小蓬竹不同天然居群解剖形態(tài)差異

劉濟明++李麗霞++趙曉鵬

摘要：運用石蠟切片技術和光鏡觀測方法，對6個小蓬竹[Drepanostachyum luodianense （Yi et R.S.Wang） Keng f.]居群根莖葉的解剖形態(tài)進行統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示：各解剖形態(tài)存在不同程度分化，根的各指標形態(tài)變異系數(shù)范圍為85%～3.60%；莖的各指標形態(tài)變異系數(shù)范圍為3.50%～50.71%；葉的各指標形態(tài)變異系數(shù)范圍為0～58.55%。根、莖、葉解剖形態(tài)除個別指標外，變異系數(shù)均在10%以上，表明小蓬竹對生境變化反應靈敏，形態(tài)可塑性強，對環(huán)境適應能力強，遺傳多樣性比較豐富。

關鍵詞：小蓬竹；天然居群；解剖形態(tài)；變異

中圖分類號： S718.54文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）05-0231-03

小蓬竹[Drepanostachyum luodianense （Yi et R.S.Wang） Keng f. ]屬竹亞科鐮序竹屬，主產(chǎn)于貴州省黔南州、黔西南州、安順市一帶，是喀斯特石山地區(qū)的適生性竹種，對土壤保水、保肥、固土能力效果顯著，其外形美觀、觀賞價值高，可作為良好的紙漿原料，但是近年來小蓬竹無性系種群嚴重退化，種群數(shù)量急劇減少，已被列為極危物種之一[1-4]。植物解剖學是研究植物各個部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)學科，植物解剖學在闡明植物生長發(fā)育機制、界定植物種屬類別、推動生命科學向微觀層次領域發(fā)展過程中，起到了極為重要的作用?，F(xiàn)有研究主要集中在特定生境條件下植物營養(yǎng)器官的生態(tài)解剖學機制研究以及同一生態(tài)因子對植物營養(yǎng)器官解剖結(jié)構(gòu)的影響等方面[5-12]。然而，解剖形態(tài)觀察和比較分析作為認識、保護、開發(fā)小蓬竹的有效途徑卻鮮見報道。馬玉棟等、宋桂卿等對國產(chǎn)鐮序竹屬竿的解剖及其在分類中的意義進行研究[13-14]。本研究結(jié)合解剖學技術，對小蓬竹不同天然居群解剖形態(tài)差異進行研究，從解剖形態(tài)差異角度揭示小蓬竹不同居群遺傳多樣性狀況，了解小蓬竹不同居群形態(tài)特征差異，旨在為小蓬竹形態(tài)特征遺傳多樣性研究提供基礎[15-17]。

1材料與方法

2012年7—9月對貴州省6個縣的小蓬竹分布地進行調(diào)查取樣，在植株中部選取葉片，由于小蓬竹的木質(zhì)化、纖維化程度比較嚴重，根、莖都選取幼嫩的材料。

1.1制片方法

將野外取得的材料保存于70%乙醇配制的FAA固定液中，根、莖用刀片切為長0.5 cm的小塊，葉片則從其中脈兩側(cè)截取0.5～1.0 cm大小的組織塊待用。根直接進行后續(xù)操作，葉片需要用15%HF進行去硅處理39 h，莖需要用20%乙二胺中軟化3 d，之后進行后續(xù)操作。

1.2制片觀察

將制作好的根、莖、葉的切片常溫下放置1周后用多媒體數(shù)碼顯微鏡觀察，測量并記錄根、莖、葉微觀結(jié)構(gòu)特征。

1.3指標測定方法

葉指標測定方法：直接觀察制片圖片，獲取主脈維管束數(shù)、葉肉細胞層數(shù)、主脈泡狀細胞數(shù)（選取3個視野進行測定，取均值）。利用圖像分析系統(tǒng)測定氣腔大小（測定同一視野中的3個氣腔，取均值）。根指標測定方法：通過直接觀察制片圖片獲取根的各個形態(tài)指標（選取3個視野進行測定，取均值）。莖指標測定方法：利用圖像分析系統(tǒng)測定莖維管束的相關形態(tài)指標。由于維管束外、中、內(nèi)各部分維管束大小不相同，測定時分別選取外、中、內(nèi)3個部分的維管束進行測定（同一視野3次重復，取均值）。

