红花紫荆叶片显微结构观察研究

周育娟

(广东省肇庆市高要区小湘镇农业综合服务中心，广东 肇庆 526122)

1 引言

叶是树木生长发育中非常重要的器官，可进行光合作用、合成有机物质、进行蒸腾作用、提供根系吸收水分和矿物质的重要动力。树木叶片的形态特点、表皮特征和基本组织结构与树木对环境的适应性有密切关系[1,2]。目前，对热带亚热带树木叶片显微结构及其与抗逆性的关系已有一些研究，如龙眼(Dimocarpuslongan)叶片显微结构与光合作用和抗逆性的关系[3]、荔枝(LitchiChinensis)叶片细胞结构紧密度与荔枝品种耐寒性的关系[4]、芒果(Mangiferaindica)叶片显微结构及其在品种鉴定中的意义[5]，但迄今报道的树种有限。红花紫荆(Bauhiniablakeana)，又名红花羊蹄甲，是苏木科羊蹄甲属常绿或半落叶乔木，在广东、广西、云南、台湾等地区栽培较广，花朵形态富于动感，一年中可多次开花，花期长、花量大，冬季依然花朵盛开、花繁色艳，是著名园林绿化树种[6,7]，1989年被广东省珠海市选为市树[8]。近期的研究还表明，红花紫荆花色素是一种水溶性花青素，含量高，无毒性，耐光性和热稳定性较强，在食品工业上可能具有良好的应用前景[9,10]。目前，红花紫荆叶片显微结构特点及其与环境适应性的关系未见报道，羊蹄甲属其他树种也均未见有相关报道。本文对此进行了观察研究。

2 材料与方法

红花紫荆叶片采自作者培育的2年生苗中部的成龄叶，每个代表性植株各采1张叶片，共4张(4次重复)。用刀片切取靠近主叶脉基部的部分，切成3～5mm见方的小片放入FAA溶液中固定，用常规石蜡切片法制作切片，番红-固绿染色，树胶封片，切片厚度为10～12 μm。使用切片显微分析系统MvImage(宁波舜宇仪器有限公司)对切片进行观察、测量、拍照。测量前用标配的1 mm(分度值为0.1 mm)标尺在显微分析系统中进行定距，换算出能测出实际数值的比例尺。测定项目主要是表皮的各项指标(上下表皮细胞厚度、上下表皮细胞的长与宽、角质层等)、叶肉的各组织厚度(表皮、栅栏组织、海绵组织等)、叶脉的各项指标(维管束面积、木质部面积等)以及特殊结构指标(气孔等)。观察中，及时记录每个显微结构的数据，多次反复测量，最后得出的每个重复(切片)各项指标的平均值用于本文分析。相关的几个指标的计算公式是：组织结构疏松度(SR)=海绵组织厚度/叶片厚度；组织结构紧密度(CTR)=栅栏组织厚度/叶片厚度；栅栏组织厚度/海绵组织厚度(PTT/STT)；叶脉突起度(VPD)=叶脉厚度/叶片厚度。

3 结果及分析

3.1 叶表皮显微结构特征

红花紫荆叶片上、下表皮均覆盖有明显的角质层，上表皮角质层平均厚6.32 μm,最厚处达6.98 μm，下表皮角质层平均厚3.76 μm,最薄处为3.25 μm。上、下表皮均由一层细胞构成，细胞形态存在较大差异：上表皮细胞近似长方形或圆形偏扁，大部分细胞形态排列紧密但不规则。下表皮细胞比较有规律，形状近似六面体偏圆。上表皮较厚、细胞较长、细胞体积较大，细胞长度和宽度的平均值分别为24.53 μm和11.67 μm，细胞长/宽平均值为2.515 μm；下表皮较薄、细胞较短、细胞体积较小，细胞长度与宽度对应的平均值分别为21.76 μm和8.39μm，细胞长/宽平均值为2.81 μm。因此，上表皮细胞宽度和长度均较下表皮的稍大(图1(a)，表1)。

图1 红花紫荆叶片横切面显微结构(400 ×)

