水培和土培虎尾蘭根系結(jié)構(gòu)的比較

尤鳳麗, 趙勝楠

(1. 大慶師范學(xué)院生物工程學(xué)院，黑龍江大慶 163712；2.黑龍江齊齊哈爾市泰來縣大興綜合中學(xué)，黑龍江省齊齊哈爾 162408)

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水培和土培虎尾蘭根系結(jié)構(gòu)的比較

尤鳳麗1, 趙勝楠2

(1. 大慶師范學(xué)院生物工程學(xué)院，黑龍江大慶 163712；2.黑龍江齊齊哈爾市泰來縣大興綜合中學(xué)，黑龍江省齊齊哈爾 162408)

摘要[目的]研究虎尾蘭根系對水培的適應(yīng)性，為水培花卉的研究提供理論依據(jù)。[方法]以短葉虎尾蘭為材料，制作徒手切片，采用水培與土培2種培養(yǎng)方式，觀察并比較根系外觀形態(tài)和解剖結(jié)構(gòu)的變化。[結(jié)果]在形態(tài)上，土培短葉虎蘭根系堅(jiān)硬，表面粗糙，側(cè)根發(fā)達(dá)，而水培短葉虎尾蘭根系生長速度慢，直徑較小，根毛退化。從解剖結(jié)構(gòu)來看，土培根的表皮由1層細(xì)胞組成，表皮細(xì)胞外覆蓋較厚的植被皮，而水培根系表皮較薄，皮層細(xì)胞體積較大，髓部占中柱面積較小，木質(zhì)部退化；短葉虎尾蘭根中皮層部位存在含晶細(xì)胞。[結(jié)論]水培虎尾蘭植株的根系結(jié)構(gòu)發(fā)生了不同程度的變化，但不影響其正常生長。

關(guān)鍵詞虎尾蘭；根；水培；土培；解剖結(jié)構(gòu)

虎尾蘭(Sansevieriatrifasciata)為龍舌蘭科虎尾蘭屬，是常見的室內(nèi)盆栽觀葉植物，葉叢矮小，葉片短而寬，回旋重疊，葉面斑紋清新雅致，其最大的特點(diǎn)是能凈化空氣，尤其對甲醛的吸收能力超強(qiáng)，被人們稱為“天然的清道夫”[1-2]。近年來，水培花卉因時(shí)尚、美觀、環(huán)保、清潔、便捷等優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為都市養(yǎng)花一族的新寵。目前國內(nèi)外對水培花卉的研究大多集中于誘變馴化技術(shù)、設(shè)施應(yīng)用技術(shù)及培養(yǎng)技術(shù)等方面[2-3]，但是對水培花卉和土培花卉解剖結(jié)構(gòu)的研究較少。筆者以短葉虎尾蘭(S.trifasciatavar.harnii)為試驗(yàn)材料，對其根系結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，比較在水培和土培條件下短葉虎尾蘭的根系形態(tài)與顯微結(jié)構(gòu)的差異，旨在為水培花卉的研究提供更多的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料供試材料短葉虎尾蘭(S.trifasciatavar.harnii)為市售土培花卉。

1.2方法試驗(yàn)于2014年5月在大慶師范學(xué)院生物工程學(xué)院植物學(xué)培養(yǎng)室中進(jìn)行。將短葉虎尾蘭分株，選擇長勢一致且生長良好的幼嫩植株分別進(jìn)行土培和靜止水培。水培前先用自來水沖洗根系，將清洗干凈的短葉虎皮蘭的枯葉處理掉，傷口用青霉素消毒，將消毒好的虎皮蘭放在玻璃容器內(nèi)進(jìn)行清水培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間約為14 d,在此期間每2～3 d換水1次，發(fā)現(xiàn)爛根及時(shí)處理并消毒，以免影響其他部位。根莖結(jié)合部保持在水面上方，待長出新根后將其轉(zhuǎn)入營養(yǎng)液中[4]，每14 d更換新液1次。土培和水培植株生長在同一培養(yǎng)室內(nèi),光照和溫度條件一致，生長60 d后取樣。

