耐鹽樹莓突變體葉片的解剖結(jié)構(gòu)變化

張般般++楊靜慧++劉艷軍++李珍++張超++李冰

摘 要：為了擴(kuò)大樹莓的栽植范圍，使其適應(yīng)鹽堿地區(qū)種植，本研究以凱歐樹莓植株和其耐鹽突變體為材料，通過解剖鏡和體式顯微鏡觀察，比較了兩者的解剖結(jié)構(gòu)差異。結(jié)果表明，耐鹽突變體的海綿組織厚度、柵欄組織厚度、角質(zhì)層厚度均大于凱歐對(duì)照株。耐鹽突變體的氣孔密度小于凱歐對(duì)照株，氣孔大小大于凱歐對(duì)照株。耐鹽突變體的下表皮毛也較凱歐對(duì)照株濃密。總之，耐鹽突變體更具有旱生植物的葉片結(jié)構(gòu)特征。

關(guān)鍵詞：樹莓；解剖結(jié)構(gòu)；葉片；突變體

中圖分類號(hào)：S663.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.12.015

Changes of Anatomical Structure of Salt Tolerant Mutant of Raspberry Leaves

ZHANG Banban1，YANG Jinghui1， LIU Yanjun1， LI Zhen1， ZHANG Chao1， LI Bing2

（College of Horticulture and Landscape， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China）

Abstract： In order to expand the scope of raspberry planting and make it adapt saline areas planted， taking Kaiou raspberry plants and salt tolerance mutants as the material， the anatomical differences between the two were compared by observation of dissecting microscope and stereo microscope. The results showed that spongy tissue thickness， palisade tissue thickness， cuticle thickness of sait tolerant mutant were greater than Kaiou control strain. The stomatal density of the salt tolerant mutant was less than Kaiou Control plant， but stomatal size was greater .The following table fur of the salt tolerant mutant was thicker than that of Kaiou Control plant. In a word， salt tolerant mutant leaf owned more structural characteristics of xeric plants.

Key words： raspberry； anatomical structure； leaf； mutant

樹莓被譽(yù)為“21世紀(jì)功能性保健漿果”，果實(shí)中特有的樹莓花青素物質(zhì)具有提高視力、抗衰老和防癌等功效[1]。除了果實(shí)具有保健效果外，樹莓苗木還適應(yīng)能力強(qiáng)，耐瘠薄，有防風(fēng)固沙的功能，在我國生態(tài)環(huán)境發(fā)展中起到了很大作用[2]。目前，隨著國內(nèi)外樹莓產(chǎn)業(yè)的興起，人們對(duì)樹莓價(jià)值的認(rèn)識(shí)不斷提高[3]，其種植面積不斷擴(kuò)大，加工產(chǎn)品日益豐富，如樹莓果醬、果酒[4]、果汁。樹莓中的樹莓籽油還被開發(fā)應(yīng)用于牙膏、洗發(fā)水、口紅等化妝品中[5]。當(dāng)前我國大宗水果相對(duì)過剩、小漿果相對(duì)稀缺，以樹莓為核心的小漿果產(chǎn)業(yè)必將成為水果行業(yè)的新寵[6]。

近年來，我國樹莓的研究大多集中在引種栽培試驗(yàn)上，如郭長杰等[7]進(jìn)行了樹莓新品種在阜新地區(qū)的引種研究，張群英等[8]進(jìn)行了野生樹莓的引種研究，趙素菊[9]總結(jié)了樹莓高產(chǎn)的栽培及管理技術(shù)。而關(guān)于樹莓耐鹽方面的研究非常少，岳麗娜[10]通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法向黑樹莓轉(zhuǎn)入耐鹽基因以獲得耐鹽樹莓植株。但關(guān)于樹莓耐鹽突變體的研究目前還屬于空白。

