外源脯氨酸對(duì)自然干旱下白刺葉片氣孔的影響

魏 斌 李 毅 蘇世平

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，蘭州 730070）

近年來，隨著全球氣溫不斷升高，造成中緯度地區(qū)干旱半干旱區(qū)域面積逐漸擴(kuò)大，以致土壤荒漠化速度不斷加快。對(duì)于荒漠植物來說，水分是影響其正常生長發(fā)育最重要的環(huán)境因子，而干旱脅迫是植物所遭遇的非生物脅迫之一，當(dāng)外界環(huán)境中的水分不能夠維持植物正常生長發(fā)育時(shí)，植物就會(huì)遭受干旱脅迫的影響，因此荒漠植被的繁育已成為干旱半干旱區(qū)荒漠化防治的重要手段。對(duì)于降水稀少、蒸發(fā)量大的干旱半干旱區(qū)植物而言，水分的缺失使其面臨干旱脅迫。研究表明，干旱脅迫能使植物體內(nèi)的生理生化反應(yīng)發(fā)生一系列變化，進(jìn)而導(dǎo)致植物的正常生長發(fā)育受到影響，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致植物死亡。因此，研究荒漠化植物對(duì)干旱脅迫的應(yīng)對(duì)機(jī)制對(duì)荒漠化防治有重要的生態(tài)意義。

脯氨酸（Pro）分子量小、水溶性大、對(duì)植物細(xì)胞無毒副作用，是植物體內(nèi)最重要的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，它能夠清除植物體內(nèi)自由基、提高抗氧化物酶保護(hù)作用，外源Pro可以提高逆境脅迫下植物的抗氧化能力并促進(jìn)植物生長，從而提高植物的耐受能力。白刺（）隸屬于蒺藜科（Zygophyllaceae）白刺屬（），為落葉性灌木，俗稱地棗、地椹子、沙櫻桃等，廣泛分布于我國西北干旱半干旱的荒漠區(qū)，是沙漠和鹽堿地區(qū)重要的耐鹽固沙植物。白刺適應(yīng)環(huán)境極強(qiáng)，具有抗旱、喜鹽堿、防寒和耐高溫等特點(diǎn)，是典型的荒漠化植物，同時(shí)又是我國寒溫和溫和氣候地區(qū)鹽漬土的指示性植物。白刺多生長在干燥、鹽堿、多風(fēng)以及植被較少的嚴(yán)酷環(huán)境中。長期生物進(jìn)化和環(huán)境威脅使其逐步形成自身獨(dú)有的生態(tài)防御機(jī)制，在形狀結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出一些特殊的適應(yīng)環(huán)境變化的特征，如高強(qiáng)等研究表明，在干旱脅迫下，白刺屬植物葉片表面積明顯縮小且多肉質(zhì)化，具有較厚的角質(zhì)層，氣孔下陷，葉肉組織均為環(huán)柵型，柵欄組織發(fā)達(dá)，海綿組織特化為貯水組織，輸導(dǎo)組織較為發(fā)達(dá)。白刺抗逆性研究是白刺反應(yīng)干旱脅迫的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化的基礎(chǔ)。氣孔是高等陸地植物的表皮特有結(jié)構(gòu)，是植物與環(huán)境氣體、水分交換的通道，保衛(wèi)氣孔對(duì)環(huán)境變化非常敏感，并通過水分的進(jìn)出調(diào)節(jié)氣孔大小。植物葉片表皮上的氣孔是否閉合、分布和對(duì)其生長發(fā)育過程及其對(duì)外部自然環(huán)境的生理適應(yīng)能力是至關(guān)重要的。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)白刺的研究主要集中在品種選育和鑒定、表型性狀評(píng)價(jià)以及種質(zhì)遺傳多樣性、栽培管理技術(shù)等，也有學(xué)者對(duì)白刺抗逆性方面進(jìn)行了研究，諸如祁迎林等綜述了白刺的抗旱性、抗鹽堿性、抗風(fēng)沙性以及它的開發(fā)價(jià)值，還有學(xué)者們?cè)诜N子、生理、光合特性、群落演化、干旱脅迫等方面進(jìn)行了大量研究，但對(duì)其葉片解剖特征的研究較少且集中在較早時(shí)期，但是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于外源脯氨酸對(duì)白刺葉片氣孔的研究鮮有報(bào)道。

