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。     

成都地区10种园林灌木叶片结构与抗旱性关系研究

利用石蜡切片法和指甲油印迹法,对成都地区10种常见园林灌木叶片解剖结构的13个指标:主脉厚度、叶片厚度、上下表皮角质层厚度、上下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、下表皮气孔密度、气孔长度、气孔宽度、叶片结构紧密度、栅栏组织与海绵组织厚度比(栅海比)进行测定和分析,再用方差分析和主成分分析法选取有代表性的指标,结合隶属函数法对物种间的抗旱性进行综合评价。结果显示,13个指标的变异系数为17.40%～68.20%,在10种园林灌木间差异极显著。10种植物都属于异面叶,组织结构易于辨识(三角梅的下表皮角质层太薄,无法测出数据)。叶片结构紧密度、栅海比、气孔密度、气孔长、气孔宽、栅栏组织厚度可作为评价这10种园林灌木抗旱性的重要指标。抗旱性由强到弱依次为:红花继木、鸭脚木、红叶石楠、栀子、西洋杜鹃、海桐、山茶、雀舌黄杨、三角梅和金边大叶黄杨。其中红花继木、鸭脚木、红叶石楠和栀子属于强抗旱品种,可用于屋顶、边坡等区域种植。     

越冬期遮阴条件下3个不同秋眠型紫花苜蓿品种叶片解剖结构与其光生态适应性

在我国南北气候过渡地区, 采用遮阴试验和石蜡切片法, 研究越冬期不同光强对3个不同秋眠型紫花苜蓿(Medicago sativa)品种(‘维多利亚’、 ‘巨人201’和‘游客’)叶片解剖结构的影响。结果表明: 随着光强减弱, 各紫花苜蓿品种表皮结构中上、下表皮角质层厚度, 气孔密度和气孔开度明显下降; 上、下表皮厚度呈上升趋势。随着遮阴强度增加, 叶肉组织中海绵组织细胞宽度显著上升, 栅栏组织厚度、栅栏组织细胞层数、栅栏组织厚度/海绵组织厚度显著下降; 品种间海绵组织厚度和栅栏组织细胞宽度变化趋势不一致。叶片结构整体特征中叶片厚度、叶肉厚度、中脉厚度、组织结构紧密度随光强减弱而显著下降, 组织结构疏松度明显上升, 叶脉突起度变化不明显。品种间各叶片解剖性状变幅及可塑性指数具有明显的差异, 表明其对弱光适应方式不同。Pearson相关分析表明, 各紫花苜蓿品种叶片气孔密度、栅栏组织厚度、叶肉厚度、叶片厚度及栅栏组织厚度/海绵组织厚度与光强呈显著正相关, 可能是紫花苜蓿叶片解剖结构光强敏感特征参数, 其中, ‘维多利亚’叶片敏感特征参数与光强相关程度较低, 与光强相关的性状较少。综合各项分析结果, 初步确定越冬期紫花苜蓿耐阴性与其秋眠性相关, 半秋眠型品种‘维多利亚’ >秋眠型品种‘巨人201’≥非秋眠型品种‘游客’。     

不同居群箭叶淫羊藿叶片解剖结构研究

对4个不同居群的箭叶淫羊藿叶片进行了解剖学的研究．结果表明：不同居群箭叶淫羊藿在气孔密度、表皮细胞长度、表皮细胞宽度与厚度、叶片厚度、叶肉层厚度、维管束直径的大小等方面有一定的差异．在多数情况下,气孔密度的变幅是每平方毫米119．9～139．2个;下表皮细胞的变化范围是67．93～89．54μm;这些变化与不同居群的具体生活环境有直接的关系．     

延安城区10种阔叶园林植物叶片结构及其抗旱性评价

利用石蜡切片法和指甲油印迹法,对延安城区10种阔叶园林植物叶片解剖结构——叶片厚度、上下表皮角质层厚度、上下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、中脉厚度、维管束厚度、下表皮气孔密度、气孔长度、气孔宽度等进行测定,对栅栏组织与海绵组织厚度比、叶片结构紧实度、维管束厚度与叶脉厚度比等15个植物抗旱性指标进行分析,并运用方差分析和主成分分析,结合抗旱隶属函数法对物种间的抗旱性进行综合评价。结果表明:(1)15个旱性指标在10种阔叶园林植物间差异显著,变异系数为19.34%～73.73%,均具有较高灵敏度。(2)10种植物叶片均具备抵抗干旱环境的解剖结构,表皮、角质层、栅栏组织、叶脉、维管束等较为发达,气孔主要分布在下表皮,国槐为等面叶,其余为异面叶。(3)叶片上下表皮厚度、栅栏组织厚度、维管束厚度、气孔密度可作为园林植物抗旱性综合评价的主要指标,10种阔叶园林植物的抗旱性大小顺序为:樱花>月季>红叶李>国槐>紫丁香>紫藤>爬山虎>丝绵木>连翘>紫叶小檗。     

