珠芽蓼叶片对海拔变化的表型可塑性

采用石蜡制片、扫描电镜和透射电镜方法,研究了祁连山植被垂直分布带海拔2300、3200和3900 m 珠芽蓼叶片组织结构、叶表皮特征和叶绿体超微结构对海拔升高的适应性变化。结果表明: 珠芽蓼为异面叶,随海拔升高,叶片表皮毛数目减少而直径增大变粗,表皮蜡质层结构更加致密。叶片厚度在海拔3200 m最大,分别比海拔2300和3900 m增加了39.6%和50.5%。从海拔2300到3200 m,栅栏组织细胞层数由2层增加为3层且细胞排列紧密,海绵组织细胞间隙逐渐增大;在海拔3900 m处,栅栏组织细胞层数减少至2层且细胞间隙增加,海绵组织细胞间隙减小,表皮细胞厚度增加,但细胞层数在3个海拔间无显著差异。随海拔升高,叶下表皮附属物和气孔下室物质的积累增加,气孔密度增加,张度降低,气孔位置由表皮拱起变为内陷。从海拔2300到3200 m,基粒片层由6～9层增至8～12层;至海拔3900 m,基粒片层降为 2～3层且片层之间变得致密,基粒数目减少且排列方向不规则,叶绿体膨大,被膜部分降解。随海拔升高,叶片部分解剖结构指标之间呈现出明显的协同进化,表现出较大的可塑性。珠芽蓼叶片解剖与超微结构在不同海拔表现出的差异显示,表型可塑性及其对高山异质环境和海拔变化的适应特征,是植物长期适应高山复杂环境的结果。     

榉树叶片解剖构造和叶肉细胞超微结构的观察

对取自不同季节的榉树(Zelkova schneideriana hand.-Mazz.)叶的解剖构造和叶肉细胞超微结构进行了观察。榉树叶表面被密集锥状单细胞毛,幼叶则还有头状腺毛。气孔多分布在叶下表面,为不规则型。上表皮细胞外壁具有明显的角质层加厚,局部上表皮由2层细胞组成。叶肉细胞分化为栅栏组织和海绵组织;栅栏组织1—2层细胞;海绵组织发达,常与气孔相连。叶肉有含晶细胞存在。叶脉的维管束鞘明显,是厚壁细胞。成熟叶肉细胞细胞器丰富,有8-9个周壁叶绿体,为巨大的长椭圆形,基粒片层清晰,有淀粉粒,少量脂滴。叶片开始转变颜色时,叶绿体由长椭圆形变得趋于圆形;基粒片层逐渐变得杂乱至模糊不清;脂滴数目增多。秋季叶色不同的榉树叶片解剖构造存在一定差异。     

小麦黄化突变体叶绿体超微结构研究

利用透射电镜对小麦自然黄化突变体及其突变亲本(西农1718)叶片细胞叶绿体的数目、形态及超微结构进行比较分析。结果发现:(1)3种不同黄化程度突变体的叶绿体分布、数目、形状及大小与突变亲本无明显差异;(2)突变体叶绿素含量为野生型58%的黄绿植株与其突变亲本叶绿体超微结构无明显差异,基质类囊体与基粒类囊体高度分化,基粒数目以及基粒片层数目较多;(3)突变体金黄和绿黄植株的叶绿素含量分别为野生型的17%、24%,其叶绿体超微结构与突变亲本明显不同,突变体的叶绿体发育存在明显缺陷,其中突变体金黄植株的叶绿体内无基粒、基质片层清晰可见,有淀粉粒,嗜锇颗粒较多,而突变体绿黄植株的叶绿体内有基粒,但明显少于突变亲本,且基粒片层较少,基质类囊体较发达。结果表明该黄化突变体叶绿体超微结构的改变,是由于叶绿素含量降低造成,推测,该黄化突变是由于叶绿素合成受阻导致的。     

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.     

