杧果葉片解剖結(jié)構(gòu)與抗旱性評(píng)價(jià)

沈 偉，岑湘濤，?？?lè)，羅世洪

(百色學(xué)院農(nóng)業(yè)與食品工程學(xué)院，廣西百色，533000)

杧果MangiferaindicaL.是漆樹(shù)科杧果屬常綠大喬木，我國(guó)主要產(chǎn)于廣西、云南、廣東、福建、臺(tái)灣[1]。廣西百色市是全國(guó)規(guī)模最大的杧果生產(chǎn)基地[2-3]。百色市地處廣西西部，是亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)[4]，受地形和降雨的影響，百色屬于旱災(zāi)易發(fā)區(qū)，且干旱程度較嚴(yán)重[5]，對(duì)杧果生產(chǎn)影響較大[6]，所以，選擇抗旱性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)杧果品種種植已成為保障農(nóng)民豐收的前提。本試驗(yàn)采用石蠟切片的方法，對(duì)百色杧果主栽品種的葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)，研究不同品種葉片解剖結(jié)構(gòu)與抗旱性的關(guān)系，旨在找出不同品種杧果的抗旱性強(qiáng)弱，為杧果高產(chǎn)化、優(yōu)質(zhì)化、規(guī)范化栽培管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在廣西百色市右江區(qū)澄碧湖杧果產(chǎn)業(yè)(核心)示范區(qū)的杧果品種展示園進(jìn)行，臺(tái)農(nóng)1號(hào)、紅貴妃、金煌杧、紅象牙、桂七等5個(gè)品種供試，20～30年生，株行距5 m×4 m。

1.2 方法

1.2.1 葉片采集及處理 2018年7月8日9：00—11：00采樣，天氣晴朗，每品種各選取具有代表性的3株樹(shù)，分別從樹(shù)冠中部外圍向陽(yáng)面取大小相近的老熟葉片5片，分別做好標(biāo)記后迅速保存于放有冰袋的泡沫盒中，帶回實(shí)驗(yàn)室制成石蠟切片。

1.2.2 石蠟切片制作及觀察 以葉片最寬處和主葉脈之間的交點(diǎn)為中心點(diǎn)，取長(zhǎng)1 cm、寬0.7 cm的葉片為切片制作材料，F(xiàn)AA液固定后完成脫水、透明、包埋等制片過(guò)程，切片10 μm，番紅—固綠雙重染色，中性樹(shù)膠封片，將封好的切片放入烘箱(40 ℃)中烘干[7]。將制作好的石蠟切片置于熒光倒置顯微鏡下觀察并測(cè)量其主脈直徑、葉片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、角質(zhì)膜厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、柵海比、葉肉組織緊密度和葉肉組織疏松度，所測(cè)數(shù)據(jù)均為15個(gè)視野下的平均值，用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。柵海比(%)=柵欄組織厚度/海綿組織厚度×100，葉肉組織緊密度(%)=柵欄組織厚度/葉片厚度×100，葉肉組織疏松度(%)=海綿組織厚度/葉片厚度×100。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS軟件對(duì)10項(xiàng)指標(biāo)分別比較后，再使用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終得出結(jié)論，若測(cè)定指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān)，用公式Y(jié)(μ)=(Y-Ymin)/(Ymax-Ymin)計(jì)算其隸屬函數(shù)值，式中Y為各指標(biāo)測(cè)定值，Ymax和Ymin分別為某測(cè)定指標(biāo)的最大值和最小值；若某測(cè)定指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān)，則公式為Y(μ)=1-(Y-Ymin)/(Ymax-Ymin)；最后將各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值用公式：平均值=∑Y(μ)/n進(jìn)行累加取平均值，得到綜合評(píng)定指數(shù)，其值越大表示抗旱性越強(qiáng)[8-11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片表皮結(jié)構(gòu)特征與抗旱性

葉片表皮是植物葉片表面的一層特殊保護(hù)組織，由一層薄壁細(xì)胞緊密排列構(gòu)成，細(xì)胞與細(xì)胞之間基本沒(méi)有細(xì)胞間隙[12]。植物葉片的最外層是一層由類(lèi)脂質(zhì)物質(zhì)構(gòu)成的角質(zhì)膜，角質(zhì)膜是植物抵抗外界環(huán)境各種刺激首當(dāng)其沖的一道屏障，它不同程度地分布覆蓋在植物葉片表皮的細(xì)胞外壁上[13-15]。所以葉片的角質(zhì)膜越厚，它的保護(hù)功能就越強(qiáng)，越能夠最大限度地降低蒸騰作用對(duì)于植物體內(nèi)水分的蒸發(fā)效果，從而增加其抗旱能力[16]。

