燕子掌葉片在植物葉組織結(jié)構(gòu)實驗中的應用

趙淑玲，楊小錄，王 瀚，陳 強，卓平清，胡文斌

（1.隴南師范高等專科學校農(nóng)林技術(shù)學院，甘肅 成縣 742500；2.隴南特色農(nóng)業(yè)生物資源研究開發(fā)中心，甘肅 成縣 742500）

高職高專農(nóng)業(yè)類專業(yè)、師范類生物教育專業(yè)均開設有植物學、植物與植物生理等課程，該課程是重要的專業(yè)基礎課，主要學習內(nèi)容為植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、植物生命活動規(guī)律、植物分類及植物與環(huán)境之間相互作用，是生命科學專業(yè)的重要專業(yè)基礎課之一[1]，在植物學、植物與植物生理課程中，實驗課對于學生認識、學習植物有很重要的作用。通過實驗課，學生能直接觀察、實驗，較為直接地獲取知識和實踐操作技能，并能掌握一定的實驗方法和技能，通過技能的遷移，為學生以后的學習和工作打下堅實的基礎。在植物學、植物與植物生理等課程實驗中，有植物組織觀察、生長物質(zhì)對植物的影響等實驗，在教學過程中，應用過多種植物材料，在諸多植物材料中發(fā)現(xiàn)燕子掌是一種較好的試驗材料，有容易獲得、觀察效果好等優(yōu)點。

燕子掌（Crassula arborescens）為景天科青鎖龍屬植物。多年生亞灌木，常綠植物，俗稱金錢樹，又名玉樹、景天樹、花月等。植株高1~3 m，肉質(zhì)莖肥厚，二岐分枝，葉對生，肉質(zhì)卵圓形，長3~5 cm，寬2~3 cm，葉肉組織發(fā)達，葉綠色，表皮細胞較薄?；◤? mm，白色或淡粉色，燕子掌原產(chǎn)非洲南部，喜肥沃砂質(zhì)土壤，耐干旱，易繁殖，易成活，廣布世界各地。現(xiàn)將燕子掌葉片在植物葉組織結(jié)構(gòu)等試驗中的應用總結(jié)如下。

1 試驗方法及步驟

1.1 試驗材料

試驗材料于12月中旬采自隴南師專北校區(qū)實訓樓一樓門廳處，植株高約60 cm，肉質(zhì)莖直徑約8 cm。采葉時選取葉色濃綠，葉柄較長，易于做徒手切片的葉片。

學生用顯微鏡：N-101B生物顯微鏡（寧波永新光學股份有限公司）。

萘乙酸（NAA）試劑為分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 臨時裝片法

在潔凈的載玻片中央滴一滴蒸餾水，將新鮮植物材料浸入水中，蓋上蓋玻片置顯微鏡下觀察。

1.2.2 徒手切片法切片

燕子掌葉用徒手切片法橫切，徒手切片時葉片的葉柄朝上，切下的切片置于盛蒸餾水的培養(yǎng)皿中，肉眼觀察，挑選平整且較薄、較透的切片直接做水封臨時裝片。

1.2.3 氣孔數(shù)量的計算

撕取燕子掌葉片表皮做臨時裝片置于顯微鏡上觀察，觀察時任意選取3個視野進行拍照，然后仔細數(shù)出每個視野中的氣孔數(shù)目，求得平均值為燕子掌葉片氣孔數(shù)量的最終值。

燕子掌表皮單位面積氣孔器密度計算公式[2]如下：

1.2.4 燕子掌葉片扦插實驗

配制不同濃度的萘乙酸：20 mg·L-1、40 mg·L-1、60 mg·L-1、80 mg·L-1、100 mg·L-1溶液，將燕子掌葉片基部浸入不同濃度萘乙酸溶液中5 min，處理的燕子掌葉片平鋪在裝有育苗基質(zhì)的發(fā)芽盒內(nèi)，發(fā)芽盒放置在隴南師專智能溫室培養(yǎng)，以蒸餾水為對照，每隔20 d進行觀察記錄其生長不定根、不定芽的情況。摘取燕子掌葉片時盡量選莖干上同等位置的葉片。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉綠體觀察

用徒手切片法將燕子掌葉片橫切，挑選較薄的切片做臨時裝片，置學生顯微鏡下觀察拍照，顯微鏡下可見葉肉細胞中的葉綠體，白天光照下葉綠體多排列于細胞壁附近，輪廓清晰，呈圓形或橢圓形綠色顆粒狀。如圖1箭頭所示：

圖1 燕子掌葉肉細胞葉綠體（箭頭所示處為葉綠體，400×）Fig.1 Chloroplast of Crassula arborescens mesophyll cell

2.2 燕子掌葉的橫切結(jié)構(gòu)觀察

水封臨時裝片制作方法同2.1，置顯微鏡下觀察，見圖2，葉片的橫切結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為：表皮細胞、葉肉細胞、葉脈。表皮細胞1層，呈長方形，結(jié)構(gòu)緊密，在顯微鏡下亮度高，幾乎透明，無表皮毛等附屬結(jié)構(gòu)。表皮下一層細胞不含葉綠體。燕子掌葉的葉肉細胞無明顯柵欄組織和海綿組織區(qū)分，葉肉細胞圓形至略橢圓形，細胞輪廓清晰，細胞含葉綠體，為等面葉；葉柄基部葉脈韌皮部和木質(zhì)部結(jié)構(gòu)完整，木質(zhì)部導管直徑稍大且明顯，學生用顯微鏡下能明顯區(qū)分木質(zhì)部和韌皮部。

