6 h(李正理，1987)，待细胞分离后取出用清水
将离析液冲洗干净，然后经酒精梯度脱水，番红整体染色，二甲苯透明，中性树胶封片。
在光学显微镜下观察导管形态及其次生壁加厚的方式和穿孔板的类型。参照Tippo(1945)对双
子叶植物木材所用鉴定特征术语对导管进行描述。每种材料随机取50个导管分子测量其长度和直径；
随机选择100个导管分子统计其形态特征；测量木质部面积、横断面积、导管密度各30次。用Olym．
pus BH-2显微镜摄影。
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9期 刘 霞等：三种柑橘实生砧木及其两种体细胞杂种根系解剖结构的比较
2 结果与分析
2．1 根系横切结构的差异
枳、红橘和粗柠檬等普通砧木根系虽然在木质部和韧皮部的比例和大小上有差异，但木质部和韧
皮部均呈同心圆环状排列，导管分子分散于木质部组织；而体细胞杂种 ‘红橘 +枳’和 ‘红橘 +粗
柠檬’根系木质部和韧皮部排列异常， ‘红橘 +枳’韧皮部细胞沿木质部辐射线向内多层凸进，而
‘红橘 +粗柠檬’的韧皮部细胞沿木质部辐射线向内一般2～3层凸进，大多较浅 (图版 1)。
3种实生砧木中，粗柠檬生长最为旺盛，导管密度、导管面积、导管总面积／木质部面积和木质
部面积／横断面积较大，枳为半矮化砧，生长较弱，各项指标趋于最小，红橘大多居中。体细胞杂种
‘红橘 +枳’的导管密度和导管／木质部在5种材料中最大，但导管总面积和木质部面积／横断面积则
最小，‘红橘 +粗柠檬’除导管密度外，均处于两亲本之间 (表 1)，但其根系横切结构特征与生长
状况之间没有明显的规律，这可能与体细胞杂种根系木质部和韧皮部的排列异常 (图版 I)有关。
表1 不同柑橘砧木根系横切解剖构造比较
Table 1 Comparison of anatomical structure of roots of several citrus ro tstocks
2．2 导管分子类型
对柑橘砧木根系次生木质部进行离析处理，分离出不同样式的导管分子 (图版 Ⅱ)。柑橘砧木的
导管分子从其侧壁次生增厚和木质化的方式看，都属于孑L纹导管。导管分子管间纹孔均为互列纹孑L
式，纹孔口缝隙状外展，部分合生。从导管分子直径和长度来看，‘红橘 +粗柠檬’导管分子的直径
最大，其次是粗柠檬和 ‘红橘 +枳’，最小的是枳和红橘。 ‘红橘 +粗柠檬’导管分子也最长，其次
是 ‘红橘 +枳’，粗柠檬的最短 (表2)
表2 几种柑橘砧木根系离析导管分子特征
Table 2 Comparison of the dispersed vessel elem ents of several citrus rootstoc ks
从孔板的样式看，在所观察的材料中，导管分子均为单穿孔，其穿孔大多出现在端壁，少数出现
在导管侧壁 (图版 Ⅱ，3、4、9)。
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9 期 刘 霞等 ： 三 种柑橘实生 砧木 及其两 种体细胞杂种根 系解剖结构 的 比较
5 种柑橘砧木导管分子侧壁 穿孑L 出现 的频 率不 同 (表 2 )， 侧壁 上 具 2 个 以 上 穿孔 的导管分子 ，
仅枳有 2％ 。 具 一 个侧壁 穿孔导管分子 出现 的频 率 ， 枳 为 5 ％ ，
‘ 红 橘 + 枳 ’ 、 红 橘和
‘ 红 橘 + 粗柠
檬 ’ 均不 到 2％ ， 粗柠檬则无 具 侧壁 穿孔 的导管 分子 。 导管分子 以 无 侧壁穿孔 为主 ， 所 占的 比例达
90％ 以上 。 其 中粗柠檬为 100％ ； 红 橘和 ‘ 红 橘 + 粗柠檬
’ 达 98％ 以上 ； 枳为 93 ％ 。
从尾 的有无来看 ， 柑橘砧木根 系导管分子 有 的两 端 具 尾 、 有 的 一 端具 尾 一 端无 尾 、 有 的两 端 无
尾 ， 但不 同砧木 间导管分子具尾 的类 型 所 占的 比例不 同 。 以无 尾 的 的 比例最 大 (图 1 )。 在无 尾 的导
管分子 中 ， 3 种实生砧木无尾导管所 占的比例显 著大于 2 种体细胞杂种 ， 实生砧木 中以红 橘和粗柠檬
的 比例较大且 较为接近 。 两 种体细胞杂种 中 ， 无 尾 的导 管分子 所 占的 比率 以
‘ 红 橘 + 粗柠檬 ’ 的略
大 。 而两 端具尾 、 一 端具尾 的导管所 占的 比例 ， 则与无 尾 的导管呈 相反 的趋势 。
从导管分子端壁倾斜性状来看 ， 两 端壁均 为水平 的所 占比例最 高 (图 2 )， 3 种实生 砧木 中 ， 粗
柠檬最 高 ， 红 橘次之 ， 枳最小 ， 而 两 种体细胞杂种显 著小 于 实生砧木 。 两 端倾斜的所 占比例却有相反
的趋势 。 一 端壁 水平 、 一 端壁倾斜的所 占的 比例相对集中 ， 除粗柠檬较低外 ， 其它均没有 明显 差异 。
