全 文 ：第21卷　第2期
　Vol.21　 No.2
草　地　学　报
ACTA AGRESTIA SINICA
　　　　　 2013年 3月
　 Mar.　2013
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2013.02.025
多叶苜蓿复叶形态及发育过程
武自念,魏臻武∗
(扬州大学动物科学与技术学院 扬州大学草业科学研究所,江苏 扬州　225009)
摘要:通过对5个多叶苜蓿(Medicagosativa)品种叶片类型的形态研究,从品种 WL323ML中筛选三叶型和五叶
型复叶类型的单株为研究材料,利用扫描电镜对三叶型和五叶型苜蓿复叶发育进行对比分析。结果发现:多叶苜
蓿主茎上表现有4,5,6,7,8和9叶等多种复叶类型,小叶的着生方式也表现为多种多样。扫描电镜下三叶型苜蓿
和五叶型复叶叶原基的形态发育过程可划分为7个阶段。S0阶段,SAM外围形成早期的叶原基;S1阶段,出现条
状共同叶原基;S2阶段,三叶型共同叶原基近端两侧产生一对托叶原基(ST),形成3个隆起的组织,而五叶型的则
出现7个隆起的组织;S3阶段,三叶型苜蓿托叶原基和共同叶原基中间出现2个侧叶原基,而五叶型出现4个侧叶
原基;S4阶段,侧生小叶和顶生小叶原基继续分离,出现明显的分界线,远端小叶的背面出现球状毛状体;S5阶段,
侧叶和托叶原基发育出管状毛状体,侧叶、顶生小叶及托叶原基进一步伸长分化,相互之间部分重叠,表现为最初
的叶结构;S6阶段,由于细胞的分裂和生长,托叶原基和侧叶原基之间出现叶柄;叶柄及叶柄表面毛状体分化明显。
本研究明确了苜蓿叶原基的发育过程,对苜蓿乃至豆科复叶发育特征的研究提供依据,同时为苜蓿分子生物学和
发育遗传学的研究奠定基础。
关键词:多叶苜蓿;顶端分生组织;叶原基;复叶
中图分类号:Q944.56　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1007-0435(2013)02-0372-07
LeafMorphologyandDevelopmentofMultifoliateAlfalfa
WUZi-nian,WEIZhen-wu∗
(ColegeofAnimalScience& Technology/InstituteofForageandGrasslandScience,
YangzhouUniversity,Yangzhou,JiangsuProvince225009,China)
Abstract:Fivemultifoliatealfalfavarietiesimportedfromabroadweredescribed.Differentleafdevelop-
mentsofasingleplantselectedfromaccession WL323MLwithtrifoliateandquinquefoliolatecompound
leaveswerecomparedusingscanningelectronmicroscopy.Resultsshowedadditionalcompoundleaftypes
fromthemainstemofmutilfoliolatealfalfahavingvariedleafletnumbers.Leafprimordiumdevelopments
ofbothtrifoliatealfalfaandquinquefoliolatealfalfacompoundleavesweredividedintosevenstagesasob-
servedbyscanningelectronmicroscopy.AtS0stage,anincipientleafprimordiumemergedontheperiph-
eryofSAM.AtS1,acommonleafprimordiumformedastripofcels.AtthesubsequentS2,apairof
stipuleprimordiumemergedas3protuberancesontheproximalendofcommonleafprimordiumintrifoli-
atealfalfa.Sevenprotuberanceswereformedinquinquefoliolatealfalfa.AtS3,two-andfour-lateralleaf-
letprimordiaformedbetweenthestipuleprimordiumandcommonleafprimordiumoftrifoliatealfalfaand
quinquefoliolatealfalfa,respectively.AtS4,Primordiaoflateralandterminalleafletswereisolatedwith
distinctboundaries.Meanwhile,sphericaltrichomesinitiatedontheabaxialsurfaceofterminalleafpri-
mordium.ThenS5,tubulartrichomesdevelopedfromthestipuleprimordialandlateralleafprimordial.
