不同種源/家系的細葉桉苗期葉脈密度比較

楊桂麗，羅建中，林 彥

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不同種源/家系的細葉桉苗期葉脈密度比較

楊桂麗，羅建中＊，林 彥

(國家林業(yè)局桉樹研究開發(fā)中心，廣東湛江 524022)

本文以3個種源、14個家系的細葉桉苗木為試驗材料，研究了其種源、家系葉脈密度的差異以及各級葉脈密度之間的相關(guān)性。結(jié)果表明：種源間總?cè)~脈密度和次級葉脈密度的差異極顯著，2°主葉脈密度差異不顯著，次級葉脈密度與總?cè)~脈密度的比值在88.07%以上；種源地China Dongmen家系間的總?cè)~脈密度、次級葉脈密度、2°主葉脈密度之間差異極顯著，2°主葉脈密度與次級葉脈密度和總?cè)~脈密度呈極顯著負相關(guān)，次級葉脈密度與總?cè)~脈密度呈極顯著正相關(guān)；其他種源內(nèi)家系間葉脈密度的差異較小。

細葉桉；種源；家系；葉脈密度

葉脈系統(tǒng)類似于人體的血管，除了對葉片起支撐作用外，在水分與養(yǎng)分運輸方面也起到很重要的作用[1]。葉脈通過對葉肉組織的支撐，使葉片得以最大化地展開，增加了葉片進行光合作用的面積。葉脈密度和葉脈直徑等除了用來表征葉脈系統(tǒng)的機械支撐功能外，還可用來表征葉脈系統(tǒng)的水分、養(yǎng)分等物質(zhì)運輸能力，它們共同決定著葉脈系統(tǒng)的水力導度[2-3]。而葉脈系統(tǒng)的等級特征則導致了不同級別的葉脈承擔著不同的功能。葉脈系統(tǒng)具有等級化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，直徑較大的葉脈稱為主葉脈(1°葉脈和2°葉脈)，它們主要負責水分和養(yǎng)分的長距離集體流動以及對葉片的機械支撐[4]。直徑較小的葉脈稱為次級葉脈(3°及3°以上葉脈)，它們會構(gòu)成網(wǎng)眼狀空隙，或者末端自由地伸入葉片基本組織。由于次級葉脈長度占總長度的比例極高(通常＞80%)[3]，因此次級葉脈在水分等物質(zhì)運輸上起主要作用[5]。次級葉脈密度是葉片水分供給能力的重要指標，次級葉脈密度越大，葉片蒸騰水分的能力也就越大[6-8]。同時，葉脈是植物在各種環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，短期內(nèi)受環(huán)境的影響不大，通?？纱矸N間及種內(nèi)的差異[9]。

細葉桉()主要分布在澳大利亞維多利亞東部沿海、新南威爾士州沿海及臺地、昆士蘭州沿海至分水嶺臺地，在我國廣東、廣西、福建、四川、云南及江西南部均有栽培[10]。細葉桉存在豐富的遺傳差異，其速生、耐旱、抗風等優(yōu)良特性已經(jīng)得到充分證明，其雜交種亦具有速生、抗逆、材質(zhì)優(yōu)良的特點，是培育桉樹高耐旱品種的重要遺傳材料[11]。為了分析細葉桉種源、家系間葉脈系統(tǒng)的差異，本研究以源自澳大利亞及我國3個種源地14個家系的細葉桉優(yōu)良種質(zhì)為材料，研究了種源、家系間葉脈密度的差異性，以及各級葉脈密度間的相關(guān)性，為進一步研究細葉桉葉片的水分吸收及利用途徑提供基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料和試驗設(shè)計

試驗在廣東省湛江市南方國家級林木種苗示范基地高新溫室內(nèi)進行，供試材料為源自澳大利亞和我國3個種源地的14個家系細葉桉優(yōu)良家系(表1)。本試驗材料于2011年11月播種，12月移入基質(zhì)段，2012年2月煉苗，10月移苗至裝有相同基質(zhì)(過篩黃心土：過篩高州細泥炭=1:1)的BF 170 × 170培養(yǎng)盆中。將移入培養(yǎng)盆各家系的苗木按4個重復、每個重復5個單株進行隨機放置。適宜條件下對苗木進行同等培養(yǎng)、施肥等，并于2013年7月開始指標測定。

