滇西北玉龍雪山不同海拔麗江云杉葉片結(jié)構(gòu)特征的比較研究

1、西南林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計）論文（2015 屆）題目：滇西北玉龍雪山不同海拔麗江云杉葉片結(jié)構(gòu)特征的比較研究 教學(xué)院系 園林學(xué)院 專 業(yè) 園 林 學(xué)生姓名 夏春云 指導(dǎo)教師 程小毛（副教授） 評 閱 人 馬長樂（副教授） 2015年 5 月 11 日摘要滇西北玉龍雪山不同海拔麗江云杉葉片結(jié)構(gòu)特征的比較研究夏春云（西南林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院 昆明 650224）摘要：以滇西北麗江玉龍雪山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的麗江云杉天然林為研究對象，采用生態(tài)解剖學(xué)的方法對不同海拔梯度（2900m，3050m，3200m，3350m）上的麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行比較研究，探究各參數(shù)的變化與海拔的相關(guān)性以及各指標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)

2、系。結(jié)果表明：隨著海拔的上升，葉片角質(zhì)層厚度、上表皮厚度、韌皮部厚度、木質(zhì)部厚度、轉(zhuǎn)輸組織厚度、內(nèi)皮層厚度、維管束直徑、葉片長短徑都呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，并在海拔3200m處達(dá)到最大值，當(dāng)海拔超過3200m時，各項(xiàng)參數(shù)均明顯下降；因此，玉龍雪山海拔3200m附近比較適合麗江云杉的生長；此外，麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)之間基本都具有相關(guān)性，且其葉片解剖結(jié)構(gòu)的差異性表明不同海拔上的環(huán)境因子限制了麗江云杉的生長和分布，也體現(xiàn)了環(huán)境因子與植物的協(xié)同進(jìn)化。關(guān)鍵詞：滇西北；麗江云杉；海拔梯度；葉片生態(tài)解剖；相關(guān)系數(shù)；II AbstractAn Eco-anatomical Study on Pice

3、a likiangensis Leaves at Different Gradient Elevation in Northwest of YunnanXia Chunyun(Faculty of Landscape Architecture, Southwest Forestry University, Kunming 650224)Abstract: To study the correlation changes and the inner relationship in each index with altitude, the natural forest of Picea liki

4、angensis, as the object of study, which are growing at different elevations (2900m, 3050m, 3200m, 3350m) in Nature Reserve of Yulong Snow Mountain are investigated. Furthermore, the leaf anatomical characteristics of Picea likiangensis are also researched. The results showed that: the leaves thickne

5、ss of cuticle, the upper epidermis thickness, thickness of phloem, xylem thickness, transfusion tissue thickness, endothelial layer thickness, vascular diameter and leaves length and short diameters are all firstly increased and then declined with the increasing altitude, reaching their maximum at 3

6、200m. Besides, the parameters of leaf anatomical characteristics were decreased when the elevation above 3200 m. Therefore, the optimum zone of Picea likiangensis was nearly at around 3200 m elevation. In addition, the leaf anatomical indexes of Picea likiangensis leaves structure are nearly correla

7、ted with each other. The growth and distribution of Picea likiangensis are limited by the changes of complex environmental conditions along with the different altitudes, which resulted in the differences of the leaf anatomical characteristics of Picea likiangensis. On the other hand, it also reflect

8、s the co-evolution between the environmental factors and plants adaptions in a certain degree. Key words: Northwest of Yunnan; Picea likiangensis; leaf eco- anatomy; correlation coefficients; altitude; 目錄 目 錄1 前言11.1 研究背景11.2 國內(nèi)外在不同海拔梯度下葉片結(jié)構(gòu)特征的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展11.2.1 海拔高度對植物葉肉細(xì)胞的影響21.2.2 海拔高度對植物葉片結(jié)構(gòu)的影響31.2.3

9、植物葉片的形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)對CO2濃度變化的響應(yīng)與適應(yīng)31.2.4 海拔高度對葉片光和作用的影響41.3 研究的目的和意義52 材料與方法72.1 研究地區(qū)概況72.2 研究材料72.3 研究方法82.3.1 切片制作和葉片解剖結(jié)構(gòu)參數(shù)的測定82.3.2 統(tǒng)計分析93 結(jié)果與分析103.1 麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)在海拔梯度上的差異103.2 麗江云杉葉片解剖特征之間的相關(guān)性124 討論與結(jié)論13參考文獻(xiàn)15指導(dǎo)教師簡介17致謝18前言1 前言 1.1 研究背景植物的生長分布狀況是對環(huán)境變化的長期適應(yīng)的結(jié)果。海拔梯度由于包含了溫度、濕度、光照強(qiáng)度、水分狀況、氧分壓等各種環(huán)境因子的劇烈變化而成為了探索植

