五種含笑屬植物葉片抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)的篩選與抗寒性評(píng)價(jià)

譚殷殷 金曉玲 余秋岫 孫凌霄

摘 要：為篩選醉香含笑（Michelia macclurei）、‘丹霞含笑（Michelia ‘Danxia）、紫花含笑（M. crassipes）、‘玉霞含笑（Michelia ‘Yuxia）和云南含笑（M. yunnanensis）的抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)，該文從葉片解剖結(jié)構(gòu)角度評(píng)價(jià)這五種含笑屬植物的抗寒性，分別測(cè)定常溫、自然降溫和低溫越冬三個(gè)溫度節(jié)點(diǎn)五種植物的葉片厚度等9項(xiàng)結(jié)構(gòu)指標(biāo)。通過聚類分析和主成分分析這兩種方法篩選抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)，并運(yùn)用隸屬函數(shù)法來評(píng)價(jià)五種含笑屬植物的抗寒性。結(jié)果表明：（1）不同降溫階段聚類分析篩選出的抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)不同，常溫下，柵海比、海綿組織和下表皮厚度為代表指標(biāo);自然降溫階段則是柵海比、海綿組織和角質(zhì)層厚度為代表指標(biāo);而到了低溫越冬時(shí)期，代表指標(biāo)變?yōu)闁艡诮M織、海綿組織和上表皮厚度，隸屬函數(shù)分析顯示三個(gè)時(shí)期五種含笑屬植物的抗寒性排序完全不同。（2）主成分分析篩選出的指標(biāo)為上表皮厚度、柵海比與細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度。隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)五種含笑屬植物的抗寒性排序?yàn)樽硐愫?紫花含笑>‘丹霞含笑>云南含笑>‘玉霞含笑，與田間觀測(cè)和生理生化評(píng)價(jià)結(jié)果一致。綜上結(jié)果表明，以單一時(shí)期的葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)為依據(jù)進(jìn)行聚類分析來篩選抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)評(píng)價(jià)抗寒性的方法存在一定的不足，通過主成分分析篩選指標(biāo)來進(jìn)行抗寒性評(píng)價(jià)的方法更具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：含笑屬，葉片解剖結(jié)構(gòu)，聚類分析，主成分分析，抗寒性

中圖分類號(hào)：Q945.78

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-3142（2021）08-1296-10

Abstract： In order to screen the cold-resistant structural indexes of five Michelia species （Michelia macclurei， Michelia ‘Danxia， M. crassipes， Michelia ‘Yuxia and M. yunnanensis） and evaluate their cold-resistance according to the leaf anatomy， nine structural indicators such as thickness were measured at three temperature nodes （normal temperature， natural cooling and low-temperature wintering）. We selected cold-resistant structural indexes by clustering analysis and principal component analysis， and used the membership function method to evaluate the cold-resistance of five Michelia species. The results were as follows： （1） Cold-resistant structural indexes selected by cluster analysis at different cooling stages were different. At normal temperature， the ratio between palisade tissue and spongy tissue （P/S）， sponge tissue （TS） and lower epidermis thickness （TL） were representative indicators; at natural cooling stage， P/S， TS and cuticle thickness （CT） were representative indicators; and in the low-temperature over wintering period， thickness of palisade tissue （TP）， TS and thickness of upper epidermis （TU）， and the orders of cold-resistance in three periods were completely different according to membership function analysis. （2） The indicators selected by principal component analysis were TU， P/S and looseness of palisade tissue （SR）. The cold-resistance of five Michelia species evaluated by membership function was M. macclurei >M. crassipes >Michelia ‘Danxia > M. yunnanensis > Michelia ‘Yuxia. The results were consistent with the field observation and physiological and biochemical evaluation results. It could be concluded that clustering analysis on screening cold-resistant structural indexes and evaluate cold-resistance based on the leaf structure indicators at a single period had certain defects， while the principal component analysis on evaluating cold-resistance by screening indexes had more reference value.

