紅松與前紅松植紋的比較研究

由繼紅，陸靜梅

(東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130024)

植紋與人的“指紋”類似，是植物特有的表觀結(jié)構(gòu)，在實際生活當(dāng)中應(yīng)用廣泛，如公安破案、中藥材真?zhèn)舞b別、植物新種鑒定等，因此對植物植紋的研究越來越得到人們的重視[1-3].目前，對植紋的系統(tǒng)研究多見于蕨類植物、被子植物，對裸子植物的研究卻少見報道[2，4-6].

紅松(PinuskoraiensisSieb.et Zucc.)與前紅松(PinusprokoraiensisY.T.Zhao，J.M.Lu，et A.G.Gu.)在分類上都屬于松科、松屬[7-8]，均具有重要的經(jīng)濟價值和生態(tài)價值[6-10].它們形態(tài)上極為相似，導(dǎo)致人們常常將其弄混[11-12]，正確區(qū)別二者具有重要的意義[6，8，10-12].本文對紅松與前紅松的植紋進行了比較研究，以為相關(guān)的研究工作提供參考.

1 材料與方法

1.1 實驗材料

紅松采集于吉林省輝南縣三角龍灣，地理位置為北緯42°26′、東經(jīng)126°24′，海拔833 m.前紅松采集于吉林省九臺市土門嶺林場，地理位置為北緯44°6′、東經(jīng)126°2′，海拔260 m.

1.2 實驗方法

1.2.1 葉橫切面及縱切面的觀察

取成熟針葉的中段，長度為0.5～1 cm，放入真空干燥箱中抽氣，在FAA液中固定，參考李正理[13]的方法制片.

1.2.2 莖的實驗

(1) 莖次生結(jié)構(gòu)的實驗.選取3～8 a生的枝條，在FAA中固定2周，在V(甘油)∶V(乙醇)=1∶1的混合液中軟化5周；利用滑走切片機切片，切片厚13～20 μm，染色采用番紅-固綠法.

(2) 莖管胞分子的實驗.把莖的早晚材分別切成長0.5～1 cm、粗0.1～0.5 cm的小段，放入V(硝酸)∶V(鉻酸)=1∶1的混合液中，36℃離析26 h；洗凈離析溶液，于0.2%番紅中染色12 h，并用不同濃度的乙醇脫水、脫色，中性樹膠封片.管胞的長、寬、壁厚等通過顯微測微尺精確測量，不同年輪中測量30個管胞，計算出平均值.

1.2.3 根的實驗

(1) 根木材結(jié)構(gòu)的實驗.取胸徑40 cm的紅松和前紅松的根，在FAA中固定，之后沸水煮24 h，在V(甘油)∶V(乙醇)=1∶1的混合液中軟化4周；利用滑走切片機切片，切片厚14～20 μm，0.2%番紅中染色13 h，中性樹膠封片.

(2) 根管胞分子的實驗.根管胞分子的實驗方法同莖管胞分子的實驗.

顯微照相均采用日本生產(chǎn)的圖像處理儀器IBAS.

2 結(jié)果與分析

2.1 根管胞分子的形態(tài)結(jié)構(gòu)

紅松根早材的管胞分子為線形，端部尖削，長(2.52±0.08) mm，寬(37.19±0.19) μm，壁厚(2.39±0.15) μm；前紅松根早材的管胞分子端部多為鈍型，長(2.71±0.09) mm，寬(37.58±0.21) μm，壁厚(2.44±0.13) μm(見圖1).

圖1 前紅松(a)與紅松(b)根早材管胞(×80)

紅松根晚材的管胞分子長(2.38±0.08) mm，寬(36.11±0.21) μm，壁厚(2.21±0.09) μm；前紅松根晚材的管胞分子長(2.58±0.09) mm，寬(36.46±0.19) μm，壁厚(2.45±0.11) μm(見圖2).

