不同種源山茶花葉片結(jié)構(gòu)特征研究.doc

題 目：不同種源山茶花葉片結(jié)構(gòu)特征研究 撰寫日期： 2015年 5 月 15 日 不同種源山茶花葉片結(jié)構(gòu)特征研究摘要：應(yīng)用植物石蠟切片技術(shù)，對不同種源山茶花葉片結(jié)構(gòu)特征，包括葉片厚度、柵欄組織厚度海綿組織厚度、柵欄組織與海綿組織厚度比、葉片結(jié)構(gòu)緊密度、葉片結(jié)構(gòu)疏松度、等進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：植物葉片上表皮和下表皮厚度、角質(zhì)層厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、葉片厚度、葉片結(jié)構(gòu)緊密度比值愈大，植物受凍害程度愈輕，其抗寒性愈強。從9項解剖性狀指標(biāo)中篩選出最具體現(xiàn)抗寒性能力的3 項指標(biāo)，即上表皮厚度、柵欄組織厚度、葉片厚度。應(yīng)用隸屬函數(shù)法對不同種源山茶花葉片的抗寒性進(jìn)行綜合評估計。得出結(jié)果為：耐冬山茶的葉片解剖結(jié)構(gòu)最有利于其抗寒,其次1號雪椿和9號雪椿，而5號雪椿葉片結(jié)構(gòu)最不利于其抗寒。關(guān)鍵詞：山茶 抗寒性 葉片 組織結(jié)構(gòu) Study of Different Provenances of Camellia Leaf Structure CharacteristicsCollege of Foresty forestry 2011-1 Li JingNan Abstract :By using the paraffin section of plant technology, research Leaf tissue structure characteristics of 4 species of the Camellia.Including the leaf thickness, palisade tissue thickness and sponge tissue thickness, the ratio of palisade tissue and sponge tissue thickness, leaf structure tight, loose leaf structure, etc.The results showed that the upper epidermis and the lower epidermis thickness, horny layer thickness, thickness of palisade tissue, sponge tissue thickness, leaf thickness, leaf structure compactness ratio is bigger, the freeze injury degree of plants, the more light, the stronger cold resistance ability.From eight anatomical traits screened the best performance of the three indexes of cold resistance, they are epidermis thickness, palisade tissue thickness and leaf thickness.On the cold resistance of 54species of comprehensive evaluation by using the membership function method.It can be concluded that leaf anatomical structure of the Naidong Camellia is most conducive to resisting cold, secondly for No.1 Pickets and NO.9 Pickets, and leaf anatomical structure of No.5 Pickers is not conducive to the cold.Key Words:Camellia, cold resistance,leaves,organization structure山茶花( Camellia japonica)又名茶花，山茶屬( Camellia )為山茶科里最大的屬，共280種，我國有238種1。和山茶科的其它屬相比，山茶屬植物是相對較原始的種系，花的數(shù)目較多，分化水平較低2。常綠灌木或小喬木，是我國傳統(tǒng)的觀賞花卉，在我國“十大名花”中排名第八，亦是世界名貴花木之一。山茶屬植物集中分布于亞洲東部和東南部，大約在7S35N,80140E3。