Primordiumofstipule,lateralleafandterminalleafweredifferentiated,andthenformedoriginalleaf
structure.Atthelaststage(S6),thepetiolewasshapedbetweenstipuleprimordiumandlaterallobepri-
mordiumbyceldivisionandexpansion.Petiole(Pet)andtrichomeswereobviouslydifferentiated.The
researchdefinedthedevelopmentprocessofalfalfaleafprimordiumandprovidedabasisforresearchon
compoundleafdevelopmentalcharacteristicsofleguminousplants.
Keywords:Multifoliatealfalfa;Shootapicalmeristem;Leafprimordium;Compoundleaf
收稿日期:2012-10-29;修回日期:2012-11-26
基金项目:国家863(2008AA10Z149);国家自然科学基金项目(30972136);江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(CXZZ11_0991)资助
作者简介:武自念(1985-),男,甘肃会宁人,博士研究生,研究方向为牧草种质资源评价与利用,E-mail:wuzinian@yahoo.com.cn;∗通信
作者 Authorforcorrespondence,E-mail:zhenwu_wei@yahoo.com.cn
第2期 武自念等:多叶苜蓿复叶形态及发育过程
　　苜蓿(Medicagosativa)为羽状三出复叶,复叶
由2个无叶柄侧生小叶和一个有短叶柄的顶生小叶
构成。但个别品种和一些突变体材料中有少数复叶
大于3片的现象,像这种一片复叶上着生4片以上
复叶类型称为多叶,具有多叶性状的苜蓿称为多叶
苜蓿[1-2]。多叶苜蓿复叶的形态可分解为复叶结构
和小叶发育模式2方面,复叶结构包括小叶的排列
方式和数目,如五叶型、七叶型等,这都是小叶起始
决定的。了解复叶类型及发育过程是研究多叶苜蓿
复叶发育的关键问题。茎顶端分生组织(shootapi-
calmeristem,SAM)对植物的形态发生极为重要,
它是产生植株叶和侧枝等地上器官的源泉,叶片是
由位于顶端分生组织侧面的叶原基发育而来。利用
扫描电镜能最大限度保持顶端分生组织原有的结
构,更细致地观察多叶性状初始发育的动态变化,从
而在叶原基发育阶段揭示苜蓿多叶叶片的变异
过程。
豆科(Leguminosae)复叶发育[3-11]的研究是近
年来分子生物学研究的一个热点,豆科模式蒺藜苜
蓿(Medicagotruncatula)关于复叶突变体[3-6]、百脉
根(Lotusjaponicus)[7]、豌豆(Pisumsativum)[8]基
因功能的研究都是在研究顶端分生组织差异的基础
上进行的,Wang等[3]在研究蒺藜苜蓿叶片发育时,
利用扫描电镜的方法将叶原基的发育划分为10个
不同的阶段,此后并大量应用于研究蒺藜苜蓿
SGL1单叶突变体[3]、PALM1呈掌状叶(五叶)突变
体[4]、FCL1融合型复叶突变体[5]的研究。PALM1
呈掌状叶(五叶)突变体与苜蓿多叶性状具有一定的
相似性,因此,可以采取研究叶原基的方法研究苜蓿
多叶性状的发育机制。大量研究表明多叶型苜蓿在
增加苜蓿蛋白含量方面具有一定的优势[12-15],目前
苜蓿复叶发育的分子机制方面研究较少,一些关键
基因的发掘与功能验证方面进展也是相当缓慢,而
复叶叶型和叶原基发育的研究则是基础。
本试验对多叶苜蓿部分叶片类型进行复叶形态
结构的研究,在此基础上研究普通三叶型苜蓿和多
叶苜蓿茎顶端分生组织叶原基的发育情况,系统了
解苜蓿复叶的发育过程,并且比较分析了三叶型和