10、物對環(huán)境變化適應(yīng)能力的熱點(diǎn)。有研究表明，葉片作為植物代謝功能的主要器官，其結(jié)構(gòu)特征最能體現(xiàn)環(huán)境因子與植物的協(xié)同進(jìn)化（王勛陵和王靜，1989）。因此，對植物葉片進(jìn)行生態(tài)解剖結(jié)構(gòu)特性的研究，分析其在不同海拔梯度下的差異性，是探索植物對環(huán)境變化適應(yīng)能力及制定保護(hù)對策的基礎(chǔ)。麗江云杉（Picea likiangensis）是松科（Pinaceae）云杉屬（Picea）植物，主要分布于云南西北部和四川西南部地區(qū)，是中國西南地區(qū)重要的寒溫性針葉樹種。對于麗江云杉的研究報道主要集中在林窗特征（劉慶等，2003）、扦插繁殖（王軍輝等，2006）、體細(xì)胞胚胎發(fā)生（陳芳等，2010）和生物量（袁鳳軍等，2013）

11、等方面。但對麗江云杉在不同海拔梯度下葉片的解剖結(jié)構(gòu)特性的研究卻鮮有報道。本文以滇西北麗江玉龍雪山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的麗江云杉天然林為研究對象，通過比較分析不同海拔梯度下麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)的各種指標(biāo)及參數(shù)，探究各種參數(shù)的變化與海拔的相關(guān)性以及各指標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系，了解麗江云杉對不同海拔梯度下環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)制，為制定科學(xué)的保護(hù)方案和持續(xù)利用高山植物資源奠定基礎(chǔ)，并對以后麗江云杉的遺傳進(jìn)化研究和遺傳改良工作有一定的借鑒意義。 1.2 國內(nèi)外在不同海拔梯度下葉片結(jié)構(gòu)特征的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展 海拔高度被認(rèn)為是影響物種多樣性格局的決定性因素之一，是影響植物生長發(fā)育的重要外界環(huán)境因素之一，其變化能在很大程度上影響

12、植物的生長發(fā)育、組織結(jié)構(gòu)、地理分布等，也影響植物葉片角質(zhì)層厚度、上表皮厚度、光合作用效率等。各種植物經(jīng)過長期的適應(yīng)和進(jìn)化逐漸找到了適合自己的海拔高度和生存環(huán)境。例如：隨著海拔的升高一般溫度是逐漸降低的，因而導(dǎo)致葉面積縮小，上下表皮厚度、柵欄組織和海綿組織厚度及葉總厚度增加等，這些變化都是植物對低溫環(huán)境的適應(yīng)性反應(yīng)。對于長期生長在高山低溫且干旱環(huán)境中的植物， 葉角質(zhì)膜呈增厚趨勢，這種變化可減小葉片表面空氣的流動，提高植物葉片的熱穩(wěn)定性，對保持植物正常的光合作用和呼吸作用非常重要。目前低溫對葉原基和葉芽中幼葉的影響引起了人們的重視：（劉全宏等，2001)對太白紅杉(Larix chinensis)

13、的研究指出，隨著寒冷指數(shù)增大，葉片數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢，而葉片厚度、管胞直徑、葉片的輸導(dǎo)組織和維管束厚度、內(nèi)皮層厚度以及輸導(dǎo)組織和維管束厚度與葉片總厚度之比均呈增大趨勢。原因可能是低溫影響到葉原基的分化及幼葉細(xì)胞的生長，但其機(jī)理尚不清楚，有待近一步探討。在一定范圍內(nèi)海拔高度的增加，葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生相應(yīng)的變化（李有忠等1995）。一般的表現(xiàn)有：（1）葉片厚度隨著海拔高度的增加逐漸加厚，柵欄組織細(xì)胞層數(shù)增多；（2）隨著海拔高度的增加，葉由等面葉向異面葉發(fā)展。在低海拔地區(qū)，有的植物葉肉全由柵欄組織組成，有的植物葉肉全由海綿組織組成，而海拔愈高,海綿組織細(xì)胞愈小，排列愈疏松，細(xì)胞間隙也愈發(fā)達(dá)；（3）葉表

14、皮角質(zhì)膜隨著海拔高度的增加而加厚，葉表皮上的柔毛在高海拔處明顯增多，有的葉表皮細(xì)胞中還出現(xiàn)可著色的內(nèi)含物。然而，不同的植物對環(huán)境的適應(yīng)性及作出的改變不同，因此長期進(jìn)化形成的內(nèi)部或外部結(jié)構(gòu)也不盡相同，從而表現(xiàn)出物種的多樣性。但可以肯定的是不同植物的葉片結(jié)構(gòu)特征都因?yàn)楹０胃叨鹊淖兓l(fā)生了不同的改變，表明了各種參數(shù)的變化與海拔的相關(guān)性，也體現(xiàn)了環(huán)境因子與植物的協(xié)同進(jìn)化。 1.2.1 海拔高度對植物葉肉細(xì)胞的影響 葉肉是葉片的主要部分，是植物進(jìn)行光合作用，呼吸作用，等重要生命活動的場所。葉肉細(xì)胞中的柵欄組織、海綿組織、細(xì)胞形態(tài)、數(shù)目和厚度等發(fā)生變化必然對葉片結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響。在光合作用中，其柵欄組織

