新疆12种黄芩属植物叶表皮微形态结构的研究

应用光学显微镜和扫描电镜技术对新疆12种黄芩属植物叶片上的微形态特征进行观察。结果表明:该属植物叶的上表皮细胞形状及垂周壁式样有多种形式;而下表皮细胞形状均为不规则形,垂周壁式样均为深波形,不具分类学意义,但叶片两面分布的气孔器,在不同种间气孔大小、气孔密度、气孔指数、气孔外拱盖内缘等方面都存在着显著差异;其表皮角质层纹饰和表皮毛的微形态也各有不同;大多数植物叶片表面具腺点,其大小、分布及疏密程度也有不同。植物叶表皮上的这些微形态特征,可为探讨本属种间的分类学及亲缘关系提供一定的佐证。     

珍稀濒危蕨类植物中华水韭染色体数目的研究

蕨类植物中华水韭 Isoetes sinensis Palmer,隶属于拟蕨类水韭亚门水韭目水韭科水韭属。该亚门现仅存单目单科 2属 [1] ,形态特征独特 ,系统位置也原始而孤立 [2 ] ,其染色体资料对探讨单目单科水韭属植物的系统演化进而对蕨类植物系统演化均极具意义。水韭属植物全世界现存约 1 30种[1] ,主要分布于北半球 ,我国仅有 4种 ,且数量十分稀少 ,全部被列为国家一级重点保护对象 ,其中 ,中华水韭是中国境内发现的第一种水韭 ,现仅零星存在于江苏、安徽、浙江、江西的少数湿地 [3 ,4] ,已处于极度濒危状态 [4] 。目前有关水韭属植物染色体资料均…     

中国产3种水韭叶舌形态结构的比较研究

以中国产3种水韭的成熟叶片基部为实验材料,采用石蜡切片法,详细观察3种水韭的叶舌结构,建立各自叶舌的立体模型,探讨3种水韭间的亲缘关系,并比较了中国特产水韭与中亚及北美水韭的演化关系。结果显示:(1)3种水韭叶舌结构主要分为舌片、舌足和横带三部分。(2)中华水韭与东方水韭舌片均为三叉型,有主侧舌片之分,足角均为卵圆形,舌足与叶轴平行,而云贵水韭长鼻形,无主侧舌片之分,足角为三角形,舌足与叶轴有一定的角度。(3)中华水韭与云贵水韭的舌足侧面观为长椭圆形,东方水韭舌足侧面观为肾形。研究认为,中华水韭与东方水韭的亲缘关系较近,二者与云贵水韭亲缘关系较远;叶舌是水韭类的溯祖形态,其结构复杂,特征稳定,种间差异明显,应该作为水韭分类的重要依据。     

中华水韭

对我国野生一级珍稀濒危的孑遗植物中华水韭的形态特征、生境与生态分布、繁殖以及生活史作了概述,以期让更多的人了解中华水韭,促进我国水韭的进一步研究与保护。     

中华水韭叶舌和缘膜的发生及其发育进程研究

采用石蜡切片技术,以人工培养的中华水韭幼苗的最初几枚叶至成熟植株的叶为实验材料,连续解剖观察其叶舌和缘膜的发生、发育进程,并分析其发育进程与孢子囊和叶片的关系.结果显示:(1)中华水韭叶舌与叶片在其个体发育早期来自于同一原基,但叶舌最初的发育速度快于叶片.(2)中华水韭的苗龄达到15枚叶时开始有孢子囊发生,此时的叶舌下方有明显的缘膜结构.(3)当中华水韭的孢子体达到30枚叶片以上时,早期产生于植株外围的孢子囊已经发育成熟,可以清楚地区分出大、小孢子囊,其中在已经成熟的大孢子叶上,叶舌相对于孢子囊的长度变短,下唇萎缩,缘膜消失;成熟小孢子叶的叶舌比大孢子叶的叶舌长,上翻程度大,下唇萎缩程度不如大孢子叶明显,缘膜也退化消失.研究认为,缘膜是水韭系统发育早期的普遍结构,而演化后期一些地区的缘膜则显著退化甚至消失;对于系统发育初期的中华水韭,其叶舌与叶片的差异并不像现代水韭那么明显.     

