黄波罗不同根序的解剖结构及其功能异质性

 细根是树木吸收水分养分的主要器官, 其生长与周转对森林生产力及生态系统物质循环具有重要的影响。为了更好地认识细根的结构特征与功能及其在根序中的分布, 采用石蜡切片方法对黄波罗(Phellodendron amurense) 1～5级根解剖结构(直径、皮层组织、通道细胞数目、维管束发育和菌根侵染等)进行了观察统计。研究表明: 细根直径、维管束直径以及维管束在根中所占的比例随根序增加而增加。1~3级根皮层层数、皮层薄壁细胞直径相近, 但总体呈减少趋势, 部分4级根有少量残留的皮层, 而成熟的5级根已经没有表皮及皮层组织。1~3级根具有通道细胞, 菌丝侵染率均较高; 4、5级根无通道细胞, 也无菌丝侵染。1、2级根是初生根, 无木栓层; 4、5级根是次生根, 具有完整的木栓层; 3级根中既有初生根, 也有次生根, 并逐渐形成木栓层。说明随根序升高, 细根吸收能力减弱, 输导能力增加, 抵御环境胁迫的能力增加, 有利于延长寿命。根据解剖结构、直径和根序的关系, 将黄波罗前3级根中直径小于0.8 mm、未形成连续木栓形成层、具有通道细胞的根定义为细根。     

黄河三角洲滨海盐碱地11个造林树种细根解剖性状对土壤条件的响应

细根作为植物与土壤连接的重要部位,能够反映植物对生存环境的适应性。以黄河三角洲滨海盐碱地不同立地条件下11个造林树种为对象,基于细根分支等级划分1-4级根序并进行解剖特征测定,分析细根解剖性状对滨海盐碱地不同土壤条件的响应规律。结果表明：（1）不同根序的细根直径存在显著差异,细根直径随根序升高呈增大趋势,而同根序的细根直径在不同树种间表现出显著的种间差异（P < 0.05）。1-2级细根皮层厚度、3-4级细根导管密度在树种间的差异均达显著水平（P < 0.05）。（2）在较为严重盐渍化土壤条件下（立地1）,细根皮层厚度较其他立地显著增大,但细根导管密度较小;在轻度盐碱立地条件下（立地3）,细根导管密度较大;较为严重的盐碱立地具有更为发达的细根直径及维管柱直径。（3）树种1-2级细根解剖结构与土壤环境关系最为密切,其中1级根直径与土壤pH值显著正相关（P < 0.05）,与土壤硝态氮含量呈显著负相关（P < 0.05）。对土壤理化性质与细根解剖性状的冗余分析表明,前两个轴的特征值达0.640和0.196,土壤速效养分含量与轴一（RDA1）呈正相关,低级根解剖性状则与轴二（RDA2）呈显著负相关。低级根解剖结构以及土壤的pH值能解释较多树种的差异性,其中低级根直径与皮层厚度对盐碱环境表现出较强的响应。     

海南岛4个热带阔叶树种前5级细根的形态、解剖结构和组织碳氮含量

细根具有复杂的分支系统, 以根序(root order)为取样单元的细根生理生态学研究正在成为根系生态学研究领域的重要内容。该研究以海南岛尖峰岭4个热带阔叶树种海南蕈树(Altingia obovata)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、山杜英(Elaeocarpus sylvestris)和黄桐(Endospermum chinense)为研究对象, 测定了1-5级细根的形态、解剖结构和组织碳(C)、氮(N)含量, 旨在探讨这些根系特征之间的联系。研究表明: 4个树种的细根形态差异较大, 但在树种水平上直径、根长和组织密度均随着根序的升高而增加, 比根长则随着根序的升高而降低; 低级根(前2级根或前3级根)具有皮层组织, 是典型的吸收根, 而高级根皮层组织消失, 是典型的运输和储藏根; 影响直径大小最重要的因子是皮层厚度, 它可以解释细根直径变异的97%, 而维管束直径仅能解释细根直径变异的70%; 根组织N和C浓度受维管束-根直径比(维根比)的影响, 随着维根比增加, 组织N浓度显著降低, 组织C浓度显著升高。4个树种细根的C/N比的变异受组织N浓度的影响程度为76%, 而受C浓度的影响程度不足10%。上述结果表明, 细根的形态特征、解剖结构和组织化学含量之间存在着紧密联系, 这为我们理解根系结构与功能变异提供了重要依据。     

