桃叶杜鹃菌根苗干旱胁迫下叶片解剖结构的响应

徐小晴，张蓝尹

（1.贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550003；2.贵阳人文科技学院，贵州 贵阳 550025）

0 引言

桃叶杜鹃（Rhododendron annae）是杜鹃花科（Ericaceae）杜鹃花属（Rhododendron）常绿灌木，主要分布于贵州省和云南省海拔较高地区，是一种观赏价值较高的晚花类杜鹃[1]。

杜鹃花类菌根（Ericoid mycorrhizal，简称ERM），是指大多数杜鹃花科植物根系在自然生境中与土壤真菌形成的一种典型特征的内生菌根共生体。有研究认为干旱胁迫下叶片变小增厚、栅栏组织增加、叶肉组织结构紧密度增加等变化[2]。也有研究发现湖南洞口赤皮青冈幼苗的叶片的栅海比经干旱胁迫处理后的下降幅度较小[3]。C3 植物天山猪毛菜和C3-C4 中间型植物松叶猪毛菜，不同程度干旱胁迫下C4 植物木本猪毛菜叶片超微结构受损程度最低[4]。本研究选择从野生桃叶杜鹃根系中分离纯化培养的TY29 和TY35 两种优良菌株，并进行水分胁迫试验，研究不同程度水分胁迫下桃叶杜鹃幼苗叶片解剖结构的变化，分析桃叶杜鹃幼苗抗旱性与接种ERM 菌株之间的关系，进一步找出桃叶杜鹃的优势菌种，以期为桃叶杜鹃的引种栽培与应用提供一定的理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的2 个试验菌株为前期从野生桃叶杜鹃根系中分离所得，编号分别是TY29（AB158314：Trametes ochracea）和TY35（AB378554：Pochonia bulbill-osa）[5]，保存于4℃冰箱。

1.2 试验方法

水分胁迫30d 后，每处理随机选取3 株生长一致的幼苗（3 次重复），采用常规石蜡切片法对桃叶杜鹃菌根苗的叶片进行解剖结构的观察，具体步骤参照金银根《植物学实验与技术》[6]。

1.3 试验设计

选择生长一致的植株进行胁迫处理，每个处理15盆，每盆1 株，各处理重复3 次。采用随机区组试验设计，因素A 为植株接菌处理，设3 个处理，分别是：TY29、TY35 和对照CK；因素B 为植株干旱胁迫处理，设4 个胁迫梯度，分别为对照组、轻度干旱、中度干旱、重度干旱，水分含量依次控制在田间持水量的80%～90%、65%～75%、50%～60%、和35%～45%。每天下午时间通过称重法将土壤相对含水量控制在设计范围内。其他处理方式均一致，在傍晚时间将白天损失的水分补充足量。

1.4 数据处理

采用Execl 2010 记录数据及绘图，使用SPSS 20.0软件进行统计分析，采用单因素方差分析和Duncan 多重比较法（0.05 和0.01 水平）进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 桃叶杜鹃幼苗叶片解剖结构特征

从桃叶杜鹃的叶片横切面观察可知（图1a），桃叶杜鹃的叶片为叶肉组织分化明显的异面叶，由上表皮、下表皮、栅栏组织、海绵组织等构成。上、下表皮均由1层长卵形或近圆形细胞组成，细胞排列紧密，上表皮细胞体积稍大于下表皮细胞；表皮细胞壁外未见角质层结构，但下表皮附有少量表皮毛，且分布有较多的气孔，上表皮未见气孔。上表皮以内的栅栏组织由2～3 层长圆柱形细胞构成，长轴垂直于表皮，细胞排列紧密如栅栏状，细胞内富含叶绿体。紧挨下表皮，细胞形状不规则且排列疏松、细胞间隙较大的是海绵组织，含叶绿体较少。

图1 桃叶杜鹃幼苗叶片解剖结构

桃叶杜鹃叶脉含有厚角组织、薄壁细胞以及维管束，桃叶杜鹃叶中脉横切结构如图1b 所示。薄壁组织包围在维管束外形成维管束鞘，在横切面上主脉中维管束呈肾形，由木质部、韧皮部和束中形成层组成，根据维管束中木质部与韧皮部的排列位置，其维管束为外韧维管束。