為擴(kuò)大樹莓的栽植范圍，使其適應(yīng)鹽堿地區(qū)種植，滿足鹽堿地區(qū)對(duì)樹莓的市場(chǎng)需求，本研究選擇了適應(yīng)性較強(qiáng)的樹莓品種凱歐作為試驗(yàn)材料，通過鹽誘變得到耐鹽突變體，初步探討了兩者的解剖學(xué)特性，可為相關(guān)研究及實(shí)現(xiàn)凱歐耐鹽突變體的推廣種植提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

材料為樹莓（Rubus corchorifolius Linn. f.）品種凱歐及其耐鹽突變體。凱歐由中國農(nóng)科院鄭州果樹研究所提供。凱歐耐鹽突變體由天津農(nóng)學(xué)院園林植物試驗(yàn)室誘導(dǎo)培育而成。

樹莓苗木扦插繁殖的一年生苗于2012年11月份栽植于西青楊柳青，每處理1株，9次重復(fù)，栽植株行距1.5 m×2.5 m。土壤含鹽量為0.25%，pH值為8.5。苗木栽植前對(duì)土壤進(jìn)行深翻1 m，施牛糞74.6 m3·hm-2。采用籬壁式整枝，修剪。冬季下架，進(jìn)行埋土防寒。

1.2 試驗(yàn)方法

采用隨機(jī)取樣方法于2015年6月取植株中下部枝條和枝條中部的成熟葉片進(jìn)行測(cè)定。觀測(cè)凱歐及其突變體的葉片橫切面解剖結(jié)構(gòu)、葉下表皮氣孔密度、氣孔大小，表皮毛數(shù)量。

葉片結(jié)構(gòu)觀察：從樣株中隨機(jī)選取枝條中部無病蟲害的成熟葉片10片，用徒手切片法橫切葉片中部無主脈部分制成臨時(shí)裝片，在顯微鏡下觀察，每個(gè)葉片隨機(jī)觀察3個(gè)視野。

氣孔觀測(cè)：從樣株中隨機(jī)選取枝條中部無病蟲害的成熟葉片10片，徒手撕取下表皮，制成臨時(shí)裝片，在顯微鏡下觀察。每個(gè)葉片隨機(jī)觀察3個(gè)視野。

表皮毛觀測(cè)：從樣株中隨機(jī)選取枝條中部無病蟲害的成熟葉片10片，在體視顯微鏡下觀察。每個(gè)葉片隨機(jī)觀察3個(gè)視野。

本試驗(yàn)使用Leica DM2000顯微鏡對(duì)葉片結(jié)構(gòu)與氣孔進(jìn)行觀測(cè)；使用Canon體視顯微鏡對(duì)表皮毛進(jìn)行觀測(cè)；用CAD軟件進(jìn)行細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)大小的測(cè)定，用EXCEL和SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 凱歐對(duì)照株與耐鹽突變體葉片橫切面葉肉組織比較

由圖1可以看出，凱歐對(duì)照株橫切面的柵欄組織厚度為13.24 μm，耐鹽突變體橫切面的柵欄組織厚度為14.56 μm，兩者柵欄組織厚度相近，無顯著差異。凱歐對(duì)照株橫切面的海綿組織厚度為20.98 μm，耐鹽突變體橫切面的海綿組織厚度為27.60 μm，比對(duì)照株加厚6.62 μm（31.6%）。由計(jì)算可得，凱歐對(duì)照株柵欄組織和海綿組織的比值為0.63，耐鹽突變體柵欄組織和海綿組織的比值為0.53，下降了18.9%，這與武春霞等[11]的結(jié)論一致。

2.2 凱歐對(duì)照株與耐鹽突變體葉片橫切面角質(zhì)層厚度比較

由圖2可以看出，耐鹽突變體角質(zhì)層厚度大于凱歐對(duì)照株，厚度為1.69 μm，凱歐對(duì)照株角質(zhì)層厚度為1.40 μm，耐鹽突變體角質(zhì)層比凱歐對(duì)照株角質(zhì)層加厚0.29 μm（20.7%）。