Key words： ?Michelia， leaf anatomical structure， cluster analysis， principal component analysis， cold-resistance

經(jīng)過自然條件篩選，植物葉片的解剖結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)在一定程度上反映植物的生理適應(yīng)性，可作為植物抗逆研究的依據(jù)（陳雪峰等，2018）。針對(duì)利用植物葉片解剖結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)幾種植物抗寒性的研究方法，郭學(xué)民等（2015）在篩選16個(gè)品種桃葉片抗寒解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)時(shí)指出，選擇彼此獨(dú)立、具有代表性的指標(biāo)才能夠獲得抗寒性評(píng)價(jià)的最優(yōu)方案。因此，多數(shù)學(xué)者往往會(huì)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，再通過相關(guān)指數(shù)的計(jì)算方法選出各類中的典型指標(biāo)。

亓白巖等（2013）從木蘭科含笑屬8種植物10項(xiàng)解剖性狀指標(biāo)中篩選出具抗寒性能力的3項(xiàng)指標(biāo)，分別為上表皮厚度、柵欄組織厚度和葉片厚度;王偉偉等（2017）認(rèn)為柵欄組織厚度、葉片厚度和細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度對(duì)比較錦繡含笑等四種含笑的耐寒性具有重要作用;李瑞雪等（2017）認(rèn)為柵欄組織厚度、柵海比和主脈厚度是影響六種含笑屬植物抗寒性的主要葉片解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)。然而，這種方法是基于單一時(shí)期測(cè)量的葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)數(shù)據(jù)開展的，如亓白巖用4月采集的葉片進(jìn)行觀測(cè)與分析，郭學(xué)民采用6月的葉片進(jìn)行分析，而李瑞雪和王偉偉則采用越冬低溫時(shí)的葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采樣時(shí)期的不同是否對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響尚未明確。因此，探明不同時(shí)期的葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)的聚類分析結(jié)果對(duì)評(píng)價(jià)植物抗寒性是否有影響，確定篩選五種含笑屬植物的抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)的方法并評(píng)價(jià)其抗寒性，是本研究的主要內(nèi)容。

‘丹霞含笑（Michelia ‘Danxia）和‘玉霞含笑（Michelia ‘Yuxia）是分別以醉香含笑（M. macclurei）為父本、紫花含笑（M. crassipes）和云南含笑（M. yunnanensis）為母本雜交選育的新品種。 ‘丹霞含笑淡紫，‘玉霞含笑潔白，二者香氣馥郁芬芳，均具較高的園林觀賞價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。而低溫是限制含笑屬植物向北推廣的重要因素，因此，探明五種含笑屬植物的抗寒性對(duì)于新品種的推廣具有重要的意義。在前期研究中，我們已從田間凍害觀測(cè)與生理生化角度已對(duì)這五種含笑屬植物的抗寒性進(jìn)行了初步研究。本研究在此基礎(chǔ)上，從葉片解剖結(jié)構(gòu)的角度探究五種含笑屬植物的抗寒性，進(jìn)一步補(bǔ)充驗(yàn)證已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)探討篩選葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)的合理方法，以期為植物抗寒性評(píng)價(jià)研究方法提供參考與新思路。

1 材料與方法

1.1 材料

以中南林業(yè)科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)苗圃內(nèi)嫁接的長勢(shì)良好無病蟲害的醉香含笑、‘丹霞含笑、紫花含笑、‘玉霞含笑和云南含笑為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

分別于2018年9月20日，平均溫度為25 ℃;11月20日，平均溫度為15 ℃和 2019年1月20日，平均溫度為5 ℃三個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇五種植株樹冠東南向中層當(dāng)年生側(cè)枝基部倒數(shù)第二、第三片成熟健康無病蟲害的葉片，每種植物混合取6片葉。切取 0.5 cm×0.5 cm 的小塊，用FAA固定液固定，24 h后按常規(guī)石蠟切片法（李正理，1987） 制成永久切片，每個(gè)樹種取5張切片，每個(gè)切片取3個(gè)視野，利用數(shù)字切片掃描系統(tǒng) Moric VM1觀察、拍照。用digimizer4.5.1軟件測(cè)定葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)，包括葉片厚度（leaf thickness， LT）、角質(zhì)層厚度（cuticle thickness， CT）、上表皮厚度（thickness of upper epidermis， TU）、下表皮厚度（thickness of lower epidermis， TL）、柵欄組織厚度（thickness of palisade tissue， TP）、海綿組織厚度（thickness of spongy tissue， TS），進(jìn)而計(jì)算柵海比（palisade tissue and spongy tissue ratio， P/S）、細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度（tightness of palisade tissue， CTR）、細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度（looseness of palisade tissue， SR）。其中，柵海比（P/S）=柵欄組織厚度（TP）/海綿組織厚度（TS）;細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度（CTR）=柵欄組織厚度（TP）/葉片厚度（LT）;細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度=海綿組織厚度（TS）/葉片厚度（LT）。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

多重比較采用Duncan 檢驗(yàn)法;指標(biāo)的相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)系數(shù)評(píng)價(jià)。

