9個(gè)哈密瓜品種葉片解剖結(jié)構(gòu)及其抗旱性研究

戶金鴿　孫玉萍　楊英等

摘 要： 通過(guò)石蠟切片，對(duì)新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果開發(fā)研究中心的9個(gè)哈密瓜品種葉片的抗旱性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)量分析。結(jié)果表明：在所測(cè)量的上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、葉片厚度等5個(gè)指標(biāo)中，通過(guò)隸屬函數(shù)法對(duì)幾個(gè)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)分析，獲得了9個(gè)哈密瓜品種葉片抗旱特征排序由強(qiáng)到弱為西州密24號(hào)>香梨黃>熱瓜旦>伽師瓜>西州密17號(hào)>醉仙>芙蓉>西州密25號(hào)>紅心脆。

關(guān)鍵詞： 哈密瓜； 葉片； 解剖結(jié)構(gòu)； 抗旱性

哈密瓜隸屬葫蘆科（Cucumis melo L.）一年生蔓性草本、喜光喜溫植物，耐旱怕澇，整個(gè)生長(zhǎng)期需肥水較多。哈密瓜作物喜肥沃土壤，能忍耐輕度鹽堿，據(jù)調(diào)查，新疆吐魯番—哈密盆地是哈密瓜的主產(chǎn)區(qū)。

吐魯番盆地屬溫帶大陸性氣候，年降水量少（17.6～25.3 mm），蒸發(fā)量極大（2 751～3216.6 mm），但分布著較多的坎兒井，能滿足哈密瓜生長(zhǎng)期對(duì)水分的需求。但近些年來(lái)，隨著氣候環(huán)境的惡變，坎兒井頻頻出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，因此，在推廣栽培品種時(shí)選擇抗旱性強(qiáng)的品種就是一項(xiàng)重要的工作。

氣候環(huán)境的惡變促使越來(lái)越多的的研究人員開展了對(duì)植物抗旱性的研究。對(duì)灌木[1]、核桃[2]、印楝[3]、沙棘[4]、桃[5]、香蕉[6]、葡萄[7]等植物葉片的研究時(shí)有報(bào)道，關(guān)于哈密瓜葉片的解剖結(jié)構(gòu)的研究較少，但是關(guān)于甜瓜[8]的抗旱性研究已有報(bào)道。研究表明，植物的抗旱性與植物的形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)呈一定的相關(guān)性，植物葉片越厚，貯水能力越強(qiáng)；高度發(fā)達(dá)的柵欄組織既可避免干旱地區(qū)強(qiáng)烈光照對(duì)葉肉細(xì)胞的灼傷，又可有效利用衍射光進(jìn)行光合作用。目前，關(guān)于植物抗旱機(jī)制的研究主要集中在植物形態(tài)結(jié)構(gòu)特征、滲透調(diào)節(jié)、活性氧清除、LEA蛋白、相關(guān)基因上。基于前人的研究基礎(chǔ)，本文選取了新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果開發(fā)研究中心的9個(gè)哈密瓜品種，對(duì)其葉片解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察對(duì)比，初步研究了哈密瓜的抗旱性。同時(shí)還利用隸屬函數(shù)法，評(píng)價(jià)了9個(gè)品種的葉片抗旱特征，為哈密瓜的抗旱性選育工作提供了依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

9個(gè)哈密瓜品種西州密17號(hào)、西州密24號(hào)、西州密25號(hào)、香梨黃、熱瓜旦、伽師瓜、醉仙、芙蓉、紅心脆的葉片材料來(lái)自新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果開發(fā)研究中心，取用葉齡相同、長(zhǎng)勢(shì)相似、無(wú)病蟲害的葉片，每個(gè)品種取3株，以FAA固定液固定。

1.2 方法

用FAA固定液固定，采用梯度酒精（50%、70%、85%、95%、100%）依次脫水，二甲苯透明，滲蠟，石蠟包埋后，用Histo-STAT820輪轉(zhuǎn)式切片機(jī)切片，制作成10～12 μm的永久切片，用番紅-固綠對(duì)染，中性樹膠封片，Motic-BA4000型光學(xué)顯微鏡觀察葉肉細(xì)胞的形態(tài)，用與顯微鏡相連的Nikon照相機(jī)拍照，放大倍數(shù)為40倍，并用Axioision4.0軟件測(cè)量上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、葉片厚度等指標(biāo)。

測(cè)量數(shù)據(jù)以10次重復(fù)數(shù)據(jù)的平均值計(jì)算，最后用Excel、DPS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 9個(gè)哈密瓜品種葉片的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)

9個(gè)哈密瓜葉片解剖結(jié)構(gòu)的共同特征為表皮細(xì)胞為單層，排列緊密；表皮細(xì)胞外壁有較厚的角質(zhì)層；主脈發(fā)達(dá)，上表面隆起，下表面凸現(xiàn)，其內(nèi)含有一個(gè)維管束；主脈由厚角組織細(xì)胞、厚壁組織細(xì)胞、微管組織和薄壁細(xì)胞組成，其中存在分泌細(xì)胞；異面葉，近上表皮為長(zhǎng)柱狀細(xì)胞組成的柵欄組織，排列緊密，近下表皮處為多層排列疏松的海綿組織細(xì)胞。以伽師瓜為例，葉片橫切后上表皮、下表皮、柵欄組織、海綿組織、葉肉的測(cè)量部位見圖1。

2.2 葉片抗旱性解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)測(cè)量

選定上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織、海綿組織厚度、葉片厚度5項(xiàng)指標(biāo)為抗旱性指標(biāo)，測(cè)量結(jié)果見表1。