選擇長度相近的根尖，自根尖至根基15 mm處采用徒手切片法制成臨時(shí)裝片，置于MoticBA300數(shù)碼生物顯微鏡下拍照并測量。測量時(shí)，每個(gè)部位選取5張裝片中的10個(gè)視野，在每個(gè)視野中選6個(gè)對稱位置，取平均值。

2結(jié)果與分析

2.1水培和土培短葉虎尾蘭根系外觀形態(tài)的比較水培短葉虎尾蘭培養(yǎng)5～7 d后莖基部開始形成不定根，開始時(shí)根系生長速度較慢。由表1可知，培養(yǎng)60 d后，水培短葉虎尾蘭的新生根數(shù)11根，新生根長度為1.3～7.8 cm，根系總體上生長旺盛，根系柔軟，潔白晶瑩剔透，根毛退化。土培短葉虎尾蘭新生根數(shù)13根，新生根長度為1.7～9.2 cm，根纖細(xì)且比較堅(jiān)硬，表面粗糙，多具側(cè)根。

2.2水培和土培短葉虎尾蘭根解剖結(jié)構(gòu)的比較培養(yǎng)60 d后的短葉虎尾蘭水培和土培根的解剖結(jié)構(gòu)大致相似，均由表皮、皮層、維管柱3個(gè)部分組成，水培根的橫切直徑為67.16～97.82 μm，土培根的橫切直徑為69.87～78.05 μm。

水培根的表皮由2層細(xì)胞組成(圖1A)，排列整齊，表皮細(xì)胞在橫切面近似于方形，壁較薄。土培根的表皮由1層細(xì)胞組成，表皮細(xì)胞橫切面近似方形，其細(xì)胞外層壁具有較厚的根被皮(圖1B)。

水培根的皮層由8～10層細(xì)胞構(gòu)成，皮層的薄壁細(xì)胞排列疏松，細(xì)胞之間形成較大的間隙(圖1A)，內(nèi)皮層有凱氏帶加厚，但不明顯(圖1C)。土培根的皮層由10～12層細(xì)胞構(gòu)成，皮層薄壁細(xì)胞排列較緊密且不規(guī)則(圖1B)，內(nèi)皮層細(xì)胞橫向壁、徑向壁和內(nèi)切向壁局部增厚并栓質(zhì)化，呈馬蹄形五面加厚，形成典型的凱氏帶結(jié)構(gòu)(圖1D)。水培和土培根的皮層中都存在含晶細(xì)胞，水培的含晶細(xì)胞呈多邊形，小且數(shù)量少，而土培的含晶細(xì)胞呈針狀，數(shù)量較多(圖1E)。

水培根的維管柱直徑為18.46～20.73 μm，導(dǎo)管直徑為3.3 μm，木質(zhì)部退化，髓部明顯變小(圖1C)。土培根的維管柱直徑為24.79～27.43 μm，導(dǎo)管直徑為3.6 μm，木質(zhì)部為多原型，髓清晰可見，且占維管柱面積比例較大(圖1D)。

表1　水培和土培短葉虎皮蘭根系形態(tài)和結(jié)構(gòu)的比較

3結(jié)論與討論

3.1短葉虎尾蘭根系的外觀形態(tài)植物根系的生長受環(huán)境的影響。土培根系長期生長在土壤中，根系堅(jiān)硬，表面粗糙，側(cè)根發(fā)達(dá)；水培根系由于已經(jīng)適應(yīng)水生環(huán)境，其根系會發(fā)生一系列變化，根毛退化，根系柔軟潔白，晶瑩剔透，具有較高的觀賞價(jià)值。這與甘露等[5]對蘆薈水生培養(yǎng)根系變化的研究結(jié)果相一致。

3.2短葉虎尾蘭根系的解剖結(jié)構(gòu)從橫切面來看，土培與水培短葉虎尾蘭根的橫切直徑差異不大。土培根表皮細(xì)胞一層，表皮細(xì)胞外壁覆蓋較厚的根被皮。在蘭科植物的研究上，有學(xué)者認(rèn)為根被的主要作用是機(jī)械保護(hù)和防止皮層中過多水分的喪失[6]。水培根由于長期生活在水中，所以形成了適應(yīng)水環(huán)境的生長特性，根部長出新根，根徑變小，皮層細(xì)胞明顯膨大，層數(shù)變少，老根逐漸脫落，木質(zhì)部退化，新的水生根系代替老根進(jìn)行養(yǎng)分和水分的吸收。樊明壽等[7]認(rèn)為生活在水環(huán)境中的植物根皮層內(nèi)一般會形成發(fā)達(dá)的通氣組織，然而水培短葉虎尾蘭根系并沒有典型的通氣組織結(jié)構(gòu)，只是細(xì)胞間隙略大。