两端具尾 一 端具尾
B O thtails O ne tail
无尾
N o tail
图 1 柑橘砧木 导 管分 子不 同尾 的类型 出现 的频 率
F ig． 1 T he frequency ofdiferentroot vesselelem ent
types in citrus rootstocks
n 红橘 + 粗柠檬 C ． reticu ilata + C ．jam bhiri
两端倾斜 一 端倾斜 两端水平
B othendw alls O rio endw all B othendw alls
are slope is slope are horizontal
图 2 柑橘砧 木导 管分子 端 壁倾 斜 度的情况
F ig． 2 F requency ofdiferentrootend w allangle types
in vesselelem ents ofcitrus ro tstoc ks
3 讨论
3 ． 1 几 种柑橘砧木根 系横切 结构 与根 系吸 收能力的关 系
前人 的研究说 明 ， 矮化砧木 的矮化是 由于树体水分和无 机 营养运 输受阻 ， 进 而导致地上 部生长受
到影 响 。 本文 的结果显 示 ， 枳根 系不管是导管密度 、 导 管总 面 积还 是 木质部 面 积／横断面 积 、 导 管总
面秽 木质部面积都相对较小 ， 说明枳木质部输导 能力较弱 ， 这 正 是其较矮 化 的解剖学原 因 。 这 不但
与生产实际相 一 致 ， 也 与赵大 中 (1995 ) 的报道 一 致 。 同时 ， 本研 究 得 出的这些 指标均表 明粗柠檬
根系木质部导管有较强 的输导能力 ， 这也 与粗柠檬极 为旺 盛 的生长势现 象完全相符 。
王 宏伟等 (2004 ) 对 6 种甜樱桃砧木的解剖学研究表明 ： 木质部导管总面积与木质部面积 比值 、
木质部面积 占根横断面面积 比率与树体生 长势 明显 正 相关 ， 可 以作为预测甜樱桃矮化砧木的矮化性状
指标 。 本试验统计结果大体与上 述结果 一 致 ， 但体细胞杂种 ‘ 红 橘 + 枳 ’ 和 ‘ 红 橘 + 粗柠檬 ’ 不 符
合上 述规律 。 ‘ 红 橘 + 枳 ’ 虽 然导 管总 面 积 、 木质部面 秽 根 横断面 积最小 ， 但其导 管密度 、 导管总
面积／根木质部面积最大 ， 表明其木质部运 输水分的能力较强 。 而 ‘ 红 橘 + 粗柠檬 ’ 除了导管总面积
较大外 ， 其他几 个指标相对较小 。 所 以从横切结构方面无 法证 实前人 的结论 ， 即多倍体体细胞杂种砧
木 一 般具有矮化效应 (G uo et a1． ， 2002 ； G rosser & G m itter ， 2005 )。 这可能与 ‘ 红 橘 + 枳 ’ 、 ‘ 红 橘 +
粗柠檬 ’ 木质部和韧皮部排列异常有关 。 其排列异常的原 因有待进 一 步研究 。
3 ． 2 导管分子 的式样与功能
在 3 种实生砧木 中 ， 粗柠檬生长较 为旺 盛 ， 红 橘次之 ， 枳相对较弱 。 从导管分子 的性状看也 正 是
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1254 园 艺 学 报 35卷
粗柠檬的导管分子最短，直径最大，两端具尾和倾斜的比率低，且无侧壁穿孔，而红橘次之，枳最
差，与其田间表现的输导能力差异现象相符。
穿孔板上的穿孔是相连导管分子输导水分和无机盐的通道，被子植物导管分子的单穿孔板是由梯状
穿孔板的横闩消失演化而成的，因此，单穿孔板较为进化 (Fahn，1990)。柑橘砧木根系的导管分子均
为单穿孑L，管问纹孑L均为互列纹孔式，部分导管分子无尾并且端壁水平，这些均为导管分子系统演化过
程中较为进化的特征，但在不同类型的导管上仍存在着具有尾以及比较倾斜的端壁等较原始的性状。
在体细胞杂种方面，‘红橘 +粗柠檬’导管分子的平均直径和长度都最大，而 ‘红橘 +枳’的导
管分子直径和长度也都大于两亲本，这说明体细胞融合后的杂种有使导管长度和直径增加的可能。就
导管分子进化程度而言，导管分子具有尾以及比较倾斜的端壁等都是较原始的性状。体细胞杂种
‘红橘 +粗柠檬’和 ‘红橘 +枳’这两种砧木具尾的导管分子所占比例和两端壁均比较倾斜的导管分
子所占的比例较大，‘红橘+粗柠檬’的也较高。而且导管分子的侧壁穿孔所占比例仅次于枳，也是
较高的。这从解剖学的角度证明了柑橘体细胞杂种具有 “返祖现象”。而这些较原始性状的出现，会
影响到它们的输导能力，所以从离析的导管分子这一性状上又能够证实柑橘体细胞杂种一般具有矮化
效应 (Guo et a1．，2002；Groser&Gmiter，2005)。
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