五叶型苜蓿复叶发育的差异,以期为多叶苜蓿发育
生物学机制及分子表达机制的研究奠定基础。
1　材料与方法
1.1　试验材料
参试材料信息如表1所示。
表1　供试多叶苜蓿品种及其来源
Table1　Thesourceandvarietiesoftestedalfalfa
品种名称
Varietyname
叶片性状
Leaftraits
秋眠级
Faldormancy
来源
Source
产地
Origin
WL343HQ 多叶 Multifoliate 3~4 北京正道生态科技有限公司BeijingRytwayEcotechnologyCo.,Ltd.美国 America
8920MF 多叶 Multifoliate 3~4 北京克劳沃草业技术开发中心BeijingCloverSeed& TurfCo. 澳大利亚 Australia
惊喜(Jingxi) 多叶 Multifoliate 4 美国百绿有限公司北京代表处ArenbrugUSABeijingRep.Office 加拿大Canada
飞马(Grandeur) 多叶 Multifoliate 3~4 北京克劳沃草业技术开发中心BeijingCloverSeed& TurfCo. 美国 America
WL323ML 多叶 Multifoliate 2~3 北京正道生态科技有限公司BeijingRytwayEcotechnologyCo.,Ltd.美国 America
　　扫描电镜的材料选自 WL323ML同品种的多
叶和非多叶材料(选择同品种的多叶和非多叶有利
于减少其他因素引起的差异)。五叶型(典型五叶)
多叶表达率100%。所选品种 WL323ML由北京正
道生态科技有限公司提供。WL323ML苜蓿为直立
多叶型,每个复叶3~7个小叶,多叶表达率80%以
上,由北京中种草业有限公司引进,2004年12月经
全国牧草品种审定委员会审定通过。
1.2　试验地概况及种植
本研究在扬州大学扬子津牧草试验基地(E119°
26′,N32°24′)进行,该地区属于亚热带湿润气候区,
冬冷夏热,年平均降雨量1030mm,年日照时间
2140h,全年无霜期222d。田间试验采用随机区组
设计,每个品种3次重复,小区面积2.5m×2.5m,条
播,播种行距50cm,播量2g·m-2,播深2~3cm。
1.3　试验方法
叶片形态观测:取苜蓿初花期主茎第8到9节
的成熟叶片,用NikonCOOLPIX5400数码相机离
体拍摄,背景为白板,照片不做任何处理。
复叶发育过程:苜蓿开始生长2~3周左右的
早春芽,摘取茎端2~3cm,放于冰盒中,带至实验
室在解剖镜下(放于铺有湿滤纸的培养皿中)用解剖
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草　地　学　报 第21卷
针和镊子轻轻剥离至露出茎的最顶端,立即放入
2.5%的戊二醛中4℃固定2h以上。取出固定好的
材料用0.1M的PBS冲洗3次,每次15min;50%
-70%-80%-90%-95%-100%梯度酒精脱水,
每次15min;100%酒精(含无水Na2SO4)15min;无
水乙醇∶乙酸异戊酯=1∶1的溶液30min;纯乙酸
异戊酯30min(此过程于4℃过夜);将材料用常规
临界点干燥法(HCP22型干燥仪)完全干燥5h;样
品干燥后,将少量碳导电胶粘到样品台上,在Olym-
pusSZ61解剖镜下用镊子轻夹至碳导电胶上,保证
观察面向上;在IB-5离子溅射仪上样品喷铂金5
min,然后用 HITACHIS-4800(0.5~30kV)冷场
发射扫描电子显微镜(scanningelectron micro-
scope,SEM)进行观察。
1.4　图片处理
文中图片全部为原始图片,涉及到标记字母的
用AdobePhotoshopCS29.0版进行编辑。
2　结果与分析
2.1　多叶型苜蓿叶片的形态结构观察
苜蓿同豆科模式植物百脉根、蒺藜苜蓿及其他
维管束植物相似是异形胚芽的,播种后先长出2片
子叶,之后由第1个节点发育的第1片真叶(juven-
ileleaf),表现为单叶,其他所有的叶片都发育成羽