葡萄属植物叶片显微和超微结构观察

利用光学显微镜和透射电镜,对葡萄属(Vitis L.)15种、1亚种和4栽培品种植物的叶片显微和超微结构进行了观察研究。结果显示:(1)东亚种群中桦叶葡萄的叶片总厚度和各组织厚度最大;北美种群的河岸葡萄和沙地葡葡叶片总厚度、上表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和下表皮厚度较大,但叶片组织紧密度最小。(2)各种类间栅栏组织中叶绿体数目均多于海绵组织,且刺葡萄、桦叶葡萄、葛藟葡萄和秋葡萄叶肉细胞中叶绿体数目最多,北红、蘡薁、网脉葡萄和菱叶葡萄叶片中叶绿体数目最少,巨峰和桦叶葡萄叶绿体中含有大量的淀粉粒,桦叶葡萄、网脉葡萄、秋葡萄、葛藟葡萄、刺葡萄和华东葡萄含有较多的嗜锇颗粒。研究表明,中国野生葡萄的许多种类在叶片组织紧密度、叶绿体数量、淀粉粒数量、嗜锇颗粒数量方面均高于北美种群的河岸葡萄和沙地葡萄,具有更高的结构抗性基础。     

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。     

花粒期光照对夏玉米光合特性和叶绿体超微结构的影响

在大田条件下,以夏玉米品种‘登海605’为试验材料,研究花粒期不同光照强度(正常光照、开花至收获期遮阴和开花至收获期增光)对夏玉米叶片光合、荧光性能和叶绿体超微结构的影响.结果表明:与对照相比,花粒期遮阴影响叶绿体排布及内部结构发育,基粒个数和基粒片层数均有不同程度减少,叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量下降,PSⅡ反应中心的实际光化学效率和最大光化学效率降低,非光化学淬灭系数数值增加,导致产量降低;增光后叶绿体结构良好,基粒片层排列紧致、清晰且数量增加,PSⅡ反应中心的实际光化学效率增加,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量上升,叶片光合性能增强,产量增加.即花粒期遮阴破坏了夏玉米叶片叶绿体超微结构,降低了叶片光合能力,产量下降;花粒期增光增加了叶肉细胞中叶绿体的基粒和基粒片层,导致基粒片层排列紧密有序,有利于增加作物产量潜力.     

兰属春剑叶艺突变体叶片结构的研究

以兰属春剑(Cymbidium tortisepalum Fukuy.var.longibracteatum)叶色突变体‘隆昌素’及其亲本为材料,采用石蜡切片、扫描电镜及透射电镜对叶片的组织结构、扫描结构和超微结构进行了观察。结果显示,春剑叶色突变体叶片的表皮厚度和叶肉细胞面积均大于亲本,但导管数量少于亲本;叶片上、下表皮纹饰与亲本具有明显差异;气孔密度和面积均小于亲本,且气孔闭合度较大,占总气孔数的56%;突变体的叶绿体呈高密度的囊泡状结构,内部严重解体,体积较小的嗜锇滴聚集分布,无基粒片层,无淀粉粒。本研究表明经组培诱变的春剑叶色突变体的叶片结构与亲本存在明显差异。     

青海湖盐碱湿地灰绿藜叶的形态解剖学研究

利用光学显微镜和透射电镜对生长于青海湖湖滨盐碱湿地的先锋植物灰绿藜（Chenopodium glaucum Linn.）及生长于甘肃兰州大学校园内中生环境对照灰绿藜叶片的显微、超微结构进行了比较观察研究。结果发现中生环境灰绿藜叶片较薄,有明显的栅栏与海绵组织分化;叶绿体呈椭圆形,基粒片层较发达且普遍含有淀粉粒。与对照相比,生长于高海拔湖滨盐碱湿地灰绿藜叶为等面叶,叶片厚,角质层厚,栅栏组织发达,气室明显,具表皮毛;线粒体较多,但嵴不发达,叶绿体呈扁船型沿着壁的边缘排列,叶绿体的基粒片层不发达且普遍含有脂质球,一些细胞中常出现大量的多层膜结构。研究结果表明2种生态型灰绿藜的形态结构已发生了深刻的变异,湖滨灰绿藜表现出适应区域的寒旱化的明显特征。     

