不同色彩珙桐苞片与叶片的生理特性研究

以生长在同一生境下的粉红珙桐和普通珙桐植株为试材,比较两种珙桐苞片/叶片的色素、基础代谢物含量和酶活性,探讨粉红珙桐苞片与叶片的呈色机理。结果显示：粉红珙桐叶片的类黄酮含量是普通珙桐的1.52倍,两种珙桐苞片中的类黄酮含量都较低,且无显著差异（P>0.05）;粉红珙桐苞片和叶片的花色苷含量极显著高于普通珙桐（P<0.01）,分别是普通珙桐的1.68倍和3.67倍;粉红叶片的光合色素略低于绿色叶片,但无显著差异（P>0.05）。粉红珙桐苞片和叶片的可溶性糖、脯氨酸含量显著高于普通珙桐（P<0.05）,可溶性蛋白含量则相反;苞片的可溶性糖含量极显著低于叶片（P<0.01）,而可溶性蛋白和脯氨酸含量更高（P<0.01）。粉红珙桐苞片和叶片的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、查尔酮异构酶（CHI）活性极显著高于普通珙桐（P<0.01）,过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性无显著差异（P>0.05）;苞片中的酶活性大多都显著高于叶片（P<0.05）,尤其是CHI活性。类黄酮、花色苷含量与可溶性糖、脯氨酸含量、PAL、CHI活性呈显著正相关,而与可溶性蛋白含量显著负相关。研究表明,花色苷是珙桐苞片转粉红的直接因素,而叶片转粉红受类黄酮和花色苷的共同影响,可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、PAL、CHI影响花色苷的合成。     

粉红珙桐叶片呈色相关生理特性的季节变化

以四川省珙县王家镇同一生境下不同季节的粉红与绿叶珙桐叶片为试材,对其色素含量、渗透调节物质含量及相关酶活性进行测定,分析其季节性变化规律,从生理角度探寻影响珙桐叶片呈色的关键因素,以期为粉红珙桐的选育和合理栽培提供理论依据和技术参考。结果显示:(1)粉红珙桐叶片花色苷含量在春夏秋季均极显著高于绿叶珙桐,在夏季时含量最低;粉红珙桐叶片总叶绿素含量在夏季和秋季极显著低于绿叶珙桐,从春季过渡至秋季过程中逐渐上升;两者的类胡萝卜素和类黄酮含量差异不明显且在季节间较平稳。(2)粉红珙桐叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量略高于绿叶珙桐,夏季时达到最高;其脯氨酸含量也高于绿叶珙桐,且从春季到秋季缓慢上升。(3)粉红珙桐叶片苯丙氨酸解氨酶活性(PAL)、苯基苯乙烯酮黄烷酮异构酶(CHI)和超氧化物歧化酶活性(SOD)都显著高于绿叶珙桐,过氧化物酶(POD)活性则相反;从春季到秋季过程中,两种珙桐叶片PAL活性先减弱后增强,其POD和SOD活性则先增强后减弱,但粉红珙桐CHI活性逐渐减弱,绿叶CHI活性则先上升后下降。(4)粉红珙桐叶片花色苷含量与叶绿素含量、可溶性蛋白含量以及CHI、POD和SOD活性呈显著负相关关系。研究表明,叶片花色苷含量的增加和叶绿素含量的减少是粉红珙桐呈色的决定因素,CHI、SOD和POD活性是调节花色苷降解速率的关键酶。     

紫苏叶片解剖结构、花色苷含量与光合特性的关系

以9个不同产地的紫苏为研究材料,比较叶片解剖结构、色素含量、光合特性的差异。结果表明:不同产地紫苏叶片均属于异面叶类型,栅栏组织均由1列排列紧密的长柱形细胞构成,其叶片海绵组织细胞2~3层,叶片下表皮有较多的气孔和腺毛,叶片气孔多为卵圆形;不同产地紫苏叶片的气孔直径和密度存在差异;其中,烟台紫苏的气孔直径最大,无锡紫苏的气孔密度最大,南京紫苏的气孔直径和密度均为最小;不同产地紫苏叶绿素和花色苷含量差异较大,叶色越紫,花色苷含量越高,叶绿素含量越低,而保定、邯郸和邢台三地紫苏同时有较高的叶绿素和花色苷含量;紫苏叶片花色苷含量与净光合速率之间存在负相关性,如烟台紫苏花色苷含量较低,其净光合速率较高,而南京紫苏花色苷含量较高,其净光合速率较低;不同产地间紫苏叶片解剖结构和叶片色素含量均存在差异,并且与净光合速率存在一定的相关性。本研究为紫苏种质资源及育种研究奠定了基础。     