其中約80%以上的種類分布在我國西南和南部地區(qū)，為典型的華夏區(qū)系的代表4。山茶屬植物具有重要的經(jīng)濟利用價值1。大多數(shù)山茶屬植物樹形美觀，花朵鮮艷，具有很高的觀賞價值，是優(yōu)良的園林綠化樹種。山茶屬的植物還具有相當(dāng)高的藥用價值5-6，中藥大辭典7和本草綱目8亦有記載。雖然山茶屬植物的多方面利用價值都很高，但其生態(tài)習(xí)性卻喜溫暖濕潤，大部分山茶屬植物分別于華南及長江流域，絕大多數(shù)茶花品種難以在長江以北地區(qū)裸地栽培。從低海拔、低緯度向高海拔、高緯度引種，植物對低溫的耐受性往往成為引種成活的主要限制因素9。目前在中原及華北地區(qū)供應(yīng)的茶花都是在南方栽培養(yǎng)護(hù)后，臨近開花前才輸送到北方的溫室中供人們觀賞購買。這種市場運作方式，不僅使茶花的成本提高，而且嚴(yán)重妨礙了我國茶花產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。茶花品種的耐寒性強弱是限制茶花產(chǎn)業(yè)帶向北擴展的重要因素。因此耐寒山茶品種的篩選和應(yīng)用在城市綠化中的地位日顯突出。有關(guān)山茶花的育種、栽培技術(shù)國內(nèi)外都有不少研究報道，但關(guān)于山茶花抗寒生理特性的研究卻比較少。目前有關(guān)山茶樹的抗寒性研究多集中于相關(guān)生理生化指標(biāo)的測定面，而關(guān)于葉片解剖結(jié)構(gòu)與山茶抗寒性關(guān)系的研究少之又少。且業(yè)界已證明，植物的抗寒性與葉片的葉結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系10-13。為此，以本研究以河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)試驗基地引種多年、且生長良好的不同種或類型的山茶樹為試驗材料，通過對其葉片解剖結(jié)構(gòu)特征的對比性研究，探討其抗寒性與葉片解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系。1材料和方法1.1材料 實驗材料為定植于河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)試驗基地的耐冬山茶(Camellia japonica)、日本雪椿1號(Camellia japonica var. decumbens 1, 采種于日本山重大學(xué))、日本雪椿5號(Camellia japonica var. decumbens 5, 采種于日本東京植物園)、日本雪椿9號(Camellia japonica var.9, 采種于日本盛岡城跡公園)4種山茶花實生苗的成熟葉片。1.2試驗地概況河南農(nóng)業(yè)大學(xué)位于河南省鄭州市，其林學(xué)實驗基地位于東經(jīng)11338，北緯3447。鄭州地區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候，四季分明，年平均氣溫14.4C 。年平均降雨量640.9毫米，無霜期220天。試驗期內(nèi)平均氣溫變化如圖1所示： 圖1 試驗期內(nèi)平均氣溫變化 由圖1可知，測定期內(nèi)氣溫變化趨勢為先降低后升高，該時期內(nèi)2015年1月份的平均溫度為測定期內(nèi)最低。1.3供試山茶樹的生長狀況表1 供試山茶樹的生長狀況樹種樹高/cm冠幅/cm基莖/cm9號雪椿22.38.60.57耐冬山茶40.510.70.551號雪椿23.39.50.605號雪椿20.77.10.531.4儀器和藥品 石蠟切片機、烘箱、顯微鏡、染色缸、小培養(yǎng)皿、鑷子、毛筆、吸水紙、紗布、載玻片、蓋玻片等。1.5.試劑 FAA固定液(70%酒精90ml、冰醋酸5ml、福爾馬林5ml)、10%番紅水溶液、0.5%固綠（用95%的酒精配制）、酒精（100%、95%、90%、80%、70%、）、二甲苯、蒸餾水、中性樹膠等。1.6方法1.6.1 載玻片、蓋玻片的處理載玻片和蓋玻片在一當(dāng)量的鹽酸中浸泡一周，再在70乙醇中浸泡24h，用干凈稠布擦拭干凈，擦片時手指不可接觸玻片的兩個平面。1.6.2葉片的取材與固定 山茶葉片洗凈，在載玻片上切成0.5cm左右的小塊，立即投入盛有固定液的小玻璃瓶中，用針筒抽真空，再在固定液中固定5d，1.6.3葉片的染色 采用番紅整體染色法將抽真空的材料染色于1番紅染液中染色24h。( 稱取5g番紅，將其完全溶于500ml的蒸餾水中，搖勻，過濾后即可使用)早十點開始。1.6.4脫水 經(jīng)7080%8590%95酒精脫水，每一級停留約2h。 在95酒精中過夜。1.6.5將材料透明，在100%酒精100%酒精1/2純酒精1/2二甲苯純二甲苯純二甲苯。中依次停留2h。14-151.6.6浸蠟 浸蠟：2/3二甲苯1/3碎蠟2/3二甲苯1/3碎蠟純石。蠟(液體)純石蠟(液體) 包埋。 冷卻.各個步驟2h。