15、和海綿組織厚度、細(xì)胞層數(shù)、柵欄細(xì)胞的形態(tài)及其組成方式等的變化直接影響到植物光合作用效率。在干旱河谷生態(tài)環(huán)境中（李芳蘭等，2007），海拔梯度上溫度的變化是影響葉肉組織厚度的主要生態(tài)因子，這進(jìn)一步表明，高溫引起的干旱脅迫限制了植物的生長。尤其在河谷地區(qū)的低海拔地段， 植物面臨的這種干熱環(huán)境的脅迫更加嚴(yán)重，它限制了葉肉細(xì)胞的分裂和生長，因此表現(xiàn)為葉肉和葉片總厚度均減?。欢诟吆０蔚囟?，降水量增加而溫度降低，環(huán)境中水熱狀況有所好轉(zhuǎn)，因此，這種良好的水熱條件有利于植物的生長和發(fā)育，葉肉和葉片總厚度也相應(yīng)增加。柵欄組織與海綿組織的分化程度反映了環(huán)境的水分狀態(tài)。葉肉柵欄組織發(fā)達(dá)，細(xì)胞層數(shù)增加而體積減小，海

16、綿組織相對減少，細(xì)胞間隙減小等變化是植物水分短缺響應(yīng)。葉肉是葉片進(jìn)行光和作用的主要部位，柵欄組織和海綿組織厚度、細(xì)胞層數(shù)及柵欄細(xì)胞的形態(tài)變化等組合的差異必然影響到葉綠體的分布。近方形柵欄細(xì)胞可以提高近軸面和側(cè)面葉綠體分布的密度。隨著海拔升高，葉片單位面積下葉肉細(xì)胞變小，長短徑比增大，葉肉組織面積與葉面積比增大，有利于葉綠體垂直葉表排列，大大提高了光合作用效率及植物對水分的利用率。 1.2.2 海拔高度對植物葉片結(jié)構(gòu)的影響不同的葉片結(jié)構(gòu)有不同的功能，結(jié)構(gòu)的變化必然會導(dǎo)致植物生理功能和生態(tài)功能的改變。有研究認(rèn)為（Chartzoulakis 等，1999），植物葉片組織結(jié)構(gòu)的不同是應(yīng)對環(huán)境變化的一種

17、響應(yīng)。葉片是植物進(jìn)化過程中對環(huán)境變化比較敏感，且可塑性較大的器官，與植物的光合作用和呼吸作用有著密切的關(guān)系，環(huán)境因子如水分、溫度、光照等的變化常導(dǎo)致葉的外部形態(tài)及厚度、表皮細(xì)胞及附屬物，葉肉柵欄組織、海綿組織、胞間隙、厚角組織和葉脈等形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)的差異。這種差異與植物體的生態(tài)生理功能以及生態(tài)系統(tǒng)密切相關(guān)。海拔高度變化導(dǎo)致環(huán)境中各種生態(tài)因子，諸如氧分壓、空氣濕度、土壤溫度及水分狀況、太陽光及紫外線輻射強(qiáng)度、大氣溫度等均發(fā)生了變化，變化著的環(huán)境因子長期作用于植物，必然會導(dǎo)致植物內(nèi)部結(jié)構(gòu)也發(fā)生改變。然而需要說明的是植物的葉片結(jié)構(gòu)是基因與外界環(huán)境共同作用的結(jié)果，不同的物種對于海拔高度的反應(yīng)是不同的，因

18、而長期適應(yīng)環(huán)境而發(fā)生的葉片結(jié)構(gòu)改變也不同。 1.2.3 植物葉片的形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)對CO2濃度變化的響應(yīng)與適應(yīng)CO2是植物光合作用的原料，也是溫室氣體之一。其濃度變化對全球生態(tài)環(huán)境和氣候變遷帶來了深刻影響，對植物的生長也有直接作用。植物對大氣CO2濃度變化的適應(yīng)與響應(yīng)已經(jīng)引起科學(xué)界的普遍關(guān)注，在葉片形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)方面也進(jìn)行了大量研究。高CO2濃度條件下，葉片厚度似乎呈增加趨勢，但不同的受試植物葉表皮、葉肉薄壁組織及厚角組織等的厚度以及它們所占葉片總厚度的比例變化趨勢不相同。如（Rengifo，2002)在CO2濃度控制實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，生長在高濃度CO2下的葉肉柵欄薄壁組織、海綿薄壁組織厚度及其與葉片總厚

