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Structure characteristic of developmental fruit of Ziziphus jujuba cv. Lingwuchangzao

灵武长枣果实发育结构特征研究



全 文 :广 西 植 物 Guihaia Jul.2014,34(4):565-569           http://journal.gxzw.gxib.cn 
DOI:10.3969/j.issn.1000G3142.2014.04.027
景红霞,章英才.灵武长枣果实发育结构特征研究[J].广西植物,2014,34(4):565-569
JingHX,ZhangYC.StructurecharacteristicofdevelopmentalfruitofZiziphusjujubacv.Lingwuchangzao[J].Guihaia,2014,34(4):565-569
灵武长枣果实发育结构特征研究
景红霞,章英才∗
(宁夏大学 生命科学学院,银川750021)
摘 要:采用石蜡切片法,研究不同发育时期灵武长枣果实的结构特征.结果表明:(1)缓慢生长期细胞增长
缓慢,外果皮细胞5~6层,表皮细胞由1层薄壁细胞构成,呈长矩形或长椭圆形,表皮细胞以内的薄壁细胞不
断增生,形成内表皮细胞.果实体积增大伴随着空腔的出现,中果皮维管束数量多;(2)第一次快速生长期细
胞增长迅速,表皮细胞排列疏松,中果皮中的空腔增大速度最快,维管束主要分布在靠近外果皮和内果皮的中
果皮部位;(3)减缓生长期表皮细胞变成圆形或椭圆形等不规则形状,细胞排列松散,内表皮细胞形状、大小不
一,细胞排列疏松.中果皮中的空腔继续增大,维管束数目逐渐减少,但变化幅度较小;(4)第二次快速生长期
外果皮细胞层数减少到3~4层,表皮细胞和内表皮细胞难以区分,空腔随着果实体积的增大达到最大,许多
细胞单列排成网状结构,形成更大的腔,果皮中的维管束分布最少.在灵武长枣果实发育过程中,不同发育时
期的不同部位其果实的形态解剖特征不同.
关键词:灵武长枣;果实发育;结构特征
中图分类号:Q944.59  文献标识码:A  文章编号:1000G3142(2014)04G0565G05
Structurecharacteristicofdevelopmentalfruitof
Ziziphusjujubacv.Lingwuchangzao
JINGHongGXia,ZHANGYingGCai∗
(SchoolofLifeSciences,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China)
Abstract:ThestructurecharacteristicsindifferentdevelopmentstagesfruitofZiziphusjujubacv.Lingwuchangzao
werestudiedbyparafinsectiontechniques.Theresultswereasfoolows:(1)Inslowgrowthperiod,thecelgrown
slowly,theexocarpwasmadeupof5~6layersofcels.Theepidermisescelsconstitutedofonelayerparenchyma
celsandtheywererectangularoreliptical.Theparenchymacelsgradualyincreasedinsidetheepidermisandformed
subGepidermalcels.Thesizeofcavityappearedwhenthevolumeoffruithadbeenenlarging.Themesocarphadmany
vascularbundles;(2)Thecelsgrewquicklyinthefirstrapidgrowthperiod.Theepidermiscelsarrangedlooser.The
increasingspeedofcavityinthemesocarpwasthefastest.Thevascularbundlesmainlyexistedinthemesocarpwhich
wasneartheexocarpandendocarp;(3)TheepidermisesinstepGdowngrowthperiodweresomeroundedoreliptical
celsandtheybecamelooser.TheshapeandvolumeofsubGepidermalcelswerediferentandtheyarrangedchaos.
Thesizeofcavitycontinuedtoincreaseandthevascularbundlebecamelessandlessinthemesocarp;(4)TheexoG
carpcelsreducedto3~4layers,epidermiscelsandthesubGepidermalcelsweredificulttodistinguishinthesecond
rapidgrowthperiod.Thesizeofcavitygradualyincreasedwiththevolumeoffruitincreasing,manycelssinglyarG
rangedandbecameanetandfinalyformedalargercavity.Thenumberofvascularbundlesweretheleastinthepeel.