本研究通過掃描電子顯微鏡對(duì)外源脯氨酸處理過程中的多年生白刺葉表面和葉表皮氣孔的變化，系統(tǒng)的觀察并研究了白刺葉片對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)性，為探討白刺的耐旱性和白刺在干旱半干旱地區(qū)的改進(jìn)和植物恢復(fù)過程中的利用提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

該研究區(qū)位于甘肅省武威市林業(yè)綜合服務(wù)中心 的 良 種 繁 育 基 地 羊 下 壩 鎮(zhèn)（38°38′N，103°51′E），地處甘肅省河西走廊的東北方向，干旱少雨，蒸發(fā)量大，屬典型溫帶大陸性荒漠氣候。白刺分布區(qū)以天然白刺為主，土壤屬堿性沙地，屬川區(qū)地帶，緊靠騰格里沙漠的邊緣，平均土壤含水量為0.4%，年均降雨量為113.2 mm，年均蒸發(fā)量為2 604.3 mm，年均氣溫為7.6 ℃，海拔為1 378 m。根據(jù)2018 年武威市氣象資料顯示，武威市2018年上半年氣溫偏高，降水偏少，上半年平均氣溫6.2 ℃，較歷年同期偏高1.5 ℃；平均降水量71.2 mm，較歷年同期偏少30%，5月13—14日出現(xiàn)35 ℃及以上高溫，是有氣象記錄以來年最早出現(xiàn)高溫，5—7月整體降水偏少，溫度偏高，由此可見，干旱較嚴(yán)重對(duì)生態(tài)植被的正常生長造成了嚴(yán)重的影響。

1.2 材料來源

本試驗(yàn)所用材料來自武威市林業(yè)綜合服務(wù)中心良種繁育基地，在基地大田環(huán)境中選擇同一家系、無病蟲害、大小長勢(shì)基本一致的多年生白刺植株作為試驗(yàn)材料并進(jìn)行處理。

2.5%戊二醛，0.1 mol·L、pH=7.2 的磷酸鈉緩沖液，體積分?jǐn)?shù)30%乙醇，體積分?jǐn)?shù)50%乙醇，體積分?jǐn)?shù)70%乙醇，體積分?jǐn)?shù)80%乙醇，體積分?jǐn)?shù)90%乙醇，體積分?jǐn)?shù)95%乙醇，無水乙醇，體積分?jǐn)?shù)100%叔丁醇。

1.3 試驗(yàn)方法

在2018 年4 月1 日—7 月22 日對(duì)選定的試驗(yàn)區(qū)停止人為澆水，水分來源依靠自然降水。

參照后有麗的方法，于2018 年7 月13 日進(jìn)行脯氨酸處理，共設(shè)置了5 個(gè)質(zhì)量濃度梯度，分別是50 mg·L（P）、100 mg·L（P）、150 mg·L（P）、200 mg·L（P）和250 mg·L（P），以蒸餾水處理作為對(duì)照（CK），每處理重復(fù)3 次，每個(gè)重復(fù)10 株白刺，共180株。在天氣晴朗，無風(fēng)，早晨露水散去后用手持式噴霧器均勻地將不同質(zhì)量濃度的脯氨酸溶液噴灑到白刺植株上，以掛滿水珠下滴的噴施部分為止。處理后，如遇降雨，采用塑料棚膜遮擋，防止自然降雨進(jìn)入試驗(yàn)小區(qū)。

參照后有麗的試驗(yàn)方案，以處理當(dāng)日作為第0 天，處理前首先采集葉片，然后噴施后再進(jìn)行處理，隨后在處理結(jié)束后的第1、3、6 和9 天等早晨露水散盡后，采集當(dāng)年無病蟲害成熟的葉片，切取中部并立即將其放入裝有2.5%戊二醛固定液的5 mL離心管中。

1.4 掃描電鏡樣品的制備及觀察

（1）固定：用蒸餾水將植株葉片表面沖洗干凈，切成適當(dāng)?shù)男《魏笱杆僦糜隗w積分?jǐn)?shù)2.5%的戊二醛固定液中，用針管抽真空使材料下沉后，裝入冰盒，帶回實(shí)驗(yàn)室置于4 ℃下固定2 d。

（2）脫水和置換：將清洗抽空后的葉片用0.1 mol·L、pH=7.2 的磷酸鈉緩沖液徹底清洗3 次，每次15 min，然后用系列乙醇（30%、50%、70%、80%、90%、95%）逐級(jí)脫水，每級(jí)15 min，之后再用體積分?jǐn)?shù)100%乙醇逐級(jí)脫水2次，每次20 min，再后用體積分?jǐn)?shù)100%叔丁醇置換2次，每次20 min。