3.3短葉虎尾蘭根系皮層中的含晶細(xì)胞土培和水培短葉虎尾蘭根系皮層中存在含晶細(xì)胞，含晶細(xì)胞以一種特殊的形態(tài)在特定的空間位置形成，普遍存在于旱生、沙生、鹽生植物的葉和軸內(nèi)[8]。該研究結(jié)果表明土培短葉虎尾蘭根皮層內(nèi)存在的含晶細(xì)胞數(shù)較水培多，這與孔妤等[8]對土培和水培吊蘭根系結(jié)構(gòu)的觀察的研究相一致。許多學(xué)者認(rèn)為，含晶細(xì)胞可以改變細(xì)胞滲透壓，提高吸水力和持水力，以適應(yīng)缺水環(huán)境，植物體內(nèi)的晶體還可以聚積體內(nèi)過多的鹽分以免引起毒害[9-10]。短葉虎尾蘭能有效吸收和消除室內(nèi)甲醛、苯等有害氣體，這些含晶細(xì)胞可能對減輕有害物質(zhì)對植物的毒害具有重要的生理學(xué)意義[11]，還有待于進(jìn)一步探討。

注：A.水培根表皮、皮層結(jié)構(gòu);B.土培根表皮、皮層結(jié)構(gòu);C.水培根內(nèi)皮層、維管柱結(jié)構(gòu);D.土培根內(nèi)皮層、維管柱結(jié)構(gòu);E.土培根皮層中的晶體。Note: A. Root epidermis and cortex structures of S. trifasciata under hydroponic culture; B. Root epidermis and cortex structures of S. trifasciata under soil culture; C. Endodermis and vascular column structures of S. trifasciata root under hydroponic culture ; D. Endodermis and vascular column structures of S. trifasciata root under soil culture; E. Crystals in root cortex under soil culture. 圖1　短葉虎尾蘭根的解剖結(jié)構(gòu)(400×)Fig. 1　Anatomical structure of S. trifasciata roots

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基金項(xiàng)目黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(CX12025)。

作者簡介尤鳳麗(1962- )，女，黑龍江巴彥人，教授，從事觀賞植物學(xué)和植物生態(tài)恢復(fù)研究。

收稿日期2016-05-12

中圖分類號S 68

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)16-018-02

Comparison of the Root Structures ofSansevieriatrifasciatain Hydroponic Culture and Soil Culture

YOU Feng-li1, ZHAO Sheng-nan2

(1. Biological Engineering Department, Daqing Normal University, Daqing, Heilongjiang 163712; 2. Daxing Comprehensive Middle School in Tailai County, Qiqihaer, Heilongjiang 162408)

Abstract[Objective] To research the adaptation of Sansevieria trifasciata in hydroponic culture and soil culture, and to provide theoretical foundation for the research on hydroponic-cultured flowers. [Method] With S. trifasciata as the material, freehand section was made. Observation was carried out under two modes of hydroponic culture and soil culture. Changes of root appearance and anatomical structure were compared. [Result] In morphology, S. trifasciata roots under hydroponics culture grew slowly with smaller diameter and degenerated root hair. However, S. trifasciata roots under soil culture had strong root with developed lateral root and rough surface. In anatomical structure, the root epidermis of S. trifasciata roots under hydroponics culture was thinner, cortical cell volume was greater; marrow accounted relatively small area in the column area; xylem degradation appeared. There were a few crystal cells in the cortex of S. trifasciata roots. [Conclusion] Root structure of S. trifasciata under hydroponics culture changes in different degrees, which dose not affect its normal growth.

Key wordsSansevieria trifasciata; Root; Hydroponics culture; Soil culture; Anatomic structure