InthecourseofLingwuchangzaofruitdevelopment,whateverindiferentdevelopmentstagesordiferentlocations,
收稿日期:2014G02G25  修回日期:2014G04G25
基金项目:国家自然科学基金(31160057)
作者简介:景红霞(1988G),女,甘肃平凉人,硕士研究生,主要从事植物学的研究,(EGmail)1061715932@qq.com.
∗通讯作者:章英才,硕士,教授,硕士生导师,主要从事植物学的研究,(EGmail)yingcaizh@163.com.
themorphologicalanatomicalcharacteristicsoffruitweredissimilar.
Keywords:Ziziphusjujubacv.Lingwuchangzao;fruitdevelopment;structurecharacteristic
  灵武长枣(Ziziphusjujubacv.LingwuchangG
zao)果味鲜美,质地酥脆,是宁夏具有地方特色的优
良鲜枣品种,富含多种矿物质以及维生素、帖类和糖
类,有“百果之王”之美称,深受国内外消费者的青睐
(喻菊芳等,2004).目前关于灵武长枣果实的研究
主要集中在品种选育(喻菊芳等,2008)、贮藏保鲜
(颉敏华等,2008)、多糖含量的测定(杨军等,2011)、
Ca2+在正常果实和裂果中的细胞化学定位(杨淑娟
等,2011)等方面.还有研究发现灵武长枣果实中的
cAMP以及多糖中的 LJUG3具有抗肿瘤作用,此
外,杨淑娟等(2010)对灵武长枣正常果与裂果的解
剖结构进行了研究,指出灵武长枣果实表皮细胞和
中果皮细胞的排列紧密程度与裂果具有一定的相关
性.章英才等(2012)研究了灵武长枣多糖的分布规
律,表明随着果实的发育,多糖含量逐渐增多,主要
分布在靠近外果皮的中果皮部位.关于灵武长枣发
育过程中果实的结构特点尚属空白,该试验采用石
蜡切片法,对不同发育时期的灵武长枣果实的外果
皮和中果皮的结构进行观察,研究果实的发育规律,
为灵武长枣的开发与利用提供理论依据.
1 材料与方法
1.1材料
以宁夏红枣工程技术研究中心为研究基地,试
材为生长发育良好、树势一致、花期相似的6年生的
灵武长枣树,分别在缓慢生长期(花后10d)、第一次
快速生长期(花后30d)、减缓生长期(花后60d)和
第二次快速生长期(花后90d)4个特殊时期随机从
果树的东、南、西、北4个方向选取无病虫害、无机械
损伤的新鲜果实.
1.2方法
用蒸馏水反复冲洗果实,用不锈钢刀片纵向切
取枣果实中果皮为0.5~1cm 的小块,迅速投入
FAA(70%乙醇∶冰醋酸∶甲醛=90∶5∶5)固定
液中,抽气至材料沉底,固定24h后再将材料从
FAA固定液中取出,依次经过脱水、透明、浸蜡、包
埋,采用常规石蜡切片法制片,切片厚度8~10μm,
应用高碘酸GSchiff试剂以及番红G固绿对染,中性树
胶封片,LEICA正置荧光显微镜下观察并拍照.
2 结果与分析
枣果实为核果,由外果皮、中果皮和果核组成,外
果皮由外向内依次为角质层、表皮细胞和内表皮细
胞,表皮细胞外被含蜡质的角质层,表皮细胞还附着
有气孔,由两个肾形的保卫细胞组成.中果皮是果实
的主要食用部分,主要由薄壁细胞和维管束组成,内
果皮即枣核,由核喙、核体、核膜三部分组成,核中含
有石细胞,随着果实的发育,枣核变得异常坚硬.