由圖1和表1可以看出，金煌杧葉片的角質(zhì)膜厚度最厚，顯著大于其他品種，約為3.89 μm；紅貴妃次之，約為3.35 μm；紅象牙葉片的角質(zhì)膜厚度約為3.28 μm；桂七葉片的角質(zhì)膜厚度約為3.08 μm；臺(tái)農(nóng)1號(hào)葉片的角質(zhì)膜厚度最薄，約為2.78 μm，顯著小于金煌杧、紅象牙、紅貴妃。

注：切片在熒光倒置顯微鏡40倍下成像。圖1 桂七等5個(gè)杧果品種葉片橫切角質(zhì)膜厚度結(jié)構(gòu)

表1 桂七等5個(gè)杧果品種葉片結(jié)構(gòu)特征比較

植物表皮厚度越厚，植物的隔熱、保水防損傷性能就越強(qiáng)，抗旱能力越強(qiáng)[17]。表1可以看出，金煌杧葉片的上表皮厚度最厚，約為27.12 μm，顯著大于其他品種；紅貴妃次之，約為24.20 μm。桂七的上表皮厚度約為23.48 μm，和紅貴妃、臺(tái)農(nóng)1號(hào)、紅象牙之間無(wú)顯著性差異。臺(tái)農(nóng)1號(hào)葉片的上表皮厚度約為21.40 μm，紅象牙約為21.00 μm，兩者之間無(wú)顯著性差異。金煌杧、紅貴妃和桂七葉片的下表皮厚度分別為17.73、17.87和17.86 μm，三者之間差異不顯著，但均顯著高于其他2個(gè)品種。

2.2 葉片葉肉特征與抗旱性

杧果的葉肉組織分化成兩部分，上部正面為較緊密的柵欄組織，下部背面為較疏松的海綿組織。由表2和圖1可以看出，5個(gè)杧果品種柵欄組織厚度范圍在58.33～92.20 μm之間，其中紅貴妃的最厚，為92.20 μm；金煌杧次之，為84.76 μm，與紅貴妃無(wú)顯著性差異，但與其他品種差異顯著；最薄的為臺(tái)農(nóng)1號(hào)，為58.33 μm，與桂七(63.31 μm)、紅象牙(60.39 μm)無(wú)顯著性差異。海綿組織厚度范圍在132.05～180.74 μm之間，紅貴妃最厚，為180.74 μm，與桂七(166.70 μm)、臺(tái)農(nóng)1號(hào)(171.25 μm)無(wú)顯著性差異；紅象牙最薄，為132.05 μm，與其他品種差異顯著。

植物葉片中表示柵欄組織發(fā)育程度的一個(gè)重要指標(biāo)是柵海比，其值越大，說(shuō)明柵欄組織越發(fā)達(dá)[18]，葉片的組織結(jié)構(gòu)就更緊密，保水抗旱能力更強(qiáng)[19-20]。5個(gè)杧果品種中，金煌杧柵海比最高，約為52.27%，紅貴妃次之，約為51.01%，兩者無(wú)顯著性差異，與其余3個(gè)品種差異顯著，臺(tái)農(nóng)1號(hào)柵海比最小，為34.22%，與桂七(38.28%)無(wú)顯著性差異。

葉肉組織緊密度和葉肉組織疏松度分別是柵欄組織厚度和海綿組織厚度與葉片厚度的比值，耐旱性植物葉肉組織緊密度一般較高，葉肉組織疏松度較低[21]。從表1可以看出，5個(gè)杧果品種葉片厚度范圍在227.60～315.90 μm之間，其中最厚的是紅貴妃，為315.90 μm，金煌杧次之，為295.39 μm，兩者無(wú)顯著性差異，紅貴妃與其他品種差異顯著；紅象牙最薄，為227.60 μm，與其他品種差異顯著。5個(gè)杧果品種葉肉組織緊密度以紅貴妃最大，約為29.30%，其次是金煌杧，約為28.67%，兩者之間無(wú)顯著性差異；紅象牙葉肉組織緊密度次于金煌杧，約為26.47%，與金煌杧無(wú)顯著性差異。桂七和臺(tái)農(nóng)1號(hào)葉片的葉肉組織緊密度較小，分別為23.26%和22.31%，兩者之間差異不顯著。5個(gè)杧果品種葉肉組織疏松度以臺(tái)農(nóng)1號(hào)最大，顯著高于其他品種，約為65.69%；其次是桂七，約為61.05%，與紅象牙(58.06%)、紅貴妃(57.66%)無(wú)顯著差異；最小的為金煌杧，約為55.36%。

