13种栎属植物叶片的气孔特征及其相关性分析和分类学意义

以13种栎属(Quercus Linn.)植物〔包括产自辽宁省的槲栎组(Sect. Quercus)8种和麻栎组(Sect. Aegilops)2种以及引自北美洲的沼生栎组(Sect. Erythobalanus)2种和引自波兰的白栎组(Sect. Lepidabalanus)1种〕为试材,观察了这些种类叶片的气孔形态,并分析了气孔器和气孔的形态参数,还对各形态参数间的相关性进行了分析;在此基础上,对13种栎属植物进行了聚类分析。结果表明：栎属植物叶片的气孔仅分布于下表皮;气孔器排列属无规则型;气孔保卫细胞呈肾形,内壁加厚;气孔下陷,呈椭圆形或狭长椭圆形。供试种类的气孔和气孔器的形态参数差异明显,变异系数差异较大;气孔器的长轴长度、短轴长度和面积分别为18.24~27.46μm、14.63~23.18μm和221.56~501.70μm2,变异系数分别为7.73%~15.90%、7.10%~17.44%和14.13%~32.73%,气孔器指数为0.73~0.85;气孔的长轴长度、短轴长度、面积和密度分别为8.69~15.41μm、1.94~8.49μm、15.15~104.93μm2和462.32~984.44 mm-2,变异系数分别为12.03%~22.17%、13.65%~34.10%、27.95%~54.13%和8.10%~16.99%,气孔指数为0.22~0.57;总体上,按照多数气孔器和气孔参数从大至小的变化趋势依次排序为沼生栎组、白栎组、麻栎组、槲栎组。相关性分析结果表明：供试种类的气孔密度与气孔器和气孔的长轴及短轴长度均呈极显著(P<0.01)负相关;气孔器面积与气孔器指数和气孔指数分别呈极显著和显著(P<0.05)正相关;气孔面积与气孔器和气孔的长轴和短轴长度、气孔器指数和气孔指数呈极显著正相关,但与气孔密度呈显著负相关。聚类分析结果表明：在欧氏距离10处可将13种栎属植物分为3类,第Ⅰ类包含槲栎组的8种,第Ⅱ类包含麻栎组和白栎组的3种,第Ⅲ类包含沼生栎组的2种。研究结果显示：栎属植物叶片的气孔特征具有一定的稳定性,可作为栎属植物组间分类及亲缘关系分析的依据之一。     

不同产地何首乌叶表皮结构的解剖学特征与气候因子的关系

在光学显微镜下观察了不同产地何首乌叶表皮结构特征,应用多元回归方法对不同产地何首乌的叶表皮特征与气候因子的关系进行了分析。观察的叶表皮特征指标有气孔密度、气孔指数、气孔器长、气孔器宽、气孔极区角质加厚、气孔器类型、表皮细胞垂周壁性状及叶表面角质条纹。观察结果:上表皮有少量气孔器分布;在下表皮,气孔器类型为非典型不等细胞型和不规则型,有少量腺鳞分布,气孔器密度每1mm2为241.7(64～573)个,气孔指数为17.1(7.5～26.5)%,气孔器长31.1(20～44)μm,气孔器宽23.1(16～38)μm。随着产地的不同,何首乌叶下表皮结构有明显差异。分析结果显示气孔器、气孔器宽度以及气孔密度均与纬度关系密切,随纬度的升高,气孔器长、气孔器宽呈减小的趋势,气孔密度呈增加的趋势,R2值分别为0.619、0.729、0.772。     