19、度的比值明顯下降，而葉片相應(yīng)特征未見變化，并且CO2濃度升高對葉片上表皮和下表皮厚度、葉總面積和比葉面積( SLA) 影響不大。但（Lin 等，2001)對蘇格蘭松(Pinus sylvestris)的研究表明，高濃度CO2下，由于葉片薄壁組織厚度及細(xì)胞尺寸增加，使總厚度和橫切面積明顯增大而寬度不變，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)葉表皮、木質(zhì)部及中柱的相對面積減小，而韌皮部的相對面積明顯增大。該結(jié)果似乎表明，高濃度CO2可抑制葉片厚壁組織的形成，而促進(jìn)薄壁組織細(xì)胞的分裂和生長。高山環(huán)境中CO2和O分壓降低，植物增強(qiáng)氣體交換力度則是面臨的主要矛盾，氣孔作為氣體交換的門戶，對CO2和O等分壓的變化較敏感?，F(xiàn)有研究對高

20、山植物葉表皮氣孔特征未得出一致的結(jié)論。一般認(rèn)為高山植物有下陷的氣孔，主要是由于低溫帶來的生理干旱所致。但研究表明（賀金生等，1994)，高山植物葉表皮氣孔向外突出，氣孔面積(尤其在下表面)減小，而密度及孔下室變大，并且隨著海拔的升高外突出的程度增加，氣孔分布從葉片中央部分向中脈外的表皮各處擴(kuò)展。氣孔外突現(xiàn)象可使其開口增大，能夠減小因外被附屬物所引起的氣孔阻力，從而提高葉片與外界環(huán)境的氣體交換能力，而分布范圍的擴(kuò)大可增強(qiáng)葉片對CO2的攝入，以提高光合作用速率，是植物對高山環(huán)境中低CO2和O分壓的適應(yīng)。 1.2.4 海拔高度對葉片光和作用的影響光合作用是植物物質(zhì)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是全球碳循環(huán)及其他物質(zhì)

21、循環(huán)的最重要環(huán)節(jié)，同時又是一個對環(huán)境條件非常敏感的生理過程。自然條件下，光照強(qiáng)度、空氣溫度、CO2 濃度和空氣相對濕度等通過影響植物的生理因子間接地影響光合作用。研究植物葉片光合作用日變化是分析環(huán)境因子影響植物生長和代謝的重要手段。葉片是植物進(jìn)化過程中對環(huán)境變化較敏感且可塑性較大的器官，在不同選擇壓力下已經(jīng)形成各種適應(yīng)類型，其結(jié)構(gòu)特征最能體現(xiàn)環(huán)境因子的影響或植物對環(huán)境的適應(yīng)。了解植物葉片形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)對環(huán)境變化的響應(yīng)與適應(yīng)是探索植物對環(huán)境變化的適應(yīng)機(jī)制和制定相應(yīng)對策的基礎(chǔ)。柵欄組織與海綿組織的分化程度反映了環(huán)境的水分狀態(tài)：葉肉柵欄組織發(fā)達(dá)，細(xì)胞層數(shù)增加而體積減小，海綿組織相對減少，細(xì)胞間隙減小等

22、變化是植物水分短缺響應(yīng)，該特征有助于CO2等氣體從氣孔下室到光合作用場所的傳導(dǎo)，又可抵消因氣孔關(guān)閉和葉肉結(jié)構(gòu)的變化所引起的CO2傳導(dǎo)率的降低，從而提高植物對水分的利用率，表現(xiàn)出植物的抗旱適應(yīng)性。葉片具有發(fā)達(dá)的網(wǎng)狀葉脈和較大的維管束鞘細(xì)胞可增強(qiáng)從葉脈基部向葉肉細(xì)胞水分傳輸，是植物對干旱脅迫的另一響應(yīng)方式，而機(jī)械組織增強(qiáng)則能夠在逆境中抵御物理損傷和因失水萎蔫而造成的不良影響。研究表明（李芳蘭和包維楷，2005）各種葉片結(jié)構(gòu)之間是互相影響的，而海拔高度影響了光合作用因子，間接導(dǎo)致葉片為適應(yīng)環(huán)境而改變了葉片結(jié)構(gòu)，從而提高光合作用速率。 1.3 研究的目的和意義總結(jié)以往的研究結(jié)果，可以看出生態(tài)學(xué)家們在葉

23、片性狀沿海拔梯度的動態(tài)變化規(guī)律、影響機(jī)制等方面開展了大量的研究工作，并取得了較大進(jìn)展。但是目前關(guān)于葉片性狀的控制機(jī)理及其過程認(rèn)識還不足。因此，在以后的研究中應(yīng)注重利用綜合的研究手段實(shí)現(xiàn)物種的葉片性狀與整個生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能型性狀之間的轉(zhuǎn)換，以便預(yù)測未來氣候模式下，植物乃至生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能特征發(fā)展方向，為決策者提供科學(xué)參考。 葉片性狀不僅可以作為研究植物生理生態(tài)特征對于氣候變化響應(yīng)的有效工具，其在恢復(fù)生態(tài)學(xué)以及古生態(tài)學(xué)等研究領(lǐng)域也有應(yīng)用。首先，在氣候與植被重建方面，可以根據(jù)某些植物葉片性狀與現(xiàn)代氣候的關(guān)系用以定量重建古植被類型和分布格局；其次，在環(huán)境監(jiān)測與評價、生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)方面，葉片性狀的變異