全程在70度烘箱中成。1.6.7包埋 采用紙盒包埋法.折好適宜大小的盛蠟的紙盒，然后將已熔化的5660石蠟（含有35蜂蠟）倒入紙盒中，用溫?zé)岬蔫囎友杆賹⒉牧弦浦潦炛?，又不能沉于底? 同時按所需切面排列整齊.把紙盒平放入冷水中，使石蠟迅速凝固。1.6.8修蠟和切片 把包埋有材料的蠟條，用雙面刀片切成梯形蠟塊，要求材料的四周都有包圍，但不要太多。蠟塊的上、下面平行。上面為切面，下面用燒熱的蠟鏟，蘸取少量的石蠟碎屑，將其燙平，并迅速把蠟塊固定在木塊上。將固定好的材料放到切片機上進(jìn)行切片，厚度為0.50.8m之間。1.6.9展片 將切下完整的石蠟切片小心地用鑷子夾取放在40攝氏度的恒溫版上的載玻片上，在放置前，先將載玻片上滴上水，將蠟片放置水上，使其充分展平，并晾干。水干后,再展片30min。1.6.10 脫蠟、染色 純二甲苯（15min）無水乙醇95%乙醇固綠（2030s）95%乙醇無水乙醇擦拭滴一滴無水乙醇純二甲苯（沒過材料）。如有白色，則反復(fù)純二甲苯，至液體透明為止。1.6.11封片 滴一滴樹脂膠于載玻片上，蓋蓋玻片，蓋之前用火輕烤，以使樹脂均勻，防止氣泡產(chǎn)生，再將封好的片用火燒一下，放入40溫箱中烘烤1d既制成永久切片。1.6.12顯微鏡觀察，照相。1.7 結(jié)果統(tǒng)計 葉片組織結(jié)構(gòu)緊密度、疏松度及葉脈突起度、柵海比值的計算。 細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度：CTR=柵欄組織厚度葉片厚度100=TPTL100 細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度：SR=海綿組織厚度葉片厚度100=TSTL100 柵海比=PS=柵欄組織厚度海綿組織厚度=TPTS 試驗數(shù)據(jù)用Excel及SPSS統(tǒng)計軟件進(jìn)行相關(guān)分析和方差分析。2. 結(jié)果與分析2.1田間凍害觀察 表2 田間凍害觀察樹種凍害等級凍害特征耐冬山茶1沒有明顯凍害，極少數(shù)風(fēng)口嫩葉變色1號雪椿1沒有明顯凍害，極少數(shù)葉片有凍斑9號雪椿1部分葉片有凍斑，極少數(shù)葉片被凍死5號雪椿2略有凍害，約10%葉片發(fā)黑 經(jīng)過2015年12 月至2015年3 月的冬季低溫后，氣溫開始回升并趨于穩(wěn)定，觀察供試材料田間凍害情況。由表2可知: 耐冬山茶和1號雪椿的抗寒性較強，9號雪椿抗寒性次之，5號雪椿的抗寒性最弱。2.2 葉片解剖結(jié)構(gòu)特征 表3葉片解剖結(jié)構(gòu)特征樹種上表皮厚度m下表皮厚度m角質(zhì)層厚度m柵欄組織厚度m海綿組織厚度m葉片厚度m柵欄組織厚度與海綿組織厚度比值細(xì)胞緊密度細(xì)胞疏松度9號雪椿18.4316.722.22100.21200.47336.240.550.330.59耐冬山茶20.9318.163.01110.52213.24340.320.510.310.601號雪椿21.6714.843.04120.38183.64354.280.660.350.545號雪椿15.1513.902.0196.44200.37328.540.480.290.61 4個不同種源山茶花的葉片橫切面共同特征為葉由表皮、葉肉、葉脈等3 部分組成。上表皮,下表皮均是由單層細(xì)胞構(gòu)成。葉肉由柵欄組織和海綿組織構(gòu)成。葉片厚度為328.54354.28m，其中耐冬山茶葉片最厚，5號雪椿葉片最薄。4種山茶的上表皮細(xì)胞大都為長方形。柵欄組織的細(xì)胞多為長圓形或啞鈴形排列緊密或疏松，厚度為96.44120.38m。海綿組織疏松，厚度為183.64213.24m。柵欄組織與海綿組織厚度比為0.480.66。( 表3、圖2) A.耐冬山茶 B.1號雪椿 C.9號雪椿 D.5號雪椿圖2 4個不同種源山茶花葉片解剖圖2.3 葉片解剖結(jié)構(gòu)特征與其抗寒性的隸屬函數(shù)關(guān)系應(yīng)用隸屬函數(shù)值法4個不同種源山茶花葉片的抗寒性進(jìn)行綜合評價。隸屬函數(shù)值計算公式如下: U( xi) = (xi-xmin)/(xmax-xmin)式中: U( xi) 為隸屬函數(shù)值，x i為指標(biāo)測定值，xmax、xmin分別為所有參試樹種葉片某一指標(biāo)的最大值和最小值。第一類指標(biāo)中上表皮細(xì)胞層厚度和第二類指標(biāo)中柵欄組織厚度以及第三類指標(biāo)中葉片厚度均與樹種抗寒性正相關(guān)，使用隸屬函數(shù)值法進(jìn)行計算( 表6) 。16-17對3 項指標(biāo)的隸屬函數(shù)求平均值，按大小排序，得到不同種源山茶花葉片的抗寒性綜合評價結(jié)果，其抗寒能力依次為: 耐冬山茶1號雪椿9號雪椿5號雪椿。