不同产地华中五味子叶表皮结构和导管分子的解剖学特征及其与环境因子的关系

在光学显微镜下观察了不同产地华中五味子(Schisandra sphenanthera Rehd.et Wils．)叶表皮结构和导管分子特征,应用多元回归方法对不同产地华中五味子的叶表皮特征及导管分子特征与环境因子的关系进行了分析。观察的指标有叶表皮特征(气孔器密度、气孔器指数、气孔器长宽、气孔器面积、气孔极区角质加厚、气孔器类型、表皮细胞垂周壁形状、分泌细胞密度及叶表面角质条纹)和导管分子特征(导管分子长度、直径、长／直径比值及穿孔板类型)。观察结果：上表皮有极少量气孔器和分泌细胞分布。在下表皮,气孔器类型为平列型和侧列型,气孔器指数为15．05％-22．53％,气孔器长59．2—74．2μm,气孔器宽37．9—46．8μm,分泌细胞密度为1．45／mm^2-3．99／mm^2。导管分子以具缘纹孔导管为主,穿孔板包含单穿孔和梯状穿孔板。导管分子长957．8—1270．2μm,导管分子直径85．0—136．7μm。随着产地的不同,华中五味子叶下表皮结构和导管分子的解剖特征有明显的差异。分析结果显示：年均气温与气孔器面积和气孔器长度,年降水量与气孔器宽度以及相对湿度与分泌细胞密度之间关系密切。随着年平均气温的升高,气孔器面积、气孔器长度呈减少的趋势,R^2值分别为0．74、0．71。随着年降水量的增加,气孔器宽呈减小的趋势,R^2值为0．64;导管分子长／直径比值增加,R^2值为0．46。相对湿度与分泌细胞密度呈正相关,R^2为0．63。     

西藏高原硬叶柳叶片结构对寒旱环境的适应机制

为探究硬叶柳叶片结构对高寒高海拔环境的适应机制,以西藏那曲嘉黎县硬叶柳叶片为试验材料,应用石蜡切片技术和植物显微技术,分析硬叶柳叶片结构对寒旱环境的适应特征。结果显示:(1)硬叶柳叶片为异面叶,叶片背面有表皮毛,叶片主叶脉在叶片下部凸起,呈现不规则半圆形;栅栏组织呈柱状紧密排列,有2～3层,海绵组织形状多为短柱状或者短球形,细胞间隙较大。(2)随着海拔的不断升高,硬叶柳叶片厚度从最低海拔(4 000 m)的40.4μm增加到最高海拔(4 700 m)的68.04μm,其中叶片下表皮厚度在海拔4 400 m～4 700 m之间呈显著增加的趋势,而上表皮厚度在4 000～4 400 m之间变化不显著;海绵组织和栅栏组织厚度变化分别在9.34～24.84μm、25.63～40.36μm之间,且随海拔梯度的升高海绵组织和栅栏组织的厚度均呈不显著的增加趋势。(3)硬叶柳叶片上表皮无气孔分布,下表皮散生着大量气孔,且气孔器小而密集,其密度为17.87～28.37个·mm~(-2),单位面积的气孔总周长为0.13～0.25 mm,但气孔密度和单位面积的气孔周长在海拔梯度上没有明显变化。研究表明,硬叶柳叶片主要通过增加叶片厚度来适应高海拔地区的寒旱环境。     

黄独(Dioscorea bulbifera L.)不同居群叶表皮微形态特征的比较观察

应用扫描电子显微镜(SEM)对15个黄独(Dioscorea bulbifera L.)居群(11个野生居群及4个栽培居群)植株的叶表皮微形态特征(包括气孔器、表皮毛和气孔周围表皮细胞的特征)进行了观察和测量,并据此编制了15个黄独居群的检索表.观察结果表明:15个黄独居群植株叶片在气孔器外拱盖内缘类型,气孔器旋转方向,气孔长轴长度及密度和深度,叶片表皮毛的有无及类型,叶肉腺毛的长、短轴长度及密度,气孔周围表皮细胞垂周壁和平周壁的形态以及平周壁表面颗粒形状等特征上均有明显差异.气孔器外拱盖内缘有光滑和浅波状2种类型;气孔器的旋转方向分为不定向旋转、左旋和右旋3种方式;气孔长轴长度和密度的变化幅度分别为18.59～31.93 μm和86～356 mm-2.叶片表皮毛均仅存在于下表皮,可分为乳突和多细胞头单细胞柄腺毛2种类型,乳突主要分布于主脉,腺毛主要分布于二级脉和叶肉;叶肉腺毛的长、短轴长度的变化幅度分别为25.00～55.00和24.86～44.29μm,大部分居群腺毛密度的变化幅度为6～29 mm-2.叶片气孔周围表皮细胞垂周壁的形状有平直、平直隆起、平直脊状隆起、弯曲、弯曲脊状隆起和弯曲拱状隆起6种类型;表皮细胞平周壁的表面纹饰有具瘤条纹和光滑条纹2种形态,其扩散方式也有2种形式:一种为不环绕气孔且四方扩散,另一种为环绕气孔2～3周后扩散但扩散方向不定;平周壁上的颗粒形状有簇晶状、屑状、密集粉状、粉状、粒状和片状6种类型.比较分析结果显示:黄独不同居群叶表皮微形态特征的多态性较为丰富,地理分布相近的居群微形态特征的相似性较高,这些特征与黄独的各种下分类群相对应.     