2.3 抗旱性結(jié)構(gòu)指標(biāo)的差異比較

不同的抗性結(jié)構(gòu)定量指標(biāo)在反映單因素的總體差異程度上可能有所不同[9-11]。本試驗(yàn)采用單因素方差分析的方法對(duì)9個(gè)品種之間在5個(gè)抗旱性結(jié)構(gòu)指標(biāo)上所測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。從表1可以看出，5個(gè)抗旱結(jié)構(gòu)指標(biāo)（除下表皮厚度）在9個(gè)哈密瓜品種的總體差異為極顯著。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，如果選入了葉片結(jié)構(gòu)變異過(guò)小的指標(biāo)不僅不會(huì)使分析更加準(zhǔn)確、合理，反而會(huì)給分析帶來(lái)困難。一般在一組指標(biāo)中變異系數(shù)大的會(huì)使分析結(jié)果具有重要的意義。從表1可以看出，9個(gè)哈密瓜品種的變異系數(shù)為7.81%～15.22%，因此，可排除變異系數(shù)為10%以下的指標(biāo)，即研究下表皮厚度意義不大，剩余的4項(xiàng)指標(biāo)排序?yàn)楹＞d組織厚度>柵欄組織厚度>葉片厚度>上表皮厚度。為了進(jìn)一步說(shuō)明各品種在4個(gè)抗旱結(jié)構(gòu)指標(biāo)上的差異程度，分別對(duì)各抗旱性結(jié)構(gòu)進(jìn)行單因素多重比較，表2為4個(gè)抗旱性結(jié)構(gòu)指標(biāo)多重比較得到的不同品種兩兩間差異顯著與不顯著的次數(shù)。從表2可以看出，4種抗旱指標(biāo)的靈敏度是不同的，靈敏度由強(qiáng)到弱依次為葉片厚度>柵欄組織厚度>海綿組織厚度>上表皮厚度。

2.4 各品種抗旱性的綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)變異性、可比性以及獨(dú)立性等原則，結(jié)合前人研究成果[5，12-13]，參考以往大多數(shù)學(xué)者在葉形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)與抗旱性關(guān)系方面的研究成果[5-7，9-10，14]，最后篩選最具代表性的3項(xiàng)葉片抗旱性解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)，分別為葉片厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度。對(duì)品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，就是對(duì)多種因素所影響的事物或現(xiàn)象的全體中的每一個(gè)作出總的評(píng)價(jià)——賦予一個(gè)非負(fù)實(shí)數(shù)表示的評(píng)價(jià)指標(biāo)即隸屬函數(shù)分析法[5，12-13]。用隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，則彌補(bǔ)了方差分析的不足，它能對(duì)品種的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。隸屬函數(shù)值的平均值越大，抗旱性越強(qiáng)，從而對(duì)品種作出全面評(píng)價(jià)，為9個(gè)哈密瓜品種的選育和其抗旱性的研究提供科學(xué)的依據(jù)。

通過(guò)對(duì)5項(xiàng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值求平均值，按其大小排序得到9個(gè)品種基于葉片解剖結(jié)構(gòu)的抗旱性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果（表3），9個(gè)品種抗旱性排序?yàn)槲髦菝?4號(hào)>香梨黃>熱瓜旦>伽師瓜>西州密17號(hào)>醉仙>芙蓉>西州密25號(hào)>紅心脆。

表3 5項(xiàng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及抗旱性評(píng)價(jià)結(jié)果

3 結(jié)論與討論

目前，水資源短缺、土壤沙漠化以及氣溫多變已成為全球性環(huán)境問(wèn)題，干旱嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)發(fā)育，造成作物的減產(chǎn)。植物的抗旱性是一個(gè)十分復(fù)雜的生理過(guò)程，不僅與植物的先天遺傳有關(guān)，也與其后天的環(huán)境有很大的關(guān)系。因此，本試驗(yàn)選取了5項(xiàng)葉片解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)，對(duì)9個(gè)哈密瓜品種的抗旱性強(qiáng)弱進(jìn)行了客觀評(píng)價(jià)（隸屬函數(shù)值的平均值越大，抗旱性越強(qiáng)），其抗旱性強(qiáng)弱排序?yàn)槲髦菝?4號(hào)>香梨黃>熱瓜旦>伽師瓜>西州密17號(hào)>醉仙>芙蓉>西州密25號(hào)>紅心脆。用隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)植物的抗旱性指標(biāo)是常用的方法，也是比較可靠的方法之一，這樣的抗旱性排序?qū)芄系脑耘嗪陀N具有重要的意義。

但在本試驗(yàn)中，哈密瓜抗旱性排序結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)、田間觀察有些不一致。據(jù)有經(jīng)驗(yàn)人士表示，在所有的試驗(yàn)材料中，香梨黃的葉片較其他品種?。怀酥?，在本試驗(yàn)過(guò)程中，據(jù)觀察在炎熱的中午僅香梨黃葉片出現(xiàn)了萎蔫情況，其他品種均正常。造成這一現(xiàn)象的原因可能與葉片的角質(zhì)層厚度、氣孔的多少、大小、開展度等因素有關(guān)，而且植物的抗旱性還與生理滲透調(diào)節(jié)、活性氧清除機(jī)制、LEA蛋白、相關(guān)基因等有關(guān)，而本研究?jī)H研究了哈密瓜葉片的解剖結(jié)構(gòu)，未從其他方面進(jìn)行全面的研究，因此，關(guān)于哈密瓜的抗旱性還有待于進(jìn)一步研究。

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