（3）干燥：將處理好的樣本用冷凍干燥機(jī)干燥2～3 min，并小心取出。

（4）粘樣：導(dǎo)電膠帶粘在掃描電鏡的樣品臺(tái)上，整齊的放置樣本葉片，粘貼葉片時(shí)注意僅用鑷子小心按壓葉片四周，不要全葉按壓，以免破壞葉片的結(jié)構(gòu)。

（5）噴金：用離子濺射鍍膜儀噴鍍金屬膜，噴鍍好的材料放入S-3400N 掃描電子顯微鏡下進(jìn)行觀察，多找?guī)讉€(gè)視野。

（6）拍照：最后用電鏡拍攝，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，求出葉片不同質(zhì)量濃度下不同時(shí)間氣孔各項(xiàng)指標(biāo)的平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和作圖以及SPSS 21.0 進(jìn)行方差分析，采用Digital Micrograph軟件對(duì)白刺葉片的氣孔長度，寬度及密度進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出氣孔的面積，每枚葉片可在顯微鏡下選擇10個(gè)獨(dú)立視野進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。各項(xiàng)指標(biāo)和圖像數(shù)據(jù)等所有數(shù)據(jù)均為處理后的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

氣孔器面積計(jì)算公式：氣孔面積=3.14×1/4×（氣孔長×氣孔寬）

2 結(jié)果與分析

2.1 不同脯氨酸質(zhì)量濃度對(duì)白刺葉片表皮細(xì)胞的影響

白刺葉表皮上有許多大大小小的氣孔，而下表皮氣孔密度要比上表皮氣孔密度大得多（這是因?yàn)樯媳砥そ邮艿年柟庹丈錅囟纫认卤砥じ?，而且葉片的水分比較容易從表皮上部氣孔中散失，而氣孔作為植物蒸騰作用水分出入的門戶，如果過多的水分蒸發(fā)，特別是在夏季，尤其是炎熱時(shí)期，會(huì)使植物萎蔫甚至死亡，所以下表皮氣孔會(huì)避免這種現(xiàn)象）。這符合荒漠植物氣孔分布的特點(diǎn)上多下少，這一特征可以降低植物的蒸騰作用，避免過多的水分在植物體中散失，這是荒漠植物適應(yīng)其環(huán)境的特征。不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理下，與對(duì)照組相比均發(fā)生了不同程度的變化。白刺植物葉片表皮氣孔中蠟質(zhì)較少，氣孔保衛(wèi)細(xì)胞為橢圓或腎形，表面光滑，外緣上有一條同心圓狀環(huán)繞的白色條紋網(wǎng)狀紋飾，氣孔為長形或橢圓狀，外緣有拱，單層明顯，內(nèi)緣平滑或稍具波狀彎曲（見圖1）。

圖1 未處理（A）和處理（B）的白刺葉片表面Fig.1 Untreated（A）and treated（B）leaf surface of N.tangutorum

在不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理下，白刺葉片表面氣孔發(fā)生褶皺，褶皺現(xiàn)象并不明顯，當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度達(dá)到200 mg·L時(shí)，氣孔就會(huì)出現(xiàn)緊閉狀態(tài)，2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)壁相連，合口呈線狀；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度達(dá)到250 mg·L時(shí)，氣孔褶皺加重，氣孔周圍出現(xiàn)少量蠟質(zhì)；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度達(dá)到150 mg·L時(shí)，氣孔開張度較小，氣孔周圍蠟質(zhì)較多，氣孔保衛(wèi)細(xì)胞均出現(xiàn)下陷；當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到250 mg·L時(shí)下陷較其他質(zhì)量濃度嚴(yán)重，氣孔出現(xiàn)不同程度的皺縮；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度達(dá)到200 mg·L時(shí)，皺縮較重；當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg·L時(shí)，氣孔皺縮較嚴(yán)重，而且氣孔下陷微張；當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到250 mg·L時(shí)，微張較重。