盾叶薯蓣四倍体与二倍体叶表皮及气孔器显微结构的比较

对盾叶薯蓣四倍体和二倍体阴叶和阳叶表皮及气孔器的显微形态结构进行了比较。结果显示:叶片表皮细胞及气孔器的形态结构因染色体倍性及光照的不同而存在明显差异。表皮细胞有规则多边形与不规则细胞壁内褶2种类型;气孔器为典型的双子叶植物无规则型气孔器,仅分布在下表皮。四倍体表皮细胞密度、气孔器密度及气孔指数平均值分别为476.28±6.87个.mm-2、78.22±3.1个.mm-2、14.11,较二倍体的分别小4.60%、17.95%和11.98%。前者气孔器长、宽及保卫细胞宽度平均值分别为32.78±2.09μm、26.07±1.55μm、9.63±1.14μm,较后者的分别大10.73%、3.90%和18.01%,差异极显著。前者阴叶的较其阳叶的分别大5.77%、6.00%、8.72%;后者的则分别大1.72%、1.74%、2.41%。前者叶片保卫细胞中的叶绿体数目为23.93±3.19个,较后者的多74.00%。表皮细胞及气孔器密度、气孔指数,气孔器大小,保卫细胞叶绿体数目、尤其是保卫细胞宽度,可作为倍性鉴定的参考依据。四倍体高产有其良好的叶片结构基础。     

五个猕猴桃种的皮孔、气孔器和叶片下表皮微观特征

为了探讨不同种类猕猴桃皮孔、气孔器和叶片下表皮特征的差异及其分类学意义,该文利用光学显微镜观察五个猕猴桃种共计9份样品材料的一年生枝条韧皮部上皮孔的形态,结果发现供试猕猴桃皮孔呈长椭圆形或长梭形,不同种皮孔的长×宽、皮孔密度、皮孔面积和皮孔面积的百分比值存在差异但与种类划分无明显规律,皮孔的宽可明显区分所选4个中华猕猴桃品种。利用扫描电镜观察气孔器和叶片下表皮特征,结果发现猕猴桃气孔器呈宽椭圆形或椭圆形,仅分布在叶背的叶肉区域,气孔器类型有辐射型、环列型、不规则型和不等型4种。中华猕猴桃的气孔器是辐射型,美味猕猴桃的气孔器是环列型,阔叶猕猴桃和毛花猕猴桃的气孔器是不规则型,长果猕猴桃的气孔器是不等型。保卫细胞围绕气孔器排列,与表皮水平或突起。叶片下表皮细胞一般为不规则形或乳状突起,垂周壁浅波状或深波状;表面覆着颗粒状纹饰和分叉单细胞非腺毛,其中阔叶猕猴桃为不分叉单细胞非腺毛,长果猕猴桃多为双分叉单细胞非腺毛,其余为多分叉单细胞非腺毛。部分具有鳞片状蜡质层。气孔器外拱盖内缘浅波状,纹饰光滑或有颗粒状物。测量猕猴桃气孔器长×宽、气孔长轴、气孔器密度,结果发现不同种之间存在差异但与猕猴桃种类划分无明显规律,其气孔器类型与种类划分一致,4个中华猕猴桃品种可通过气孔器的长、气孔长轴和密度大小来区分。此外,新种长果猕猴桃的微表观形态与其他种类存在明显差异,为其识别提供基本的微观依据。     

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.     

水稻剑叶气孔性状与孕穗期耐冷性的关系研究

以人工气候室鉴定的孕穗期耐冷性不同的10个水稻品种为材料,采用扫描电子显微镜观测其剑叶的气孔密度、气孔大小和单位面积气孔周长等性状特点,以探讨水稻剑叶气孔性状与孕穗期耐冷性的关系.结果表明:耐冷性强品种'培杂软香'、'天优688'、'冈优825' 的气孔密度和单位叶面积气孔总周长较小,分别为380～410个/mm2和29.8～32.6 cm;耐冷性弱的品种'粤杂763'气孔密度和单位叶面积气孔总周长较大,分别为618个/mm~2和46.9 cm; 耐冷性中等的品种'培杂泰丰'等介于二者之间,分别为460～510个/mm~2和35.1～39.3 cm.气孔密度相近时,气孔较大的品种耐冷性较弱;单位叶面积气孔总周长相近时,气孔密度大的品种耐冷性较弱.研究发现,水稻品种剑叶的气孔密度和单位叶面积气孔总周长与其孕穗期耐冷性均呈极显著正相关,可以作为水稻孕穗期耐冷性的鉴定指标.     