24、特征是監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量的有效工具而在土壤退化、荒漠化和過度放牧等環(huán)境問題中也可以利用葉片性狀特征進(jìn)行評價。此外植物葉片性狀還可以用于一些預(yù)測模型中，例如：不同火燒制度對于不同性狀特征的植物功能群的影響模擬、預(yù)測木本植物在頂級群落中的優(yōu)勢度等等。中國幅員遼闊，植被類型和氣候格局的多樣化為植物葉片性狀的研究提供了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，既可進(jìn)行大區(qū)域尺度上植物葉片性狀在溫度、降水等氣候梯度上的研究，又可進(jìn)行局域尺度上的探討。其中，滇西高山地帶以其獨(dú)特的自然環(huán)境和地理位置，為葉片性狀對于環(huán)境的響應(yīng)研究提供了天然實(shí)驗(yàn)室。雖然目前為止，相關(guān)研究集中于對中國東北草原植物性狀與降水梯度和資源利用等的關(guān)系以及青藏高原植物

25、生理生態(tài)學(xué)功能性狀的研究，但中國對于植物葉片性狀的研究工作仍然比較欠缺。因此，在今后的研究中有必要增強(qiáng)中國對于葉片性狀的研究，從而建立適合于中國的植物葉片性狀研究的方法，揭示中國植被結(jié)構(gòu)特性對于環(huán)境因子的響應(yīng)機(jī)制，為全球尺度下植物葉片性狀的普適性研究提供科學(xué)基礎(chǔ)。172 材料與方法2 材料與方法 2.1 研究地區(qū)概況玉龍雪山位于云南省麗江市玉龍縣境內(nèi)（北緯270322718 57，東經(jīng)10004101001630），處于青藏、云貴高原的銜接部位及滇西北橫斷山區(qū)和滇東高原兩個地貌形態(tài)組合區(qū)域的交界地帶（劉慶等，2003）。玉龍雪山自然保護(hù)區(qū)總面積約26000 hm2，天然林面積約7663 hm2

26、，占總面積的29.47%（楊少華等，2008）。本研究區(qū)位于玉龍雪山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)云杉坪附近，其麗江云杉林為天然原始林。研究區(qū)域內(nèi)受到西南季風(fēng)影響，氣候垂直差異大。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，云杉坪年均氣溫為5.5，年降雨量為1587.5 mm，年蒸發(fā)量為996.1 mm，相對濕度為82%（Yunnan Province Academy of Forestry Plan，1989）。在海拔3200 m附近，麗江云杉在喬木層中成為優(yōu)勢種群，樹高集中在1520 m，平均胸徑可達(dá)3040 cm，并混生有川滇冷杉（Abies forrestii）等。 2.2 研究材料麗江云杉葉片采自麗江玉龍雪山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的不同海

27、拔（2900m；3050m；3200m；3350m）梯度上。2013年5月，在研究區(qū)域內(nèi)29003400m的海拔梯度上，每間隔150m設(shè)置4個海拔梯度實(shí)驗(yàn)樣點(diǎn)：A:2900m；B:3050m；C:3200m；D:3350m。在每個采樣點(diǎn)上選取5株生長基本一致，無病蟲害的成年樹，進(jìn)行葉片取樣。每株選取樹冠下部東、南、西、北4個方向上一年生枝條上的成熟葉片等量若干。用0.1 mol/L的磷酸緩沖液（pH 6.8）輕輕除去表面的污物后，F(xiàn)AA（50%乙醇：甲醛38%：冰醋酸99.5%=90:5:5）野外固定并保存。記錄相關(guān)采樣地的詳細(xì)信息，并帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行切片制作及葉片解剖結(jié)構(gòu)參數(shù)的測定。2.3 研

28、究方法 2.3.1 切片制作和葉片解剖結(jié)構(gòu)參數(shù)的測定在光學(xué)顯微鏡( Nikon ECLIPSE Ti-S，LEICA DM 2000)下觀測葉片角質(zhì)層厚度、上表皮厚度、韌皮部厚度、木質(zhì)部厚度、轉(zhuǎn)輸組織厚度、內(nèi)皮層厚度、維管束直徑、葉片長短徑等9項(xiàng)指標(biāo)，每項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測量5次，取其平均值。 （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，接著在蒸餾水中浸泡48h，期間更換23次蒸餾水，將雜質(zhì)充分洗凈.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，以免造成污染。 （2）取材：取材時，首先挑選符合要求的部分，采用徒手切片的方法。如果切片不理想，則重