2研究地概況

各縣小蓬竹采樣地概況列于表1。小蓬竹采樣地年平均氣溫變化范圍為17.0～19.3 ℃，年均降水量為1 200～1 400 mm，海拔348 ～980 m，種群面積為500～50 000 m2。

3結(jié)果與分析

3.1小蓬竹根、莖、葉解剖結(jié)構(gòu)

3.1.1小蓬竹根解剖結(jié)構(gòu)小蓬竹幼根的表皮細胞常向外突起形成根毛，吸收水分、無機鹽。根的表皮并不永久保留，而是隨時間的推移最終脫落。從圖1可以看出，小蓬竹的皮層細胞大小從外到內(nèi)均是小→大→小，即小蓬竹根的外皮層細胞、內(nèi)皮層細胞均小于皮層薄壁細胞，6個種群的纖維組織細胞一般都在2～4層。小蓬竹根的原生導管為圓形，體積很小，遠離根的髓部；后生大導管的體積較大，靠近根的髓部，后生大導管數(shù)目因小蓬竹的居群不同而具有較大的差異。不同居群根的原生導管和后生大導管的形態(tài)和數(shù)量均有差異，中柱的髓部也有差異，有的中央大部分細胞是薄壁細胞，有的輕度加厚。不同居群維管柱所占比例具有差異，表明維管柱在根結(jié)構(gòu)中所占的比例因居群的不同而存在差異。

3.1.2小蓬竹莖解剖結(jié)構(gòu)在40倍顯微鏡下，小蓬竹橫切表1各縣小蓬竹采樣地概況地理位置年平均溫度（℃）年均降水量（mm）海拔（m）小蓬竹種群面積（m2）坡位坡向坡度羅甸縣董架鄉(xiāng)董架村18.61 200840 50 000中陽坡斜坡冊亨縣慶坪鄉(xiāng)者王村19.11 4008108 000上陽坡斜坡貞豐縣平街鄉(xiāng)冗染村17.51 200348 800中陰坡陡坡望謨縣桑朗鎮(zhèn)興活村19.01 222810 500中陰坡陡坡安龍縣坡腳鄉(xiāng)八坎村19.31 219980 3 000上陽坡斜坡平塘縣掌布鄉(xiāng)桃坡村17.01 259875 10 000上陽坡斜坡面上，6個居群小蓬竹莖的表皮層均為一層橫向排列，且厚壁細胞排列緊密，細胞較皮下層細胞、皮層細胞大。小蓬竹莖皮層為2～3層，緊貼著表皮層，且有0～1層加厚現(xiàn)象。小蓬竹的維管束零散分布于基本薄壁組織當中，為緊腰型，小蓬竹的幼莖橫切面表現(xiàn)為含髓的實心竹，成熟莖的橫切面表現(xiàn)為不含髓的空心竹（圖2）。

3.1.3小蓬竹葉解剖結(jié)構(gòu)葉的基本結(jié)構(gòu)分為表皮、葉肉、葉脈，上表皮有泡狀細胞、硅細胞、氣孔器、表皮毛等結(jié)構(gòu)，葉肉中有呈梭形的細胞——氣腔，呈橫向排列（圖3）。

3.2不同小蓬竹居群間指標變異分析

3.2.1不同居群根解剖分析由表2可知，小蓬竹根纖維細胞層數(shù)變化范圍為2.00～3.67層，均值為2.78層；后生大導管數(shù)變化范圍為4.33～11.67個，均值為7.61個；氣腔數(shù)變化范圍為0～10個，均值3個；環(huán)內(nèi)皮層變化范圍1～4層，均值為1.72層。6個小蓬竹天然居群間除根的纖維細胞層數(shù)外，其余3個根指標變異系數(shù)均大于10%，后生大導管數(shù)、氣腔變異系數(shù)更是高達169.39%、360.00%，表明小蓬竹根的后生大導管、氣腔受環(huán)境影響很大，根纖維細胞層數(shù)變異系數(shù)最小，表明其受環(huán)境影響比較小，遺傳穩(wěn)定性比較高。