中间锦鸡儿叶表皮微形态的经度格局及其影响因素

环境因子是影响植物种内变异的主要因素,而叶片是植物体最易受环境影响的器官。为了探究中间锦鸡儿植物叶表皮微形态是否具有经度变异及其影响因素,该研究在内蒙古高原调查了8个中间锦鸡儿种群叶片的气孔密度、气孔指数、表皮毛密度、气孔器长、气孔器宽,并利用回归分析探究其变异程度以及影响因子。结果表明：(1)锦鸡儿上下表皮均被有单细胞非腺毛,角质层粗糙,气孔下陷,为抗旱特征;中间锦鸡儿上表皮气孔密度、气孔指数、表皮毛密度、气孔器长和气孔器宽的均值分别为302.81个/mm²、9.94、204.81个/mm²、11.78 μm和5.95 μm,而叶片下表皮分别为272.83个/mm²、10.43、187.45 个/mm²、12.49 μm和6.18 μm。(2)中间锦鸡儿叶片的气孔密度与气孔指数随经度的增加而增加,而表皮毛密度随经度的增加却减小。(3)叶片上下表皮的可塑性指数排序均为：表皮毛密度>气孔密度>气孔指数>气孔器宽>气孔器长;中间锦鸡儿的叶表皮主要通过调节表皮毛密度及气孔密度来响应环境的变化,环境因子中日照时数、有效积温、相对湿度、土壤全碳、全磷、全氮含量显著影响叶片表皮的微形态特征。     

玻璃化与正常苹果试管苗的叶片和茎的显微结构比较

以苹果品种‘鲁加5号’试管苗为试材,其用石蜡切片和电镜扫描观察方法,比较玻璃化与正常试管苗叶片和茎的显微结构的结果表明：苹果玻璃化试管苗的叶片和茎的显微结构与正常试管苗有显著差异,前者的叶片厚度变大,表皮细胞密度极低;表皮细胞体积膨大,液泡化,栅栏组织厚度减小,海绵组织厚度增加;气孔器的长轴变化不明显,短轴变宽,气孔密度极高;茎的维管组织中有空洞和塌陷,导管管壁多皱褶,筛管中无淀粉粒积累。     

Differential adaptation of two varieties of common bean to abiotic stress: II. Acclimation of photosynthesis

The photosynthetic characteristics of two contrasting varieties of common bean (Phaseolus vulgaris) have been determined. These varieties, Arroz and Orfeo, differ in their productivity under stress conditions, resistance to drought stress, and have distinctly different stomatal behaviour. When grown under conditions of high irradiance and high temperature, both varieties displayed evidence of photosynthetic acclimation at the chloroplast level-there was an increase in chlorophyll a/b ratio, a decreased content of Lhcb proteins, and an increased xanthophyll cycle pool size. Both varieties also showed reduced chlorophyll content on a leaf area basis and a decrease in leaf area. Both varieties showed an increase in leaf thickness but only Arroz showed the characteristic elongated palisade cells in the high light-grown plants; Orfeo instead had a larger number of smaller, rounded cells. Differences were found in stomatal development: whereas Arroz showed very little change in stomatal density, Orfeo exhibited a large increase, particularly on the upper leaf surface. It is suggested that these differences in leaf cell structure and stomatal density give rise to altered rates of photosynthesis and stomatal conductance. Whereas, Arroz had the same photosynthetic rate in plants grown at both low and high irradiance, Orfeo showed a higher photosynthetic capacity at high irradiance. It is suggested that the higher yield of Orfeo compared with Arroz under stress conditions can be explained, in part, by these cellular differences.     