2.1缓慢生长期
该时期外果皮细胞先进行垂周分裂,增大果皮
的表面积,然后再进行平周分裂,增加细胞层数(图
版Ⅰ:1).外果皮细胞5~6层,表皮细胞排列整齐、
紧密,由1层薄壁细胞构成,呈长矩形或长椭圆形,
表皮细胞以内呈纵向生长的薄壁细胞不断增生,由
外向内细胞体积逐渐增大,排列紧密,大小介于表皮
细胞和果肉细胞之间,可认为是表皮细胞和果肉细
胞之间的过渡层(图版Ⅰ:2).
外果皮以内的中果皮代谢旺盛,为果实发育最
活跃的时期.中果皮细胞绝大部分为等径的圆形或
椭圆形细胞,根据维管束的分布及薄壁细胞、空腔的
大小不同,将中果皮划分为靠近外果皮的外果肉、靠
近核的内果肉以及外果肉和内果肉之间的中果肉.
外果肉薄壁细胞排列紧密,细胞间隙较小,空腔小而
疏,同一视野下,维管束分布较多(图版Ⅰ:1、2);中
果肉部位的薄壁细胞比外果肉和内果肉排列疏松,
有大小不等的空腔,且空腔分布广泛,维管束分布和
外果皮相差不大(图版Ⅰ:3、4);内果肉细胞排列紧
密,空腔基本没有,维管束分布较多(图版Ⅰ:5、6).
维管束外被维管束鞘,由向心的两部分组成,原生韧
皮部存在于原生木质部两侧,可见几个小型的导管
和管胞分子,木质化程度较低,在原生木质部和原生
韧皮部的中间存在束中形成层.中果皮中还分布有
许多被染成紫色的“粘液仓”(图版Ⅰ:1).
2.2第一次快速生长期
细胞数目达到一定程度时,细胞分裂速度减缓
或停止,果实生长通过细胞拉长和体积增大来完成,
此时期的细胞生长速度快.不同部位的细胞增长速 度不同,中果皮细胞迅速增长,显著大于外果皮和内
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图版 Ⅰ 缓慢生长期果实结构特征 1.果实结构;2.果实外果皮结构;3.果实中果皮结构;4.果实中果皮和维管束结构;5.内果
皮结构;6.内果皮和维管束结构.EX.外果皮;ME.中果皮;EN.内果皮;VB.维管束;MC.黏液仓;EC.表皮细胞;SE.内表皮;CA.空腔;
PA.薄壁细胞;D.导管分子;VC.维管形成层;JP.枣核;CU.角质层.Bar=50μm.
PlateⅠ Structurecharacteristicsoffruitinslowgrowthperiod 1.Fruitstructures;2.Exocarpstructuresoffruit;3.MesocarpstrucG
turesoffruit;4.Mesocarpandvascularbundlestructuresoffruit;5.Endocarpstructuresoffruit;6.Endocarpandvascularbundlestructuresoffruit.
EX.Exocarp;ME.Mesocarp;EN.Endocarp;VB.Vascularbundle;MC.Mucilagecavity;EC.Epidermiscels;SE.SubGepidermalcels;CA.Cavity;
PA.Parenchymacels;D.Duct;VC.Vascularcambium;JP.Jujubapit;CU.Cuticle.Bar=50μm.
图版 Ⅱ 第一次快速生长期果实结构特征 1.果实结构;2.果实外果皮结构;3.果实外果皮、中果皮结构;4.果实中果皮、内果
皮结构;5.中果皮和维管束结构;6.内果皮和维管束结构.Bar=50μm.
PlateⅡ Structurecharacteristicsoffruitinthefirstrapidgrowthperiod 1.Fruitstructures;2.Exocarpstructuresoffruit;3.ExoG
carpandmesocarpstructuresoffruit;4.Mesocarpandendocarpstructuresoffruit;5.Mesocarpandvascularbundlestructuresoffruit;6.Endocarp
andvascularbundlestructuresoffruit.Bar=50μm.