圖2 前紅松(a)與紅松(b)根晚材管胞 (×80)

2.2 莖的次生結(jié)構(gòu)

從圖3可見，前紅松莖的年輪不規(guī)則、較寬，而紅松莖的年輪比較規(guī)則、較窄.二者莖的皮層中都有含較多樹脂、丹寧的細(xì)胞以及樹脂道，韌皮部及髓內(nèi)都含有蛋白細(xì)胞.

圖3 前紅松(a)與紅松(b)莖的次生結(jié)構(gòu)(×40)

2.3 莖管胞分子的形態(tài)結(jié)構(gòu)

前紅松莖早材管胞分子長(2.65±0.12) mm，寬(37.52±0.22) μm，壁厚(2.47±0.12) μm；紅松的莖早材管胞分子長(2.43±0.1) mm，寬(37.12±0.23) μm，壁厚(2.24±0.09) μm(見圖4).

圖4 前紅松(a)與紅松(b)莖早材管胞(×80)

前紅松莖晚材的管胞分子長(2.54±0.08) mm，寬(36.58±0.21) μm，壁厚(2.51±0.11) μm，內(nèi)壁具有螺紋加厚；紅松莖晚材的管胞分子長(2.41±0.06) mm，寬(36.32±0.2)4 μm，壁厚(2.31±0.12) μm，內(nèi)壁光滑(見圖5).

圖5 前紅松(a)與紅松(b)莖晚材管胞(×80)

2.4 葉的橫切結(jié)構(gòu)

從圖6可見，在背面葉表皮之下的下皮層，前紅松為一層，而紅松還有間斷的第二層.前紅松與紅松的內(nèi)皮層細(xì)胞的徑向壁均木質(zhì)化并有凱氏帶加厚，傳輸組織為松型.維管束中的木射線與韌皮射線形態(tài)相似，但前紅松的韌皮射線與傳輸組織相接處各有一個大的薄壁細(xì)胞，為蛋白細(xì)胞.

圖6 前紅松(a)與紅松(b)葉的橫切(×40)

2.5 葉的縱切結(jié)構(gòu)

從前紅松葉的縱切面可見其原生木質(zhì)部的管胞有螺紋加厚，后生木質(zhì)部的管胞具有緣紋孔；而紅松的管胞無螺紋加厚，僅有具緣紋孔的管胞(見圖7).

圖7 前紅松(a)與紅松(b)葉的縱切(×80)

3 討論

對前紅松和紅松針葉的表皮細(xì)胞、氣孔以及角質(zhì)層內(nèi)表面的紋飾做掃描電鏡觀察，可以發(fā)現(xiàn)二者存在明顯不同[6，11，14-15]：從針葉的橫切面可見，前紅松背面葉的下皮層細(xì)胞只有一層，而紅松的針葉有間斷的第二層；從針葉的縱切面可見，前紅松葉脈后生木質(zhì)部的管胞有螺紋加厚，而紅松則沒有.

對前紅松與紅松莖的初生結(jié)構(gòu)研究表明，二者在表皮毛的數(shù)量、類型，樹脂道的數(shù)量、大小等方面以及莖材的交叉場紋孔等都存在不同[16].本文對莖的次生結(jié)構(gòu)解剖發(fā)現(xiàn)二者年輪不同；管胞離析結(jié)果發(fā)現(xiàn)前紅松的晚材管胞有螺紋加厚，紅松的管胞光滑，區(qū)別明顯.

根的比較解剖結(jié)構(gòu)表明，前紅松為三元型，紅松為五元型，交叉場紋孔也存在不同[6，16].本文對前紅松與紅松根材管胞進行離析后發(fā)現(xiàn)，二者的早材、晚材的管胞在長度、寬度等方面均存在不同.

綜上可以看出，紅松與前紅松的植紋明顯不同，也說明植紋的研究范圍應(yīng)該擴大，而不是僅局限在葉子表皮形態(tài)，如氣孔等方面.