不同土壤环境下黑果枸杞茎、叶形态结构比较

毛金枫 聂江力 吴姿锐 杨雪君 裴 毅

(天津农学院园艺园林学院，西青 300384)

不同土壤环境下黑果枸杞茎、叶形态结构比较

毛金枫 聂江力*吴姿锐 杨雪君 裴 毅

(天津农学院园艺园林学院，西青 300384)

应用石蜡切片法对不同土壤环境下黑果枸杞的叶片和茎的形态结构进行了比较，以期为黑果枸杞在天津地区引种提供理论依据。对叶片和茎的表皮、栅栏组织、维管束、皮层、韧皮部等指标进行了测量。结果表明:黑果枸杞在天津不同土壤环境下生长状况良好。生长在碱性粘土中的黑果枸杞叶片呈长披针形，茎表皮和维管束最发达；生长在沙壤土中的黑果枸杞叶片也呈长披针形，但角质层最厚，茎的皮层最发达；长在红棕土中的黑果枸杞叶片则呈近长椭圆形且叶片较厚，叶表皮气孔密度最大,表皮最厚，叶肉的栅栏和海绵组织最发达，叶柄维管束最大，茎最粗，韧皮部最发达，髓最大。因此，生长在不同土壤环境下的黑果枸杞植株的茎、叶片的形态结构差异明显。

黑果枸杞；茎；叶；形态结构

黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)是茄科(Solanaceae)枸杞属(LyciumL.)的一种落叶多棘刺灌木，主要分布于我国西北荒漠地区[1～2]。其果实含有丰富的氨基酸、花青素、维生素C和脂肪等，兼具保健和药用价值[3]。黑果枸杞作为传统藏药，又名“旁玛”，味甘、性平，清心热[4]，《晶珠本草》中记载，藏医用黑果枸杞治疗心热病、心脏病、月经不调、停经等病症[5]。叶片不仅是植物光合作用的主要器官，其形态结构更是植物一系列生理活动的基础，与植物的产量、品质和抗逆性等都有密切关系[6]，同时外界环境条件也能改变其形态结构特征，其形态结构特征最能体现环境因子的影响或植物对环境的适应[7]。植物茎的木质部导管是植物体养分和水分运输的通道,而韧皮部是植物同化产物运输的主要通道,它们的变化将影响到水分、无机养分和有机营养的运输和分配[8]，能体现植物抗性及适应性。因此，本文通过对不同土壤环境下黑果枸杞茎、叶形态结构进行观察比较，研究了黑果枸杞茎、叶结构特征与生长环境的关系以及对不同土壤环境的适应性，以期为黑果枸杞在天津地区引种及栽培管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

实验所需的茎、叶等实验材料来自天津地区三种不同土壤环境中所生长的黑果枸杞植株，三种土壤类型分别为：天津农学院东校区的碱性粘土(A)、天津农学院西校区的沙壤土(B)、天津蓟县翠屏湖科学园的红棕土(C)，其土壤特性见表1。

表1 采样地土壤类型比较

1.2 材料与方法

于2015年10月引种到天津三种土壤类型下的黑果枸杞植株都是来自甘肃民勤的两年生实生苗，并且在天津地区已经顺利越冬。实验材料是黑果枸杞植株相同部位的当年生成熟叶片和茎，于2016年6～7月采集。茎和叶片在野外采集时已用FAA固定液保存，随后采用常规石蜡切片法并用番红固绿整染，叶片切片厚12 μm，茎切片厚20 μm；采用“指甲油印迹法”获得叶片表皮。观察不同土壤类型中的黑果枸杞茎、叶形态结构差异并统计。

1.3 测定指标

用游标卡尺测量叶长、叶宽、茎粗；选取结构完整并且染色效果的切片在正置显微镜(LEICA DM4000 B LED)下进行拍照观测，选取图像清晰的切片照片观察并统计和计算叶片厚度、角质层厚、表皮厚、气孔密度、栅栏组织与海绵组织厚度、叶柄的主维管束大小、维管束个数，茎的表皮、皮层厚度、维管束直径、髓腔直径、韧皮部大小。