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。     

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。     

Comparative ultrastructural properties of pallisade tissue and spongy tissue chloroplasts from normal and mutant leaves of Pisum sativum L.*

Abstract. The ultrastructure of chloroplasts from palisade and spongy tissue was studied in order to analyse the adaptation of chloroplasts to the light gradient within the bifacial leaves of pea. Chloroplasts of two nuclear gene mutants of Pisum sativum (chlorotica-29 and chlorophyll b-less 130A), grown under normal light conditions, were compared with the wild type (WT) garden-pea cv. ‘Dippes Gelbe Viktoria’. The differentiation of the thylakoid membrane system of plastids from normal pea leaves exhibited nearly the same degree of grana formation in palisade and in spongy tissue. Using morphometrical measurements, only a slight increase in grana stacking capacity was found in chloroplasts of spongy tissue. In contrast, chloroplasts of mutant leaves differed in grana development in palisade and spongy tissue, respectively. Their thylakoid systems appeared to be disorganized and not developed as much as in chloroplasts from normal pea leaves. Grana contained fewer lamellae per granum, the number of grana per chloroplast section was reduced and the length of appressed thylakoid regions was decreased. Nevertheless, chloroplasts of the mutants were always differentiated into grana and stroma thylakoids. The structural changes observed and the reduction of the total chlorophyll content correlated with alterations in the polypeptide composition of thylakoid membrane preparations from mutant chloroplasts. In sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), polypeptide bands with a relative molecular mass of 27 and 26 kilodalton (kD) were markedly reduced in mutant chloroplasts. These two polypeptides represented the major apoproteins of the light harvesting chlorophyll a/b complex from photosystem II (LHC-II) as inferred from a comparison with the electrophoretic mobility of polypeptides isolated from the LHC-II.     

The spatial distribution of chloroplast water in Acer platanoides sun and shade leaves

We evaluated a new, two-dimensional (2-D) nuclear magnetic resonance (NMR) imaging technique as a method for measuring the distribution of chloroplasts in leaves. NMR images that showed the distribution of chloroplast water and of total water as a function of depth into Acer platanoides sun and shade leaves were compared with the distribution of chlorophyll in the same leaf types (as measured by fluorescence microscopy), with the cellular structure (by scanning electron microscopy), and with published information. Results showed that the volume fraction of chloroplast water was much larger in shade than in sun leaves, and that it averaged about one-third larger in the palisade than in the spongy parenchyma region of both leaf types. Chlorophyll fluorescence was more intense in shade than in sun leaves. In sun leaves, fluorescence was maximal in the palisade region near the junction with the spongy parenchyma, while in shade leaves, fluorescence was maximal in the upper part of the spongy layer. We concluded that 2-D NMR imaging reliably indicates the location of chloroplast water.     

六种沉香属植物叶片解剖结构研究

为比较沉香属不同种植物间的叶片形态解剖特征,将不同来源的六种沉香属植物在海南省兴隆南药园种植,运用石蜡切片法和撕片法对其成熟叶片的解剖特征进行观察,并对叶片的上下表皮,叶脉和叶横切面等12项数量性状进行统计分析。结果表明:六种沉香属植物叶片解剖结构基本一致,均为典型的异面叶,由表皮、叶肉和叶脉组成,表现出典型的旱生形态特点。表皮细胞单层,气孔微下陷,仅分布在下表皮,上下表皮上零星分布着表皮毛。叶肉组织发达,栅栏组织由1~2层排列紧密地圆柱状细胞组成,其间分布着大量的长方晶体,海绵组织内有一层排列较整齐,染色较深的异细胞组成的下皮层。主脉维管束双韧型,呈圆环状,内含大量异细胞。方差分析表明,除栅海比外,叶片厚度、叶脉条数、主脉厚度等其余11项数量指标在六种植物间差异均达到显著水平。聚类分析将这六种植物聚成3类,Aquilaria sinensis(白木香),A.crassna和A.banaensis聚为一类,A.baillonii和A.malaccensis聚为一类;A.yunnanensis(云南沉香)单独为一类。该研究结果为沉香属植物的物种鉴定提供了解剖学依据,同时对沉香属植物合理开发利用具有重要意义。     