3.2.2不同居群葉解剖分析由表3可知，小蓬竹主脈維管束范圍為1.00～5.00個，均值2.33個；葉肉細胞層數(shù)范圍為4.00～6.00層，均值5.00層；氣腔長范圍為 34.79～61.68 μm，均值為45.28 μm；氣腔寬范圍為6.63～10.29 μm，均值8.25 μm；泡狀細胞數(shù)在種群間無變化，均為3.00個。6個小蓬竹天然居群間除葉的泡狀細胞外，其余4個指標的變異系數(shù)均大于16.87%，說明小蓬竹葉形態(tài)在種群間的遺傳多樣性比較豐富，變異系數(shù)最大的是主脈維管束，為58.55%，其次是葉肉細胞層數(shù)，為21.91%，泡狀細胞變異系數(shù)最小，為0，說明泡狀細胞基本不受環(huán)境影響，遺傳穩(wěn)定性很高。氣腔長、氣腔寬的變異系數(shù)分別為2133%、1687%。

3.2.3不同居群莖解剖分析由表4可知，小蓬竹單位面積維管束密度變化范圍為6.30～41.75個/mm2，均值30.03個/mm2；徑向?qū)捵兓秶鸀?4.23 ～302.14 μm，均值為13822 μm；弦向?qū)捵兓秶鸀?1.75～197.25 μm；徑向/弦向變化范圍為0.650～0.759，均值為0.680。6個小蓬竹天然居群間除莖維管束徑向/弦向外，其余3個形態(tài)指標變異系數(shù)均大于42.76%，變異系數(shù)最大的是徑向?qū)?，?0.71%，其次是弦向?qū)?，?8.91%，維管束密度變異系數(shù)與徑向?qū)捄拖蚁驅(qū)捪嗖畈淮螅f明這3個指標受環(huán)境的影響較大；徑向/弦向變異系數(shù)最小，為3.50%，說明其受環(huán)境影響比較小，遺傳穩(wěn)定性比較高。

4結(jié)論與討論

生長于不同生態(tài)環(huán)境中的植物常表現(xiàn)出不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)，這通常被認為是植物對特殊生境的演化適應。同一物種的形態(tài)結(jié)構(gòu)差異大小依賴環(huán)境的不同，這些積累下的變異或突變往往能夠在長期的進化過程中被選擇留下遺傳給后代[18-22]。本研究對6個小蓬竹居群根莖葉解剖形態(tài)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，其各解剖形態(tài)存在不同程度分化，根的各指標形態(tài)變異系數(shù)范圍為8.53%～360.00%，變異系數(shù)從大到小依次為氣腔數(shù)>后生大導管>環(huán)內(nèi)皮層>纖維細胞層數(shù)；莖的各個指標形態(tài)變異系數(shù)范圍為3.50%～50.71%，變異系數(shù)從大到小為徑向?qū)?gt;弦向?qū)?gt;維管束密度>徑向?qū)?弦向?qū)?；葉的各個指標形態(tài)變異系數(shù)范圍為0～58.55%，變異系數(shù)從大到小為主脈維管束數(shù)>葉肉細胞層數(shù)>氣腔長>氣腔寬>泡狀細胞數(shù)。小蓬竹根、莖、葉解剖形態(tài)除個別指標外，變異系數(shù)均在10%以上，表明小蓬竹對生境變化反應靈敏，形態(tài)可塑性大，對環(huán)境適應能力強，遺傳多樣性比較豐富，原因可能是形態(tài)特征是基因與環(huán)境共同作用的產(chǎn)物[9]。同時可以看出，在根、莖、葉的解剖形態(tài)指標中，根某些指標變異系數(shù)明顯大于葉、莖，這可能是由于根生長于土壤中與環(huán)境因子直接作用的結(jié)果。小蓬竹是喀斯特石山地區(qū)的適生性竹種，本研究為喀斯特石山地區(qū)造林材料的選育提供了較大的變異基礎，但選取的形態(tài)指標有限，今后選擇小蓬竹的哪種變異類型作為喀斯特地區(qū)的高效造林綠化樹種，還應選取更多的變異指標進行系統(tǒng)評價。

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