表1 細葉桉種源、家系信息

1.2 葉脈的制取及葉脈密度測定

選取每株苗木第2對完全展開成熟葉，剪下1片標記后裝入密封袋帶回，用腐蝕法制成葉脈標本。待標本平整晾干后用體視顯微鏡(SZM45T1)在10倍放大下分別攝取同一側(cè)葉片上、中、下3個部位的葉脈照片。將照片修剪為同一規(guī)格后，使用winRHIZO軟件處理，并換算得出各照片上的實際葉脈長度和實際葉片面積，按以下公式計算各圖片的總?cè)~脈密度(Total Vein Density, TVD)、2°葉脈密度(2°VD)和次級葉脈密度(Minor Vein Density, MVD)。

葉脈密度(mm·mm-2)=葉脈長度(mm)/被分析葉片面積(mm2)

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理

運用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并用SPSS 16.0軟件進行方差分析、相關(guān)性分析及Duncan多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉脈密度種源間差異分析

對細葉桉3個種源間的TVD、2°VD及MVD的分析表明(表2)，TVD及MVD的差異極顯著(<0.01)，而2°VD差異不顯著。其中，TVD的表現(xiàn)為：AUS Burdekin River (3.176 mm·mm-2)>AUS Normenby River(3.068 mm·mm-2) > China Dongmen(2.941 mm·mm-2)，且兩兩之間均差異極顯著。對比3個種源地的年平均降雨量可知，細葉桉苗期的總?cè)~脈密度可能與種源地的平均降雨量有關(guān)。

表2 種源間葉脈密度分析

注：同列字母小寫表示差異顯著，大寫表示差異極顯著。數(shù)據(jù)為：平均值±標準誤。下同。

MVD與TVD較一致，AUS Burdekin River的MVD最大，與AUS Normenby River和China Dongmen間差異極顯著(<0.01)，而AUS Normenby River與China Dongmen之間僅顯著差異(<0.05)。另外，MVD 與TVD的比值在88.07%以上，次級葉脈可能是葉脈的主要組成部分(不考慮1°葉脈)。

2.2 葉脈密度種源內(nèi)家系間差異分析

對于種源內(nèi)家系間的葉脈密度分析結(jié)果表明(表3)，3個種源間的結(jié)果不一致。種源地AUS Normenby River家系間的差異為：TVD、MVD差異不顯著，2°VD差異極顯著(<0.01)。種源地AUS Burdekin River家系間的差異則為：TVD差異顯著(<0.05)，而MVD、2°VD差異不顯著。而China Dongmen的細葉桉各家系間的TVD、MVD、2°VD均達到極顯著差異水平。對China Dongmen的具體分析為（表4），To63的TVD和MVD均為最大，與To57和To55均存在極顯著差異(<0.01)，且與To54存在顯著差異(<0.05)。其中，To55的TVD最小，與To45、To52、To63間的差異均達到了極顯著水平(<0.01)；To57的MVD最小，與To45、To52、To63均存在顯著差異(<0.05)，但僅與To63的差異達到了極顯著水平(<0.01)。對于2°VD，則為To57的最大，與To54、To55、To63均存在極顯著差異(<0.01)，且與To45、To52存在顯著差異(<0.05)。各家系MVD /TVD的比值均在85.29%以上，說明China Dongmen種源的家系苗木的次級葉脈也可能是葉脈的主要組成部分(不考慮1°葉脈)。

表3 種源內(nèi)家系間方差分析

注：*表示差異顯著(<0.05)；**表示差異極顯著 (<0.01)。

表4 China Dongmen家系間葉脈密度分析

2.3 葉脈密度間相關(guān)性分析

葉脈密度間相關(guān)性分析表明(表5)：MVD與TVD之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)性達到了0.97，進一步說明次級葉脈是葉脈的主要組成部分(不考慮1°葉脈)；而2°VD與TVD間的相關(guān)性則為極顯著負相關(guān)，可能是由于2°葉脈直徑較大，單位面積內(nèi)2°葉脈長度越大，葉脈的總長度反而越小。由于TVD是MVD與2°VD之和，所以MVD與2°VD間也呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)性為0.591，大于2°VD與TVD間的相關(guān)性。