表1 红花紫荆叶片表皮横切面显微结构主要指标

3.2 叶肉显微结构特征

红花紫荆叶片横切面总厚度平均值为88.39 μm，但差异较大，最厚处达110.93 μm，最薄处为68.26 μm。叶肉结构总体上比较疏松，组织间隙数量多及体积大，栅栏组织和海绵组织分化显著：栅栏组织大部分由一层细胞构成，仅极少部分散布在组织间隙中，厚度平均为32.71 μm，最厚为37.28 μm、最薄为25.62 μm；海绵组织厚度平均为53.77 μm，细胞排列比较紧密，细胞形状主要为椭圆形，且大部分细胞呈现多层无规则状重叠，同样仅有少部分细胞散乱地分布在组织间隙中，而集中出现的海绵组织薄壁细胞往往高度重叠并连接起上表皮和下表皮；叶片栅栏组织/海绵组织、组织结构紧密度、组织结构疏松度的值平均分别为1.35、0.42、0.77(图1(b)，表2)。

表2 红花紫荆叶肉组织显微结构主要指标

3.3 叶脉显微结构特征

红花紫荆叶脉维管束呈近圆形，周围有大量薄壁细胞，多层厚角组织分布在外围，平均面积为297042.23 μm2。叶脉处的表皮细胞多为圆形且排列紧密，平均厚度和突起度分别为747.08和8.96 μm，但和叶肉组织不同，细胞体积较小、间隙也小。木质部由导管、管胞、木纤维和木薄壁组织组成，是运输水分和无机离子的运输组织，此外，还有支持植物体的作用。测试和计算结果表明面积达到2523916.12 μm2，占据维管束大部分，木质部/维管束平均值为0.63(图1(c)，表3)。

表3 红花紫荆叶脉显微结构主要指标

4 讨论

植物叶片形态显微结构对环境因子的变化响应敏感，能够通过多种方式表现，叶片形态、表皮特征和基本组织结构等都会随环境因子的变化而呈现出适应性的变化[11]。红花紫荆叶片表皮角质层比较厚，表皮细胞排列较紧密，叶肉细胞的间隙比较大，维管束鞘发达，可限制水分的非气孔性散失，这些特点有利于水分运输和保持，表明其耐热抗旱性较强。叶片角质层厚，栅栏细胞发达，海绵组织/栅栏组织的比值较小，且表皮、木质部及维管束的相对面积较小，而韧皮部相对面积较大，这些特征则表明红花紫荆具有强阳性植物的特点，栽培中应注意其光生态环境。

叶肉是叶片发挥光合作用和进行蒸腾作用最为关键的部和重要场所[12]。红花紫荆的叶肉细胞排列比较紧密，栅栏组织和海绵组织分化显著，组织间隙体积较大且数量较多，有利上表皮细胞吸收水分和气体进入组织间隙，有利于气体在叶肉组织间的传导，从而提高红花紫荆对水分和HF等气体的吸收利用，暗示其净化空气、抗大气污染能力较强。红花紫荆的气孔密度大、孔径小且体积小，可以较好地吸收和保持水分，使红花紫荆能够适应高温湿热的环境。同时，红花紫荆叶片栅栏组织、海绵组织厚度与叶片总厚度的比值较小，有利于吸收、净化CO2、HF等有害气体，表明它很适合作为行道树，既可以吸收烟尘，又可以美化环境。

植物的抗寒性与其细胞内生物膜体系、内部形态结构以及所处环境密切相关[13,14]。叶片组织结构紧密度(CTR)、细胞结构疏松度(SR)以及叶脉凸起度已越来越多地作为植物抗寒性强弱的重要参考指标。叶片CTR值和叶脉凸起度与抗寒性正相关，SR与抗寒性负相关。叶片解剖结构的CTR、SR值已在龙眼、荔枝和芒果上用作评价品种的抗寒性指标[15]。解剖结构观察分析表明，红花紫荆叶片CTR值和叶脉凸起度较大而SR值明显小于CTR值，同时，木质部与维管束面积比较大，表明这一园林树种同时还具有一定耐寒能性，适应性强于龙眼、荔枝和芒果。

致谢：承蒙肇庆学院徐呈祥教授提供实验便利和指导