不同海拔华北落叶松细根形态特征

山地海拔变化包含多个环境因子的梯度效应,而细根作为植物重要的功能器官,对环境因子变化较为敏感。因此,了解植物细根形态特征对海拔变化的响应对于认识气候变化下的植物地下过程具有重要意义。本研究以山西省庞泉沟国家自然保护区内分布于1800~2700 m海拔上的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)细根为研究对象,采用根序分级法对不同根序细根形态特征(直径、比根长、比表面积和组织密度)进行了分析,结果表明:(1)同级根序细根直径随海拔升高而增粗,组织密度随海拔升高而减小,比根长和比表面积则随海拔升高先增加后减小;(2)不同海拔处细根形态均表现随序级增加,直径和组织密度变大,而比根长和比表面积减小;(3)分析表明,海拔、根序变化均显著影响细根形态特征(P0.05),但海拔和根序的交互作用只对细根直径和组织密度变化有显著影响(P0.05);其中1~3级根直径和组织密度均与海拔变化显著相关(P0.05),而4、5级根序各形态特征与海拔之间的相关性均不显著。本研究结果可为进一步认识植物细根对未来气候变化下的响应机制提供重要参考。     

紫菀根的结构与主要药用成分积累研究

为揭示紫菀根的结构、主要药用成分积累部位和含量,用石蜡切片法研究不同发育阶段根的结构、组织化学法定位三萜皂苷和黄酮类成分的积累部位、HPLC法测定根中紫菀酮、槲皮素和山奈酚的含量。结果表明,紫菀根的初生结构包括表皮、皮层和维管柱。次生结构包括外皮层、皮层和维管组织,其中分泌道位于皮层内侧,数量与韧皮部束一致,随着根的增粗,中央分化出髓部。三萜皂苷成分在韧皮部和皮层内侧积累较多;黄酮类成分积累于皮层和髓部。紫菀根下部的紫菀酮含量高于上部,槲皮素和山萘酚仅为上部的1/3。因此,建议加工时保留下部细根,实现资源综合利用。     

长白山白桦山杨次生林细根形态特征和解剖结构对氮沉降的响应

根系作为植物与土壤物质交换和养分循环的桥梁,长期以来一直是生态学研究的热点。于2017年7月植物生长季,对长白山模拟11年氮(N)沉降控制试验样地的白桦(Betula platyphylla)山杨(Populus davidiana)天然次生林进行了根系采样,并利用根序法研究了根系形态特征和解剖结构对不同梯度N添加处理的响应,旨在探求两物种根系之间潜在生态联系。本试验共设置了三个N添加梯度,分别为对照(CK,0 g N m~(-2 )a~(-1))、低N处理(T_L,2.5 g N m~(-2 )a~(-1))和高N处理(T_H,5.0 g N m~(-2 )a~(-1))。研究结果如下:1)T_L显著抑制白桦和山杨前三级细根皮层厚度的生长。白桦通过增加皮层细胞直径(一级根增加了72.77%,二级根增加了53.22%,三级根增加了39.96%)但减少皮层层数来降低皮层厚度,而山杨主要通过皮层细胞直径的减少(一级根下降了40.80%,二级根下降了28.17%)来降低其皮层厚度。2)T_H显著抑制山杨前三级细根生长。主要通过增加皮层厚度(一级根增加了68.78%,二级根增加了50.81%,三级根增加了88.53%)以及降低导管横截面积来抑制吸收养分,从而达到影响生长的目的。3)白桦T_H相比于T_L细根直径呈抑制生长状态。其主要通过抑制中柱直径(一级根下降了17.61%,二级根下降了16.89%,三级根下降了20.62%)的生长来实现。以上结果表明,在同一立地条件下,白桦和山杨的细根对不同浓度N沉降的响应方式不同。     