表4 不同種源山茶花葉片結(jié)構(gòu)4 項指標(biāo)的隸屬函數(shù)及抗寒性綜合評價結(jié)果樹種上表皮厚度柵欄組織厚葉片厚度平均值抗寒性排序9號雪椿0.500.160.300.323耐冬山茶0.880.590.460.6421號雪椿1.001.001.001.0015號雪椿0.000.000.000.0042.4比值法抗寒性分析表5 不同種源山茶花葉結(jié)構(gòu)解剖性狀比值樹種上表皮厚度下表皮厚度角質(zhì)層厚度柵欄組織厚度海綿組織厚度葉片厚度柵欄組織與海綿組織的厚度比細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度9號雪椿1.231.281.111.131.091.021.151.181.11耐冬山茶1.391.391.511.151.161.041.061.111.131號雪椿1.441.141.521.251.001.081.381.251.025號雪椿1.011.071.011.001.091.001.001.041.15 由表5可知，依據(jù)葉片上表皮厚度比值，4個不同種源山茶花葉片的抗寒性依次為:1號雪椿耐冬山茶9號雪椿5號雪椿; 依據(jù)柵欄組織厚度比值，4種山茶植物抗寒性依次為：1號雪椿耐冬山茶9號雪椿5號雪椿 : 依據(jù)葉片厚度比值，4種山茶植物抗寒性依次為:1號雪椿耐冬山茶9號雪椿5號雪椿。3.結(jié)論與討論依據(jù)可比性、可測性原則，分別應(yīng)用隸屬函數(shù)等方法進(jìn)行篩選，確定4個不同種源山茶花葉片結(jié)構(gòu)最具代表性的3項指標(biāo)，即上表皮厚度、柵欄組織厚度、葉片厚度。采用隸屬函數(shù)值法，對4個不同種源山茶花葉片的抗寒性進(jìn)行綜合評價，抗寒性由強到弱依次為: 1號雪椿耐冬山茶9號雪椿5號雪椿，與田間抗寒性觀察結(jié)果一致。山茶屬植物葉肉組織發(fā)達(dá)、分化程度相對高、柵欄組織厚、細(xì)胞層次多、排列緊密，有利于增強植物抗寒性。葉片是植物營養(yǎng)器官中對環(huán)境變化最為敏感的器官18。而1號雪椿和耐冬山茶葉片具發(fā)達(dá)的角質(zhì)層，葉片、上表皮細(xì)胞、柵欄組織較厚，柵欄細(xì)胞排列緊密，有利于增強植物抗寒性，從而形成了更好葉片保護(hù)層，故抗寒性最強；5號雪椿葉片角質(zhì)層最薄，葉片最薄，柵欄組織最薄，且柵欄細(xì)胞排列松散，故抗寒性最弱。本研究表明，不同山茶葉片的解剖結(jié)構(gòu)特征差異能反映不同山茶對寒冷生境的適應(yīng)性，至于山茶植物葉解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)與植物抗寒性關(guān)系及其抗寒性機理尚待進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)1張宏達(dá). 中國植物志(第49卷第3冊)M.北京:科學(xué)出版社，1998 1-1942張宏達(dá). 山茶屬植物的系統(tǒng)研究J.中山大學(xué)學(xué)報論叢:自然科學(xué)版 1981(1):1-133閔天祿,張文駒.山茶屬植物的進(jìn)化與分布J.云南植物研究.1996 18(1):1-134羅春清,譚曉風(fēng),漆龍霖.山茶屬植物分類綜述J.中南林學(xué)院學(xué)報.1999 19(1):73-815賴和英,劉美英.山茶油治療放射性濕性皮炎效果好J.中華護(hù)理雜志.1999.34(10):5826王永奇,吳小娟,李紅冰,等.藥用山茶屬植物的研究J.大連大學(xué)學(xué)報.2006 27(4):47-567江蘇新醫(yī)學(xué)院.中藥大辭典(上冊)M.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2000 ：67-898李時珍.本草綱目M.北京:人民衛(wèi)生出版社.1979:99-1079閔天祿.世界山茶屬的研究M.昆明:云南技術(shù)出版社.2000:34-3510K.伊稍,李正理譯.種子植物解剖學(xué)M上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1979，245-25911柬際林.茶樹葉片解剖結(jié)構(gòu)鑒定的原理與技術(shù)J中國茶葉，1995,(1):2-412簡令成,等不同柑桔種類品種葉片組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與抗寒性關(guān)系J園藝學(xué)報,1986,13(3):163-16413馮美利芒果葉片組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與耐寒性的初步研究J熱帶農(nóng)業(yè)科技，2003,26(1)：5-714 李正理.植物制片技術(shù)M .2版.北京:科學(xué)出版社, 1987.23-2815 楊虎彪, 李曉霞, 羅麗娟.植物石蠟制片中透明和