枫香变红过程中叶片组织结构、光合特性及色素含量变化研究

枫香(Liquidambar formosana)因其叶片入秋后逐渐变红而极具观赏价值,是优良的景观生态树种。为了解枫香叶片结构变化与叶色的关系,该文通过连续监测枫香叶片变红过程中组织结构、光合特性及色素含量的变化,分析叶片结构与其光合特性和色素的关系。结果表明:(1)叶片变色过程中,表皮细胞均为椭圆形,紧密排列,未观察到明显的细胞变异,表面未附着绒毛和蜡质,且上表皮细胞与栅栏组织细胞间排列紧密,未出现较大的气室。(2)随着叶片逐渐变红,叶片结构变化显著,其中叶片、上表皮、栅栏组织和海绵组织厚度及气孔开度均逐渐减小,而气孔器长和宽、单个气孔器面积则逐渐增大。(3)随着叶片结构的变化,其叶绿素含量逐渐减少,致使净光合速率逐渐减小,在出现光破坏时,叶片通过在栅栏组织细胞液泡内合成花色苷来自我保护,而大量的花色苷致使叶片表面呈现红色。综上认为,叶绿素含量降低,花色素苷大量积累是导致枫香叶片变红的直接原因,而枫香叶色变红则是其一系列生理结构特征综合作用的结果。     

马蔺叶片解剖结构特征与其抗旱性关系研究

通过温室模拟干旱胁迫试验,从中国北方不同生境生长的15份野生马蔺种质材料鉴定出3个不同抗旱性群体(强抗旱、中度抗旱和弱抗旱),从中选择具代表性的不同抗旱级别的4份马蔺种质,进行其叶片组织解剖结构特征的观察和比较,以进一步证实马蔺叶片解剖结构特征及其与抗旱性的关系。结果表明,各种质材料间叶片厚度、上下表皮细胞厚度、角质层厚度、气孔密度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织/海绵组织厚度、CTR值和SR值等结构参数指标均与马蔺种质材料抗旱性存在密切的关系。其中,强抗旱种质材料的叶片厚度、上下表皮细胞厚度和角质层厚度大,气孔密度大,栅栏组织和海绵组织较发达,叶片组织紧密度大、疏松度小,栅栏组织/海绵组织厚度比较高;弱抗旱种质材料的叶片厚度、上下表皮细胞厚度和角质层厚度小,气孔密度小,栅栏组织和海绵组织较薄,叶片组织紧密度小、疏松度大,栅栏组织/海绵组织厚度比较低。     

川西高原4种苹果属植物叶片解剖结构与其抗旱性分析

采用常规石蜡制片法和NaOCl法,对川西高原地区4种苹果属植物叶片的解剖结构特征进行了观察,并选取叶片厚度、上下表皮角质层厚度、上下表皮细胞厚度、栅栏组织厚度等14项抗旱性相关指标进行测定,运用方差分析、主成分分析和隶属函数法对4种苹果属植物的抗旱性进行了分析与综合评价。结果显示:(1)4种苹果属植物叶片上下表皮外均附有角质层,表皮细胞排列紧密,上表皮细胞明显大于下表皮细胞,其中变叶海棠的角质层厚度和表皮细胞厚度均较大;气孔均只分布在下表皮,其中花叶海棠的气孔密度最大,花叶海棠和湖北海棠的气孔长、宽最小;栅栏组织由2~3层排列紧密的栅栏细胞组成,海绵组织细胞排列疏松,细胞间隙大,其中山荆子的栅栏组织厚度、栅海比和叶片结构紧密度最大;主脉均为外韧维管束,其中湖北海棠维管束厚度最大,且皮层中有时出现含晶细胞。(2)所选14项指标中除下表皮角质层厚度外,其余13项指标在4个树种间差异显著,经主成分分析筛选出上表皮角质层厚度、下表皮细胞厚度、栅栏组织厚度等8项指标作为4种苹果属植物抗旱性综合评价的代表性指标。(3)隶属函数法分析结果表明,4种苹果属植物抗旱能力大小顺序为:变叶海棠山荆子花叶海棠湖北海棠。     