2.2 不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理下氣孔長度、寬度及面積的變化

在脯氨酸不同質(zhì)量濃度處理下，白刺葉片氣孔長度、寬度和面積變化均有相似之處，且均低于對(duì)照值（見圖2～4）。其中，在對(duì)照處理過程中，白刺葉片氣孔長度、寬度和面積等指標(biāo)呈下降趨勢(shì)，僅在第9 天時(shí)出現(xiàn)增加；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度為50 mg·L時(shí)，氣孔長度整體呈下降趨勢(shì)，寬度和面積出現(xiàn)先降后升再降的趨勢(shì)，上述三項(xiàng)指標(biāo)均在第1天達(dá)到最大值；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度為100 mg·L時(shí)，氣孔寬度和面積在第6 天時(shí)達(dá)到最大值；當(dāng)質(zhì)量濃度為150 mg·L時(shí)，氣孔寬度和面積在第3 天均達(dá)到最大值，隨后呈現(xiàn)下降，而長度出現(xiàn)先降后升再降的趨勢(shì)；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度為200 mg·L時(shí)，氣孔長度出現(xiàn)連續(xù)下降，而寬度和面積出現(xiàn)先降后升再降的趨勢(shì)，面積在第9 天達(dá)到最小值；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度為250 mg·L時(shí)，氣孔寬度和面積出現(xiàn)先降后升再降的趨勢(shì)，而氣孔長度變化較小。氣孔長度在不同質(zhì)量濃度脯氨酸處理下第1、6 和9 天存在顯著差異（<0.05），其中第1 天和第6 天均以50 mg·L時(shí)最大，250 mg·L時(shí)最小，而第9天則以CK 最大，250 mg·L最?。欢鴼饪讓挾群兔娣e差異不顯著（>0.05）。

圖2 不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理下氣孔長度的變化Fig.2 Variations of stomatal length under different proline concentrations

圖3 不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理下氣孔寬度的變化Fig.3 Variations of stomatal width under different proline concentrations

圖4 不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理下氣孔面積的變化Fig.4 Variations of stomatal area under different proline concentrations

2.3 不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理下氣孔密度的變化

在不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理過程中，白刺葉片氣孔密度高于對(duì)照。當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度為50 mg·L時(shí)，氣孔密度會(huì)先升高后降低再升高，第3天最小值是65 個(gè)·mm；當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg·L時(shí)，密度的變化趨勢(shì)是緩慢上升；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度為150 mg·L時(shí)，氣孔密度首先下降，第6 天的氣孔密度是最小的，第9 天氣孔密度達(dá)到最大值，為155個(gè)·mm，上升幅度驟然；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度為200 mg·L時(shí)，密度變化不明顯；當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度為250 mg·L時(shí)，第1 天密度達(dá)到最大值（見圖5）。另外，植物葉片氣孔器分布在上下表皮，同時(shí)由2 個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成，不同程度的凹陷，有明顯氣室。除第0天外，氣孔密度因脯氨酸質(zhì)量濃度不同均差異顯著，其中第1 天其值以50 mg·L最大，CK 最小，第3 天以CK 最大，50 mg·L最小，第6天以100 mg·L最大，150 mg·L最小，第9 天以150 mg·L最大，250 mg·L最小，第9天脯氨酸質(zhì)量濃度為250 mg·L時(shí)氣孔面積最小，較小的氣孔可以幫助提高植物的抗旱能力和水分利用效率，其多分布于下表面，既能保證植物與外界環(huán)境的氣體交換，又能有效抑制水分的蒸騰，從而提高了水分的利用率，而氣室中溫度較高，抑制葉肉細(xì)胞向大氣蒸騰失水，同時(shí)，當(dāng)植物葉片單位面積的氣孔數(shù)目較多時(shí)也有利于增加氣體的交換，在土壤水分能夠供應(yīng)充分時(shí)，提高了土壤光合作用效率，而當(dāng)一年旱季即將來臨時(shí)，植物通常會(huì)以抑制落葉或者防止氣孔關(guān)閉對(duì)的一種方法大幅減少水分蒸發(fā)，從而大幅降低土壤水分。

圖5 不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理下氣孔密度的變化Fig.5 Variations of stomatal density under different proline concentrations

3 討論

氣孔通過控制植物與外界的氣體和水分交換來適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境。植物既可以短期調(diào)節(jié)氣孔開度又可以長期控制氣孔發(fā)育和形態(tài)來適應(yīng)環(huán)境的變化。