27种木犀属植物叶表皮微形态特征的研究

利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了27种木犀属植物的叶表皮,测量并统计了气孔器类型、气孔大小、气孔密度、气孔指数及腺点密度等指标,以明确各种的叶表皮细胞形状及垂周壁式样、表皮角质膜、蜡质纹饰及气孔外拱盖的具体特征。结果显示:木犀属植物叶下表皮有气孔器,形状为圆形、椭圆形;气孔器类型多为不规则型,只有总状桂花和狭叶木犀为环列型;气孔器外围角质层有放射状、条状、环状、颗粒状等多种类型;叶表皮细胞形状有无规则形和多边形2种;下表皮腺点的数目远远大于上表皮。研究表明,木犀属植物气孔器和叶表皮细胞特征在种之间差异比较明显,可以作为种间鉴定的重要依据,具有重要的分类学意义。     

安徽黄精属(Polygonatum)植物叶表皮研究

利用光学显微镜及扫描电子显微镜观察了安徽省黄精属９种植物的叶表皮;统计并测量了气孔类型、气孔大小、气孔密度及气孔指数等;描述了表皮角质膜、蜡质纹饰、气孔的形状及气孔外拱盖等有关特征。结果表明：黄精属植物叶表皮气孔器类型属只有２个保卫细胞而无任何副卫细胞的单子叶植物气孔器类型。气孔的某些特征,如气孔器类型、气孔器分布特征、表皮细胞形状及垂周壁式样、角质层及蜡质纹饰等在种间差异不大,可作种间区别的次级特征用。     

小麦进化过程中叶片气孔和光合特征演变趋势

根据小麦属内种间的进化关系选取21种小麦品种为实验材料,研究了小麦进化过程中气孔特征和光合特征的演变趋势。结果表明,无论是A,B,D染色体组还是A,G染色体组,气孔长度、宽度、周长、面积均随倍性水平的升高而呈增大趋势,而气孔指数无显著变化;A,B,D染色体组气孔密度随倍性升高呈减少趋势。二倍体小麦的Pn值最高,六倍体小麦的Fv/Fm值较高,二倍体小麦叶片叶绿素含量显著高于四倍体和六倍体小麦。不同倍性小麦的净光合速率与气孔导度间均存在极显著相关关系,表明气孔传导力是小麦光合能力的主要限制因素之一。气孔导度与单一气孔特征之间无显著相关关系。A,B,D染色体组不同倍性小麦叶片气孔密度差异显著,其大小顺序为二倍体〉四倍体〉六倍体;A,B,D染色体组不同倍体小麦叶片的气孔长度、宽度、周长、面积差异显著,顺序均为六倍体〉四倍体〉二倍体,气孔密度降低可能是A,B,D染色体组六倍体小麦光合能力降低的原因。随着倍性的升高,小麦的抵抗光抑制能力越强,因此光化学能转换效率可能不是小麦进化过程中光合能力变化的原因。A,B,D染色体组中二倍体的叶绿素含量显著大于四倍体和六倍体,而A,G染色体组中倍体间叶绿素含量差异不显著,说明叶绿素的降低可能是A,B,D染色体组六倍体光合能力降低的原因之一。     

Evolutional trends of leaf stomatal and photosynthetic characteristics in wheat evolutions

According to the evolutional relationships among wheat varieties, 21 wheat varieties were chosen as research materials in this experiment to determine the evolutional trends of stomatal and photosynthetic characteristics. The results showed that as ploidy increased, the stomatal length, width, perimeter and area were found to increase. The stomatal density was found to decrease in A, B, D genomes, while no differences were found in stomatal indices among ploidies, indicating that the stomata became larger, but were still less in evolution progress. The Diploidy had the highest Pn, which was less in Tetraploidy, and the least in Hexaploidy. On the contrary, the Hexaploidy had the highest value in Fv/Fm, and the Diploidy had the highest chlorophyll content. The net photosynthetic rate had significant correlation with stomatal conductivity, while no significant relationship was found between stomatal conductivity and any stomatal characteristics, indicating that the stomatal conductivity is one of the factors limiting the photosynthetic rate, while the single stomatal characteristics is not the reason inducing the change in photosynthetic rate. The stomatal density showed significant differences among ploidy materials in A, B, D genomes, and the trend of genotype was in order of 2n > 4n > 6n; the stomatal length, width, perimeter and area showed significant differences among ploidy materials, and the trend of genotype was in order of 6n > 4n > 2n. The results indicated that the low density might induce low conductivity and low photosynthetic ability in Hexaploidy. Furthermore, the Diploidy had higher value in chlorophyll content of flag leaf area among ploidy materials in A, B and D genomes, indicating that higher chlorophyll content might be the reason for higher photosynthetic ability in Diploid wheat species.