29、新取材。 （3）固定：FAA固定液的配置（50-70%乙醇90ml+冰醋酸5ml+37-40%甲醛5ml），常溫下放置24h。麗江云杉葉片洗凈，在載玻片上切成0.5cm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3d，活水沖洗一夜，保存于70%酒精中待用。 （4）葉片的染色：采用番紅整體染色法，于50酒精配制的1番紅染液中染色5h。 （5）脫水：采用梯度濃度法脫水。酒精配制成30、50、70、85、95的體積分?jǐn)?shù)梯度，最后到無水乙醇。材料從低體積分?jǐn)?shù)酒精開始，從低到高逐級進(jìn)行，每級脫水約2小時。材料小和嫩的脫水時間可以縮短，材料大的和硬的脫水時間可以長一些。為保證脫水

30、干凈，脫水時更換100酒精2次。要注意的是，脫水過長，尤其是在高濃度脫水劑中的時間長，材料會變脆，不利于切片。 （6）透明：將材料在2/3純酒精1/3生物制片透明劑、1/2純酒精1/2生物制片透明劑、純生物制片透明劑中依次停留1h。 （7）浸蠟：將材料倒入小瓷碗內(nèi)，取等量低熔點(diǎn)石蠟（5254）用解剖刀切成小塊，放入小瓷碗內(nèi)，放 在40恒溫箱中，經(jīng)過10h滲透，再放入52恒溫箱中2h。然后倒去石蠟，換為5456的石蠟，2h后倒去石蠟，再換新的同樣熔點(diǎn)的石蠟。2h后，倒去石蠟，換為5658的石蠟，再經(jīng)2h即可。 （8）包埋：事先用牛皮紙后較硬、光滑的紙片折好小紙盒若干（11 6cm）。包埋時，不同

31、的材料必須放在不同的紙盒中，每個紙盒通常裝三個材料。然后將已熔化的5658石蠟倒入紙盒中，用溫?zé)岬蔫囎友杆賹⒉牧弦浦潦炛?，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。約12小時后，蠟充分凝固就可以來修蠟塊。小紙盒上必須記錄好材料的名稱。 （9）切片：將做好的蠟塊用刀片修成正六面體，材料周圍保留2mm左右的石蠟，接著把小蠟塊粘到小木塊上。粘貼時先把小蠟塊的一端涂上一層熔化的蠟，然后把小蠟塊粘到小木塊上，再用解剖刀取少量的熔蠟封于小蠟塊基部周圍。將粘好蠟塊的小木塊夾在手搖旋轉(zhuǎn)切片機(jī)的夾物部位，把切片刀裝在切片機(jī)的夾刀部位，調(diào)整小木塊，使材料的切面與刀口平行。切取厚度為10m的蠟帶

32、，放入蠟帶盤中。 （10）展片：載玻片中央滴少許蛋清，涂抹均勻，在上面滴少許蒸餾水。用解剖刀把蠟帶挑起，粗糙面朝上放在水滴中，在3540展片臺上展片，干燥。 （11）脫蠟與封片：染色缸中倒入生物制片透明劑，將載玻片放入染色缸中，2h后取出。用棉棍將少量樹膠滴在材料上，并加蓋玻片，制成永久裝片。 （12）清洗和貼標(biāo)簽：待制片干固后（約需20天），用毛筆和二甲苯清洗載玻片上多余的封片劑，在載玻片的右側(cè)，貼上標(biāo)簽，注明切片的內(nèi)容、切片的編號及日期等。 2.3.2 統(tǒng)計分析所有的數(shù)據(jù)計算分析都采用SPSS 11.5 統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行一元方差分析(one-way ANOVA)，分析海拔梯度上葉片解剖結(jié)構(gòu)

33、特征參數(shù)的差異，平均數(shù)間的多重比較采用Ducans檢驗(yàn)方法。0.01P0.05時為差異顯著，P0.01時為極顯著。3 結(jié)果與分析3 結(jié)果與分析 3.1 麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)在海拔梯度上的差異通過對不同海拔下麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)參數(shù)（圖1）的比較發(fā)現(xiàn)，隨著海拔梯度的上升，麗江云杉葉片長短徑呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，并在海拔3200 m附近達(dá)到最大值，分別為（15200.00556.78）m和（1500100.00）m，當(dāng)海拔低于3200 m時，其葉片長短徑隨著海拔的上升而顯著增大（圖1-A），有利于充分采集光照，提高光合效率；葉片上表皮厚度在（25.456.72）（55.7014.17）m之間，

34、并且其厚度在海拔梯度上的變化與葉片長短徑變化相似，但僅在海拔3200m處，葉片上表皮增厚顯著（圖1-B）；麗江云杉葉片角質(zhì)層厚度隨著海拔上升也呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，但在海拔30503200 m之間的差異不明顯，當(dāng)海拔低于3200 m時，平均每升高150 m，葉片角質(zhì)層將平均增厚3.89 m（圖1-C）；葉片內(nèi)皮層厚度在海拔3200 m附近達(dá)到最大值（46.556.95）m（圖1-D）；在海拔29003200 m之間，平均每升高150 m，麗江云杉葉片維管束直徑和木質(zhì)部、韌皮部、轉(zhuǎn)輸組織厚度相應(yīng)增加11.64%、36.26%、50.00%、27.65%，且在海拔3050 m和3200 m之間