中国水韭属两个四倍体新种

水韭属(Isoëtes)是起源最为古老的水生维管植物,全属物种均被列为国家一级重点保护植物。通过对全国水韭属植物的调查和研究发现,不同产地的四倍体植株在形态上存在显著差异。基于形态学、孢粉学和细胞学证据,将分布于中国湖南省长沙地区和怀化地区的四倍体居群分别命名为隆平水韭(Isoëtes longpingii)和湘妃水韭(I. xiangfei),并详细描述了其形态特征。隆平水韭形态上与中华水韭(I. sinensis)相似,不同之处在于其大孢子具小的瘤状或冠状纹饰,叶细长而柔弱,长达60 cm; 该种也与六倍体东方水韭(I. orientalis)相似,不同之处在于其染色体44条,大孢子具瘤状或冠状纹饰。湘妃水韭的大孢子纹饰虽与二倍体云贵水韭(I. yunguiensis)相似,但在小孢子纹饰、孢子囊形状和染色体数目方面却不同。隆平水韭仅少数植株生长于湖南省宁乡市一处池塘,完全沉水生长,而湘妃水韭则分布于怀化市通道县和会同县的湿地。由于这两个新种的分布区狭窄,野生居群数量和个体数较少,栖息地环境受到人为干扰,因此根据IUCN红色名录评估标准,将隆平水韭评为极危(CR)等级,湘妃水韭评为易危(VU)等级。所编制的中国已知水韭属物种的分种检索表,为本属物种的鉴定和保护工作提供了重要参考。     

中国三种水韭属植物的地理分布与生境特征

水韭属（Isoetes）是水韭科中的孑遗属,分类上属拟蕨类,对研究蕨类植物的系统演化具有重要价值。由于人类活动对其水生生境的破坏,水韭属植物在我国的分布范围及其种群数量日趋减少,濒临灭绝,其中,高寒水韭(I. hypsophila)、云贵水韭(I. yunguiensis)和中华水韭(I. sinensis)已被列为国家一级重点保护野生植物。对原产中国的3种水韭的地理分布与生境特征进行调查,将为合理保护该属植物提供相关基础数据和科学依据。本文野外实地考察了原产中国的3种水韭属植物的现存种群及历史记载曾经分布但现已绝迹的水韭属植物种群(绝迹种群)所在地。在每一调查点,测定了各样点的海拔高度、水体基底状况以及水体pH值等生境特征;在现存种群所在地,分别记载了所见水生植物种类、水韭种群规模及其生长状况,并采集和鉴定了3种水韭属植物及其伴生种。调查发现3种水韭属植物种与种之间为间断分布,且具有垂直梯度差异;种内各种群之间相互隔离,各种群的个体数均偏少;现存种群所生长的水体及其水体基底的pH特性无明显差异,为酸性或中性;绝迹种群所在的原生境已遭到严重破坏,一些地点的水体pH和基底pH与以往存在水韭的时期相比已明显升高。此外,调查还发现沼泽地带的水韭种群正面临着其他水生植物的激烈竞争而处于随时灭绝的危险之中,而淡水潮间带沿岸的水韭种群因周期性的水位波动而生长良好。调查结果表明3种水韭属植物的地理分布及其生长状况与海拔、水体pH值、基底pH值以及种间竞争和水位波动密切相关。本文还讨论了保护水韭属植物的基本策略和具体措施。     

不同地区青檀叶片的解剖及表皮特征的比较研究

采用石蜡切片技术和叶表皮离析法,对我国8个省共15个居群的青檀(Pteroceltis tatarinowii Maxim.)叶片特征进行了比较和分析.研究发现:各居群的栅栏组织细胞层数多数为2层,显示出一定的稳定性,但不同居群的叶片横切面解剖特征存在显著性差异.叶片上表皮细胞有多边形和不规则形两种类型,而下表皮细胞均为不规则形.上表皮细胞垂周壁为平直形、圆形、浅波形或深波形,差异较明显,下表皮细胞垂周壁则仅有深波形和浅波形两种.叶表皮毛的分布位置在各居群间不同,而表皮毛的类型在居群间稳定,且在多数居群中表皮毛与周围细胞形成花环结构.各居群的气孔器类型均为不规则型且均仅在下表皮随机分布,但气孔器的密度、大小等特征在不同居群间存在显著性差异.生境地的气候因子对青檀叶的特征产生一定的影响.结果表明:青檀叶的解剖特征在不同居群间差异性较大,青檀叶表皮的气孔密度等特征在居群间有一定差异,而气孔器类型和表皮细胞形状等特征较稳定,有一定的分类学价值.     