表5 葉脈密度與其他指標間的相關(guān)性

注：*表示顯著相關(guān)(<0.05)；**表示極顯著相關(guān)(<0.01)。

3 討論

葉脈密度的大小與葉脈的功能直接相關(guān)。朱燕華等[12]對栓皮櫟()種群的研究認為：葉脈密度是由基因型決定的，而不是對暫時生長環(huán)境的響應。Sack等[13]也認為葉脈對周圍環(huán)境的變化不敏感，是一項比較保守的性狀。本研究中，種源間葉脈密度的差異極顯著，3個種源兩兩之間的TVD和MVD均達到了極顯著差異水平。與種源間相比，種源內(nèi)家系間葉脈密度的差異較小。China Dongmen家系間的TVD、MVD、2°VD均差異極顯著，但這可能與桉樹引入我國僅僅120余年，種源地China Dongmen原本為多個種源混合群體有關(guān)，其變異可能來自原有種源間的差異，不能充分說明種源內(nèi)家系間葉脈密度的變異水平?？傮w來看，細葉桉葉脈密度在種源水平變異較大，而種源內(nèi)家系水平則變異較小。

Brodribb等[14]的研究中，葉脈網(wǎng)絡(luò)是被子植物水分利用的一個限制因素，葉脈密度與葉片水分利用率有很強的相關(guān)性。一般來說，葉片的葉脈密度較大，在很短的葉肉距離內(nèi)即可達到較大的水分傳導率[15]。本研究中，種源地AUS Burdekin River的葉脈密度最大，AUS Normenby River次之，China Dongmen最小。這3個種源地的平均降雨量則為China Dongmen最多，AUS Normenby River次之，AUS Burdekin River最少，即年降雨量較大的種源地細葉桉的葉脈密度反而較小。雖然本研究僅對3個種源地進行了研究，樣本較少，但與Sack等[3]的研究結(jié)果一致，他們對796個來自全球不同生態(tài)系統(tǒng)物種的葉脈網(wǎng)絡(luò)進行比較時發(fā)現(xiàn)植物葉脈密度與年降水量呈負相關(guān)。Sporck等[16]也認為，土壤水分影響葉脈密度，生長在較干旱地區(qū)的夏威夷車前屬類群具有較高的葉脈密度。因此，可以認為生長在年平均降雨量較高種源地細葉桉的葉脈密度反而較小，即水分可利用量較多時，葉脈密度較小。同時，也有研究證實蒸散量的增加及水分可利用量的減少也都會導致葉脈密度的增加[17]。另外，葉脈密度與氣孔密度、最大水分導度及水分利用率也有一定的關(guān)系，可作為反映葉片水環(huán)境及水分利用與消耗的既定條件。因此可在此基礎(chǔ)上進一步分析桉樹的葉脈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，研究其與桉樹水分基礎(chǔ)及水分利用的關(guān)系，以便更準確簡單地選擇耐旱種質(zhì)。

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Comparison of the Vein Density inSeedling of Different Provenances and Families

YANG Gui-li, LUO Jian-zhong, LIN Yan

(,524022,,)

The differences for vein density among 14 families from 3 provenances ofwas evaluated, and correlations between the traits of total vein density, minor vein density and 2° vein density were estimated. Total vein density and minor vein density varied significantly among provenances, but 2° vein density did not. The ratio of minor vein density to total vein density was greater than 80%. The genetic variation among families within provenances for vein density proved somewhat smaller than that among provenances, and the only significant among family differences were found among those from the China Dongmen provenance. Significant negative correlations were found between 2° vein density and both total vein density and minor vein density, and there was also a significant negative correlation between total vein density and minor vein density.

; provenance; family; vein density

S718.43

A

2015-03-03

引進國際先進林業(yè)科學技術(shù)項目(948)“耐旱桉樹種質(zhì)資源及其定向選育技術(shù)引進”(2012-4-50)

楊桂麗(1987— )，女，在讀碩士研究生，主要從事桉樹耐旱性選育研究.E-mail: guiliyang@163.com

羅建中(1969— )，男，博士，研究員，碩導，主要從事桉樹遺傳育種研究.E-mail:luojz69@hotmail.com