非洲鳳仙莖葉的解剖結(jié)構(gòu)特征

孔紅+王寶增+馬建軍+姚虹+劉敬利+張燕

摘要：制作非洲鳳仙莖葉的石蠟切片，在光學(xué)顯微鏡下首次對非洲鳳仙莖葉進行解剖結(jié)構(gòu)觀察，為非洲鳳仙的分類及多倍體育種提供解剖學(xué)資料。結(jié)果表明，非洲鳳仙莖的解剖結(jié)構(gòu)與鳳仙花屬其他植物相似，由表皮、皮層和維管柱3個部分組成，僅皮層厚角組織和薄壁組織細胞層數(shù)、維管束數(shù)略有不同。莖的皮層薄壁細胞和髓部薄壁細胞中均有草酸鈣結(jié)晶分布，為針晶束、針晶簇2種類型，且在形態(tài)、大小、排列方式及數(shù)量等與鳳仙花屬其他植物有所不同。葉的解剖結(jié)構(gòu)由表皮、葉肉、葉脈3個部分組成，具有耐陰植物葉的結(jié)構(gòu)特征。葉肉細胞中分布有草酸鈣針晶束，與莖中的草酸鈣針晶束特征一致。莖中草酸鈣結(jié)晶特征對鳳仙花屬植物分類具有重要意義。

關(guān)鍵詞：非洲鳳仙；莖；葉；解剖結(jié)構(gòu)；草酸鈣結(jié)晶

中圖分類號： S682.390.1 文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）09-0211-02

非洲鳳仙（Impatiens walleriana Hook.f.）為鳳仙花科鳳仙花屬植物，原產(chǎn)于非洲東部熱帶及少數(shù)暖溫帶地區(qū)，喜溫暖濕潤的環(huán)境，是較好的耐陰花卉之一。非洲鳳仙莖稈透明，葉片亮綠，繁花滿株，色彩絢麗，全年開花不斷，是著名的裝飾性盆花，在國際上十分流行[1-2]。但非洲鳳仙進入我國時間不長，品種少，抗性差，發(fā)展速度不快，有關(guān)非洲鳳仙的研究報道也較少[1-5]。本試驗對非洲鳳仙莖葉結(jié)構(gòu)進行研究，并與鳳仙花屬其他植物莖葉的解剖學(xué)進行比較，旨在為非洲鳳仙的分類研究及多倍體育種積累解剖學(xué)方面的資料。

1 材料與方法

1.1 材料

材料為非洲鳳仙盆花，購于河北省廊坊市花卉市場。

1.2 方法

1.2.1 石蠟切片方法 取正常植株上部的莖及中部的完整成熟葉片，F(xiàn)AA固定液固定，常規(guī)乙醇系列脫水，二甲苯透明，石蠟包埋，切片，厚度12 μm，番紅-固綠對染，中性樹膠封片，Olympus顯微鏡觀察并照相[6-7]。

1.2.2 葉片表皮水封片法 取正常植株葉片中部非邊緣非葉脈部位，用鑷子撕取葉片的上、下表皮，置于潔凈的載玻片上，加1滴蒸餾水使表皮展開，然后蓋上蓋玻片，制好的裝片在Olympus顯微鏡上觀察并照相[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 非洲鳳仙莖的結(jié)構(gòu)

在橫切面上，非洲鳳仙莖由表皮、皮層和維管柱3個部分組成（圖1-A）。

表皮為單層細胞，細胞小，排列緊密，外壁角質(zhì)層薄，外切向壁常加厚。

皮層由厚角組織和薄壁細胞構(gòu)成，厚角組織即緊挨表皮內(nèi)側(cè)角隅加厚的細胞群，3～4層，薄壁組織由薄壁細胞組成，具細胞間隙，4～5層。

維管柱由維管束、髓及髓射線組成。維管束多束，呈環(huán)狀排列，外韌型；髓和髓射線均由薄壁細胞組成。

莖的皮層薄壁細胞和髓部薄壁細胞中均有草酸鈣針晶分布，針晶長棒形，聚集成針晶束，與莖的長軸垂直排列，分布數(shù)量多（圖1-B）。

2.2 非洲鳳仙葉片結(jié)構(gòu)

在橫切面上非洲鳳仙葉片結(jié)構(gòu)由表皮、葉肉、葉脈3個部分組成（圖2-A）。

葉肉分柵欄組織和海綿組織。柵欄組織由1層長柱形細胞緊密排列而成，細胞長軸和葉表面相垂直。海綿組織排列疏松，間隙較多，層次不明顯。柵欄組織的葉綠體比海綿組織多。葉肉中可觀察到草酸鈣針晶，長棒形，聚集成針晶束，分布數(shù)量較少（圖2-B）。