状三出复叶结构,由一对侧叶(或近端)及一个具叶
柄的顶生小叶组成(图1-A)。种植群体中,多叶苜
蓿主茎上的复叶表现有4,5,6,7,8和9叶等多种复
叶类型,以5叶型居多,其次为7叶型。多叶型小叶
的着生方式也表现为多种多样:4叶型最常见的是
在三叶型两侧小叶或左侧或右侧着生一片小叶(图
1-B和1-C);叶片大小与两侧小叶相近,与侧叶着生
在同一位置,无叶柄;其次还可以看到,在顶生小叶
的左侧或右侧着生一片小叶,与顶生小叶着生在一
个小叶柄上,叶片明显小于其他小叶(图1-D和1-
E)。5叶型最典型的是在两侧小叶各着生一片小
叶,大小一致并对称(图1-F);其次较多表型为,在
顶生小叶的两侧各着生2片大小相近且对称的小
叶,与侧生小叶相距一个较长的小叶柄,但小叶柄长
度小于复叶叶柄(图1-G);另外,田间还能见到其他
类型,如图1-F~1-J。6叶型常见是在经典5叶型
(图1-F)基础上顶生小叶左侧或右侧着生一片小
叶,大小小于其他小叶,顶生2个小叶共有一个小叶
柄(图1-K和1-L)。7叶型最常见的类型有2种,一
种是在近端两侧小叶和顶生小叶各着生一片小叶,
大小相近,位置对称(图1-M);另一种两侧小叶附近
对称着生一对小叶,类似典型的羽状复叶,顶生小叶
两侧对称着生小叶,且具同一小叶柄(图1-N)。8
叶以上叶型比较少见(图1-O和1-P),小叶的着生
方式比较复杂。
2.2　三叶型苜蓿的复叶发育
叶片是由顶端分生组织侧面的叶原基发育而
来,在扫描电镜下苜蓿三叶型复叶叶原基的形态变
化可划分为7个阶段。S0阶段,SAM 的外围将成
为早期的叶原基,其属性已经确定,尽管这个阶段没
有生长和发育迹象(图2-D)。S1阶段,SAM 周边
细胞带的生长将形成一个共同的叶原基,呈条状,高
度低于顶端分生组织(图2-D)。S2阶段,在共同叶
原基近端两侧形成一对托叶原基(ST)(图2-E),可
以明显看到3个隆起的组织。S3阶段,在托叶原基
和共同叶原基中间出现2个侧叶原基(LL)(图2-
F),共同叶原基将发育成顶生小叶叶原基,因为这
个阶段之后再无其他叶原基的发育(图2-F)。S4阶
段,侧生小叶和顶生小叶原基分离,凹陷变深,出现
明显分界线(图2-G),远端小叶的背面出现明显球
状毛状体,托叶背面有较少出现(图2-G)。S5阶
段,侧叶和托叶原基发育出管状毛状体(图2-H 和
2-I),侧叶、顶生小叶及托叶原基进一步伸长分化,
相互之间部分重叠,表现为最初的叶结构(图2-I和
2-J)。S6阶段,由于细胞的分裂和扩展在托叶原基
和侧叶原基之间出现叶柄(Pet),叶柄及叶柄表面毛
状体分化明显(图2-J)。之后侧叶和顶生小叶之间
近端区域将扩展成小叶柄,发育完整的三叶型结构
(图2-C)。
2.3　五叶型苜蓿的复叶发育
多叶苜蓿的复叶类型多种多样,单株上会呈现
不同复叶类型,因此在做多叶苜蓿扫描电镜分析时,
选用在2~3周除子叶和第1片真叶外全是五叶的
叶片类型,即图1-F和图2-B所示的最典型、最常见
的多叶复叶类型为材料。与三叶型复叶相比较,五
叶型复叶的顶端分生组织更为复杂(图2-A,2-B和
3-A),但都表现为方形结构。五叶型苜蓿叶原基的
发育也可分为7个阶段,S0阶段,SAM的外围将成
为早期的叶原基,与三叶型早期叶原基的发育形态
相比无明显区别(图2-D,3-A和3-C)。S1阶段,与三
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第2期 武自念等:多叶苜蓿复叶形态及发育过程
图1　苜蓿多叶叶片的类型
Fig.1　Theleaftypesofmultifoliolatealfalfa
注:A:正常的三叶型苜蓿叶片,B~E为四叶型叶片,F~J为五叶型叶片,K~L为六叶型叶片,M~N为七叶型叶片,
O为八叶型叶片,P为九叶型叶片,Q~S为其他的一些叶片类型
Note:A:Ordinarytrifoliatealfalfaleaflet.B~E:Quadrifoliatealfalfaleaflet.F~J:Quinquefoliolatealfalfaleaflet.
