疆五種早春短命植物的比較解剖學研究

鄒玲　張衛(wèi)紅　王虹　丁彥飛　盛萍

摘要：運用石蠟切片技術，對五種短命植物的根、莖、葉解剖結構進行觀察。結果表明：紅葉婆婆納Veronica ferganica M.Pop.莖的中部為一大的髓腔，維管組織為周韌維管束；串球老鸛草Geraniaceae transversale（Kar.et Kir.）Vved.莖中具大量的蔟晶及內含物，維管組織分為三部分，呈三角形分布；彎果葫蘆巴Trigonella ammophilus Kar.et Kir.根的次生木質部呈不規(guī)則狀散生于中柱內，周皮較薄，韌皮纖維明顯，葉具周木維管，柵欄組織指狀，緊密排列，氣孔不多，下陷；長柄葫蘆巴Trigonella cancellata Desf.葉的上、下表皮氣孔均較多，稍下陷，具孔下室，柵欄組織排列較疏松；鐮刀卷耳Cerastium falcatum Bge.根的髓部薄壁細胞有簇晶，莖的維管組織與根一樣分成四塊，葉表皮細胞具分泌功能。在這五種短命植物中，大多數(shù)植物的根、莖、葉細胞排列較疏松，表皮細胞膨大，能儲存大量的水分；莖、葉表皮多由單層細胞組成，有些細胞具有分泌功能；莖和葉上具單毛或腺毛，這有利于反射陽光，防止水分的流失；同時，葉均為兩面葉，富含葉綠體，能充分進行光合作用。這些特征對研究植物適應環(huán)境的能力以及在植物分類上具有一定的科學依據(jù)。

關鍵詞：短命植物比較解剖學石蠟切片技術

中圖分類號：Q949 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0152-02

短命植物又稱短營養(yǎng)期植物[1]，或稱早春短命植物[2]，它們一般都較矮小，但花果繁多，植株高往往只有5～30cm，即使某些植株高度僅2～5cm的矮小植物也是結果累累。短命植物的生活周期一般只有兩個月左右，更短的約一個半月，最多的也只有兩個半月，它們常常是新疆北部干旱地區(qū)，當乍暖還寒的早春三月底到四月初利用早春雨水和融化的雪水發(fā)芽生長、到六月花開果熟，隨即植株枯死而完成生活史。新疆是短命植物分布較集中的地區(qū)，有該類植物200余種，占全國的90%以上，它們分別隸屬于27個科97屬。從水平分布看，其空間分布格局是圍繞準噶爾盆地四周，以天山北麓為主，以西部的伊犁谷地種類最多，西北部的塔城盆地種數(shù)約為伊犁谷地的1/2，北部的阿勒泰山麓地區(qū)則更少，并由西向東逐漸減少到只有10種左右；垂直分布主要是廣闊的山前平原（包括古爾班通古特沙漠邊緣的固定和半固定沙丘、沙地），種類高達70%左右，進入草原帶的約25%，只有少數(shù)種上升到山地針葉林林緣及草甸帶，明顯地表現(xiàn)出隨海拔上升而種數(shù)減少的規(guī)律[1，2]。各科、屬的種類在植物區(qū)系和植被中的作用各不相同，在四季牧場中的春秋場，特別是春場，新萌生的早春短命植物對恢復牲畜冬瘦春乏起著重要作用。它們中還有許多早春花卉是我國北方地區(qū)園林綠化美化的優(yōu)良種質資源，如郁金香、百合等；短命植物中還有一些藥材，如貝母、元胡、阿魏等[3～5]。因此，對短命植物的研究已在區(qū)系分布、生態(tài)特征、形態(tài)學、結構解剖學等多方面做過一些研究[6～12]，但對本實驗中的五種短命植物[13]做結構解剖學[14～15]研究還未見報道，因此，本研究在前人研究的基礎上，比較各類群短命植物在結構上的異同，應用這些結構特征來作為短命植物的分類、分析其系統(tǒng)關系以及植物對生態(tài)環(huán)境的適應性。

1材料與方法

標本采自新疆烏魯木齊市郊區(qū)及米泉十三戶汽改廠以東荒坡地區(qū)。海拔955m。

將新鮮材料的根、莖、葉分別放入FAA固定液中，經抽氣后固定。在酒精脫水時加入番紅（在70%酒精中）進行整體染色，石蠟包埋后進行切片（厚6mm）、二甲苯進行脫蠟透明、加拿大樹膠封片，在OLYMPUS顯微鏡下觀察并攝影。

2觀察結果

2.1 紅葉婆婆納 Veronica ferganica M.Pop.

植株常帶紅色，根的表面周皮不明顯，只有破損的表皮，表皮細胞排列不規(guī)則，皮層細胞大，壁薄，皮層厚67.2mm，內皮層明顯，細胞排列整齊；莖厚228mm，具單毛及腺毛，表皮細胞下有2層含葉綠體的厚壁細胞，內皮層明顯，維管束為周韌維管束，髓部為一大空腔，但有環(huán)髓帶；葉為兩面葉，厚240mm，具腺毛，上、下表皮各一層，細胞排列稀疏，氣孔向外凸起，具孔下室，葉片中維管束少，柵欄組織細胞排列稀疏，厚108mm，海綿組織細胞排列不規(guī)則，厚86.4mm。

2.2 串球老鸛草Geraniaceae transversale（Kar.et Kir.）Vved.