葉脈中的主脈由維管束和薄壁組織組成，機械組織不發(fā)達。木質(zhì)部位于葉片近軸面，導(dǎo)管發(fā)達，韌皮部位于葉片遠軸面，細胞較小；薄壁組織5～7層，細胞較大（圖2-C）。

上、下表皮細胞均為不規(guī)則形，排列緊密，外壁角質(zhì)層均不明顯，上表皮不具氣孔器，下表皮氣孔器發(fā)達，為不規(guī)則形，保衛(wèi)細胞中葉綠體明顯，無副衛(wèi)細胞，保衛(wèi)細胞大小為（21.30±0.85）μm（圖3）。

3 結(jié)論與討論

草酸鈣結(jié)晶在植物中的分布具有一定的規(guī)律性，且形態(tài)特征較穩(wěn)定，可作為植物分類的重要依據(jù)之一[9]。草酸鈣結(jié)晶主要有3種類型，即針晶、柱晶和簇晶，相關(guān)學(xué)者認(rèn)為，它們可能代表系統(tǒng)進化樹上3個獨立的分支[10]，其中針晶最為常見[11]。陳薇等通過對7種鳳仙花屬植物莖的解剖學(xué)特征進行研究，發(fā)現(xiàn)鳳仙花屬植物莖的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)特征相近[9]，對于本屬的分類學(xué)價值十分有限。而莖中草酸鈣針晶的形態(tài)、長度、排列方式及豐富程度等在不同的物種中差異明顯（表1），提出草酸鈣針晶的特征差異對鳳仙花屬植物的分類具有一定的科學(xué)意義。

本研究結(jié)果表明，非洲鳳仙莖解剖結(jié)構(gòu)與其他鳳仙花屬植物[9，12]基本相似，僅皮層厚角組織和薄壁細胞層數(shù)、維管束數(shù)略有不同，與鳳仙花屬植物的研究結(jié)果吻合，表明鳳仙花屬莖解剖結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，對于不同生態(tài)條件沒有發(fā)生大的差異，作為一個自然類群在莖解剖結(jié)構(gòu)方面體現(xiàn)出一致性。但與7種鳳仙花屬植物比較可以看出，非洲鳳仙莖細胞中草酸鈣針晶為長棒形、聚集成針晶束、與莖的長軸垂直排列、分布數(shù)量多等與其他鳳仙花有明顯的區(qū)別，鳳仙花屬莖解剖結(jié)構(gòu)中草酸鈣針晶多樣性豐富，支持了草酸鈣結(jié)晶特征對鳳仙花屬植物的分類具有一定科學(xué)意義的觀點。

關(guān)于鳳仙花屬植物葉表皮及解剖結(jié)構(gòu)，叢義艷等報道6種鳳仙花屬植物氣孔僅分布在葉片的下表面，呈不規(guī)則排列[13]。高萌等報道，中國石灰?guī)r地區(qū)6種鳳仙花的葉上表皮細胞一般不具氣孔器，下表皮細胞均為不規(guī)則形，均具氣孔器，氣孔器多為不等型[14]。余明艷報道，野生觀賞植物天全鳳仙的葉片結(jié)構(gòu)具有耐陰植物葉的結(jié)構(gòu)特征，未提到葉片中有草酸鈣結(jié)晶[15]。本研究結(jié)果顯示，非洲鳳仙葉表皮特點、氣孔器類型及分布與叢義艷等報道[13]基本一致，可見作為同屬植物在葉表皮體現(xiàn)出的共性。高萌等報道，氣孔器多為不等型[14]，但從圖片看應(yīng)為不規(guī)則形，可能是表述有誤。非洲鳳仙葉片結(jié)構(gòu)與天全鳳仙[15]相似，也具有耐陰植物葉的結(jié)構(gòu)特征，但在葉肉中觀察到數(shù)量較少的草酸鈣針晶束，與莖中草酸鈣針晶束特征一致。由于葉結(jié)構(gòu)報道較少，鳳仙花屬植物葉解剖結(jié)構(gòu)及草酸鈣結(jié)晶的特征是否具有分類學(xué)意義還有待進一步研究。另外，還開展了用秋水仙素誘導(dǎo)非洲鳳仙多倍體的試驗，結(jié)果表明，用秋水仙素處理后的植株葉片比普通植株葉片厚，有明顯差異，可為多倍體育種提供解剖學(xué)方面的依據(jù)。

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