M~N:Sevenleavestype.O:Eightleavestype.P:Nineleavestype.Q~S:Otherleaf-types
叶型相似SAM周边细胞带的生长将形成共同原基
(图3-C)。S2阶段,在共同叶原基边缘侧形成7个
小肿块,即1对托叶原基(ST),2对侧叶原基(LL1,
LL2),一个顶生小叶原基(TL)。此阶段,三叶型和
五叶型共同原基发生了区别,三叶型发育成3个肿
块,而五叶型的则发育成了7个,侧叶原基由原来的
2个变成了4个(图3-F),复叶即发育成后来的五叶
结构。S3阶段,在托叶原基和共同叶原基中间出现
4个侧叶原基(图3-D),共同叶原基将发育成顶生小
叶叶原基,侧生小叶和顶生小叶原基分离,出现分界
线(图3-D)。S4阶段,侧生小叶和顶生小叶原基继
续分离,出现明显的分界线(图3-E),远端小叶的背
面出现明显球状毛状体,托叶背面有较少出现(图
3-E)。S5阶段,侧叶和托叶原基发育出管状毛状体
(图3-F),侧叶、顶生小叶及托叶原基分化明显,表
现为最初的叶结构(图3-F)。S6阶段,由于细胞的
分裂和扩展在托叶原基和侧叶原基之间出现叶柄,
叶柄及叶柄表面毛状体分化明显,与三叶型发育相
同(图2-J)。侧叶和顶生小叶之间近端区域将扩展
成小叶柄,之后发育成完整的五叶复叶结构(图3-
B)。
3　讨论与结论
从结构上看,正常的苜蓿复叶为羽状三出复叶,
由一对侧叶(或近端)及一个具叶柄的顶生小叶组成
(图1-A)。而多叶苜蓿主茎上的复叶表现为4,5,6,
7,8和9叶等多种复叶类型。通常同一单株上复叶
类型也不尽相同,同时存在多种复叶类型[2]。本研
究对常见的复叶类型进行研究,从中找出了部分规
律,四叶型(图1-B~1-E)为五叶型(图1-F和1-G)
复叶的基础上缺失一片侧生小叶;五叶型(图1-F和
1-G)和六叶型(图1-K和1-L)表现为七叶型不同程
度的缺失。对形态特征的研究,有利于为分类学提供
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草　地　学　报 第21卷
图2　苜蓿三叶型复叶发育
Fig.2　Trifoliatecompoundleafdevelopmentofalfalfa
注:A~B为三叶型苜蓿的顶端分生组织。A为苜蓿顶端分生组织的侧面图,B为苜蓿顶端分生组织正面图,C为三叶型苜蓿成熟叶片的
叶片形态,D~J为扫描电镜分析复叶叶原基的发育(标尺=1cm)。D:S0:早期叶原基,无明显形态变化;S1:SAM周边将形成一个共同的叶
原基。E:S2:在共同叶原基两侧形成一对小肿块,即为托叶原基(ST)。F:S3:托叶原基和共同叶原基中间出现侧叶原基(LL)。G:S4:侧生
小叶和顶生小叶原基分离,出现明显的分界线(箭头表示),顶生小叶的背面出现明显球状毛状体。H:托叶背面的毛状体结构。I~J:S5:侧
叶和托叶原基发育出管状毛状体,侧叶、顶生小叶及托叶原基分化明显,表现为最初的叶结构。J:S6:星号显示托叶原基和侧叶原基之间出现
叶柄(Pet),叶柄及叶柄表面毛状体分化明显
Note:A~B:Apicalmeristemoftrifoliatealfalfa.A:Profileofalfalfaapicalmeristem.B:Normalsectionofalfalfaapicalmeristem.C:
Leafmorphologyoftrifoliatealfalfamatureleaf(Bar=1cm).D~J:Leafprimordiumdevelopmentofcompoundleafbyscanningelectronmicro-
scope.D:S0:Prophaseofleafprimordium,nosignificantmorphologicalchange;S1:Acommonleafprimordiumwilbetakenshapeambitus
theSAM.E:S2:Acoupleoftumorsweredevelopedatbothsidesofcommonleafprimordium,namelystipuleprimordium.F:S3:Lateral
leafletprimordiumcomeintobeingbetweenstipuleprimordiumandcommonleafprimordium.G:S4:Primordiumoflateralleafletsandtermi-
nalleafletsisolated,distinctboundaryoccurred(asthearrowsshow),obviousglobularemergeatthebackofterminalleaflets.H:Trichomes
atbackofstipule.I~J:S5:Laterallobeandstipuleprimordiumdeveloptubulartrichomes,primordiumoflaterallobe,terminalleaflestsand