2.3 葉脈特征與抗旱性

主脈直徑越厚，植物維管束越發(fā)達(dá)，相應(yīng)的輸水保水能力就越強(qiáng)，抗旱性也越強(qiáng)[17]。從表1可以看出，5個(gè)杧果品種主脈直徑以金煌杧最大，約為1 681.83 μm；其次是紅貴妃，約為1 601.80 μm，兩者差異不顯著；桂七與紅貴妃相近，為1 519.06 μm；臺(tái)農(nóng)1號(hào)主脈直徑最小，為1 426.36 μm，與紅象牙(1 454.92 μm)差異不顯著。

2.4 葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析

目前分析作物綜合抗旱性大多用的是隸屬函數(shù)法[21-22]。在測(cè)定的10個(gè)指標(biāo)中主脈直徑、葉片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、角質(zhì)膜厚度、柵欄組織厚度、柵海比、葉肉組織緊密度這8個(gè)指標(biāo)與品種的抗旱性呈正相關(guān)，海綿組織厚度及葉肉組織疏松度這2個(gè)指標(biāo)與品種抗旱性呈負(fù)相關(guān)。綜合分析，由表2可知，5個(gè)品種的抗旱性從強(qiáng)到弱依次為金煌杧>紅貴妃>紅象牙>桂七>臺(tái)農(nóng)1號(hào)。

表2 桂七等5個(gè)杧果品種葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析

3 結(jié)論與討論

葉片是植物進(jìn)行光合作用和蒸騰作用的主要場(chǎng)所，也是植物對(duì)干旱等環(huán)境變化最敏感的器官[23]，研究葉片解剖結(jié)構(gòu)來(lái)評(píng)價(jià)植物抗逆性是一種相對(duì)簡(jiǎn)單又適用的方法[24]。李鴻雁等[23]以6種豆科牧草的成熟葉片為材料，測(cè)定葉片厚度等葉片解剖結(jié)構(gòu)參數(shù)后統(tǒng)計(jì)分析其抗旱性強(qiáng)弱，結(jié)論與供試牧草在自然界中的生長(zhǎng)表現(xiàn)相符合。邱彥芬等[25]對(duì)橡膠樹(shù)無(wú)性系葉片解剖結(jié)構(gòu)及耐旱性研究的結(jié)果也與田間試驗(yàn)結(jié)果一致。這都驗(yàn)證了研究葉片解剖結(jié)構(gòu)來(lái)評(píng)價(jià)植物抗逆性的可行性。

本研究選取主脈直徑、葉片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、角質(zhì)膜厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、柵海比、葉肉組織緊密度和葉肉組織疏松度等指標(biāo)，通過(guò)隸屬函數(shù)法對(duì)這10個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，評(píng)價(jià)百色地區(qū)主要種植的5個(gè)杧果品種抗旱性，得出其抗旱性由強(qiáng)到弱依次為金煌杧>紅貴妃>紅象牙>桂七>臺(tái)農(nóng)1號(hào)。結(jié)果與譚德錦等和許鵬等[26-27]的研究相一致，他們?cè)谝N試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)金煌杧具有較強(qiáng)的抗逆性，且比臺(tái)農(nóng)1號(hào)抗逆性強(qiáng)。但董龍等[28]采用自然干旱的方式對(duì)比分析葉片相對(duì)含水量等生理生化指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)廣西區(qū)主栽4個(gè)杧果品種的抗旱性從強(qiáng)到弱依次為金煌杧>臺(tái)農(nóng)1號(hào)>貴妃杧>四季蜜杧，與本試驗(yàn)結(jié)果不一致，可能由于杧果抗旱性涉及諸多結(jié)構(gòu)及生理生化變化，單從葉片解剖結(jié)構(gòu)或少數(shù)生理指標(biāo)評(píng)價(jià)其抗旱性過(guò)于片面，對(duì)不同品種杧果抗旱性分析需綜合多項(xiàng)指標(biāo)，并結(jié)合田間試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。