果皮的细胞(图版Ⅱ:1).表皮细胞随着细胞体积的
增大而增大,细胞间隙较缓慢生长期大,表皮细胞以
内的几层薄壁细胞排列紧密、整齐,细胞间隙较小,
可认为是外果皮和中果皮的过渡层(图版Ⅱ:2).
7654期           景红霞等:灵武长枣果实发育结构特征研究
图版 Ⅲ 减缓生长期果实结构特征 1.果实结构;2.果实外果皮和维管束结构;3.果实中果皮结构;4.中果皮和维管束结构;
5.果实内果皮结构;6.内果皮和维管束结构.Bar=50μm.
PlateⅢ StructurecharacteristicsoffruitinstepGdowngrowthperiod 1.Fruitstructures;2.Exocarpandvascularbundlestructuresof
fruit;3.Mesocarpstructuresoffruit;4.Mesocarpandvascularbundlestructuresoffruit;5.Endocarpstructuresoffruit;6.Endocarpandvascular
bundlestructuresoffruit.Bar=50μm.
图版 Ⅳ 第二次快速生长期果实结构特征 1.果实结构;2.外果皮结构;3.果实中果皮结构;4.中果皮和维管束结构;5.内果
皮结构;6.内果皮和维管束结构.Bar=50μm.
PlateⅣ Structurecharacteristicsoffruitinthesecondrapidgrowthperiod 1.Fruitstructures;2.Exocarpstructuresoffruit;3.
Mesocarpstructuresoffruit;4.Mesocarpandvascularbundlestructuresoffruit;5.Endocarpstructuresoffruit;6.Endocarpandvascularbundle
structuresoffruit.Bar=50μm.
中果皮中的空腔随着果实的成熟均有不同程度
的增大,其中中果肉空腔增大速度最快(图版Ⅱ:3、
4、5),维管束主要分布在外果肉和内果肉部位(图版
Ⅱ:4、6),但相对于缓慢生长期,同一视野中的维管
束个数随着枣果实体积的增大逐渐减少.导管分子
逐渐增多、增粗,但维管束仍不发达,木质化程度较
低,原生木质部和原生韧皮部之间的维管形成层继
续发育,形成后生木质部和后生韧皮部,机械组织的
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数目增多.中果皮中分布的“黏液仓”数量也随着果
实体积的增大逐渐减少(图版Ⅱ:1).
2.3减缓生长期
该时期细胞增长缓慢,基本为微量增长,主要是
此时期存在物质的积累与转化.外果皮和中果皮细
胞几乎停止分裂,果实体积增长缓慢(图版Ⅲ:1).
表皮细胞由长矩形变成圆形或椭圆形等不规则形
状,细胞排列松散,表皮细胞以内的几层纵向伸长的
内表皮细胞形状、大小不一,细胞疏松(图版Ⅲ:2).
中果皮中的空腔继续增大,但是变化幅度较小,
同一视野中分布的维管束数目逐渐减少(图版Ⅲ:
3、4),但在果实的不同部位,维管束的发育出现差
异,外果肉和中果肉中的维管束,由于细胞停止分
裂,导管分子的数目基本没有变化,木质化程度依然
不高;而靠近内果皮的维管束,形成层细胞继续发
育,木质部导管分子的个数比外果肉和中果肉中的
多,木质化程度增强,内果皮开始变硬,果实的机械
强度增大(图版Ⅲ:5、6).中果皮中分布的“黏液仓”
数量达到最少,基本消失(图版Ⅲ:1).
2.4第二次快速生长期
随着果实的发育,表面积逐渐增大,表皮细胞由
长方形变成正方形,细胞排列松散,有明显的细胞间
隙,表皮细胞以内的3~4层内表皮细胞变成厚壁细
胞,细胞为圆形或椭圆形等不规则形状,外果皮中的
一些细胞不规则增大,整个外果皮细胞排列松散,表
皮细胞和内表皮细胞难以区分,角质层细胞逐渐脱
落(图版Ⅳ:1、2).