stipuledifferentiatesigenificantly,performasoriginalleafstructure.J:S6:Asteriskshowstheoccurrenceofpetiolebetweenstipuleprimordi-
umandlaterallobeprimordium,petiole(Pet)andtrichomesofpetiolesurfacedifferentiateobviously
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第2期 武自念等:多叶苜蓿复叶形态及发育过程
图3　五叶型苜蓿复叶发育
Fig.3　Quinquefoliolatecompoundleafdevelopmentofalfalfa
注:A为五叶型苜蓿的顶端分生组织,B为五叶型苜蓿成熟叶片的叶片形态(标尺=1cm),C~F为扫描电镜分析复叶叶原基的发育。C:
S0:早期叶原基,无明显形态变化;S1:SAM周边将形成一个共同的叶原基。F:S2:在共同叶原基边缘侧形成7个小肿块,即一对托叶原基
(ST),2对侧叶原基(LL1,LL2),一个顶生小叶原基(TL)。D:S3:侧生小叶和顶生小叶原基分离,出现分界线。E:S4:侧生小叶和顶生小叶
原基分离,出现明显的分界线(箭头表示),顶生小叶的背面出现明显球状毛状体。F:S5:侧叶和托叶原基发育出管状毛状体,侧叶、顶生小叶
及托叶原基分化明显,表现为最初的叶结构
Note:A:Apicalmeristemofquinquefoliolatealfalfa.B:Leafmorphologyofquinquefoliolatealfalfamatureleaf(Bar=1cm).C~F:Leaf
primordiumdevelopmentofcompoundleafbyscanningelectronmicroscope.C:S0:Prophaseofleafprimordium,nosignificantmorphological
change.S1:AcommonleafprimordiumwilbetakenshapeambitustheSAM.F:S2:7tumorsweredevelopedatedgeofcommonleafprimor-
dium,thatareacoupleofstipuleprimordiums(ST),twocouplesoflaterallobeprimordiums(LL1,LL2),aterminalleafletprimordium
(TL).D:S3:Primordiumoflateralleafletsandterminalleaflets,distinctboundaryoccurred.E:S4:Primordiumoflateralleafletsandtermi-
nalleafletsisolated,distinctboundaryoccurred(Asthearrowsshow),obviousglobularemergeatthebackofterminalleaflets.F:S5:Lateral
lobeandstipuleprimordiumdeveloptubulartrichomes,primordiumoflaterallobe,terminalleaflestsandstipuledifferentiatesigenificantly,
performasoriginalleafstructure
依据和指导育种实践[13,16-18]。苜蓿复叶类型划分是
研究分子生物学与发育遗传学的基础,苜蓿多叶类
型复杂多样,对于复叶类型的细分尚未建立统一标
准。武自念等[2]对多叶苜蓿自交系进行了研究,多
叶苜蓿自交后能稳定遗传,获得的后代全部具有多
叶,其叶型和叶片数量较亲本发生了变化,首次将多
叶苜蓿的叶型进行了划分。本研究通过对多叶叶片
形态的研究,对于分析多叶叶片类型,筛选扫描电镜
研究的适合材料及利用成熟叶片最终状态推导分析
叶原基的变化过程具有重要的参考作用。
扫描电镜研究表明苜蓿开始生长2~3周左右
时茎顶端分生组织表现为不规则的方形结构(图2-
B和3-A),三叶型和五叶型苜蓿的顶端分生组织结
构无明显区别。之后复叶的发育过程无论三叶型还
是五叶型都可以划分为明显的7部分,两者存在相
似和不同之处。在复叶原基从顶端分生组织起始后
的S0和S1阶段,三叶型和五叶型的复叶原基也没
有可见区别,在SAM 周边细胞带的生长将形成条
状的共同原基(图2-D和3-C);在S2阶段,三叶型
共同叶原基近端两侧形成一对托叶原基(ST),形成
3个隆起的组织(图2-E),而五叶型的则出现了7个
隆起的组织(图3-F);S3阶段,三叶型苜蓿托叶原基
和共同叶原基中间出现2个侧叶原基(图2-F),而
五叶型出现4个侧叶原基(图3-D);S4阶段,三叶型
和五叶型发育相似,侧生小叶和顶生小叶原基继续