濒危植物海南风吹楠营养器官解剖结构特征

该研究采用石蜡切片和光学显微技术,对海南风吹楠营养器官的解剖结构及其对环境的适应性进行了探讨。结果表明:海南风吹楠为典型异面叶,叶片中脉发达,中部分化出髓,上表皮外侧具角质层,内侧具1层内皮层,下表皮外侧无角质层,有气孔器分布,气孔器为双环型,略下陷;栅栏组织3~4层细胞,海绵组织4~6层细胞。茎的初生结构中表皮轻微角质化,维管束为外韧型,8~10个初生维管束围绕髓排列为1轮;茎的次生结构中,表皮外部角质层加厚,维管柱紧密排列连成环状,次生韧皮部和次生木质部发达,形成层细胞3~5层。根的初生结构中表皮细胞外壁加厚,外皮层细胞体积大,形状不规则,内侧具1层形成层,内皮层具凯氏带,初生木质部为多原型,呈辐射状排列。根的次生结构中木栓层细胞5~6层,木栓层内侧具1层木栓形成层,栓内层细胞3层。海南风吹楠营养器官具有一定耐阴和耐旱结构特征,同时与其生活的热带雨林沟谷中高温荫湿的环境相适应。     

云南秋海棠属植物叶片横切面比较解剖研究

报道30种主产于云南的秋海棠属植物叶片的横切面解剖构造特征。采用常规石蜡切片法切片观察,结果表明:云南秋海棠属植物叶片薄、横切面均为异面叶、呈典型的阴叶结构,叶肉组织虽有栅栏组织和海绵组织的分化,但栅栏组织不发达,占叶肉组织的比例较小。表皮多为单表皮,极稀复表皮,表皮毛均由多细胞组成。气孔集中于下表皮,孔下室或下陷气孔特大、通气组织极发达;角质层形状多样,呈均匀增厚、瘤状和片状突起;叶绿体椭球形、数多、个体大,主要分布于叶肉组织,集中于栅栏组织。解剖构造特征在各分类组内呈现不完全一致性,而在相同茎的形态类型中有些较一致的特征,在不同种间解剖特征各有差别;根状茎和直立茎类型种类的横切面组织结构表现为表皮细胞壁外的角质层薄、栅栏组织与叶肉组织厚度比例较小等弱光照、湿生等适应性较弱的特征。球茎类型的种类表现为角质层较厚、栅栏叶肉组织厚度比例较大等适应略为干燥和较强光照的特征。     

葛(豆科)叶的解剖学研究

利用光学显微镜和扫描电镜观察了葛(Pueraria lobata)叶的解剖学特征。结果表明,葛叶片的上、下表皮都只有一层表皮细胞,上表皮比下表皮厚。上、下表皮都有腺毛和非腺毛。气孔主要分布在下表皮,下表皮的气孔密度为(261±17)mm-2,上表皮只有(6±3)mm-2。叶肉由两层栅栏组织细胞和一层海绵组织细胞构成。叶肉细胞中有丰富的叶绿体。在栅栏组织和海绵组织之间有一层平行于叶脉的薄壁细胞。叶脉中含有大量的草酸钙晶体。葛叶的这些形态特征与其喜阳、耐旱的特点相适应。