角質(zhì)層是植物地上器官表面的一層脂肪性物質(zhì)。其功能主要起保護(hù)作用，在水分匱乏的條件下，植物可以通過增加角質(zhì)層的厚度來減少水分的蒸發(fā)[12]，適應(yīng)缺水環(huán)境。因此，耐鹽突變體在干旱或水分缺乏的環(huán)境下適應(yīng)能力更強(qiáng)。

2.3 凱歐對(duì)照株與耐鹽突變體葉片下表皮氣孔特性比較

從表1可以看出，凱歐對(duì)照株與耐鹽突變體的氣孔密度差異不顯著，凱歐對(duì)照株氣孔密度為584.40個(gè)·mm-2，耐鹽突變體氣孔密度小于凱歐對(duì)照株為578.13個(gè)·mm-2。

兩種樹莓葉片的氣孔均是由2個(gè)腎形的保衛(wèi)細(xì)胞組成的普通型氣孔，保衛(wèi)細(xì)胞的大小反應(yīng)了氣孔的大小。由表1可知，耐鹽突變體的保衛(wèi)細(xì)胞的長度長于凱歐對(duì)照株，為22.92 μm，凱歐對(duì)照株的保衛(wèi)細(xì)胞的長度為19.45 μm。兩種樹莓葉片氣孔保衛(wèi)細(xì)胞的寬度與長度的變化趨勢(shì)相同，耐鹽突變體的保衛(wèi)細(xì)胞的寬度寬于凱歐對(duì)照株，為6.49 μm，凱歐對(duì)照株的保衛(wèi)細(xì)胞的寬度為5.60 μm?？傮w來說，耐鹽突變體的氣孔密度小于凱歐對(duì)照株，氣孔大小大于凱歐對(duì)照株。

2.4 凱歐對(duì)照株與耐鹽突變體葉片表皮毛比較

圖3顯示，在相同倍數(shù)下觀測(cè)，凱歐對(duì)照株下表皮有少量的、粗壯的表皮毛，耐鹽突變體下表皮毛與對(duì)照株相比較細(xì)、較密集。表皮毛與表皮上的氣孔、角質(zhì)層、蠟質(zhì)等互相配合，共同完成保護(hù)植物水分、防止水分散失的功能。

3 結(jié)論與討論

有研究表明，葉片的解剖結(jié)構(gòu)與其抗旱、耐鹽堿性具有一定的相關(guān)性，如楊海燕、孫明[13]比較了3份典型菊屬野生種耐鹽性及其解剖結(jié)構(gòu)，王桂芹、段亞軍[14]研究了向日葵不同品種耐鹽堿性與解剖結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。本試驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)，耐鹽突變體的海綿組織、柵欄組織、角質(zhì)層均比凱歐對(duì)照株的厚。但也有研究報(bào)道，海綿組織增厚會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞間間隙增大[15]，不利于保水，但由于其表皮層的角質(zhì)層變厚，提高了耐旱性、耐鹽性。

本研究還發(fā)現(xiàn)耐鹽突變體的氣孔密度小于凱歐對(duì)照株，氣孔大小大于凱歐對(duì)照株。氣孔是蒸騰過程中水蒸氣從體內(nèi)排到體外的主要出口，也是光合作用和呼吸作用與外界氣體交換的通道，從而影響著蒸騰、光合、呼吸等作用過程[16]。有研究表明，氣孔器越大，氣孔的開張度也就越大，通過氣孔蒸發(fā)的水分越多，不利于植物抗鹽、抗旱，但氣孔密度對(duì)植物適應(yīng)脅迫環(huán)境的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣孔器大小[17]。就氣孔密度而言，許多研究發(fā)現(xiàn)氣孔密度小的植物水分蒸發(fā)較少[18-20]，在干旱或鹽漬化的土地上適應(yīng)性更強(qiáng)；本研究發(fā)現(xiàn)耐鹽突變體的下表皮毛也較于凱歐對(duì)照株濃密?？傊?，耐鹽突變體具有更多的耐鹽、耐旱的解剖結(jié)構(gòu)特征，適應(yīng)干旱或水分缺乏環(huán)境的能力就更強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳亞欄， 趙龍才. 麻江藍(lán)莓創(chuàng)奇跡[J]. 當(dāng)代貴州， 2012（28）：28-29.