35、差異明顯，當(dāng)海拔超過3200 m 時，四者參數(shù)都顯著減?。▓D1-E、圖1-F）。在圖1中，麗江云杉葉片角質(zhì)層厚度、上表皮厚度、韌皮部厚度、木質(zhì)部厚度、傳輸組織厚度、內(nèi)皮層厚度、維管束直徑和葉片長短徑都會隨著海拔梯度的上升而呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢，且都在海拔3200 m附近達(dá)到最大值，并隨著海拔進(jìn)一步的上升，各項(xiàng)參數(shù)都呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢。 （A）葉片長短徑 （B）上表皮厚度 （C）角質(zhì)層厚度 （D）內(nèi)皮層厚度 （E）維管束直徑 （F）韌皮部厚度、木質(zhì)部厚度、傳輸組織厚度圖1 麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)參數(shù)在海拔梯度上的變化海拔梯度間同一參數(shù)不同字母指示在0.05水平上差異明顯（下圖同） 3.2

36、 麗江云杉葉片解剖特征之間的相關(guān)性從麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)的9項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行的相關(guān)分析可以看出（表1），各個指標(biāo)之間大多都存在一定的相關(guān)性。其中在角質(zhì)層厚度、上表皮厚度、韌皮部厚度、木質(zhì)部厚度、轉(zhuǎn)輸組織厚度、內(nèi)皮層厚度、葉片長短徑這8項(xiàng)指標(biāo)中，除了葉片長短徑之間和葉片短徑與韌皮部厚度之間不具有相關(guān)性外，其他指標(biāo)之間都具有相關(guān)性。而維管束直徑只與上表皮厚度、木質(zhì)部厚度成顯著正相關(guān)（P0.05）。內(nèi)皮層厚度、上表皮厚度分別與韌皮部厚度、木質(zhì)部厚度等6項(xiàng)指標(biāo)成極顯著正相關(guān)（P0.01）。表1 麗江云杉葉片解剖特征之間的相關(guān)系數(shù)參數(shù)ParameterL lLwEthScthUe thTt thP thX t

37、hVb dL l1L w0.4 351E th0.755*0.628*1Sc th0.682*0.703*0.715*1Ue th0.710*0.721*0.726*0.844*1Tt th0.618*0.709*0.784*0.583*0.595*1P th0.591*0.4530.749*0.691*0.733*0.599*1X th0.779*0.709*0.849*0.625*0.724*0.866*0.590*1Vb d0.4810.4190.4480.4900.615*0.4190.0950.618*1L l: 葉片長徑 Leaf length; L w: 葉片短徑Leaf wid

38、th; E th: 內(nèi)皮層厚度 Endodermis thickness; Sc th: 角質(zhì)層厚度 Stratum cormeum thickness; Ue th: 上表皮厚度 Upper epidermis thickness; Tt th: 轉(zhuǎn)輸組織厚度 Transfusion tissue thickness; P th: 韌皮部厚度 Phloem thickness; X th: 木質(zhì)部厚度 Xylem thickness; Vb d: 維管束直徑 Vascular bundle diameter*. 在0.01 水平（雙側(cè)）上極顯著相關(guān); *. 在 0.05 水平（雙側(cè)）上顯著相

39、關(guān)。 4 討論與結(jié)論4 討論與結(jié)論植物個體所表現(xiàn)出來的性狀是由基因決定的，但是在一定程度上又受到環(huán)境條件的影響（徐炳生，1986）。長期生活在某一區(qū)域的植物會受到環(huán)境作用的影響，使其形成了適應(yīng)此特定環(huán)境的生理生態(tài)特征。植物中的葉片與外界環(huán)境直接接觸，不僅對環(huán)境因子的變化敏感，還因其針葉植物中的葉片解剖結(jié)構(gòu)特殊，更能體現(xiàn)環(huán)境因子與植物的協(xié)同進(jìn)化（王勛陵等，1989；張明明和高瑞馨，2012）。隨著海拔的上升，各種環(huán)境因子都會發(fā)生不同程度的變化，而植物的生長發(fā)育長期受到這些環(huán)境因子的影響，使得植物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)朝著適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的方向進(jìn)化，導(dǎo)致了不同海拔梯度下麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)的差異性。植物葉片的

