低溫弱光對(duì)西葫蘆葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響

于龍鳳，安福全，李富恒，譚大海

（1.臨滄師范高等?？茖W(xué)校，云南臨滄，677000；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院）

低溫弱光對(duì)西葫蘆葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響

于龍鳳1，安福全1，李富恒2，譚大海2

（1.臨滄師范高等?？茖W(xué)校，云南臨滄，677000；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院）

研究了不同溫度和光照條件對(duì)西葫蘆幼苗葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明，低溫弱光處理使得西葫蘆葉片上下表皮細(xì)胞密度、細(xì)胞直徑、氣孔密度以及氣孔長(zhǎng)度均變小，葉片厚度變薄，柵欄組織厚度及葉片厚度均減小，海綿組織也變得更為疏松，柵欄組織/海綿組織的比值減小，細(xì)胞間隙變大。

低溫弱光；西葫蘆；葉片；解剖結(jié)構(gòu)

西葫蘆（Cucubita pepoL.）是葫蘆科南瓜屬的一個(gè)種，為一年生蔓性草本蔬菜作物，又叫番瓜、美洲南瓜等。由于其具有生長(zhǎng)期短、營(yíng)養(yǎng)豐富、較耐貯運(yùn)、產(chǎn)量高、適宜間作套種等優(yōu)點(diǎn)，因此在我國(guó)南北方均有種植。西葫蘆是冬春設(shè)施栽培的主要蔬菜作物之一，冬季溫室溫度低于11℃時(shí)其生長(zhǎng)發(fā)育受阻，導(dǎo)致產(chǎn)量降低[1]。栽培期間不同程度的低溫弱光脅迫，對(duì)西葫蘆的生長(zhǎng)、光合作用、碳氮代謝、酶活性和干物質(zhì)積累均產(chǎn)生不同程度的影響，導(dǎo)致其生理活動(dòng)失調(diào)、化瓜、漚根、產(chǎn)量下降，成為限制西葫蘆穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的主要因素之一[2]。關(guān)于低溫弱光對(duì)西葫蘆幼苗葉片抗氧化酶活性及細(xì)胞膜完整性的影響[3]，以及西葫蘆嫁接苗和自根苗低溫脅迫下光合特性[4]等方面都有相關(guān)研究，而關(guān)于低溫弱光對(duì)西葫蘆葉片解剖結(jié)構(gòu)方面的報(bào)道較少。為此，從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)研究低溫弱光脅迫下西葫蘆幼苗葉片的解剖結(jié)構(gòu)，探討逆境條件下改善西葫蘆幼苗質(zhì)量，提高其生理功能的可行性，以期為生產(chǎn)中培育壯苗促高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

西葫蘆（Cucurbita pepoL.）品種為早青一代，種子購(gòu)于哈爾濱市香坊區(qū)種子商店。

1.2 試驗(yàn)方法

①栽培及低溫弱光處理 試驗(yàn)材料于2008年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站種植、培養(yǎng)。選取籽粒飽滿、大小一致的種子用溫水浸泡5～6 h，25℃條件下催芽，待胚根剛長(zhǎng)出再降至20℃。1～2 d出齊芽后，播種于直徑10 cm的塑料營(yíng)養(yǎng)缽中，待幼苗長(zhǎng)至4～5片真葉時(shí)，將其放入人工智能氣候箱（RZX型，寧波江南儀器制造廠制造）進(jìn)行處理。各處理光周期均為12 h/12 h，空氣相對(duì)濕度保持75%～80%。試驗(yàn)處理時(shí)間為7 d，每處理取樣5株，3次重復(fù)。對(duì)照溫度為25℃/18℃，光照度為11 000 lx，處理溫度為15℃/8℃，光照度為4 000 lx。

②制片方法 處理結(jié)束后，選新長(zhǎng)出的相同節(jié)位的葉片，每片葉在距葉尖1/3葉長(zhǎng)處切取3個(gè)5 mm×5 mm小塊，F(xiàn)AA固定，系列酒精脫水，石蠟包埋，AO切片機(jī)切片，厚8～10 μm，番紅-固綠染色[5]。光學(xué)顯微鏡觀察、測(cè)量葉片表皮細(xì)胞及氣孔大小、葉片柵欄組織厚度、海綿組織厚度及葉片總厚度，并進(jìn)行顯微攝影。