藏东南色季拉山薄毛海绵杜鹃叶解剖结构特征与环境适应性

以藏东南色季拉山9个不同海拔梯度的薄毛海绵杜鹃(Rhododendron aganniphum var.schizopeplum)叶片为试验材料,采用石蜡切片技术,测定10项叶片解剖结构指标,应用叶片解剖结构指标的可塑性指数和相关性分析方法探索薄毛海绵杜鹃对藏东南色季拉山强紫外辐射和高寒环境的适应性。结果表明:(1)薄毛海绵杜鹃叶片为异面叶,上表皮有明显的角质层,下表皮有表皮毛,栅栏组织细胞2～3层。(2)随着海拔的升高,叶片角质层厚度、上下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、叶片厚度呈现明显增大趋势,而组织结构紧密度和疏松度变化不显著,主脉突起度呈现下降趋势。(3)各项叶片解剖结构指标的可塑性指数显示,薄毛海绵杜鹃在解剖结构上表现出较小的可塑性,对外界环境的适应能力较弱。(4)依据薄毛海绵杜鹃各项叶片解剖结构指标的相关性分析结果,除海绵组织厚度与栅栏组织厚度、下表皮厚度与上角质层厚度之间相关性不显著外,其余各指标之间均呈显著相关关系,且叶片的解剖结构指标方面也存在明显的协同进化现象。研究发现,藏东南色季拉山薄毛海绵杜鹃通过增加叶片角质层厚度、表皮厚度和叶肉厚度等解剖结构指标的方式增强对外界极端环境的适应能力,从而有利于其在恶劣的高山生境下生存繁衍,使该物种成为生态位理论中的广幅种。     

两种珙桐叶片结构的观察

珙桐(Davidia involucrata Baill.)与它的变种光叶珙桐[Davidia involucrata Baill.var.vilmoriniana(Dode)Wanger.]叶下表皮(即远轴面)差异较大,前者叶下表皮密被淡黄色或淡白色丝状单细胞粗毛,后者叶下表皮无毛或仅叶脉处被稀疏单细胞短毛或丝状粗毛。两者结构基本相似,表皮均由一层细胞构成,气孔仅分布在下表皮,无一定排列方向,为无规则型。叶肉具明显栅栏组织和海绵组织,是典型两面叶。叶脉的机械组织为腔隙厚角组织,维管组织韧皮部位于远轴面,木质部位于近轴面,两者间具形成层。     

不同区域长柄扁桃叶片解剖结构及其抗旱性分析

采用常规石蜡切片技术、光学显微镜观察,选取叶片厚度、角质层厚度、主脉厚度、上表皮栅栏组织厚度等10项旱生指标对来自河北丰宁、内蒙古乌审旗和固阳、陕西神木和榆阳共5个地区的长柄扁桃分别在正常生长和干旱胁迫后进行叶片解剖结构分析,探讨其抗旱的解剖结构特征,为长柄扁桃地区间引种和品种选育提供理论依据。结果表明:(1)河北地区长柄扁桃旱害指数最高,旱害最严重,自身耐旱性能最差;神木和固阳地区的旱害指数均低于河北丰宁与乌审旗地区;榆阳区的旱害指数最小,其抵抗干旱能力最强。(2)5个地区的长柄扁桃叶片结构具有相似性,表皮均具有角质层,主脉为双韧维管束,栅栏组织排列紧密整齐,大部分具有上下两层栅栏组织;抗旱性最弱的河北丰宁地区长柄扁桃叶片最大且最薄,上表皮、角质层及叶片紧密度等均最小,栅栏组织细胞只有一层且排列比较疏松,海绵组织细胞排列散乱、不规则且细胞间隙较大,叶脉维管组织口径小,疏导功能微弱;抗旱性最强的榆阳区长柄扁桃的叶片最小且最厚,对应的角质层、上表皮厚度、叶片紧密度等也最大,双层栅栏组织,第一层细胞细长排列紧密,第二层较短,维管组织发达,含较多的贮水细胞(粘液细胞和含晶细胞)。(3)根据5个地区长柄扁桃的旱害指数和叶片解剖结构的各指标参数比较,并通过隶属函数法分析结果表明,各地区长柄扁桃抗旱性顺序为:陕西榆阳区>陕西神木>内蒙古固阳>内蒙古乌审旗>河北丰宁。     