中国3种水韭属植物自然居群水体化学性质特征及差异性研究

 通过测定20个化学因子,利用平均值、变异系数和差异显著性检验,分析研究了中国3种水生水韭属植物中华水韭(Isoetes sinensis)、云贵水韭(I. yunguiensis)和高寒水韭(I. hypsophila)自然居群水体化学性质的特征和差异性。结果显示：这３种水韭属植物生活水体的20个化学因子整体上表现出Ni含量占绝对优势、电导率较低、受干扰较小的共同特征;虽然平均值和变异系数变化较大,但除了pH、P、NO3-N、NO3-和Al具有显著性差异以外,其余各因子在3个种的生活水体间相对稳定不具显著性差异。结合其它的研究结果分析表明：这3种水韭属植物自然居群水体化学性质的差异可能源于这3种水韭属植物生理特征的差异性,对3种水韭属植物的分布不具选择差异性。     

中华水韭孢子囊发育研究

采用半薄切片法,连续观察了极度濒危级(CR)植物中华水韭大小孢子囊的发育过程,以期从无性生殖的角度,为探讨其濒危原因提供直观可靠的理论根据。结果显示:(1)中华水韭的大小孢子叶相间排列,无混生孢子囊。(2)隔丝为孢子供给营养,其体积直接影响孢子的大小、产量和育性。(3)大小孢子囊都近半数败育,小孢子囊为整齐发育,大孢子囊为不整齐发育。(4)大小孢子囊均无柄,且都不存在开裂结构,只有孢子囊壁腐烂后才能散播孢子。研究认为,中华水韭的濒危与孢子囊的发育特征密切相关,孢子囊的高频率败育、没有开裂结构以及对环境的依赖,是造成中华水韭濒危的重要因素之一;通过与近缘类群孢子囊的比较,发现仅水韭孢子的散播借助外力,对生境要求较高,即验证了水韭古老的系统学地位,同时说明水韭更具有监测生境地区环境指标的能力。     

委陵菜属锥状花柱组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,观察了新疆委陵菜属（Potentilla L.）锥状花柱组（Sect.Conostylae(Wolf)Yü et Li）15种委陵菜植物叶表皮的微形态特征。对其叶表皮毛的类型、表皮细胞的形状及大小、气孔器的分布、气孔器类型、气孔形状、气孔大小、气孔密度、气孔指数、气孔外拱盖形态及其纹饰等指标进行分析：有几种植物叶的上表皮无气孔,而下表皮均有气孔器的分布,形状为长椭圆形、椭圆形、宽椭圆形和近圆形;气孔器的类型多为短平列四细胞型、无规则四细胞型、无规则型、围绕型和辐射型;表皮毛的类型为针状毛、带状柔毛和腺毛;表皮细胞分为不规则形和多边形;表皮毛特征、叶片表皮细胞的形状、垂周壁式样、气孔器的形状类型、气孔密度指数及蜡质纹饰等存在差异,可作为亚属间及种间分类的依据。     

八角目(Illiciales)植物花被片表皮比较形态

在光学显微镜和扫描电镜下,观察了八角科(Illiciaceae)八角属(Illicium Linn.)2组11种20个材料、五味子科(Schisandraceae)南五味子属(Kadsura Ksempf. ex Juss.)2亚属2组8种15个材料和五味子属(Schisandra Michx.)2亚属4组6种17个材料的花被片表皮形态特征。首次报道了八角目2个科（八角科和五味子科）3个属（八角属、南五味子属和五味子属）植物花被片表皮细胞的形状、分泌细胞的形状及分布、气孔器的形状及分布、花被片表面的纹饰。通过与八角目2个科3个属植物的叶表皮形态比较,发现花被片表皮气孔器外拱盖均为单层,与叶表皮气孔器外拱盖层数（常绿种类为双层和落叶种类为单层）之间没有相关性,还在五味子科中发现2个新的性状（气孔对和环列型气孔）。通过对两性花、雌花和雄花花被片表皮观察,发现花被片表皮形态与花的性别之间没有相关性。通过对八角属、南五味子属和五味子属花被片表皮比较,发现五味子属与南五味子属相比,其花被片表皮表现出更多的衍生性状;南五味子属与八角属相比,前者花被片表皮具有更多的衍生性状;而南五味子属花被片表皮形态与五味子属的相似性程度较大,支持五味子科包含南五味子属和五味子属、八角科包含八角属的观点。     