本研究采用掃描電子顯微鏡對(duì)自然干旱脅迫下不同外源脯氨酸質(zhì)量濃度處理下的多年生荒漠植物白刺葉片進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的觀察與分析，觀察發(fā)現(xiàn)，白刺葉片表皮氣孔保衛(wèi)細(xì)胞為腎形，氣孔在葉片表皮隨機(jī)分布，氣孔器多為無規(guī)則型，氣孔呈橢圓形且葉片表面蠟質(zhì)較少，并且葉片細(xì)胞出現(xiàn)褶皺和下陷，另外，上下表皮均有氣孔分布，為雙面氣孔分布型，這樣有利于荒漠植物更好的利用蒸騰作用降低植物自身溫度，減少灼傷。此外，隨著脯氨酸質(zhì)量濃度的增大和處理時(shí)間的延長，多年生植物白刺氣孔密度表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，而氣孔長度、寬度和面積則表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，干旱脅迫下，植物氣孔長度和寬度下降趨勢(shì)具有同步性。當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度為50 mg·L，處理第3 天時(shí)，可能是因?yàn)檫m度的質(zhì)量濃度有利于氣孔的開張，對(duì)氣孔密度影響不大；而在100 mg·L第6 天時(shí)，氣孔密度明顯變大，可能是因?yàn)楦珊淡h(huán)境影響了細(xì)胞的伸長，導(dǎo)致氣孔葉面積變小，進(jìn)而提高了單位面積上氣孔數(shù)量。有研究表明，氣孔數(shù)越多，越有利于植物通過蒸騰作用散失熱量，從而避免植物葉片因?yàn)闇囟冗^高使得葉綠體和原生質(zhì)變性。得葉片具有保水作用。在脯氨酸質(zhì)量濃度為200 mg·L第6 天時(shí)，氣孔密度下降到與對(duì)照接近，但仍高于對(duì)照，可能是由于質(zhì)量濃度過大，脅迫程度加重，植物光合作用受到較大影響，減少了植物的能量供應(yīng)，然而，各質(zhì)量濃度下氣孔密度均高于對(duì)照，這可能是因?yàn)楦珊祵?dǎo)致白刺葉片萎蔫，引起所測(cè)單位氣孔數(shù)量增加，密度也增加，這與李偉等研究的結(jié)果是一致的。同時(shí)，氣溫也能影響植物氣孔的大小、密度，本研究中，在處理第3～9 天時(shí)氣溫相對(duì)較高，可能是由于溫度適宜植物葉片的生長，CK第9天的氣孔長度、寬度和面積明顯高于第3和6天。

對(duì)于生長在干旱半干旱區(qū)的植物來說，葉片氣孔作為植物與外界環(huán)境進(jìn)行水分和氣體交換的重要場所并且葉片具有較強(qiáng)的敏感性和可塑性，因此可以適應(yīng)變化多端的環(huán)境，它可以與外界環(huán)境直接接觸，通過對(duì)其葉片進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的解剖觀察來響應(yīng)逆境環(huán)境。當(dāng)土壤缺水嚴(yán)重，水分蒸發(fā)較高時(shí)，氣孔的關(guān)閉可以緩解水分散失，這也是防止植物受害的一種重要的生理機(jī)制。通?？梢杂萌~片氣孔密度和大小的變化來分析植物對(duì)干旱環(huán)境的響應(yīng)。同時(shí)，白刺葉肉質(zhì)，密生于嫩枝，簇生，倒卵形長橢圓狀，先端鈍、全緣，電鏡下可觀察表皮分泌許多鹽粒，被單細(xì)胞表皮毛覆蓋，長度較短，屬柔毛，其表皮毛能夠防止日灼，同時(shí)還能夠保護(hù)葉肉細(xì)胞，并在氣孔打開時(shí)起保護(hù)作用，減少水分的蒸騰。尤其是表皮毛死亡后，可在葉表面形成一層厚的護(hù)欄，在氣孔周圍形成濕潤小環(huán)境，葉片表皮細(xì)胞形狀比較規(guī)則，近四邊形，排列緊密。Bosabalidis等研究表明，密集的表皮細(xì)胞及其平直的細(xì)胞壁，可以有效阻止由于水分的缺失導(dǎo)致干旱環(huán)境下細(xì)胞的破裂。植物的響應(yīng)能力和自身生化機(jī)制都有一定的反應(yīng)能力，可以通過其自身的形態(tài)變化和生理的生化反應(yīng)，適應(yīng)持續(xù)變化的環(huán)境。白刺葉表皮呈蠟質(zhì)，經(jīng)不同脯氨酸質(zhì)量濃度的處理，不僅可以減少水分的散失，而且還可以對(duì)植物體有一定的保護(hù)作用。葉表面存在的蠟質(zhì)形態(tài)特征，可以被解釋為水分的平衡，因?yàn)橄炠|(zhì)有保水功能可以減少非氣孔蒸騰的作用，從而防止水分的流失。