水曲柳和落叶松不同根序之间细根直径的变异研究

细根直径大小和根序高低对细根寿命和周转估计具有重要的影响,研究不同根序之间的直径变异对认识细根直径与根序的关系具有重要意义。该文根据Pregitzer等(2002)提供的方法,研究了位于东北林业大学帽儿山实验林场尖砬沟森林培育实验站17年生水曲柳(Fraxinus mandshurica)和落叶松(Larix gmelinii)人工林细根1~5级根序的平均直径的变化、直径的最小值和最大值范围、直径的变异系数。结果表明,水曲柳和落叶松细根直径<2 mm时,包含5个根序,随着根序由小到大的增加,细根直径也在增大。各根序平均直径之间,存在较大的差异。在同一根序内,细根直径范围很大,水曲柳和落叶松一级根最小直径均<0.20 mm,最大直径分别<0.50 mm(水曲柳)和<0.70 mm(落叶松)左右。2~3级根序直径最小值在0.20~0.30 mm之间,最大值≤1.0 mm。5级根直径最小值<1.0 mm,最大值超过2.0 mm。随着根序等级增加,直径变异系数增大。一级根序的直径平均变异系数<10%,2~3级根序直径平均变异系数在10%~15%左右,4~5级根序直径的平均变异系数在20%~30%之间。因此,在细根寿命与周转研究过程中,必须同时考虑直径和根序对细根的寿命估计的影响。     

小兴安岭3种植物细根形态和解剖性状的变异

以小兴安岭地区针叶树种红松、阔叶树种五角槭和灌木毛榛3种植物为对象,测定了1～5级细根的形态和解剖性状,研究根序及物种间的性状变异.结果表明: 3种植物除根直径和根长度无显著差异外,其他性状均存在显著的种间差异.红松的维管束直径(117.91～2392.05 μm)和维根比(0.31～1.87)均显著大于五角槭和毛榛,红松的比根长(0.72～18.26 m·g^-1)显著小于五角槭和毛榛,而五角槭的组织密度显著大于红松和毛榛.随根序增加,3种植物的根直径、根长度、组织密度、维管束直径和维根比整体呈增加趋势,而比根长呈下降趋势.形态和解剖性状间存在显著相关关系,如根直径与维管束直径呈显著相关,但其回归斜率在吸收根(1～3级)和运输根(4～5级)间存在显著差异.3种植物的根直径和维管束直径、皮层厚度均呈显著正相关,其回归斜率在不同物种间存在显著差异.     

高寒草甸矮生嵩草不同根序解剖结构对生境干旱化的响应

植物根系由不同根序组成,然而,它们的解剖结构对生境干旱化的响应是否一致尚不清楚。本研究于藏东南东达山矮生嵩草(Kobresia humilis)高寒草甸沿生境干旱化梯度设置6个样方,采集矮生嵩草根系。采用石蜡切片法,运用方差分析和主成分分析,比较不同土壤水分生境中矮生嵩草一、二级根序解剖结构的差异及可塑性强弱。结果表明：一、二级根序间解剖结构组成无明显差异,其中横切面表皮细胞近似长方形,排列紧密,面积较大(87.6～126.0μm²);一、二级根序解剖结构对生境干旱化的响应不一致,一级根中表皮细胞面积和厚度、皮层厚度(含厚壁组织与薄壁组织)均与土壤含水率呈显著负相关,而二级根呈显著正相关(P<0.05);一级根表皮占径比在土壤水分梯度间的差异显著,其他解剖结构差异不显著,二级根解剖结构(除皮层厚壁组织外)的占径比在土壤水分梯度间均存在显著差异;一级根皮层薄壁组织厚度可塑性最强,皮层厚壁组织厚度可塑性最弱;二级根横切面面积可塑性最强,中柱面积可塑性最弱。总之,矮生嵩草根系表皮、皮层解剖结构对土壤水分梯度变化的可塑性强,但不同根序解剖结构对生境干旱化的响应机制不...     