變異系數(shù)CV的計(jì)算公式：

CV=（標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值）× 100%;

葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)指數(shù)及其計(jì)算公式：

R2i = ∑r2 /（n-1）。式中：r為同類中某一指標(biāo)與其他指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù);n為同類中指標(biāo)的個(gè)數(shù)，i=1，2，…n;

指標(biāo)變化率α的計(jì)算公式：

α=（處理值-對(duì)照值）/對(duì)照值。式中：以9月20日測(cè)定值為對(duì)照值;以1月20日測(cè)定值為處理值。

采用隸屬函數(shù)的方法對(duì)抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

隸屬函數(shù)值計(jì)算公式：

反隸屬函數(shù)值計(jì)算公式：

式中：xj表示第j個(gè)指標(biāo)測(cè)定值;xmax和xmin分別為某指標(biāo)測(cè)定值中的最大值和最小值，j=1，2…n。

多重比較、相關(guān)性分析、主成分分析與聚類分析均采用SPSS 20.0 進(jìn)行處理，用 Excel 2007軟件繪表。

2 結(jié)果與分析

2.1 同一時(shí)期五種含笑屬植物葉片解剖結(jié)構(gòu)特征比較

2.1.1 常溫下五種含笑屬植物葉片結(jié)構(gòu)分析

2018年9月20日，平均氣溫為25 ℃，對(duì)五種含笑屬植物葉片解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，葉片結(jié)構(gòu)特征如表1所示。醉香含笑葉片最厚，‘丹霞含笑最薄，且差異顯著。角質(zhì)層厚度則‘玉霞含笑最大，醉香含笑與紫花含笑相近，云南含笑最小。醉香含笑、‘玉霞含笑上表皮由兩層細(xì)胞緊密排列而成（圖1：A，J），而‘丹霞含笑、云南含笑和紫花含笑上表皮為1層細(xì)胞排列而成（圖1：D，G，M）。上表皮厚度醉香含笑最厚，‘丹霞含笑>‘玉霞含笑>紫花含笑>云南含笑，差異顯著;下表皮厚度紫花含笑最厚，醉香含笑最薄，其他三者厚度相近。柵欄組織厚度排序?yàn)樽硐愫?‘丹霞含笑>紫花含笑>云南含笑>‘玉霞含笑，差異顯著。海綿組織厚度排序與葉片厚度排序一致，且各樹種差異顯著。 ‘丹霞含笑柵海比最大，‘玉霞含笑最小。細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度與柵海比排序一致。細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度紫花含笑最大，與‘玉霞含笑差異不顯著，云南含笑>醉香含笑>‘丹霞含笑，差異顯著。

2.1.2 自然降溫期五種含笑屬植物葉片結(jié)構(gòu)分析 2018年11月20日，氣溫下降至15 ℃左右，五種含笑屬植物葉片解剖結(jié)構(gòu)如圖1：B，E，H，K和N所示。葉片厚度醉香含笑仍為最厚，而紫花含笑變?yōu)樽畋?。角質(zhì)層厚度醉香含笑最大，‘玉霞含笑次之，‘丹霞和紫花含笑相近，云南含笑仍為最小。上表皮厚度‘玉霞含笑變?yōu)樽詈瘢颇虾θ詾樽畋?。云南、‘玉霞和醉香含笑下表皮厚度相近，‘丹霞含笑最薄。柵欄組織厚度醉香含笑仍為最厚，云南含笑變?yōu)樽畋。瑑烧呦嗖?1.234 μm。海綿組織厚度‘玉霞含笑變?yōu)樽畲螅匣êψ優(yōu)樽钚?，兩者相?5.878 μm。柵海比排序?yàn)樽匣ê?醉香含笑>‘丹霞含笑>云南含笑>‘玉霞含笑。細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度仍與柵海比排序一致，細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度排序則反之（表2）。