圖2 燕子掌葉橫切圖（400×）Fig.2 Crosssection of Crassula arborescensleaf

2.3 燕子掌葉片表皮氣孔器觀察

用尖頭鑷子撕取長寬約0.3 cm×0.3 cm大小的葉表皮（燕子掌葉片較其他常見葉相比較，極易撕下幾乎不帶葉肉的表皮，表皮細胞觀察明顯），表皮白色膜狀近透明，做水封臨時裝片，置顯微鏡下觀察，表皮細胞呈不規(guī)則形，細胞彼此嵌合緊密，表皮細胞中散布氣孔器見圖3A，氣孔器由兩個腎形保衛(wèi)細胞及氣孔構(gòu)成見圖3B，光照下觀察氣孔開張數(shù)量的比例遠低于關(guān)閉的氣孔數(shù)量。

圖3 燕子掌葉表皮氣孔Fig.3 Epidermal stomata of Crassula arborescensleaf

生物顯微鏡觀察時目鏡放大倍數(shù)為10倍，物鏡放大倍數(shù)為10倍，通過公式（1~3）計算得觀察視野面積為0.242 2 mm2。燕子掌葉上表皮葉片氣孔平均密度約為150.289 0±5.573個/mm2，燕子掌葉下表皮葉片氣孔平均密度約為177.539 2±13.899 6個/mm2，氣孔以閉合狀態(tài)居多；葉上、下表皮均有氣孔分布，單位面積下表皮氣孔數(shù)量較上表皮氣孔數(shù)量多，上表皮細胞較下表皮細胞排列緊密。

2.4 燕子掌葉片扦插生根實驗

摘取燕子掌葉片，用自來水沖洗葉片，用濾紙拭去葉片表面水分，將葉片基部浸入不同濃度：20 mg·L-1、40 mg·L-1、60 mg·L-1、80 mg·L-1、100 mg·L-1萘乙酸溶液中5 min，取出后將燕子掌葉片平鋪在發(fā)芽盒內(nèi)，以蒸餾水為對照，每隔20 d觀察一次，并統(tǒng)計不定根、不定芽發(fā)生情況[3-4]。

圖4可以看出，植物激素對燕子掌葉片生根有一定影響。燕子掌葉片扦插后很快在葉柄基部開始長出不定根，不定根的長度隨萘乙酸濃度的增加有明顯的生長，與對照相比，萘乙酸處理組的不定根長度均增長明顯，扦插60 d時，燕子掌葉片在低濃度（20~40 mg·L-1）萘乙酸作用下，發(fā)出不定芽，較高濃度（60~100 mg·L-1）萘乙酸處理下，基本不生不定芽，表明低濃度激素對植物的生長有積極促進作用，而高濃度對植物的生長有抑制作用，與韓玉紅[5]等人的研究結(jié)果相同。

圖4 燕子掌葉片扦插生根情況圖Fig.4 Cutting and rooting of Crassula arborescens leaf

3 討論

燕子掌葉片用于植物葉組織結(jié)構(gòu)試驗的報道較少，汪曉萍[6]用顯微鏡觀察燕子掌葉表皮；徐小林[7]等對同屬植物玉樹（Crassula arborescenes）的根、莖、葉器官的結(jié)構(gòu)特征進行研究，發(fā)現(xiàn)玉樹葉有蠟質(zhì)層，葉肉中有儲水細胞，葉表皮有氣孔，氣孔分布少。

在長期的進化過程中，部分肉質(zhì)植物為了適應干旱的環(huán)境，其葉肉細胞中通常有具有相應的儲水結(jié)構(gòu)[7]，細胞內(nèi)含水量高。燕子掌葉肉細胞中無柵欄組織和海綿組織區(qū)分，為等面葉，葉肉細胞葉綠體呈圓形或橢圓形綠色顆粒狀，葉上、下表皮均有氣孔分布，單位面積上氣孔數(shù)量差異不明顯，白天氣孔多關(guān)閉，有耐旱性細胞結(jié)構(gòu)特征。

利用燕子掌葉片，不僅能細致完全地觀察葉的結(jié)構(gòu)，同時，也可觀察植物組織成熟組織的保護組織—表皮（表皮細胞，氣孔器）；基本組織—葉肉（同化組織）；輸導組織—維管束；機械組織—導管。一片葉子做多個實驗，實驗效果佳。

燕子掌生命力強，耐旱、耐寒，是人們喜愛的家庭、園林花卉之一，其分布很廣泛，實驗取材不受時間、地域的限制，利用徒手切片制作臨時裝片觀察植物葉綠體、葉片氣孔以及雙子葉植物葉片橫切等組織結(jié)構(gòu)的時，特征明顯，易于區(qū)分，用常規(guī)學生用光學顯微鏡即可清晰觀察。燕子掌葉是生物學、植物學實驗教學的好材料。