桔梗根的发育解剖学研究

以桔梗(Platycodon grandiflorum A.DC)根为材料,运用石蜡切片和半薄切片法对其根的发育过程及结构进行解剖学观察,并对不同年限根的结构进行了比较。结果表明:桔梗根的结构发育过程包括原生分生组织、初生分生组织、初生生长和次生生长4个阶段。其原生分生组织由3群原始细胞组成,表现出典型分生组织的细胞学特征;初生分生组织包括根冠原、表皮原、皮层原和中柱原;初生结构由表皮、皮层和中柱组成,其中皮层薄壁细胞占主要地位,初生木质部为二原型;次生生长主要依靠维管形成层和木栓形成层的活动来完成,其次生结构从外到内由周皮和次生维管组织组成,次生维管组织占主导地位,其中以薄壁细胞为主,维管分子少量,分散在薄壁组织中。不同年限的根的结构基本相同,但它们在主根长度和直径、周皮厚度、木质部与韧皮部面积之比等方面存在差异。     

孑遗蕨类中华水韭根系发育的研究

以发育良好的中华水韭植株为材料,用常规半薄切片法,详细观察了根的发育及其根系的特征,并讨论了水韭根的内外两种起源途径、不同粗细根的结构功能、分支及横隔的生物学意义,为探讨古老维管植物的系统演化及濒危原因提供形态学依据。结果显示:(1)中华水韭成熟植株没有主根,有近百条浅棕色管状根,既有内起源根,也有外起源根,且每条根都有多回二歧分支。(2)二歧分支的发生一般频率密集且为不均等分裂,根越细分支越早,而且分支频率越密集;二歧分支处都有由2~3层细胞组成的永久性横隔,即使在老根内这种横隔也始终存在。(3)子根尖的部分皮层细胞能够直接转化成表皮,子根尖粗细不等。研究认为,中华水韭有茎起源根和根托起源根,皮层细胞具有特殊的分化能力,横隔是古生态的高能环境所造成的适应性结构,其根系具有旺盛的再生能力及高度的复杂性。     

Influence of galactoglucomannan oligosaccharides on root culture of <Emphasis Type="Italic">Karwinskia humboldtiana</Emphasis>

Galactoglucomannan oligosaccharides (GGMOs) activity in K. humboldtiana root culture has been determined. GGMOs inhibited adventitious root growth and lateral root induction in contrast to IAA, IBA, and NAA stimulating effect in these processes. Similarly, the combination of GGMOs with natural auxins (IAA, IBA) evoked an inhibition of adventitious root growth and lateral root induction that depended on the oligosaccharides concentration and the type of auxin. The growth stimulating effect of the synthetic auxin, NAA, in adventitious roots was negatively affected by GGMOs, but they were without influence on lateral root induction. The presence of oligosaccharides triggered lateral root position on adventitious roots and the anatomy of adventitious roots (diameter, proportion of primary cortex to the central cylinder, number and size of primary cortical cells, intercellular spaces, and the number of starch grains in cells of primary cortex) in dependence on their coactions with auxin.     

Comparative anatomy of Sirhookera (Orchidaceae) growing in Western Ghats of southern India

We compared the anatomical characteristics of vegetative organs, peduncle and mycorrhizal morphology of the two known species of Sirhookera (Epidendroideae, Orchidaceae) to identify anatomical markers for identification and the ecological adaptations of these species. The leaves are hypostomatic bearing tetracytic stomata and the walls of subsidiary cells are smooth in Sirhookera lanceolata and undulate in Sirhookera latifolia. On the adaxial and abaxial surfaces the leaves are covered by a thick cuticle. The hypodermis is dimorphic and present on both sides of the leaf; chlorenchyma is homogenous and the vascular bundles are collateral. The rhizome of Sirhookera possesses a single-layered epidermis, thick cuticle, thin-walled parenchymatous ground tissue containing starch grains and scattered collateral vascular bundles. A thick-walled sclerenchymatous band separates the cortex from the parenchymatous ground tissue comprising of banded cells in the peduncle. Starch grains are present in the ground tissue of the S. latifolia peduncle. The roots consist of the velamen, ∩-thickened exodermis, thin-walled cortex consisting of water-storage cells, O-thickened endodermis and a vascular cylinder with parenchymatous pith. Starch grains are present in the root cortical cells of S. lanceolata but absent in S. latifolia. Fungal pelotons that aids in nutrient acquisition were observed in the root cortical region of both species. The study revealed significant differences between the anatomical characteristics of the two species and that most of the anatomical features of Sirhookera relate to their ecological adaptations.     