2.1.3 低溫越冬期五種含笑屬植物葉片結(jié)構(gòu)分析 2019年1月20日，氣溫下降到5 ℃左右，五種含笑屬植物葉片組織結(jié)構(gòu)再度變化，結(jié)果如圖1：C，F(xiàn)，I，L，O和表3所示。醉香含笑葉片厚度為最厚，其次是紫花含笑、‘玉霞含笑、云南含笑和‘丹霞含笑，其中醉香含笑與紫花含笑葉片厚度差異不顯著。與上一時(shí)期相比，紫花含笑角質(zhì)層厚度排為第一，‘丹霞含笑則由第二位變?yōu)榈谒奈弧Ｉ媳砥ず穸取は己?‘玉霞含笑>醉香含笑>云南含笑>紫花含笑，且前三者差異不顯著。下表皮厚度‘玉霞含笑最厚，‘丹霞含笑仍為最薄。與15 ℃條件下相比，‘玉霞含笑柵欄組織厚度>‘丹霞含笑，五個(gè)樹種差異顯著。紫花含笑與云南含笑海綿組織厚度相近且較厚，‘玉霞含笑與‘丹霞含笑相近，醉香含笑最薄。柵海比排序?yàn)樽硐愫?‘丹霞含笑>‘玉霞含笑>紫花含笑>云南含笑。細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度不再與柵海比排序一致，紫花含笑僅次于醉香含笑。而細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度仍與柵海比排序相反。

2.2 基于聚類分析法篩選抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)及抗寒性評(píng)價(jià)

2.2.1 常溫下 采用分層聚類的方法對(duì)常溫下9項(xiàng)葉片解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行分析并計(jì)算相關(guān)指數(shù)，結(jié)果如表4所示。9項(xiàng)指標(biāo)可以分為三類：第一類為柵海比、細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度、上表皮厚度和柵欄組織厚度;第二類為葉片厚度、海綿組織厚度和角質(zhì)層厚度;第三類為下表皮厚度和細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度。第一類指標(biāo)中柵海比相關(guān)指數(shù)最大，為0.442;第二類海綿組織厚度相關(guān)指數(shù)類中最大，為0.716;第三類中下表皮厚度與細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度相關(guān)指數(shù)相同，由于選入葉片結(jié)構(gòu)變異度過小的指標(biāo)會(huì)影響分析的準(zhǔn)確性與合理性，故選擇變異系數(shù)大的下表皮厚度作為代表指標(biāo)。因此，在常溫下葉片柵海比、海綿組織厚度和下表皮厚度可作為五種含笑屬植物抗寒性評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)。

根據(jù)篩選出的3項(xiàng)結(jié)構(gòu)指標(biāo)，運(yùn)用隸屬函數(shù)法進(jìn)行五種含笑屬植物的抗寒性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明五種含笑屬植物的抗寒性排序?yàn)樽硐愫Γ?.543）>紫花含笑（0.531）>云南含笑（0.522）>‘丹霞含笑（0.505）>‘玉霞含笑（0.468），與田間觀測(cè)結(jié)果相近。

2.2.2 自然降溫期 采用相同方法對(duì)自然降溫期9項(xiàng)葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行篩選，結(jié)果如表5所示。9項(xiàng)指標(biāo)仍分三類：第一類包括柵海比、細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度和柵欄組織厚度;第二類包括葉片厚度、角質(zhì)層厚度和上表皮厚度;第三類為海綿組織厚度、下表皮厚度和細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度。每類相關(guān)指數(shù)最大的指標(biāo)分別為柵海比、角質(zhì)層厚度和海綿組織厚度。因此，在秋季降溫過程中葉片柵海比、角質(zhì)層和海綿組織厚度可作為五種含笑屬植物抗寒性評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)。

針對(duì)3個(gè)指標(biāo)運(yùn)用隸屬函數(shù)法進(jìn)行五種含笑屬植物的抗寒性評(píng)價(jià)，五種含笑屬植物的隸屬函數(shù)值分別為醉香含笑0.520、‘丹霞含笑0.478、紫花含笑0.544、‘玉霞含笑0.548和云南含笑0.512。由此得出五種含笑屬植物的抗寒性排序?yàn)椤裣己?紫花含笑>醉香含笑>云南含笑>‘丹霞含笑。與田間觀測(cè)結(jié)果不同。

2.2.3 低溫越冬期 低溫越冬期9項(xiàng)葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)篩選結(jié)果如表6所示。9項(xiàng)指標(biāo)依舊分為3組：第一組包括柵海比、細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度、角質(zhì)層厚度、柵欄組織厚度和葉片厚度;第二組僅為上表皮厚度;第三組為海綿組織厚度、下表皮厚度和細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度。三類中的代表指標(biāo)分別為柵欄組織厚度（0.747）、上表皮厚度（1.000）和海綿組織厚度（0.442）。因此，在冬季低溫時(shí)期柵欄組織厚度、上表皮厚度和海綿組織厚度可作為五種植物抗寒性評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)。