菊花黄绿叶突变体不同类型叶片的叶绿素含量和结构特征比较

以菊花黄绿叶突变体-NAu04-1-31为试验材料,测定了黄叶、黄绿叶和绿叶3种不同类型叶片的叶绿素含量,并观察比较了叶片的显微与超微解剖结构.叶绿素含量测定表明:黄叶、黄绿叶的叶绿素含量显著低于绿叶,而黄叶叶绿素a与叶绿素b的比值大于绿叶.叶绿体显微与超微结构观察发现:黄叶细胞内叶绿体形状不规1则,缺乏正常的叶绿体膜结构,无类囊体,无淀粉粒,嗜锇颗粒较多;黄绿叶叶片栅栏组织绿色部分与绿叶的栅栏组织相似,黄色部分与黄叶的栅栏组织棚似,黄色部分的海绵组织中有类似于绿色叶片的海绵组织结构,而绿色部分含有类似于黄叶的海绵组织的结构特征.绿叶细胞内叶绿体较多,形状规则,基粒片层清晰,其内淀粉粒多而大,嗜锇颗粒较少.     

罗汉松雌雄株叶形态结构的比较研究

该研究以雌雄异株植物罗汉松(Podocarpus macrophyllus)成熟叶为研究材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察比较罗汉松雌、雄植株叶在形态、显微结构和超显微结构的差异,以明确罗汉松雌、雄株在进化过程中叶对环境功能的适应性。结果显示:(1)罗汉松雌株的叶片大于雄株,且两者的叶长、叶宽和叶柄长差异极显著,而叶柄厚、叶面积、叶体积、叶质量、比叶重(SLW)、面积与体积之比(A/V)等性状无显著差异。(2)雌株叶片的气孔相对较大,密度较高,且雌株气孔宽度极显著大于雄株;雌株叶片的上表皮长细胞宽度和下表皮短细胞宽度均显著大于雄株,但雌株叶片的上表皮长细胞和短细胞的长度则显著小于雄株。(3)罗汉松雌株叶片的栅栏组织厚度、海绵组织厚度、传输组织长度和宽度、上下角质层厚度、维管束厚度、叶片紧密度(CTR)及疏松度(SR)均极显著大于雄株,而雌株的下表皮厚度极显著小于雄株,但雌雄株叶片的上表皮细胞厚度和栅海比差异不显著;雌株叶片的栅栏组织细胞、叶绿体和线粒体均较雄株的长而细,且雌株的线粒体宽度极显著小于雄株。(4)罗汉松雌株叶片上表皮蜡质饰纹、下表皮角质层纹饰、气孔外拱盖纹饰及内缘类型等4个微形态特征与雄株差异明显。(5)叶表皮蜡质层能谱分析表明,罗汉松雌株叶片含有9种元素,而雄株叶片仅有8种(缺少K元素);且雌株的Si元素含量高于雄株,而雄株的C、O、Na、Mg、Al、Ca和Au元素含量均高于雌株。研究表明,罗汉松雌、雄植株之间存在明显的第二性征,雌株叶片结构有助于提高光合等性能以满足生殖需求;罗汉松雌、雄株叶形态结构的差异是其长期进化形成的有利于物种繁衍的适应策略。     

Optical and anatomical characteristics of bracts from the Chinese "glasshouse" plant, Rheum alexandrae Batalin (Polygonaceae), in Yunnan, China