分离,出现明显的分界线,远端小叶的背面出现明显
球状毛状体,托叶背面有较少出现(图2-G和3-E),
但两者叶原基发育的数目不同。S5和S6阶段三叶
型与五叶型在发育过程相似(图2-J)。S5阶段,侧
叶和托叶原基发育出管状毛状体(图2-H,2-I和3-
F),侧叶、顶生小叶及托叶原基进一步伸长分化,相
互之间部分重叠,表现为最初的叶结构(图2-I,2-J
和3-F)。S6阶段,由于细胞的分裂和扩展在托叶原
基和侧叶原基之间出现叶柄,叶柄及叶柄表面毛状
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体分化明显。从苜蓿复叶发育和分化的原基类型
看,有托叶原基、侧叶原基、顶生小叶原基、叶柄原基
及毛状体等的发育;从复叶发育模式来看,苜蓿属于
向顶式,它的基部托叶最先从共同原基起始,其次为
侧叶原基和毛状体,最后为顶生小叶原基,它们之间
相互独立,即先形成托叶及远轴端小叶;共同原基最
后发育成顶生小叶,这与模式植物蒺藜苜蓿[3]及研
究复叶发育的模式植物豌豆[21-22]基本一致,同属于
向顶式发育模式。而同属豆科的百脉根[7]则是最先
发育顶端小叶原基,然后是侧部和基部小叶原基发
育,复叶发育属向基式发育。
对多叶苜蓿复叶叶片类型的研究表明,多叶苜
蓿复叶叶片类型较多,三叶型和五叶型小叶起始时
期没有明显的差异;而在随后的发育过程出现异常。
由此推测四叶型结构可能是由于五叶型侧叶叶原基
发育数目变少造成,五叶型以上叶片则为侧叶叶原
基数目增加造成。具体的差异还要待筛选到稳定的
突变体材料才能说明。多叶苜蓿在提高苜蓿品质方
面具有潜在的优势,了解多叶苜蓿复叶形态(复叶结
构和小叶发育模式)对于研究基因的功能、多叶苜蓿
叶片发育的分子生物学机制乃至整个植物界复叶发
育形态的研究提供参考。Wang等[3]、Ge等[4]、
Peng等[5]在研究模式蒺藜苜蓿复叶突变体时,对控
制不同叶原基区域的基因进行克隆和基因功能验
证,这些研究的基础都是在充分研究顶端分生组织
的基础上进行的。Marx[22]在研究复叶发育的模式
植物豌豆时认为,豌豆不同的复叶类型的原基发育
区域和发育模式是受基因控制的,要研究其分子表
达机制,首先要对复叶发育过程做详细的研究。陈
江华[7]在研究模式植物百脉根叶的突变体时对复叶
的发育过程做了详细的研究,而苜蓿作为重要的豆
科牧草,这一方面的研究较少。复叶发育和花的发
育同属于顶端分生组织发育的范畴,通常控制复叶
发育的基因同时在控制花的发育[3-5,21],这项研究更
是近年来研究的热点。本文对三叶型叶原基的发育
过程进行了详细描述,并找出了五叶型苜蓿在叶原
基初始时复叶结构的发育变化。苜蓿复叶类型复杂
多样,要了解具体哪个基因控制叶片类型的变化,必
须先准确的划分叶原基,找出形态差异所在。近年
来,关于植物复叶的发育研究甚多,了解叶原基的发
育过程对于搞清苜蓿多叶性状的表达机制及多叶苜
蓿的相关育种工作具有重要意义。
参考文献
[1]　曹致中.优质苜蓿栽培与利用[M].北京:中国农业出版社,
2002:39-40
[2]　武自念,魏臻武,赵艳,等.多叶苜蓿自交一代遗传关系的SSR
分析[J].中国草地学报,2010,32(6):27-33
[3]　WangHL,ChenJH,WenJQ,etal.Controlofcompound
leafdevelopmentbyFLORICAULA/LEAFY orthologSIN-
GLELEAFLET1inMedicagotruncatula[J].PlantPhysiolo-
gy,2008,146(4):1759-1772
[4]　GeLF,ChenJ,ChenR,etal.Palmate-likepentafoliata1en-
codesanovelCys(2)His(2)zincfingertranscriptionfactor
essentialforcompoundleafmorphogenesisinMedicagotrun-
catula[J].PlantSignaling&Behavior,2010,5(9):1134-1137
[5]　PengJL,YuJB,WangHL,etal.Regulationofcompound
leafdevelopmentinMedicagotruncatulabyfusedcompound
leaf1,aclassMKNOXgene[J].ThePlantcel,2011,23(11):
3929-3943
[6]　ZhouC,HanL,HouC,etal.Developmentalanalysisofa
Medicagotruncatulasmoothleafmargin1mutantrevealscon-
text-dependenteffectsoncompoundleafdevelopment[J].The
PlantCel,2011,23(6):2106-2124
[7]　陈江华.百脉根侧生器官边界形成分子机制的初步研究[D].
