4种百合科植物叶表皮结构的比较

周存宇，聂 敏，杨朝东 (长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025)

4种百合科植物叶表皮结构的比较

周存宇，聂 敏，杨朝东 (长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025)

以百合科的吉祥草(Reineckiacarnea)、万年青(Rohdeajaponica)、麦冬(Ophiopogonjaponicus)和萱草(Hemerocallisfulva)4种植物为研究对象，利用光学显微技术进行叶表皮特征的观察，测量并统计表皮细胞长宽、气孔大小、气孔密度等参数，初步分析了4种植物叶表皮解剖结构的相关性和差异性。结果表明：4种植物叶表皮细胞具有长、短细胞之分，细胞形状多数为长矩形、椭圆形或近圆形，均无副卫细胞；4种植物的叶表皮细胞大小、形状、气孔密度、气孔与周围表皮细胞相对位置，以及气孔器在上下表皮的分布等特征均存在一定差异。

百合科(Liliaceae)；叶表皮；比较

百合科(Liliaceae)的许多植物具有很高的观赏价值和药用价值，为经济价值极高的单子叶植物大科之一。此前，已有很多学者对百合科植物进行了多方面的研究[1-3]，但对该科植物叶片比较解剖的研究相对较少[4]。本研究利用显微解剖及显微摄影技术对百合科中4个不同属植物的叶片表皮特征进行了研究，期望能对百合科植物的分类及种间亲缘关系的鉴定提供一定的依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试植物材料来源于长江大学植物园，分别为万年青(Rohdeajaponica)、吉样草(Reineckiacarnea)、麦冬(Ophiopogonjaponicus)和萱草(Hemerocallisfulva)。

1.2 方法

参照小麦叶表皮的制片方法制片[5]，采用体视显微镜(Jnoec JSZ6，China)、光学显微镜(Leica DME，Germany)、数码相机(Nikon E5400，Japan)观察并摄影，测量及统计指标包括长、短表皮细胞的长和宽，气孔的长和宽，气孔密度，每种植物做5次重复。采用SPSS 11.5软件对数据进行处理与分析。

2 结果与分析

吉祥草的上、下表皮细胞各一层，上表皮细胞近长方形。下表皮细胞近方形，比上表皮细胞略大。气孔器类型为平列式，没有副卫细胞(图1)。

麦冬叶片上、下表皮均有发达的角质层和丰富的蜡质，且蜡质主要分布于下表皮气孔带处。气孔器没有副卫细胞，在叶脉间形成纵向气孔带，以带状形式分布于下表皮，其在上表皮很少见(图2)。

万年青叶片表皮细胞排列较为紧密，气孔均不具副卫细胞。保卫细胞的细胞核清晰可见，气孔主要分布于下表皮，且靠近主叶脉1/2处较多，上表皮少见，气孔器分布类型为平列式(图3)。

萱草上下表皮细胞区别较为明显，上表皮细胞近长方形，排列较为紧密；下表皮细胞近椭圆形，且气孔周围的细胞壁局部外突导致气孔相对下陷。气孔的轮廓不清晰。气孔均没有副卫细胞(图版4)。

图1 吉祥草上、下表皮

图2 麦冬上、下表皮

图3 万年青上、下表皮

图4 萱草上、下表皮

观察结果表明：4种植物叶片近轴面和远轴面表皮细胞均由长细胞和短细胞2类细胞构成。短细胞形态变化不大，大多为方形或近圆形；长细胞形态存在一定变化，麦冬长细胞形态变化不明显，均为长矩形，其他植物的长细胞形态变化较大，有矩形、梭形、多边形之分。麦冬上下表皮细胞形态变化较大，上表皮细胞类型主要为长细胞，排列规则、下表皮细胞类型为长、短细胞，排列不规则。供试的 4种植物叶上表皮细胞排列紧密，形状有菱形、长矩形、六边形及椭圆形等(表1)。通过显微测量并统计分析，发现4种植物叶表皮细胞大小也存在一定的差异，上表皮长细胞长度变化较小，平均值在104.1～142.8μm之间，宽度变化较大，平均值在25～57.3μm之间。但下表皮长细胞长度变化较大，平均值在90.6～168.7μm之间，上下表皮短细胞长度变化较小，平均值在47.9～59.4μm之间。除萱草外，其余3种植物叶片上表皮均有较少的气孔分布；气孔多分布于下表皮，保卫细胞长轴和表皮细胞长轴均与叶脉平行。气孔大小差异相对较小，长度平均值在19.4～54.6μm之间，宽度平均值在15.6～48.4μm之间，长宽比为 1.11～1.36之间，气孔从大到小的顺序依次为万年青、吉祥草、麦冬、萱草。总体而言，4种植物叶片下表皮气孔密度都比上表皮的大，下表皮气孔密度的变化范围为12.3～141.3个/ mm2(表2)。4种植物叶片下表皮气孔密度从大到小依次为：萱草、吉祥草、麦冬、万年青。