内蒙古地区锦鸡儿属三种植物叶表皮微形态比较研究

利用光学显微镜（LM）和扫描电子显微镜（SEM）对内蒙古地区自然生境中生长的小叶锦鸡儿（Caragana microphylla Lam.）、中间锦鸡儿（C. davazamcii Sancz.）和柠条锦鸡儿（C. korshinskii Kom）叶表皮微形态进行了观察,并测定了相应的数量指标。结果表明：所有材料的上下表皮细胞均为不规则形或多边形,垂周壁主要为平直或拱形,稀有浅波状;多数材料具鳞片状和层状蜡被;角质层多为条纹状;均有气孔器分布,类型多样,以不等细胞型和无规则型为主;气孔外拱盖多覆盖蜡被,内缘多光滑或浅波状;乳突只出现在小叶锦鸡儿和中间锦鸡儿,而柠条锦鸡儿没有出现。该研究表明,3种植物叶表皮微形态受遗传因子和环境条件共同作用,多数特征在属的水平上保持稳定,少数性状可以用作种分类的辅助指标;表皮微形态特征显示三者在生态适应对策上具有相似性,而在种间关系上可能中间锦鸡儿与小叶锦鸡儿的亲缘关系更近。     

湖南安息香属植物的叶片比较解剖学研究

利用光学显微镜和扫描电镜对湖南产安息香属10种植物叶表皮微形态和解剖结构进行了观察和测量。结果表明:(1)表皮均由单层细胞构成,细胞形状为多边形和无规则形,垂周壁式样为平直、弓形、波状;(2)气孔器大小及密度在种间的差异明显;(3)气孔外拱盖内缘主要为波状和浅波状,气孔器外围角质纹饰以越南安息香的鸟巢状和栓叶安息香的碗状为显著区别特征;(4)老鸹铃、垂珠花和白花龙的气孔器保卫细胞两极有"T"形加厚;(5)栓叶安息香和大果安息香叶上表皮由大型细胞组成;(6)叶肉分化为栅栏组织和海绵组织,二者的厚度及比值在种间有明显的差异,其中越南安息香栅栏组织分化为2层;(7)大果安息香和芬芳安息香的主脉维管组织构成一圈封闭的环状结构,而其他种则为开放的半圆形结构;(8)叶片及主脉的厚度在种间差异明显。安息香属植物的表皮微形态及解剖结构特征比较稳定,可作为种间鉴定和分类的重要依据。     

Biomonitoring of urban habitat quality by anatomical and chemical leaf characteristics

This study focused on the potential of specific leaf area, stomatal density and stomatal pore surface as easy-to-measure plant parameters in low cost biomonitoring of urban habitat quality with a high spatial resolution. The study area (81.5 km²) was the city of Gent, Belgium. In the study area 148 sampling locations were identified within 4 land use classes. Specific leaf area, stomatal density, stomatal pore surface, minimal stomatal resistance, chlorophyll a and b, C and N content, δ¹³C and δ¹⁵N in the leaf samples of a common herbaceous plant Taraxacum officinalis were measured. The stomatal pore surface and minimal stomatal resistance of T. officinalis varied significantly between land use classes. In the harbor and industry land use class and the urban land use class a 27% and 21% lower mean stomatal pore surface at the abaxial leaf surface, and a 29% and 27% lower mean stomatal pore surface at the adaxial leaf surface was observed compared to that in the pasture land use class. The minimal stomatal resistance at the abaxial leaf surface was significantly higher in the urban land use class and harbor and industry land use class by 28% and 29%, respectively compared to that in the pasture land use class. In addition, urbanized and industrial land use classes as the harbour and industry and the urban land use classes showed significantly lower δ¹³C values compared to pasture land use class. The specific leaf area, stomatal parameters and δ¹³C data were geostatistically analyzed to understand their spatial variation. The spatial distributions of stomatal pore surface and minimal stomatal resistance varied considerably across the study area, indicating a different habitat quality from the harbour area in the north, over the city centre in the middle and the industrial areas in the south, compared to off city areas. Spatial patterns of δ¹³C showed depleted δ¹³C levels in city areas indicating the diluted δ¹³C in the urban atmosphere by fuel combustion. We concluded that stomatal characteristics seem to be the most promising parameter for estimating urban habitat quality.     