1.4 数据处理

采用Excel 2007，SPSS 19.0进行数据处理分析[9]。选取10个黑果枸杞植株相同部位的当年生成熟叶片和当年生茎，计算叶长、叶宽、茎粗的算术平均值[9]；分别选取10片完成的叶片和茎的制片[10]，计算叶片厚度、角质层厚、表皮厚、栅栏组织与海绵组织厚度、叶柄的主维管束大小、维管束个数，茎的表皮、皮层厚度、维管束直径、髓腔直径、韧皮部大小的算术平均值；随机选取10个表皮气孔的视野[11]，计算气孔密度的算术平均值。

2 结果与分析

2.1 叶形态结构比较

植物会根据所处环境的不同而使自身的形态发生改变，以适应生存环境，不同土壤环境下其叶片形态也不相同。C土壤中的黑果枸杞叶片长度为17.283 3 mm，是三者中最长的，比B土壤中的黑果枸杞叶片长11.505 1%，比A土壤中的黑果枸杞叶片长9.851 7%；C土壤中的叶片宽2.831 3 mm，比A土壤中的黑果枸杞叶片宽了29.679 8%，比B土壤中的叶片宽了29.852 3%；不同土壤类型下黑果枸杞的叶片厚度具有明显差异，A和B土壤中黑果枸杞叶片厚度接近，而C土壤中黑果枸杞叶片比其他两地分别厚38.335 6%、33.178 1%。从实验结果可以看出，不同土壤类型下的黑果枸杞的叶厚均存在明显差异(表2)。综上可知，生长在碱性粘土和沙壤土中的黑果枸杞叶片呈长披针形，红棕土中的黑果枸杞叶片则呈近长椭圆形。

表2不同土壤黑果枸杞叶片形态比较

Table2ComparisonofleafmorphologycomparisonofL.ruthenicumindifferentsoil

注：数据为平均值±标准误；同列数据不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。下同。

Notes:Data were means±SE;Different normal letters of same column indicate significant difference at 0.05 level.The same as below.

黑果枸杞叶片横切面呈长条形，从横切面可以看出,叶片由表皮层、叶肉和叶脉(维管束)3部分组成。叶片边缘微微上翘；上下表皮细胞各一层，排列整齐，外被角质层，上下表皮均有气孔分布，叶缘偶见腺毛；为异叶面，栅栏组织2～3列细胞，近长方形，过主脉，排列紧密，且与海绵细胞分化明显；主脉近平略突起，主脉维管束一个，近半圆形，占叶片1/3～1/4；叶肉细胞中可见叶绿体和草酸钙晶沙(图1)。黑果枸杞属旱生植物，旱生植物叶片表现出明显的旱生形态，具有厚的角质层、外层表皮细胞壁厚、叶肉的栅栏组织密度高[12]。

黑果枸杞叶片的形态结构在不同土壤环境下差异明显(表3)。C土壤中黑果枸杞叶片气孔密度相比于其他两种土壤类型的叶片较密，平均45 个·mm-2；B和C土壤中叶片的角质层厚度接近，A土壤中叶片的角质层最薄，只有B土壤中叶片的81.095 6%；A、B、C三种土壤下的叶片表皮厚度接近，分别为25.875 0、25.600 0和26.250 0 μm；叶片栅栏组织的厚度从高到低依次是C、B和A，分别为191.875 0、161.333 3和127.500 0 μm；同样，C土壤中叶片的海绵组织也最厚，高达286.250 0 μm，比A和B土壤中叶片的海绵组织分别高了39.634 1%和59.027 9%；C土壤中叶片的主脉维管束最大，B土壤中的次之，A最小，其大小依次是265.000 0、220.333 3、206.250 0 μm；三种土壤环境下叶片维管束总个数接近。从表3数据可知，C土壤中的叶片的气孔密度较大，表皮等保护组织较厚，叶肉的栅栏和海绵组织较发达，主脉维管束最大，过叶柄维管束最小；B土壤中叶片的表皮最薄，叶肉中的海绵组织最不发达；A土壤中叶片的气孔密度最小，角质层最薄，栅栏组织最不发达,主脉维管束最小。

图1 不同土壤黑果枸杞叶片结构 A.碱性粘土；B.沙壤土；C.红棕土 a.角质层；b.表皮；c.栅栏组织；d.海绵组织；e.气孔；f.维管束Fig.1 Leaf structure of L.ruthenicum in different soil A.Alkaline clay; B.Sandy loam; C.Red brown a.Cuticle; b.Epidermal; c.Palisade tissue; d.Sponge tissue; e.Stomatal; f.Vascular bundles of petiole