表1 4种植物叶表皮细胞形状比较

表2 4种植物叶表皮细胞显微结构比较

3 讨论与结论

叶是高等植物的营养器官，不仅具有重要的生理作用，而且具有很大的分类价值，尤其是叶表皮特征在分类学上具有重要的应用意义[6]。本研究以吉祥草、麦冬、万年青、萱草为材料，取其叶片上、下表皮进行解剖观察，通过统计分析得出了叶片表皮细胞形状、大小和气孔分布的一般规律，并且就百合科植物叶片表皮的获取方法进行了初步的探讨：

(1)在叶表皮的制片过程中，根据材料的特征，采用了直接撕取表皮法、次氯酸钠离析法、纤维素果胶酶解法3种方法来制片[7]，结果表明：纤维素果胶酶解法能制取完整的表皮，并清晰显示叶表皮微形态特征；用次氯酸钠离析法不能清晰地显示表皮特征；直接撕取表皮法制片较困难，而且效果也不理想。

(2)通过对4种百合科植物叶片进行微形态结构观察，结果表明：由于它们属于同一科植物，且生态类型也基本相同，均属耐荫植物，所以其外部特征和内部结构均有相同之处，如叶形披针形，均为等面叶，叶端渐尖，向下渐狭成柄，主脉较粗。萱草叶片表皮比较特殊，与其他3种植物叶表皮差异较为明显。萱草的表皮细胞形状为长椭圆形，而其他3种植物的基本为长方形或不规则多边形。

(3)4种植物叶片上气孔分布具有相似的规律，即在下表皮远轴处分布较多，近轴处很少或没有。吉祥草、麦冬、万年青的气孔器具有相似的特征，如气孔都不下陷，气孔大小和密度相近。萱草叶片上表皮没有气孔分布，下表皮上所有气孔都下陷，且气孔较小，气孔密度大，与其他3种植物存在较大差异。产生这种差异的原因可能如下，一方面，在分类上萱草与其他3种植物在亲缘关系上比较远，无论在叶片形态，还是花的结构上都与其他3种植物差距较大[8]；另一方面，萱草虽可耐受一定的阴蔽，但其习性是喜光的，本研究所选材料也是种植在光照条件好的空旷地带，而空气湿度则较林下低，这样其叶片结构呈现出一些旱生的特点，如气孔全部分布于下表皮、气孔小而密度大、气孔下陷等。

[1]汪发绩，唐 进，梁松筠，等．中国百合科植物之研究[J]．云南植物研究，1986，8(1)：51-52．

[2]龙雅宜，张金政．百合属植物资源的保护与利用[J]．植物资源与环境．1998，7(1)：40-44．

[3]王仁睿，刘 军，卢昌泰．我国百合种质资源的研究与创新[J]．四川林业科技，2007，28(3)：34-37．

[4]刘明英．百合科植物比较形态解剖学研究[J]．四川大学学报(自然科学版)，1993，30(1)：120-125．

[5]王灶安．植物显微技术[M]．北京：农业出版社，1992．

[6]张树仁，梁松筠，戴伦凯．苔草属复序苔草亚属14种植物叶片的解剖学研究[J]．植物分类学报，1998，36(4)：333-340．

[7]张亚冰，王秀云，洪 亚．植物叶表皮制片方法改进[J]．安徽农业科学，2008，36(29)：12683-12689．

[8]陈心启，许介眉，梁松筠，等．中国植物志(第14、15卷)[M]．北京:科学出版社，1980．

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.03.011

Q944;Q949.71+8.23

A

1673-1409(2012)03-S038-04

2011-11-27

湖北省教育厅教研项目(2008204)；长江大学校级教研项目(JY2010039)。

周存宇(1968—)，男，湖北荆州人，博士，副教授，从事植物学和生态学研究。