鸢尾属（Iris）植物叶片表皮微形态特征的研究

对12种鸢尾叶片的表皮特征进行了观察和研究,结果表明野鸢尾、单花鸢尾、北陵鸢尾3种鸢尾各自的上下表皮细胞的形状及气孔密度等有明显区别,而其余9种鸢尾叶片各自上下表皮形态均无明显差异。12种鸢尾的气孔类型均属于横列型,且气孔均是随机分布,气孔保卫细胞的长轴与叶脉平行,叶脉处无气孔分布。不同种鸢尾之间叶片表皮特征具有显著差异,可为鸢尾属植物的分类提供依据。     

石灰岩土壤基质上构树幼苗接种丛枝菌根（AM）真菌的光合特征

就石灰岩适生植物构树(Broussonetia papyrifera)分别进行菌根真菌（简称AM真菌）摩西球囊霉(Glomus mosseae)、地表球囊霉(Glomus versiforme)、透光球囊霉(Glomus diaphanum)的单独接种、混合接种和不接种处理,幼苗生长3个月后测定其生长及光合生理指标,以期从光合水平上了解接种AM真菌对植物的生长、生理的响应。结果表明：接种AM真菌促进了构树幼苗生长,接种组地茎、苗高、总叶面积较对照差异性显著,但单株幼苗叶片数较对照无显著差异。接种处理导致了幼苗较高的菌根侵染率,而非接种处理侵染率为0。较对照而言,接种处理净光合速率显著提高,而蒸腾速率和气孔导度在单接种G.diaphanum下降低,其他三种处理均显著提高。接种处理光合耗水量较对照处理显著降低,提高了光合水分利用效率。接种后叶绿素a、b含量极显著提高。     

南五味子属（五味子科）植物叶表皮形态特征

在光学显微镜和扫描电镜下,观察了南五味子属（Kadsura Kaempf. ex. Juss.）全属11种,八角属（Illicium Linn.）2种,共108个样品的叶表皮特征。在南五味子属中,叶表皮细胞的形状、叶表皮表面的纹饰、气孔器的形状、气孔极区的形状、表皮毛的有无等性状能用于研究南五味子属种间关系,以及与五味子属（Schisandra Michaux）和八角属之间的关系。在八角目（Illiciales）中发现的一个新分类学性状（叶表皮表面具角质网纹）,支持将南五味子属分为离蕊南五味子亚属（Subg. Cosbaea）和南五味子亚属（Subg. Kadsura）。根据叶表皮形态特征,支持将南五味子亚属分为南五味子组（Sect. Kadsura）和肉蕊组（Sect. Sarcocarpon）,支持R. M. K. Saunders和林祁对某些种的归并处理。根据与五味子属和八角属叶表皮形态特征的比较,认为这3个属的叶表皮形态特征相似,但南五味子属叶表皮形态比五味子属和八角属的叶表皮形态复杂,不支持将五味子科（Schisandraceae）从八角目（Illiciales）中分出而成立五味子目（Schisandrales）的观点。     

Stomata Prioritize Their Responses to Multiple Biotic and Abiotic Signal Inputs

Stomata are microscopic pores in leaf epidermis that regulate gas exchange between plants and the environment. Being natural openings on the leaf surface, stomata also serve as ports for the invasion of foliar pathogenic bacteria. Each stomatal pore is enclosed by a pair of guard cells that are able to sense a wide spectrum of biotic and abiotic stresses and respond by precisely adjusting the pore width. However, it is not clear whether stomatal responses to simultaneously imposed biotic and abiotic signals are mutually dependent on each other. Here we show that a genetically engineered Escherichia coli strain DH5α could trigger stomatal closure in Vicia faba, an innate immune response that might depend on NADPH oxidase-mediated ROS burst. DH5α-induced stomatal closure could be abolished or disguised under certain environmental conditions like low [CO₂], darkness, and drought, etc. Foliar spraying of high concentrations of ABA could reduce stomatal aperture in high humidity-treated faba bean plants. Consistently, the aggressive multiplication of DH5α bacteria in Vicia faba leaves under high humidity could be alleviated by exogenous application of ABA. Our data suggest that a successful colonization of bacteria on the leaf surface is correlated with stomatal aperture regulation by a specific set of environmental factors.