2.2 干旱胁迫下叶片解剖结构变化

叶片作为对生境变化最为敏感的器官之一，其形态结构会根据外界环境特征作出相应调整[7-8]。干旱胁迫对桃叶杜鹃菌根苗叶片解剖结构的影响如图2 所示，从图2 可见，CK 与接菌处理的TY29 和TY35 的叶解剖结构相同，均由上、下表皮及海绵组织和栅栏组织构成，接菌并未改变桃叶杜鹃幼苗叶片的基本解剖结构，但对照苗与菌根苗对干旱胁迫的响应却各不相同。正常水分下，各处理叶表皮细胞充盈，叶肉结构清晰，细胞间隙小，排列整齐、紧密（图2，CK1、TY291、TY351）。轻度胁迫时，CK 的叶肉细胞略变形，叶细胞间空隙增大（图2，CK2）。中度胁迫时，栅栏组织由原来的排列有序变得紊乱，海绵组织厚度也逐渐减小（图2，CK3）。随着胁迫加剧，CK 的表皮细胞破损严重，叶面卷曲凹陷，严重破坏了叶片结构（图2，CK4）；相较而言，菌根苗叶片受干旱胁迫的影响较小，轻度胁迫时栅栏组织细胞体积开始增大（图2，TY292、TY352），细胞由排列紧密逐渐变得松散，后期叶肉细胞失水过多，叶厚度也有所下降，但在重度胁迫时仍能保持较完整的叶片结构（图2，TY294、TY354）。

图2 干旱胁迫对桃叶杜鹃菌根苗叶片解剖结构的影响

从具体的叶片结构参数变化可以看出（表1），在任何一水分胁迫下，菌根苗的叶片厚度均高于对照苗，在正常水分下无显著性差异，在轻度和中度胁迫下，TY35与CK 之间差异达显著性水平（P<0.05），TY29 与CK 差异不显著，但其叶片厚度仍高于CK，随着干旱胁迫程度的加剧，各处理苗的叶片厚度均呈现出下降趋势，正常水分时为最大值，叶片厚度大小依次为TY35>TY29>CK，在重度胁迫时达到最小值，TY35、TY29 与CK 分别较正常水分时下降了1.77%、4.38%和8.7%，CK 的降幅最大，菌根苗的降幅较小。

表1 干旱胁迫下桃叶杜鹃幼苗叶片解剖结构参数（平均值±标准差）

除叶片厚度外，衡量植物抗旱性能的指标还有栅栏组织和海绵组织厚度。一般抗旱性较强的植物，其栅栏组织也较发达，可有效提高植物对光能的利用率。由表1 可见，各处理苗的栅栏组织厚度具有差异性，且在任一水分胁迫下，菌根苗的栅栏组织厚度均高于对照苗，在中度和重度胁迫时差异达显著性水平（P<0.05），栅栏组织大小排序分别为Y35>TY29>CK。海绵组织厚度则与栅栏组织相反，对照的海绵组织均稍大于菌根苗，在重度胁迫下各处理苗的海绵组织厚度差异不显著。随着胁迫加剧，各处理苗的栅栏组织厚度呈现出不断上升的趋势，海绵组织则随着胁迫加剧而不断下降，在重度胁迫时各处理苗的栅栏组织厚度达到最大值，海绵组织达到最小值。海绵组织比值、栅栏组织的变化规律与栅栏组织厚度的变化规律呈现一致性，即随着胁迫加剧而不断升高，重度胁迫时，对比正常水分时的栅海比，TY35、TY29 和CK 分别提高了52.1%、41.5%和42.1%。说明随着干旱胁迫的不断增强，植物叶片的栅栏组织和海绵组织在干旱条件下，结构发生了一定变化，来适应水分亏缺的环境条件，其中TY35 菌株变化最为明显。

3 结论与讨论

结构是功能的基础[9]，叶片是植株进行光合作用和蒸腾作用的主要器官，叶的形态和构造能较好地反映其对环境的适应[10]。本研究结果显示，桃叶杜鹃菌根苗的叶片厚度、上、下表皮细胞厚度均高于对照苗，在重度胁迫下各处理苗叶片厚度差异达显著性水平（P<0.05）。随着胁迫加剧，各处理苗的叶片厚度均呈现出下降的趋势，但菌根苗叶片厚度的降幅均小于对照苗。桃叶杜鹃菌根苗具有更加耐旱的形态解剖结构特征，随着干旱胁迫的不断增强，植物叶片的栅栏组织和海绵组织在干旱条件下，结构发生了一定变化，来适应水分亏缺的环境条件，其中TY35 菌株变化最为明显。

接种ERM 菌株提高了桃叶杜鹃幼苗的叶片厚度与栅栏组织厚度，与CK 差异显著（P<0.05）。在胁迫过程中发生适应性结构改变的能力也更强，能够减缓干旱胁迫对幼苗各组织结构的损伤，维持植物各项功能的进行，使植物具有更多抵制逆境的物质和能量基础。