③數(shù)據(jù)分析 對(duì)非氣孔區(qū)的表皮細(xì)胞大小進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算，氣孔的大小包括2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞和中間的開(kāi)口。細(xì)胞、氣孔密度換算為每1 mm2內(nèi)的細(xì)胞、氣孔個(gè)數(shù)。數(shù)據(jù)用SPSS分析軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫弱光處理對(duì)西葫蘆葉片表皮特征的影響

低溫弱光處理后，與對(duì)照相比，西葫蘆葉片上、下表皮細(xì)胞形狀及排列方式?jīng)]有改變，但葉片均變?。▓D1）。

從表1可以看出，低溫弱光處理7 d后，西葫蘆新長(zhǎng)出葉片的上、下表皮細(xì)胞密度分別為6 245.13，8 970.68個(gè)/mm2，上、下表皮細(xì)胞直徑分別為1.34，0.71 mm， 上、 下表皮氣孔密度分別為749.56，226.49個(gè)/mm2，上、下表皮氣孔大小分別為1.35，0.94 mm；對(duì)照組新長(zhǎng)出葉片的上、下表皮細(xì)胞密度分別為6 800.28，10 520.39個(gè)/mm2，上、下表皮細(xì)胞直徑分別為1.49，0.84 mm，上、下表皮氣孔密度分別為840.34，1 720.74個(gè)/mm2，上、下表皮氣孔大小分別為1.49，1.41 mm。差異性分析表明，西葫蘆葉片上、下表皮細(xì)胞密度及上表皮氣孔密度以及下表皮氣孔長(zhǎng)對(duì)照與處理之間差異極顯著，上、下表皮細(xì)胞大小及上表皮氣孔長(zhǎng)以及下表皮氣孔密度對(duì)照與處理之間差異顯著。

2.2 低溫弱光處理對(duì)西葫蘆葉片橫切特征的影響

低溫弱光處理對(duì)西葫蘆葉片橫切組織結(jié)構(gòu)影響較大（表2）。低溫處理7 d后，西葫蘆柵欄組織層數(shù)及海綿組織層數(shù)未發(fā)現(xiàn)改變，柵欄組織厚度、海綿組織厚度、葉片厚度及柵欄組織與海綿組織的比值也均較對(duì)照減少，且減少顯著。

與對(duì)照相比，西葫蘆低溫處理后的葉片柵欄組織排列變得較為稀疏，海綿組織排列也變得較疏松（圖 1）。

圖1 西葫蘆葉片及葉基部石蠟切片（×400）

3 小結(jié)與討論

葉片作為植物暴露在環(huán)境中的器官，最易受到環(huán)境因子的影響，其中光是影響其生長(zhǎng)發(fā)育最重要的生態(tài)因子。若植物長(zhǎng)期生長(zhǎng)在不同的光照環(huán)境下，其植株形態(tài)、生物量、光合特性、生理生化特性等都會(huì)產(chǎn)生明顯的差異，葉片的解剖結(jié)構(gòu)、葉綠體數(shù)目和大小也會(huì)明顯的不同[6]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者以優(yōu)勢(shì)種群和旱生植物為對(duì)象，開(kāi)展了這方面的研究[7]。