[2]趙萬林. 當(dāng)前樹莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)剖析[J]. 農(nóng)技服務(wù)， 2014， 31（6）：220-221.

[3]袁藝， 李純， 張揚(yáng)，等. 不同基因型樹莓營養(yǎng)成分比較的研究[J]. 食品工業(yè)科技， 2010， 31（10）：356-359.

[4]楊筑. 祥佰瑞樹莓酒：引領(lǐng)行業(yè)快速發(fā)展開辟果酒健康之路[J]. 中國農(nóng)村科技， 2015（9）：56-59.

[5]張清華， 董鳳祥. 樹莓發(fā)展現(xiàn)狀與前景（上）[J]. 林業(yè)實(shí)用技術(shù)， 2007（11）：9-11.

[6]許平飛.我國樹莓研究現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化前景分析[J].中國園藝文摘， 2016， 32（6）：50-52.

[7]郭長杰. 樹莓新品種（系）在阜新地區(qū)的引種試驗(yàn)[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016（2）：80-83.

[8]張群英， 文光琴， 李永霞，等. 優(yōu)良樹莓品種及當(dāng)?shù)匾吧鷺漭囊N比較研究[J]. 種子， 2015， 34（1）：100-103.

[9]趙素菊. 樹莓高產(chǎn)栽培技術(shù)[J]. 科技致富向?qū)В?2015（5）：19.

[10]岳麗娜. 黑樹莓再生體系的建立和農(nóng)桿菌介導(dǎo)的耐鹽基因轉(zhuǎn)化[D]. 重慶：西南大學(xué)， 2008.

[11]武春霞， 陳興華， 楊靜慧，等. 鹽脅迫下兩種櫻桃葉片解剖結(jié)構(gòu)變化研究[J]. 中國南方果樹， 2014， 43（5）：89-91.

[12]蘇坤梅. 不同濃度NaCl處理對(duì)鹽地堿蓬營養(yǎng)器官內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響[D]. 濟(jì)南：山東師范大學(xué)， 2003.

[13]楊海燕， 孫明. 3份典型菊屬野生種耐鹽性及其解剖結(jié)構(gòu)比較[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2016， 44（1）：62-66.

[14]王桂芹， 段亞軍. 向日葵不同品種耐鹽堿性與解剖結(jié)構(gòu)比較研究[J]. 赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（漢文哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版）， 2002（6）：34-36.

[15]林玲玲， 黃麗， 仇建標(biāo)，等. 長期水淹脅迫下的北移秋茄形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理變化[J]. 科技通報(bào)， 2016， 32（5）：56-60.

[16]韓亞平， 李安平， 李亞靈，等. 不同根際溫度處理對(duì)番茄葉片氣孔的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2015， 43（10）：1234-1236.

[17]陳倩倩， 范陽陽， 郝影賓，等. 不同土壤水分含量對(duì)玉米氣孔發(fā)育過程和蒸騰耗水量的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2011， 29（3）：75-79.

[18]楊靜慧， 孟娜， 左鳳月，等. 野生白刺和堿蓬的葉水勢(shì)、表皮解剖結(jié)構(gòu)與耐鹽性[J]. 天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2013（3）：5-8.

[19]張偉玉. 四種野生鹽生植物解剖結(jié)構(gòu)與抗旱耐鹽性[J]. 廣西植物， 2008， 28（5）：580-584.

[20] 楊曉玲， 郭金耀. 矮牽牛耐鹽的形態(tài)結(jié)構(gòu)研究[J]. 北方園藝， 2011（15）：113-115.