宁夏10种观赏灌木叶片解剖结构及其抗旱性综合评价

采用显微制片技术,对宁夏10种主要灌木树种叶片的解剖结构进行了观察,分别测定了叶片厚度、上下角质层厚度、栅栏组织、海绵组织、气孔密度等15个与抗旱性相关的指标,并对15个指标进行主成分分析,用隶属函数法对10种灌木的抗旱性进行了综合评价。结果表明:10种灌木的叶片具有典型的旱生结构,大多数具有表皮毛,且具有明显的角质层结构;上、下表皮细胞及叶肉细胞排列紧密。15个指标在各灌木树种间的差异均极显著,其中叶片厚度、上角质层、栅栏组织厚度、气孔密度和主脉维管束直径为叶片旱性结构的主要因子。通过5个主要因子的综合评价,10种灌木的抗旱性大小顺序依次为:沙冬青>花棒>蒙古莸>金叶莸>互叶醉鱼草>蒙古扁桃>鞑靼忍冬>葱皮忍冬>金花忍冬>台尔曼忍冬。     

狗尾草属5种植物叶片的形态特征

为了解狗尾草属(Setaria Beauv.)植物的叶片形态特征,采用石蜡切片法和徒手切片法观察5 种狗尾草属植物的叶片形态结构。结果表明,5 种狗尾草属植物叶表皮的解剖特征较一致,叶表皮细胞长度、气孔器大小、叶厚、角质层厚度等性状在种间存在显著差异,其中长细胞形状、垂周壁深浅、气孔器副卫细胞的形状和刺毛数量可以用来区分种类。叶片性状的相关分析表明,叶片气孔密度与气孔长度以及气孔宽度呈显著负相关,泡状细胞厚度与角质层厚度以及上表皮厚度呈显著正相关。根据禾本科叶表皮特征的演化趋势,狗尾草(S. viridis)最原始,金色狗尾草(S. glauca)和大狗尾草(S. faberii)较进化,皱叶狗尾草(S.plicata)和莩草(S. chondrachne)最高级。这些为狗尾草属植物分类学和系统演化关系提供资料。     

臭柏异形叶解剖结构及其抗旱性的比较

以成熟臭柏(Sabina vulgaris)为试验材料,使用徒手切片法观测臭柏鳞叶和刺叶的解剖结构,分析叶片解剖结构与其抗旱适应的关系,以揭示臭柏异形叶机制的生态意义,为臭柏在干旱半干旱地区植被恢复与重建中的推广应用提供理论依据。结果表明:(1)鳞叶角质层厚度极显著大于刺叶,而近轴面和远轴面的表皮系统厚度均极显著小于刺叶,说明鳞叶主要通过较厚的角质层防止水分散失,而刺叶主要通过较厚的整个表皮系统来保持水分。(2)鳞叶的气孔开张比、气孔开张度、气孔长度和宽度均极显著大于刺叶,而气孔密度极显著小于刺叶,说明鳞叶较耐旱,刺叶依赖较大的气孔密度和灵敏的气孔关闭来应对干旱胁迫。(3)鳞叶和刺叶的叶片厚度和主脉厚度无显著差异,但鳞叶的栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅/海、叶片组织紧密度和树脂道面积均显著或极显著大于刺叶,木质部厚度、木/维和叶片组织疏松度均极显著小于刺叶,说明鳞叶可通过较大的栅/海、紧密的叶片结构来适应干旱,而刺叶通过增强输导组织来应对干旱。研究认为,鳞叶忍耐干早能力较强,而相对鳞叶来说,刺叶主要通过逃避的方式来应对干旱。     