Bracts that lacked chlorophyll were compared with rosette leaves on the Chinese glasshouse plant Rheum alexandrae Batalin. The structures were analyzed anatomically and with photospectrometry. Histological features were significantly different between the bracts and the rosette leaves. Epidermal pavement cells and palisade cells were larger in the bracts than in the rosette leaves, but the ratio of the intercellular spaces to the cells in the palisade layer was the same in the two structures. Absorption spectrum analyses of the half-translucent bracts showed that, despite their thinner structure, they absorbed ultraviolet (UV) radiation more efficiently than did the green rosette leaves. The characteristics of the R. alexandrae bracts were different from those of the Himalayan glasshouse plant Rheum nobile. These results suggest that R. alexandrae evolved bracts as an adaptive strategy to protect the inflorescence from UV radiation. Received: August 22, 2001 / Accepted: October 15, 2001     

不同杉木无性系叶片解剖结构对大气增温的响应

以10个不同杉木无性系幼林叶片为研究对象,在对研究地气候因子进行分析基础上,采用微波石蜡快速切片法制作叶片解剖结构,通过观测比较叶片8项解剖结构指标的差异规律,研究不同杉木无性系叶片解剖结构在大气增温背景下的响应特征。结果表明：（1）研究地2020年度夏季气温呈先上升后下降的趋势,降水量变化与之相反,呈现出明显的高温干旱现象。（2）不同杉木无性系叶片解剖结构相似,叶肉组织分化为栅栏组织和海绵组织,为典型异面叶;解剖结构指标除下表皮厚度外,其余指标在无性系间呈现出不同程度的改变,表现出对大气增温响应的形态可塑性差异。（3）相关性分析结果表明,叶片解剖结构指标之间存在一定自相关关系;气候因子中,月平均气温与栅栏组织呈极显著正相关关系（P<0.01）,月均降水量与栅栏组织、海绵组织、栅海比均呈极显著正相关关系（P<0.01）。（4）根据主成分分析结果,筛选出海绵组织、栅栏组织、叶片厚度、表皮组织和角质层为表征杉木叶片解剖结构的典型指标,反映出在大气增温背景下杉木叶片解剖结构变化特征以抵抗强烈光照和减少水分散发的特性。（5）不同杉木无性系叶片可塑性指数均值排序结果为W2 > P11 > S4 > P32 > P41 > P17 > P18 > S22 > S23 > 洋061,表明不同杉木无性系对大气增温的生态适应性与之相对应。综上可见,不同杉木无性系对环境的适应能力存在差异,叶片具有较强的形态可塑性变化,当气温改变时,杉木可通过叶片解剖结构调整以应对不断增加的大气温度带来的高温干旱复合逆境胁迫,未来应充分重视气候变化对杉木人工林生长发育的影响。     

Suppression subtractive hybridization cloning of cDNAs of differentially expressed genes in dovetree (<Emphasis Type="Italic">Davidia involucrata</Emphasis>) bracts

A subtracted cDNA library forDavidia involucrata was constructed using suppression subtractive hybridization (SSH). mRNA isolated from young leaves was used as a “driver,” and mRNAs isolated from young bracts were used as “testers.” The differentially expressed cDNA fragments in bracts were identified by differential screening. Of the 16 clones selected randomly from the screened library, 8 were known genes found in GenBank, and 2 had no similar sequences. Northern blot analysis revealed that the expression level of P1A5 cDNAs selected randomly was dominantly expressed in bracts. This indicates that SSH can be used to clone differentially expressed cDNAs inD. involucrata bracts.     