果肉细胞迅速膨大,出现第二次快速生长,此时
期空腔随着细胞的增大而越来越大,许多细胞单列
排成网状结构,形成更大的空腔,同一视野下,中果
皮中的维管束数目最少(图版Ⅳ:3、4).靠内果皮中
的维管束导管分子数目比果实发育早前明显增多,
木质化程度增大,内果皮完全硬化(图版Ⅳ:5、6).
而靠近外果皮的维管束,导管分子的数目仍然相对
比较少,木质化程度不高,但机械组织的数目增多,
果实的硬度增大.
3 讨论与结论
枣果是一种拟核果,不同于一般的核果,是由花
盘发育而来的而非心皮.陈亚萍等(2013)的研究发
现,灵武长枣果实的生长动态曲线为双“S”曲线,因
此将长枣果实的发育分为四个时期:缓慢生长期、第
一次快速生长期、减缓生长期、第二次快速生长期.
通过对灵武长枣果实的结构观察发现,灵武长枣果
实是由外果皮、中果皮、内果皮组成的,外果皮由外
向内依次为角质层、表皮细胞、内表皮细胞,表皮细
胞和内表皮细胞不容易区分;中果皮的细胞增长速
度较外果皮和内果皮快,随着枣果实体积的增大,空
腔逐渐增大,细胞单列成网状,同一视野中,维管束
分布逐渐稀疏,这与杨淑娟等(2010)的研究结果一
致,即灵武长枣果实发育过程中,空腔体积的增大与
枣果实体积的增大呈正相关,同一视野下维管束的
分布与果实体积的增大呈负相关.
刘国成等(2012)认为果实在贮藏期间的气体交
换主要是由角质层控制的,其可以减少果实内的水
分蒸腾,抑制呼吸作用,减少贮藏过程中水分的散
失、皱缩乃至腐烂,从而延长果实的贮藏期.苍晶等
(2002)的研究表明,狗枣猕猴桃果实在成熟过程中
的木质化程度与果实的贮藏性有关.灵武长枣在果
实的发育过程中,细胞体积不断增大,外果皮细胞由
发育早期的5~6层减少到成熟时的3~4层,而且
细胞排列松散,部分角质层脱落,导致果皮中角质层
和蜡质的连接处厚度不一,气体的交换速率和水分
的蒸腾速率不同,而且中果皮中的薄壁细胞排列疏
松,细胞间隙不断增大;此外,靠近外果皮的薄壁细
胞极为发达,而由木质部和韧皮部组成的维管束不
发达,导管分子比较少,木质化程度不太高,这些结
构都可能与灵武长枣果实采后不耐贮藏有关.
在灵武长枣果实发育的早期,中果皮中分布有
许多被染成紫色的腔穴,随着枣果实的成熟,这些腔
穴的数目逐渐减少,直到第二次快速生长期全部消
失.王勋陵(1974)的研究认为是枣的营养器官中残
留的一些碎片,并将其命名为“黏液仓”.通过组织
化学法测定,他指出这些腔穴中的粘稠物质主要是
枣果中一些特有的多糖物质,但是这些多糖物质随
着枣果实的成熟逐渐消失.章英才等(2012)的研究
发现,随着枣果实的成熟,多糖含量达到最大值,主
要分布在外果皮以及靠近外果皮的中果皮部位.而
“黏液仓”中特有的多糖随着果实的成熟逐渐消失,
其原因有待研究.
参考文献:
CangJ(苍晶),WangXD(王学东),WuXJ(吴秀菊).2002.AnaG
tomicalstudyonthefruitdevelopmentofActinidiakolmikta
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9654期           景红霞等:灵武长枣果实发育结构特征研究