上海:中国科学院上海植物生理生态研究所,2006:53-61
[8]　GourlayCW,HoferJM,NoelElisTH.Peacompoundleaf
architectureisregulatedbyinteractionsamongthegenesUNI-
FOLIATA,COCHLEATA,AFILA,andTENDRIL-LESS
[J].ThePlantCel,2000,12(8):1279-1295
[9]　ChampagneE M,GoliberTE,WojciechowskiM F,etal.
CompoundleafdevelopmentandevolutionintheLegumes[J].
ThePlantCel,2007,19(11):3369-3378
[10]EckardtNA.EvolutionofcompoundleafdevelopmentinLeg-
umes:EvidenceforoverlappingrolesofKNOX1andFLO/
LFYgenes[J].ThePlantCel,2007,19(11):3315-3316
[11]BharathanG,SinhaNR,TheRegulationofcompoundleafde-
velopment[J].PlantPhysiology,2001,127(4):1533-1538
[12]HartR,PearceR,ChatteronN,etal.Alfalfayield,specific
leafweight,CO2exchangerateandmorphology[J].CropSci-
ence,1978,18(4):649-653
[13]EtzelM G,VolenecJJ,VorstJJ.Leafmorphology,shoot
growth,andgasexchangeormultifoliolatealfalfaphenotypes
[J].CropScience,1988,28(2):263-269
[14]PetkovaD,PanayotovaG.Comparativestudyoftrifoliolate
andmultifoliolatealfalfa(MedicagosativaL.)syntheticpop-
ulations[J].BulgarianJournalofAgriculturalScience,2007,
13(2):221-224
[15]王雯玥,韩清芳,宗毓铮.多叶型和三叶型紫花苜蓿产量与相关
性状的回归分析[J].中国农业科学,2010,43(14):3044-3050
[16]徐春波,于林清,王勇,等.中国苜蓿审定登记品种叶形态特征
及变异分析[J].草地学报,2007,15(3):243-246
[17]崔永实,郑丽君,黄文.大豆多叶性状观察[J].中国油料,1997,
19(2):10-11
[18]王红梅,王俊杰,云锦凤,等.二倍体和四倍体野生黄花苜蓿形
态特征比较研究[J].草地学报,2009,17(4):464-469
[19]崔大方,羊海军,赵业彬,等.紫花苜蓿复合体(Medicagosativa
complex)叶片形态特征及数量分类研究[J].植物资源与环境
学报,2010,19(3):1-9
[20]邓超宏,崔大方,羊海军,等.苜蓿属和胡卢巴属植物的形态特
征及数量分类研究[J].植物资源与环境学报,2010,19(4):1-
11
[21]YaxleyJL,AblonskiWJ,ReidJB.Leafandflowerdevelop-
mentinpea(PisumsativumL.):Mutantscochleataandunifo-
liata[J].AnnalsofBotany,2001,88(2):225-234
[22]MarxGA.Asuiteofdevelopmentalmutantsthatmodifypat-
ternformationinpealeaves[J].PlantMolecularBiologyRe-
porter,1987,5(3):311-335
(责任编辑　刘云霞)
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