隸屬函數(shù)分析結(jié)果顯示，‘丹霞含笑隸屬函數(shù)值最大，為0.569、醉香含笑隸屬函數(shù)值最小，為0.404，紫花含笑為0.509，‘玉霞含笑為0.468，云南含笑為0.512。由此得出的抗寒性排序?yàn)椤は己?云南含笑>紫花含笑>‘玉霞含笑>醉香含笑。

2.3 基于主成分分析法篩選抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)及抗寒性評(píng)價(jià)

2.3.1 9項(xiàng)葉片解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)變化率 9項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)的變化率匯總結(jié)果如表7所示。9個(gè)指標(biāo)中，葉片厚度、海綿組織厚度及細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度在自然降溫后呈減少趨勢(shì);角質(zhì)層厚度、柵欄組織厚度、柵海比及細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度則呈增加趨勢(shì);表皮厚度在自然降溫后因植物種類的不同呈現(xiàn)出上升或下降的趨勢(shì)。

2.3.2 主成分分析 將9項(xiàng)葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)變化率進(jìn)行主成分分析，以特征值大于1進(jìn)行提取，共提取到2個(gè)主成分，結(jié)果如表8所示。主成分的貢獻(xiàn)率累計(jì)值達(dá)到86.569%，這基本上反映了原始指標(biāo)的大部分信息。第一主成分最為重要，能代表全部抗寒信息的67.415%;第二主成分能代表全部抗寒信息的19.154%。

主成分與抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)的初始因子載荷矩陣表明各個(gè)指標(biāo)在主成分上所占權(quán)重，具體結(jié)果如表9所示。第一主成分中的柵海比和細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度的主成分載荷系數(shù)最高且等大，為0.987，故選作第一主成分的代表指標(biāo)。第二主成分中上表皮厚度主成分載荷系數(shù)最高，為0.804，故選作第二主成分的代表指標(biāo)。

2.3.3 隸屬函數(shù)分析 對(duì)篩選出的五種含笑屬植物的3項(xiàng)葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，結(jié)果如表10所示。醉香含笑的隸屬函數(shù)值最大，為0.523，‘丹霞含笑、紫花含笑和云南含笑的隸屬函數(shù)值分別為0.502、0.505和0.497，‘玉霞含笑的隸屬函數(shù)值最小，為0.445。由此得出的抗寒性排序?yàn)樽硐愫?紫花含笑>‘丹霞含笑>云南含笑>‘玉霞含笑，與田間觀測(cè)結(jié)果一致。

3 討論

植物葉片對(duì)環(huán)境變化較為敏感，葉片的厚度、表皮厚度、柵欄組織厚度等結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)環(huán)境變化產(chǎn)生響應(yīng)（李芳蘭等，2005），觀察葉片解剖結(jié)構(gòu)對(duì)研究植物的抗逆性具有重要意義。

本研究通過對(duì)三個(gè)不同溫度階段葉片組織結(jié)構(gòu)特征比較發(fā)現(xiàn)，植物葉片組織結(jié)構(gòu)在降溫過程中變化的趨勢(shì)因樹種而異，不同時(shí)期幾個(gè)相同的樹種同一指標(biāo)的排序并不會(huì)保持一致，而有較大波動(dòng)。針對(duì)以上五種含笑屬植物來說，運(yùn)用聚類分析法在常溫下篩選出的相關(guān)抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)為柵海比、海綿組織厚度和下表皮厚度; 自然降溫時(shí)的指標(biāo)為柵海比、海綿組織厚度和角質(zhì)層厚度;低溫越冬時(shí)的指標(biāo)為柵欄組織厚度、海綿組織厚度和上表皮厚度。進(jìn)一步對(duì)這三個(gè)時(shí)期的指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，所得到的抗寒性排序并不相同，這充分說明以某一個(gè)時(shí)期的葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行幾個(gè)樹種的抗寒性評(píng)價(jià)存在一定的不足。初步分析導(dǎo)致這種不足的原因就是三個(gè)時(shí)期的葉片結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)被獨(dú)立開來，沒有得到充分的聯(lián)系，因此，通過指標(biāo)變化率（楊鳳翔，2010）這一方式將不同時(shí)期的指標(biāo)聯(lián)系起來，能在一定程度上改善這一不足。陳潔（2015）運(yùn)用抗寒系數(shù)結(jié)合主成分分析法篩選出了3種含笑屬植物的抗寒生理指標(biāo)為相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量和可溶性蛋白含量;黃婷等（2019）運(yùn)用主成分分析法篩選硬度、百粒質(zhì)量、甜菜堿等6項(xiàng)枸杞鮮果品質(zhì)評(píng)價(jià)核心指標(biāo)。這說明主成分分析法可有效用于指標(biāo)的篩選。因此，本文在指標(biāo)變化率這一基礎(chǔ)上，利用主成分分析法進(jìn)行指標(biāo)的篩選，得到3項(xiàng)抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)，并運(yùn)用隸屬函數(shù)法對(duì)五種含笑屬植物的抗寒性進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果與田間觀測(cè)與生理指標(biāo)評(píng)價(jià)的結(jié)果基本一致，說明運(yùn)用主成分分析法篩選的抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)有一定的參考價(jià)值。