采样地点SamplingsiteABC气孔密度(个·mm-2)Stomataldensity31±1．1520c38±3．4140b45±1．0390a角质层厚Thickcuticle(μm)4．5729±0．3610a5．6389±0．7484a5．2083±1．1822a表皮厚Epidermalthicker(μm)25．8750±1．5934a25．6000±1．4996a26．2500±4．0263a栅栏组织厚度Palisadetissuethickness(μm)127．5000±8．2916b161．3333±20．0444ab191．8750±22．3082a海绵组织厚度Spongetissuethickness(μm)205．0000±13．3170b179．9999±9．4868b286．2500±32．7395a叶柄维管束Vascularbundlesofpetiolar(μm)206．2500±34．6720b220．3333±39．5404ab265．0000±27．4289a维管束个数(个)Numberofvascularbundle20±1．0300a19±1．3720a19±4．1180a

表4 不同土壤黑果枸杞茎形态结构比较

图2 不同土壤黑果枸杞茎形态结构 A.碱性粘土；B.沙壤土；C.红棕土 a.表皮；b.皮层组织；c.韧皮部；d.维管束；e.髓腔Fig.2 Structure of the stem of L.ruthenicum in different soil A.Alkaline clay；B.Sandy loam；C.Red brown a.Epidermal; b.Collenchyma; c.Phloem; d.Vascular bundle; e.Medullary cavity

2.2 茎形态结构比较

从表4可知，黑果枸杞的茎结构在不同土壤类型下差异不明显(图2)。C土壤中的的黑果枸杞茎最粗，A土壤中的黑果枸杞茎次之，B土壤中的茎最细，依次为1 530.000 0、1 517.813 6、1 434.313 9 μm；B土壤中茎的表皮最薄，厚15.361 1 μm，A土壤中的黑果枸杞表皮比B土壤的厚了22.784 8%，C土壤中的茎表皮比B土壤中的皮层厚了7.821 1%；B土壤中的皮层最厚，A土壤中的皮层最薄，B土壤中皮层比A土壤中的厚了7.815 2%；C土壤中的黑果枸杞茎韧皮部最发达，高达61.979 2 μm，比A土壤中的茎韧皮部高了76.557 8%；A土壤中的茎维管束最发达，比最小B土壤中的维管束大了47.976 0%；C土壤中的茎髓腔最大，B土壤中的髓次之，A土壤中髓最小，依次是523.958 3，453.541 7，450.625 0 μm，C的髓腔比A区大了16.273 7%。由表3可知，A土壤中的黑果枸杞茎最细，表皮最厚，皮层和韧皮部最不发达，维管束最发达，髓最小，输水能力强；B土壤中的黑果枸杞皮层最薄，皮层最发达；C土壤中的茎最粗，韧皮部最发达，髓最大。

3 讨论

茎和叶片这些组织器官由于长期暴露在环境中，因此对于外界环境的变化极其敏感[13]，植物会通过改变自身的形态结构以适应环境而继续生存下去。黑果枸杞叶片和茎的形态结构在不同土壤环境下的这种差异表明，不同环境条件限制了黑果枸杞的生长，通过改变叶片和茎的结构组织以适应环境。

C土壤中的黑果枸杞叶厚与A和B的土壤中的差异显著，A和B土壤中的叶长、叶宽和叶厚差异不明显。这是因为C土壤保水保肥性好、营养较好，适宜黑果枸杞的生长，因此叶片长势好，叶片较厚；而A和B土壤类型通气透水性差、保水保肥性差，属不利因素，会限制黑果枸杞的生长，因此叶片较薄。这与卢文晋等[14]研究的黑果枸杞在人工栽培条件下的形态变异结果相一致，即由于生长条件的良性变化导致人工栽培下的黑果枸杞在叶长、叶宽、茎粗等方面明显增大，有利于提高植物的光合效率。

不同土壤环境下，黑果枸杞叶片气孔密度有明显差异。气孔是植物蒸腾作用和气体交换的主要通道，气孔调节是植物抵御干旱和适应环境的机制之一，气孔密度随着环境中水分和湿度减少而增加[15]。而本研究中，在保水性好的C土壤中气孔密度比保水性差的B土壤的大，即湿润土壤环境中黑果枸杞叶片气孔密度比相对干旱土壤中的气孔密度大。但也有研究表示，在干旱情况下气孔密度减少[16]。A、B土壤类型下黑果枸杞叶片气孔密度相对较少，可能是由于A、B两个试验地周围有树木和建筑物遮挡，生长环境相对阴凉，光照相对较弱，因此气孔密度较少[17]。