岷江上游干旱河谷海拔梯度上白刺花叶片生态解剖特征研究

对岷江上游干旱河谷海拔梯度上（1 650～1 950 m）白刺花(Sophora davidii)叶片进行生态解剖学研究.观测指标包括叶片形态特征（叶长宽比、叶面积、叶片厚度）、解剖结构（表皮厚度、栅栏组织厚度(P)、海绵组织厚度(S)、P/S比值、表皮角质膜厚度）及叶表皮特征（气孔器密度和面积、表皮细胞密度和面积、表皮毛密度和长度）.结果表明,白刺花叶片面积为0.144～0.208 cm²,叶总厚度为171.58～195.83 μm;叶肉组织分化明显,栅栏组织厚度与海绵组织厚度分别为69.83～82.42和62.00～ 80.67 μm,P/S的比值为1.14～1.01,上下表皮厚度分别为14.03～15.33和13.88～16.17 μm,上下角质膜厚度分别为2.66～4.56和2.76～2.02 μm;气孔密度为13.71～15.02个·mm^-2,其面积为249.86～280.43 μm²;表皮细胞密度为160.54～178.43个·mm^-2,其面积为557.43～626.85 μm²;表皮毛长度为186.51～260.99 μm,其密度为18.29～32.27个·mm^-2.随海拔升高叶面积、叶厚度、栅栏组织和海绵组织的厚度、气孔器面积、表皮细胞面积以及表皮毛密度呈增加趋势,而角质膜厚度、表皮细胞密度和表皮毛长度则呈减小趋势;叶长宽比、P/S的比值、表皮厚度与气孔器密度无明显差异.     

15个杜鹃花品种叶片解剖结构与植株耐热性的关系

以15个杜鹃花品种为试材,利用扫描电镜观察叶片17项解剖结构,应用变异系数、相关分析和聚类分析对叶片解剖结构进行筛选,采用隶属函数对各品种的耐热性进行综合评价,探讨杜鹃花叶片解剖结构与植株耐热性的关系,为杜鹃花耐热品种选育、引种栽培及栽培区划分提供细胞学理论依据.结果表明: 杜鹃花叶片为典型的异面叶,表皮细胞垂周壁略呈波浪状,气孔为无规则形,仅分布于下表皮,品种之间有16项解剖结构指标差异达到极显著水平,仅下表皮厚度为显著水平;叶片角质层厚度、气孔密度、气孔宽度、栅栏组织厚度和组织结构疏松度是影响耐热性的主要叶片解剖结构性状,而叶片厚度、气孔长度、孔径、气孔开度、海绵组织厚度、栅海比、上下表皮细胞长度和厚度、组织结构疏松度、中脉厚度与植株耐热性的关系不大.15个品种杜鹃花耐热性存在一定差异,其强弱顺序为:松江大桃红>状元红>绿色光辉>粉珍珠>外国红>蓝茵>笔止>大和之春>国旗红>玉玲珑>红珊瑚>宁波红>套瓣朱砂>爱丁堡>琉球红.15个品种杜鹃花抗热性可划分为4类:松江大桃红、状元红和绿色光辉为抗热类型;粉珍珠、外国红、蓝茵、笔止、大和之春、国旗红和玉玲珑为中度抗热类型;红珊瑚、宁波红、套瓣朱砂和爱丁堡为低抗热类型;琉球红为不抗热类型.杜鹃花耐热性的准确评价需参考形态结构、生理生化、遗传等因素,以及杜鹃花高温受害及受害后恢复状况.     

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。     

山东银莲花叶片形态结构对异质生境和海拔变化的响应

山东银莲花为一分布极其狭域的稀有物种,对海拔600 m以上的针阔混交林和山顶灌丛两种异质的生境都具有较高的适应性。为探索其适应策略,选择两种异质生境中的5个海拔梯度样带,采用常规石蜡切片法和显微观察技术,对叶片进行观察、分析和测量,通过比较叶片外部形态特征参数和内部解剖结构的差异,推测其叶片适应海拔和异质生境的响应策略。结果表明:为适应阴暗、潮湿的针阔混交林和干旱、强光照的山顶灌丛两种不同环境,山东银莲花分别表现出不同的适应策略。针阔混交林下,叶片的背腹表皮毛密度、比叶面积和气孔相对开度较山顶灌丛的大,而气孔密度、叶片厚度、栅栏组织和海绵组织的厚度较山顶灌丛的小;山顶灌丛植株叶片栅栏组织细胞排列较林下更加整齐紧密。两种生境中叶片腹面表皮毛的长度、气孔相对开度都随海拔的升高而减小,且差异明显;而叶片厚度、比叶面积、气孔指数等对600 m以上海拔变化未表现出明显的规律性。本研究将为山东银莲花的保护和利用提供理论基础及依据,为其他植物的相关研究提供参考。     