有大量研究表明植物葉片解剖結(jié)構(gòu)與植物抗寒性有關(guān)。早實(shí)核桃不同品種葉片組織結(jié)構(gòu)的研究表明，葉片的柵海比、細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度和細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度與抗寒性密切相關(guān)，可作為評(píng)價(jià)抗寒性的指標(biāo)（劉杜玲等，2012）。鄭志勇等（2009）利用葉片組織結(jié)構(gòu)的緊密度和疏松度對(duì)常綠期金銀木和普通金銀木的耐寒性進(jìn)行比較的結(jié)果與實(shí)際觀察的結(jié)果基本一致，說明這兩個(gè)指標(biāo)與耐寒性密切相關(guān)。許瑛等（2009）的研究結(jié)果顯示菊花的半致死溫度與柵海比、上表皮厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)、與柵欄組織疏松度呈顯著正相關(guān)。本研究通過主成分分析篩選出的3項(xiàng)抗寒葉片解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)分別是柵海比、細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度和上表皮厚度。柵欄組織和海綿組織之間在遺傳上存在著相互制約的關(guān)系（簡令成等，1986），細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度體現(xiàn)了葉片厚度與海綿組織厚度之間的制約關(guān)系，可以有效排除單一組織結(jié)構(gòu)會(huì)因樣品的個(gè)體差異和生境的影響發(fā)生改變，導(dǎo)致其穩(wěn)定性不高的不利影響，這與吳林等（2005）的研究結(jié)果一致。多數(shù)研究已證明比值類指標(biāo)可作為抗寒評(píng)價(jià)形態(tài)指標(biāo)，

而單一類指標(biāo)的篩選卻各不相同。葉片厚度可作為油菜（楊寧寧，2014）、油棕（曹紅星等，2014）、廣玉蘭（劉艷萍等，2013）的抗寒鑒定形態(tài)指標(biāo);茶藨屬植物的角質(zhì)層越厚抗寒性越強(qiáng)（林玉友等，2014）。上下表皮厚度可作為評(píng)價(jià)不同倍性的滇山茶耐寒性的形態(tài)指標(biāo)（楊桂英等，2016）。本研究中篩選出的單一指標(biāo)為上表皮厚度，研究表明低溫條件會(huì)導(dǎo)致敏感植物中的葉片脫水（Arias et al.，2017;Ana et al.，2018），由此推測(cè)植物葉片結(jié)構(gòu)對(duì)低溫的響應(yīng)過程中一部分作用是降低蒸騰速率阻止自身水分散失。植物表皮用于保護(hù)內(nèi)部組織，可防止水分過度蒸發(fā)，表皮上的氣孔可控制葉子與外界的氣體吸收和放出，影響蒸騰作用，葉片表皮具有波浪狀的垂周壁是抗寒能力強(qiáng)的表現(xiàn)（陳清西等，1992），這些因素都與表皮厚度息息相關(guān)，因此，上表皮厚度可作為抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)有一定的參考價(jià)值。此外，植物氣孔器應(yīng)對(duì)低溫的調(diào)節(jié)作用和能否用垂周壁的深淺確定植物的抗寒性，值得進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究通過比較分析三個(gè)時(shí)期五種含笑屬植物的9項(xiàng)葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)，可得出結(jié)論，以單一時(shí)期的葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)為依據(jù)進(jìn)行聚類分析來篩選抗寒結(jié)構(gòu)指標(biāo)評(píng)價(jià)抗寒性的方法存在一定的不足，主成分分析篩選出上表皮厚度、柵海比與細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松度作為五種含笑屬植物抗寒形態(tài)指標(biāo)有一定的參考價(jià)值，其通過隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)五種含笑屬植物的抗寒性結(jié)果與自然觀察結(jié)果一致，所得抗寒性排序?yàn)樽硐愫?紫花含笑>‘丹霞含笑>云南含笑>‘玉霞含笑。

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（責(zé)任編輯 李 莉）