植株具塊狀莖，根的橫切面呈波浪形，周皮很厚，皮層厚薄不等，細胞大，具內含物，維管組織內具大量的蔟晶及內含物；莖表皮細胞2層，皮層細胞4～5層，排列緊密，具單毛及腺毛，氣孔下具氣孔窩，莖中維管組織分為三部分，呈三角形分布；基生葉具線形的細裂片，葉為兩面葉，厚204mm，表皮具腺毛，氣孔微凸，具孔下室，上、下表皮各1層大細胞，均具分泌細胞，柵欄組織細胞長指狀，2層，排列緊密，厚96mm；海綿組織細胞排列疏松，厚72mm。

2.3 彎果葫蘆巴 Trigonella ammophilus Kar.et Kir

植物根的周皮較薄，皮層厚64.8mm，排列緊密，初生木質部為多元型，次生木質部呈不規(guī)則狀散生于中柱；莖呈不規(guī)則多邊形，表皮細胞大小不一，皮層中厚壁細胞與薄壁細胞相間隔排列，韌皮纖維明顯，排列較緊密，厚74.4mm；葉為兩面葉，厚177.6mm，具周木維管，上、下表皮各一層，具分泌功能，氣孔不多，下陷，柵欄組織細胞短指狀，3～4層，緊密排列，厚81.6mm，海綿組織細胞排列規(guī)則，厚60mm。

2.4 長柄葫蘆巴Trigonella cancellata Desf

植物的根具較厚的周皮，皮層厚72.6mm，初生木質部為六元型，次生木質部導管大，呈環(huán)狀排列在中柱邊上；莖呈不規(guī)則多邊形，角質膜較薄，表皮具分泌細胞，皮層中厚壁細胞2～3層，但排列疏松，氣孔不下陷，其下有空腔，韌皮纖維不明顯；葉為兩面葉，厚201.6mm，上、下表皮氣孔均較多，稍下陷，具氣孔窩，表皮細胞均具分泌功能，柵欄組織細胞排列較疏松，棒狀2～3層，厚96mm，海綿組織細胞不規(guī)則的疏松排列，厚64.8mm。

2.5 鐮刀卷耳 Cerastium falcatum Bge

植株上被單一的短柔毛，根橫切面橢圓形，表皮凹凸不平，細胞大，排列不規(guī)則，皮層細胞2～3層，厚76.8mm，內皮層細胞上具凱氏帶，髓部薄壁細胞有簇狀結晶，中間有空腔；莖表皮具腺毛，表皮細胞排列整齊，氣孔下有空腔，維管組織與根一樣分成四塊；葉為兩面葉，厚129.6mm，上下表皮各一層，細胞大而疏松，具分泌功能，上表皮氣孔下陷，而下表皮氣孔多于上表皮，氣孔突出，葉肉細胞間隙大，柵欄組織排列稀疏，厚60mm，海綿組織排列不規(guī)則，厚50.4mm。

3討論

通過觀察：這五種植物分屬4科，4屬，雖然同是早春短命植物，并具有一定的旱生植物的特點，但還是均為中生植物，但其主要不是通過內部結構的特化，而是利用其特殊的生理特性和短的生活周期來完成整個生活史，以達到對干旱環(huán)境的適應。其特點如下。

（1）紅葉婆婆納根的皮層細胞較大，排列疏松；而串球老鸛草根的橫切面呈波浪形，周皮厚，這樣可以增大細胞和植物的吸水面積，并有利于水分的儲存和加強支撐。（2）串球老鸛草的根和鐮刀卷耳的莖在髓部的薄壁細胞中有簇晶，結晶細胞能有效地沉積鹽分，具一定的儲鹽功能；而鐮刀卷耳根的內皮層上的凱氏帶，具有選擇有用成分進入根的維管束中的作用，這樣也能防止一些有害成分進入植物體內。（3）由于早春短命植物是在冰雪剛剛融化時就生長發(fā)育了，因此水分充足，而又因為它們的生活周期短，植物為適應環(huán)境，葉表皮細胞大，葉片細胞排列疏松，以便能夠充分吸收和儲存水分；有的植物莖、葉表皮具單毛或腺毛，氣孔下陷，具氣孔窩，這樣可以減少水分的蒸發(fā)。（4）這五種植物的葉都為兩面葉，下表皮氣孔較多，多凹陷，葉中柵欄組織和海綿組織厚度比值較高，多數(shù)的輸導組織發(fā)達；莖皮層及葉肉細胞中具大量葉綠體，這樣植物在低溫和弱光的春季，也可以充分地進行光合作用，并在較短的時間完成整個發(fā)育階段，因此，這些結構也較好地適應了強輻射、溫差大等不利的生活環(huán)境。（5）不同科、屬植物的根、莖、葉結構大不相同，但同屬的兩種植物，如：彎果葫蘆巴和長柄葫蘆巴營養(yǎng)器官的結構卻相差不大，區(qū)別只在細微之處：彎果葫蘆巴根的初生木質部為多元型，莖、葉中各組織的細胞排列較緊密，氣孔不多并且下陷，葉中維管束為具周木維管；而長柄葫蘆巴根的初生木質部為多元型，莖、葉中的組織細胞排列較疏松，氣孔多，稍下陷。這些細微區(qū)別對植物分類可提供一些理論依據(jù)。

參考文獻

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