酸枣叶片结构可塑性对自然梯度干旱生境的适应特征

叶片是植物体暴露于环境中面积最大的器官,其最易感知环境变化而发生形态和结构上的改变。为探究植株叶片结构对不同生境的适应机理,研究以生长在烟台-石家庄-宁夏-新疆不同地域气候条件形成的自然梯度干旱环境中的酸枣为试验材料,应用植物显微技术研究酸枣叶片的结构的可塑性对不同自然梯度干旱环境的适应特征。结果表明:酸枣叶表皮着生有表皮毛,表皮细胞外覆有角质层与蜡质。叶肉为全栅型,栅栏组织发达,海绵组织退化,叶肉中有晶体及大量的分泌细胞。从烟台至新疆随生境梯度干旱加剧,酸枣叶片叶面积逐渐变小,叶片厚度依次增加,叶表皮角质层加厚,且上角质层厚度大于下角质层厚度;叶片上下表皮细胞长径及短径先增后降,栅栏组织总厚度和密度依次增大、层数减少,各层栅栏组织细胞的长径逐渐增加。叶脉薄壁细胞相对厚度逐渐减小,导管管径增大,晶体(草酸钙晶体)数增多。在梯度干旱环境中酸枣植株通过减小叶面积、提高栅栏组织密度、增加叶片及角质层厚度降低蒸腾作用,减少水分散失;通过增大导管管径提高水分利用率;通过增加晶体数量提高叶片机械性能,改变细胞的渗透势、提高吸水和保水能力。上述叶片结构的变化是酸枣植株长期对不同自然梯度干旱生境的适应特征。由此可知,叶片形态结构中叶面积、叶片厚度、角质层及叶肉组织(栅栏组织)随环境变化的可塑性较大。     

古林箐秋海棠叶斑结构对叶色的影响

该研究以古林箐秋海棠(Begonia gulinqingensis)为材料,通过分析叶片形态特征、上表皮光学特性、组织结构、叶绿素含量及叶绿素荧光参数(F_v/F_m),探讨了叶片色斑的形成原因。结果表明:(1)古林箐秋海棠叶斑发生频率和数量无明显规律,但发生部位相对稳定,叶斑主要发生在正对叶柄的两条主脉之间。(2)斑区有两种光反射模式,点状反射和多角形反射,栅栏组织细胞呈近等轴的圆形,排列疏松,与上表皮细胞间存在空隙;非斑区只有点状反射模式,栅栏组织细胞为漏斗型,排列紧密,与上表皮细胞间不存在空隙。(3)斑区和非斑区叶绿体均有密集的堆积基粒和丰富的类囊体膜,斑区叶绿素a、b及总叶绿素含量仅比非斑区分别低24.9%、25.2%、25.1%。(4)叶绿素荧光参数(F_v/F_m)值斑区为0.793,非斑区为0.790。虽然斑区叶绿素含量比非斑区略低,但叶绿体结构完整,且叶绿素荧光参数与非斑区无显著差异。斑区上表皮与栅栏组织细胞间的空隙可使光线到达绿色组织时发生二次反射,在叶片表皮细胞边缘形成白色多边形光反射使该区域相对周围正常叶片区域偏白,基于上述结果可推测古林箐秋海棠的淡绿色块斑形成与特殊的叶片结构有关。     

玉龙雪山不同海拔草血竭叶片形态与解剖结构的比较研究

采用常规石蜡制片技术和显微观察方法,对生长于滇西北玉龙雪山3 000~4 600m之间9个不同海拔高度的草血竭(Polygonum paleaceum)叶片表型及解剖结构进行比较研究,其目的是揭示该植物对不同海拔环境条件的响应特征,进而探讨植物对全球气候变化的生态适应性。结果显示:(1)草血竭叶片长度、宽度、长宽比均与海拔呈显著负相关关系,其降幅分别达84.64%、74.87%和37.50%。(2)草血竭叶片为异面叶,由表皮、叶肉、叶脉三部分组成;表皮细胞单层,角质层厚;叶肉的栅栏组织具2层或3层细胞;叶脉中的维管束呈1圈不连续的环状排列。(3)叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、主脉厚度、以及主脉中维管束的长度和宽度均与海拔呈显著正相关关系,增幅分别达38.32%、47.30%、47.39%、156.46%、173.51%及337.42%;上表皮厚度、下表皮厚度、叶片紧密度、叶片疏松度、栅海比以及维管束的个数与海拔梯度之间的相关性则均不显著。研究表明,随着海拔升高,草血竭叶片形态结构的改变主要是有利于植物降低蒸腾,增强储水性和提高光合效率。