植物內(nèi)部葉表面的主要?dú)饪淄ǖ朗桥c植物外部環(huán)境之間發(fā)生大量氣體、水分空氣交換相互關(guān)系的主要空氣通道，直接起到影響水生植物空氣蒸騰的生理作用，對(duì)指導(dǎo)植物進(jìn)行光合、呼吸和生理蒸騰等各種生理化學(xué)活動(dòng)及其發(fā)展過程具有重要指導(dǎo)作用。因此氣孔調(diào)節(jié)是植物抵御干旱和適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的機(jī)制之一。白刺葉片的氣孔長度、寬度與氣孔關(guān)系密切，兩保護(hù)細(xì)胞的距離變大，氣孔開度增大，距離變短，氣孔開度減小甚至關(guān)閉，不利于植物的光合作用。在氣孔的長度變化過程中，整體呈下降趨勢(shì)，這表明脯氨酸質(zhì)量濃度的增大，從而降低了氣孔的開度，這是由于植物降低了氣孔的開度，從而減少了蒸騰的作用，緩解水分的缺失達(dá)到抗旱的效果。氣孔寬度整體呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢(shì)，當(dāng)脯氨酸質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg·L時(shí)，升高幅度有所增加，之后又下降，表明氣孔有自我調(diào)節(jié)的能力，可以緩解植物細(xì)胞在高質(zhì)量濃度下缺水的能力。氣孔的面積與氣孔的寬度變化趨勢(shì)相似，而在第6 和9 天時(shí)，隨著脯氨酸質(zhì)量濃度的升高，雖然氣孔面積已經(jīng)變小，但氣孔依然呈張開狀態(tài)，這說明在高質(zhì)量濃度下的植物細(xì)胞，雖然缺水但仍有相當(dāng)強(qiáng)的滲透調(diào)節(jié)能力，但也有一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，氣孔密度并不隨著干旱程度的加劇而一直升高，而是先升高后下降，此時(shí)，白刺葉片表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱能力。

4 結(jié)論

植物個(gè)體葉表面內(nèi)部表皮的氣孔開閉系統(tǒng)是控制植物與個(gè)體外部環(huán)境之間的內(nèi)部氣體相互交換的主要通道，控制器是蒸騰器的結(jié)構(gòu)，通過其中的開閉氣孔可以實(shí)時(shí)控制各種植物內(nèi)部氣體的相互交換速率和植物水分的蒸騰，對(duì)控制植物個(gè)體生長發(fā)育過程起著非常重要的控制作用。通過掃描電鏡觀察可以清楚的看到，在不同脯氨酸質(zhì)量濃度處理下白刺葉表面的氣孔形狀特征表現(xiàn)形式為：葉片表面有蠟質(zhì)出現(xiàn)，且主要表現(xiàn)為隨著質(zhì)量濃度的升高蠟質(zhì)反而減少，氣孔周圍也出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象，同時(shí)也伴隨著氣孔下陷。

與對(duì)照相比，在不同質(zhì)量濃度處理和不同采樣時(shí)間下，氣孔長度、寬度及面積下降，氣孔密度增大，其中，氣孔長度、寬度和面積均在脯氨酸質(zhì)量濃度為50 mg·L，采樣第1 天時(shí)出現(xiàn)最大值，氣孔長度在不同質(zhì)量濃度脯氨酸處理下第1、6 和9天存在顯著差異，而氣孔寬度和面積差異并不顯著。氣孔密度則在脯氨酸質(zhì)量濃度為150 mg·L，采樣第9 天時(shí)達(dá)到最大值，除第0 天外，氣孔密度因脯氨酸質(zhì)量濃度不同均差異顯著，還可能與其他環(huán)境因子的干擾有關(guān)。此外，氣孔長度在質(zhì)量濃度為250 mg·L，采樣第9 天時(shí)出現(xiàn)最小值，寬度在質(zhì)量濃度為150 mg·L，采樣第6 天時(shí)達(dá)到最小值，而面積在質(zhì)量濃度為150 mg·L，采樣第6和9天時(shí)變化不明顯，密度在質(zhì)量濃度為150 mg·L，采樣第9天時(shí)上升幅度驟增。

綜上，在自然干旱脅迫下，對(duì)白刺葉面噴施不同質(zhì)量濃度的脯氨酸，可減少氣孔長度、寬度和面積，增加氣孔密度。這與高建平等得出的結(jié)論相一致，進(jìn)而可以緩解干旱對(duì)白刺植株造成的損傷。