40、長短徑直接影響著葉片面積的大小，由于較大的葉片面積具有較多的色素和蛋白質(zhì)含量，因此具有較強(qiáng)的光合作用能力和生長速率（Liu F等，2005）。本研究中，麗江云杉葉片的長短徑隨著海拔的上升而都呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，并在海拔3200 m處達(dá)到最大值，隨后明顯下降 。葉片長短徑的增大有利于充分采集光照，促進(jìn)植物更好的生長，這與陳曉莉（陳曉莉，2008）的研究結(jié)果相類似。當(dāng)海拔超過3200 m時，葉片長短徑顯著減小，這可能是因?yàn)楦吆０蔚貐^(qū)光照過強(qiáng)，植物不能適應(yīng)生長的原因；有研究表明，植物葉片的表皮細(xì)胞和表皮角質(zhì)層具有防止水分過度蒸騰，抵抗外界惡劣環(huán)境和病蟲侵害的作用（賀學(xué)禮,2001)。在海拔29

41、003200 m處，葉片上表皮和角質(zhì)層厚度不斷增大，而在海拔3350 m處顯著減小。在高海拔地區(qū)，低溫和干旱脅迫會使得葉片表皮和角質(zhì)層厚度有增大的趨勢，以保持植物正常的呼吸代謝，這在賀金生(賀金生等,1994）關(guān)于高山櫟葉的形態(tài)結(jié)構(gòu)研究中有過類似報道；植物葉片中的內(nèi)皮層和維管束在植物葉片中起著運(yùn)輸、支持的作用，本研究中麗江云杉葉片內(nèi)皮層厚度和維管束直徑隨著海拔的上升呈現(xiàn)出先增大后減小的相似變化，相似的結(jié)果在張明明（張明明，2012）、沈?qū)帠|（沈?qū)帠|，2014）等的研究中有所報道，而其機(jī)理有待進(jìn)一步研究；葉片中的韌皮部、木質(zhì)部、轉(zhuǎn)輸組織作為葉脈的組成部分，可以為植物輸送有機(jī)質(zhì)、水分和無機(jī)鹽等。當(dāng)

42、海拔低于3200 m時，隨著海拔的上升，葉片中的韌皮部、木質(zhì)部、轉(zhuǎn)輸組織厚度呈增大趨勢，這可能是由于當(dāng)海拔升高時，各種環(huán)境因子都朝著適應(yīng)植物生長的方向發(fā)展，使得植物細(xì)胞生長代謝加快，促進(jìn)植物生長。當(dāng)海拔超過3200 m時，韌皮部、木質(zhì)部、轉(zhuǎn)輸組織厚度顯著減小，有研究（張立杰等，2006）認(rèn)為，在高海拔地區(qū)，低溫和較強(qiáng)的光照使得植物細(xì)胞生長速度緩慢，導(dǎo)致光合作用的產(chǎn)物消耗較少，葉片中的韌皮部、木質(zhì)部、轉(zhuǎn)輸組織厚度變薄。通過對麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)之間相關(guān)性的對比發(fā)現(xiàn)，本研究中測定的9個指標(biāo)之間基本都具有相關(guān)性，這說明測定的9項(xiàng)指標(biāo)對環(huán)境的改變都會表現(xiàn)出其適應(yīng)性，相互之間也具有一定的聯(lián)系。上表皮厚度

43、與韌皮部厚度、木質(zhì)部厚度、葉片長短徑等6項(xiàng)指標(biāo)成極顯著正相關(guān)，說明上表皮厚度的變化與韌皮部厚度、木質(zhì)部厚度、內(nèi)皮層厚度、角質(zhì)層厚度和葉片長短徑的變化是一致的，這可能是受到高海拔水分因子、低溫和光照強(qiáng)度引起的，其機(jī)理有待進(jìn)一步探討。綜合分析表明，隨著不同海拔梯度上環(huán)境因子的改變，麗江云杉葉片解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生了不同程度上的變化，具體表現(xiàn)為：玉龍雪山海拔3200 m附近的環(huán)境最適合麗江云杉的生長，此處的麗江云杉在喬木層中成為優(yōu)勢種群；海拔低于3200 m時，麗江云杉葉片角質(zhì)層厚度、上表皮厚度、韌皮部厚度、木質(zhì)部厚度、轉(zhuǎn)輸組織厚度、內(nèi)皮層厚度、維管束直徑、葉片長短徑隨著海拔的升高而呈現(xiàn)出增大的趨勢，逐漸進(jìn)

44、入適合生長的區(qū)域；在高海拔地區(qū)（3200 m以上），各種環(huán)境因子已不再適合麗江云杉生長所需要的條件，測量的各項(xiàng)指標(biāo)明顯下降，麗江云杉種群分布的正面影響逐漸減弱。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 Chartzoulakis K, Patakas A, B osabal id is A M. Change in water relations, photosynthesis and leaf anatomy induced by inter mitten t drought in two olive cultivars. Environ Exp Bot, 1999, 42: 113- 120.2 Liu F,

45、Andersen M N, Jacobsen S E, et al. Stomatal control and water use efficiency of soybean during progressive soil drying J. Environmental and Experimental Botany, 2005,54:33-40. 3 Lin JX, Jach ME, Ceulemans R (2001) Stomataldensenty and needle anatomy of Scots pine ( Pinussylvestris) are affected by e

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