Fine root architecture, morphology, and biomass of different branch orders of two Chinese temperate tree species

We have limited understanding of architecture and morphology of fine root systems in large woody trees. This study investigated architecture, morphology, and biomass of different fine root branch orders of two temperate tree species from Northeastern China—Larix gmelinii Rupr and Fraxinus mandshurica Rupr —by sampling up to five fine root branch orders three times during the 2003 growing season from two soil depths (i.e., 0–10 and.10–20 cm). Branching ratio (R _b) differed with the level of branching: R _b values from the fifth to the second order of branching were approximately three in both species, but markedly higher for the first two orders of branching, reaching a value of 10.4 for L. gmelinii and 18.6 for F. mandshurica. Fine root diameter, length, SRL and root length density not only had systematic changes with root order, but also varied significantly with season and soil depth. Total biomass per order did not change systematically with branch order. Compared to the second, third and/or fourth order, the first order roots exhibited higher biomass throughout the growing season and soil depths, a pattern related to consistently higher R _b values for the first two orders of branching than the other levels of branching. Moreover, the differences in architecture and morphology across order, season, and soil depth between the two species were consistent with the morphological disparity between gymnosperms and angiosperms reported previously. The results of this study suggest that root architecture and morphology, especially those of the first order roots, should be important for understanding the complexity and multi-functionality of tree fine roots with respect to root nutrient and water uptake, and fine root dynamics in forest ecosystems.     

入侵植物水花生解剖学和组织化学染色研究

水花生(Alternanthera philoxeroides)因其表型可塑性、高生长速率和快速无性繁殖能适应水、陆生境.该文利用光学显微镜和荧光显微镜对水、陆生境的水花生不定根、茎解剖结构、组织化学特征及质外体通透性进行了研究.结果表明:(1)水生境下,其不定根皮层中具较大裂生型通气组织,无次生生长,内皮层具凯氏带且...     

黄土区不同林龄刺槐人工林细根的衰老生理特征

以黄土高原刺槐人工林为研究对象,采用手工挖掘法,配合完整土块法获取根系样品,分析幼龄(11a),中龄(22a),成熟(34a)刺槐人工林细根活力、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和细胞膜透性等细根衰老生理指标的差异,为深入了解刺槐细根的生长和衰老机制提供参考。结果表明:(1)在生长季节,刺槐细根活力表现为,幼龄林成熟林中龄林,可溶性糖含量、可溶性蛋白含量随着林龄增大而增加,而细胞膜透性则随林龄的增加而减小。(2)随着根序增加,根活力和可溶性糖含量增加,而可溶性蛋白含量和细胞膜透性则呈波动式降低。这表明,在生长季节幼龄林细根较中龄林和成熟林更容易出现衰老,刺槐不同根序衰老具有顺序性,衰老先从1级根开始,然后是2级根和3级根。     

柏木根系分泌物对栾树细根形态及N、P含量的影响

为研究混交过程中柏木根系分泌物对栾树细根生长的影响,以一年生栾树盆栽幼苗为研究对象,通过施加1株、2株、4株、8株4个浓度柏木根系分泌物(分别记为G1、G2、G4、G8)于栾树盆栽中,探讨柏木根系分泌物对栾树幼苗1～5级细根形态及N、P含量的影响。结果表明:(1)栾树细根直径随根序的增加而增大,施加根系分泌物显著减小了1～2级细根的直径(P0.05);细根比根长、比表面积均随根序的增加而减小,施加根系分泌物显著增大了1～2级细根的比根长及比表面积(P0.05);随根系分泌物施加浓度的提高,栾树比根长及比表面积先增大,而直径先减小,然后均趋于平缓波动的态势。(2)栾树细根N、P含量均随根序的增加而减小,而N/P在根序间的变化不显著;施加柏木根系分泌物显著增大了栾树1～2级细根的N、P含量(P0.05),但减小了1～5级细根的N/P;随根系分泌物施加浓度的提高,栾树细根P含量增大,N/P减小,而N含量先增加后呈现平缓变化的趋势。(3)栾树细根N、P含量均与其比根长、比表面积和直径等形态特征之间呈显著的相关关系(P0.05)。研究发现,柏木根系分泌物可改善土壤养分的有效性,从而缓解栾树植株的缺P症状,细根通过调整其形态以提高养分利用效率;柏木根系分泌物主要影响栾树1～2级细根的形态及N、P含量;4株柏木根系分泌物的剂量更有利于栾树根系的生长。