C土壤中黑果枸杞的栅栏组织和海绵组织厚度与A、B土壤中的厚度差异显著，且栅栏组织和海绵组织都排列紧密，Mendes等[18]认为发达的、长柱形的栅栏组织、排列紧密的海绵组织，是对干燥(可能主要是空气湿度)或强光生境的适应。C土壤中黑果枸杞的栅栏组织和海绵组织相对较发达，除了C土壤养分和水分充足，使植物生长健壮，还由于C土壤所处的海拔相较高，光照强[19]。

不同土壤下的黑果枸杞叶片的主脉维管束差异显著。维管束在植物的叶片和茎中起到运输有水分和机械支持的作用[20]，因此，维管束越发达，植物的生命力越旺盛，植物的抗逆性越强，A、B土壤中的黑果枸杞则通过增加叶肉细胞中的小维管束个数来加强水分的供给而保证植物的生长所需的水分[21]。

引种到天津的黑果枸杞在A、B、C三种不同的土壤环境下，其茎、叶形态结构也都为了适应其土壤环境而发生了相应的改变，使其能在新环境中生长良好。黑果枸杞植株对土壤环境适应性广泛与其茎、叶的内部形态结构的改变相关，这与贺金生等[22]研究的高山栎叶的形态结构是它们对生态环境广泛适应的基础结果相一致。综合分析，黑果枸杞叶片和茎解剖结构与土壤环境相关性密切，这与刘惠等[23]所得的野牡丹生长的坡地和沼泽地生境两地的土壤条件差异可能是引起两种生境生长的野牡丹叶片解剖结构差异的原因结果相一致。黑果枸杞通过改变叶片和茎的形态结构进而改变其功能，使其适应土壤环境的变化：在不易储藏水分的土壤中，通过强化叶片和茎的储水组织和减少蒸腾来保持水分平衡；在土壤养分贫瘠的土壤中，通过加强植物的光合作用和根系活力，保证养分供给。

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Project supported by science and technology project of Tianjin City(13ZLZLZF05700)；Project of Tianjin science and Technology Commissioner(15JCTPJC59500)

introduction：MAO Jin-Feng(1991—),female,current master student,Research direction: pomology.

date:2017-01-03

ComparisonofMorphologyandStructureofStemandLeafofLyciumruthenicumMurr.underDifferentSoilConditions

MAO Jin-Feng NIE Jiang-Li*WU Zi-Rui YANG Xue-Jun PEI Yi

(College of Horticulture and Landscape,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384)

We compared the morphology and structure of leaf and stem fromLyciumruthenicumMurr. grown in different soil environment for introducingL.ruthenicumin Tianjin using paraffin sectioning. We measured the thick of epidermis, palisade tissue, vascular bundle, cortex and phloem of leaf and stem. The growth ofL.ruthenicumin different soil conditions of Tianjin was good. The leaf ofL.ruthenicumgrown in alkaline clay was long lanceolate, the epidermal and vascular bundle of stem were the best developed; the leaf grown in sandy loam also was long lanceolate, but the cuticula was the thickest, the cortical of stem was the best developed; the leaf grown in red brown was long oval and more thicker, the leaf epidermal stomatal density was biggest, the epidermis was the thickest, the sponge tissue and palisade tissue of mesophyll were the best developed, the vascular bundles of petiole was the biggest, the stem was the thickest, the phloem was the most developed, and the pith was the largest. Therefore, the morphology and structure of stems and leaves of plants grown in different soil conditions were significantly different.

LyciumruthenicumMurr.;stem;leaf;morphological structure

天津市科技计划资助项目(13ZLZLZF05700)；天津市科技特派员资助项目(15JCTPJC59500)

毛金枫(1991—)，女，硕士研究生，主要从事果树学方面的研究。

* 通信作者：E-mail：njlnie@126.com

2017-01-03

* Corresponding author：E-mail：njlnie@126.com

Q949.777.7

A

10.7525/j.issn.1673-5102.2017.04.007