平欧杂种榛叶片解剖结构的抗旱性研究

为研究平欧杂种榛在新疆干旱地区的生态适应性,以新疆伊犁察布查尔县种质资源汇集圃内的38个品种(系)平欧杂种榛为试验材料,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、下表皮厚度、叶片厚度、主脉厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度/海绵组织厚度(栅海比)、栅栏组织结构紧密度和海绵组织结构疏松度等9个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:(1)不同品种(系)主脉厚度、上下表皮厚度、叶片厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度均表现出极显著水平差异,叶片上表皮厚度、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。(2)主成分分析表明,第1、2、3主成分的特征值分别为3.109、2.614和1.884,前3个主成分的累计贡献率达84.52%,基本能概括所有指标的主要信息。(3)采用聚类分析法将38个材料分成5大类;隶属函数法综合评价抗旱能力显示,材料84-48、81-21、84-310、F-03、B-11、85-162的抗旱性较强,材料85-127、85-88、B-21、80-4的抗旱性较差。     

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。     

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。     

Responses of four succession tree species in low subtropics to enhanced UV-B radiation in the field

The tested tree species included pioneer species Acacia mangium, early succession stage species Schima superba, mesophyte intermediate-succession species Machilus chinensis, and shade-tolerant plant or late-succession species Cryptocarya concinna which occur in the lower subtropical forest community. A comparison with the current ambient level of UV-B radiation (UV-B) showed the leaf net photosynthetic rate (P _N), transpiration rate (E), and stomatal conductance (g _s) of the four species ranged from significantly decreased to no significant change. Additionally, the thickness of palisade and mesophyll in leaves of four tree species were decreased sharply by enhanced UV-B. The thickness of spongy parenchyma in leaves was also decreased except for M. chinensis. UV-B increased the leaf width of A. mangium but its leaf length, leaf thickness, and dry mass per unit area were not affected. Significantly increased stomata width was observed in A. mangium leaf epidermis in response to UV-B. Significantly decreased stomata width and significantly increased stomata density of leaf abaxial epidermis in M. chinensis were also observed. The stomata density of abaxial epidermis of C. concinna was remarkably increased by enhanced UV-B. The height and branch biomass of A. mangium and the height of S. superba were reduced visibly by enhanced UV-B. The four plant species could be classified into three groups of UV-B sensitiveness by hierarchical cluster analysis. A. mangium was sensitive to enhanced UV-B, while C. concinna showed more tolerance.     

Anatomical Characteristics of Leaves and Woods of Fagus lucida and Their Relationship to Ecological Factors in Mountain Fanjingshan,Guizhou, China

An eco-anatomic study on leaves and woods of Fagus lucida Rehd. et Wils., which grows at an elevation of 1 260～2 020 m above sea level in Mountain Fanjingshan, Guizhou Province of Southwestern China, was carried out. Anatomical characteristics of leaves (including the thickness of upper epidermis, palisade mesophyll, spongy mesophyll, lower epidermis and lamina) and woods (vessel length, vessel width, vessel frequency, fiber length, ray width, ray height and ray frequency), and leaf surface characters (stomatal density, stomatal width and stomatal length) were determined and compared along the latitudinal gradient. As the results, 1) Lamina thickness was between 119.2 and 364.3μm; 2) Vessel frequency 75.2～133.6 per mm , vessel width 50.7～85.6 μm, vessel length 479.8～748.6 μm; fiber length 936.4～1 326.9 μm; total frequency of single and muhiseriate rays 6～9 per mm; 3) No solitary trichome was found on mature foliage, and the stomatal density was 72～113.6 per mm . Climatic indices at different altitudes were obtained by means of climatological method. Multi-statistical analysis was used to clarify the relationship between the morphological characters of the leaves and woods and climatic factors. The results showed that: 1 ) The thickness of palisade mesophyll, lower epidermis and lamina, and the vessel width increased with the humid/ add index (Bailey’s index); 2) With an increase of annual precipitation, spongy mesophyll thickness, vessel length and fiber length increased, but vessel frequency and stomatal density decreased; 3) Morphological features of leaves were closely related to low winter temperature, namely, lamina thickness decreased with coldness index, and the stomatal size decreased as the increase of mean temperature of the coldest month.