表1 低溫弱光處理對(duì)西葫蘆葉片上、下表皮細(xì)胞數(shù)量特征的影響

表2 低溫弱光處理對(duì)西葫蘆葉片橫切特征的影響

植物的葉片結(jié)構(gòu)特征是植物長(zhǎng)期適應(yīng)以光為主導(dǎo)因子的自然氣候條件的結(jié)果。長(zhǎng)期的自然選擇，使喜光植物和耐陰植物的葉片結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)生明顯差別。所以，從植物葉片結(jié)構(gòu)特征的差別能有效推測(cè)其對(duì)光照的適應(yīng)能力[6]，進(jìn)而作為植物適宜生長(zhǎng)環(huán)境選擇的重要參考依據(jù)之一。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，低溫弱光處理后，西葫蘆長(zhǎng)出的新葉，與生長(zhǎng)在正常溫光條件下的相比，表皮細(xì)胞變薄、柵欄組織厚度減小、葉片厚度減小、海綿組織也變得更為疏松、柵欄組織/海綿組織的比值減小、細(xì)胞間隙變大，與前人研究結(jié)果一致[6]。上述結(jié)果說(shuō)明，植物可以通過(guò)改變自身的葉片結(jié)構(gòu)來(lái)主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境條件的變化。通常低溫弱光處理后期，適應(yīng)能力強(qiáng)的植物其形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此應(yīng)該以結(jié)構(gòu)生態(tài)學(xué)來(lái)認(rèn)識(shí)植物形態(tài)結(jié)構(gòu)的可塑性，揭示環(huán)境因子變化在植物形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)化過(guò)程中的作用。葉片結(jié)構(gòu)特征作為可以遺傳的穩(wěn)定形態(tài)性狀，是植物長(zhǎng)期適應(yīng)不同光環(huán)境的結(jié)果。從西葫蘆的葉片解剖結(jié)構(gòu)隨光照、溫度改變而出現(xiàn)適應(yīng)性變化這一事實(shí)，可證明光、溫對(duì)植物葉片早期的形態(tài)構(gòu)建有重要影響。

[1]何啟偉.瓜類蔬菜栽培[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1991：54-56.

[2]徐躍進(jìn)，李艷春，俞振華.西葫蘆抗冷性生理生化指標(biāo)分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，45（2）：211-213.

[3]康恩祥，陳年來(lái)，安翠香，等.低溫弱光對(duì)西葫蘆幼苗抗氧化酶活性質(zhì)膜透性的影響[J].中國(guó)蔬菜，2007（4）：16-19.

[4]陳貴林，肖凱.低溫脅迫對(duì)西葫蘆嫁接苗光合特性的影響[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2000，16（1）：42-45.

[5]胡文新，彭少兵，高榮孚，等.國(guó)際水稻研究所新株型水稻的氣孔特性[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35（10）：1 286-1 290.

[6]Feng Y L,Cao K F,Feng Z H L,et al.Acclimation of lamina mass per unit area,photosynthetic characteristics and dark respiration to growth light regimes in four tropical rainforest species[J].Acta Ecologica Sinica,2002,22(6): 901-910.

[7]Wang X L,Ma J.A Study on leaf-structure and the diversity of xerophytes ecology adaptation[J].Acta Ecologica Sinica,1999,19(6):788-792.

Effect of Low Light and Low Temperature on Anatomical Structure of Summer Squash Leaves

YU Longfeng1,AN Fuquan1,LI Fuheng2,TAN Dahai2
(1.Lincang Normal College,Lincang,Yunnan 677000;2.College of Life Sciences,Northeast Agricultural University)

The effect of low light and low temperature on the anatomical structure of summer squash leaves under different temperature and light conditions was studied.The results showed that low light and low temperature treatment made the cell density of squash leaf epidermis,cell diameter,stomata density and stomata length smaller.It made the leaves thickness thinner,palisade tissue thickness and leaf thickness decreased,spongy tissue became more loose,palisade/spongy tissue ratio decreased,the cell gap became larger.

Low light and low temperature;Squash;Leaves;Anatomical structure

10.3865/j.issn.1001-3547.2011.06.016

黑龍江省自然科學(xué)基金（C2005-32），博士后科學(xué)基金（LRB04-217），東北農(nóng)業(yè)大學(xué)科研啟動(dòng)基金

于龍鳳（1971-），女，副教授，博士，主要從事植物發(fā)育生理方面的研究，E-mail：yulongfeng2222@163.com

李富恒（1962-），男，通信作者，教授，博士，主要從事植物生理學(xué)方面的教學(xué)與研究，E-mail：lifuheng1963@126.com

2011-02-14