基于不同水分环境下金银花叶形态结构比较分析

倪　奎

(安徽新闻出版职业技术学院 新闻传播系，合肥　230601)



基于不同水分环境下金银花叶形态结构比较分析

倪奎

(安徽新闻出版职业技术学院 新闻传播系，合肥230601)

摘要：以金银花叶片为主要实验材料，对不同水分环境下金银花叶片形态结构进行比较研究。分别采集旱生和湿生两种不同环境下生长的金银花叶片，观察比较其形态特征包括叶片长和宽、叶脉、叶表皮附属物表皮毛的区别，还有结构特征包括叶表皮气孔、栅栏组织/海绵组织值的区别。结果表明：两种环境下叶片长和宽、气孔密度、栅栏组织/海绵组织值有显著差异，叶脉数差异不显著。

关键词：金银花;水分环境;形态结构

金银花，别名忍冬,属忍冬科，忍冬属。金银花幼枝洁红褐色，密被黄褐色、开展的硬直糙毛、腺毛和短柔毛，下部常无毛。叶纸质，卵形至矩圆状卵形，有时卵状披针形，稀圆卵形或倒卵形，极少有1至数个钝缺。[1]金银花的适应性很强，对土壤和气候的选择并不严格，以土层较厚的沙质壤土为最佳。

由于自然因素和人为因素的双重作用,全球生态环境问题越来越突出,气候变迁,干旱发生频繁,水分短缺成为干旱地区限制植物生产力的主要因素。[2]我国的干旱问题更为严重,主要表现在农、林和工业等城乡用水日显不足,特别是城镇缺水情况下的竞争用水。因此,筛选兼具良好观赏性状和新型抗旱节水绿化灌木,于城镇绿地等生态环境建设有着非常重要的意义。[3]金银花生长迅速、分布广、适应性和抗逆性强，是非常合适的园林绿化植物。

国内外对于植物叶片对水分环境特别是对干旱环境的响应与适应有过大量研究，例如李兰芳等对植物叶片对环境变化的响应与适应的研究，其中就有叶片解剖结构对水分因子的适应的研究，他们将植物对水分的利用分为节水型和耗水型，并且植物叶表皮角质膜厚度、气孔数量与分布，叶内导管大小均与植物耐旱性相关。[4]而对于金银花等忍冬属植物，国内的的研究主要有形态特征与系统分类、药用价值、解剖学和细胞学角度等研究。[5]如孙学刚等对甘肃省的忍冬属植物进行了植物区系地理的定量研究，并进行了系统分类。[6]近年来对于忍冬科植物抗旱性也有一定研究，如陈嫣嫣对两种常见忍冬科植物的抗旱性综合评价，得出大花六道木的抗旱性强于锦带花的抗旱性。[7]目前对于各种植物叶对水分环境的适应的研究较多，但对金银花的研究大多是生理方面或者是多种忍冬科植物间的比较，少见针对叶的形态结构。通过研究金银花叶片形态解剖结构对于水分环境相应与适应，对了解植物叶片对干旱条件的适应具有重要意义。通过采集陆地和水边金银花叶片进行外貌形态的观察，并且制作装片对构树叶表皮细胞、叶肉细胞和叶维管束细胞的观察，分析金银花叶片对陆地水分环境的适应，便于对植物对干旱适应的研究，为金银花的栽培利用提供更多的依据。

1实验材料及计算方法

实验所用金银花叶片采集于校园内，分别于池塘边和实验楼前陆地上采集，所选取叶片为向阳面中部生长良好、完全成熟、无病虫害的叶片。叶片要保持新鲜，采集后即要进行实验。如图1所示，分别对旱生环境和湿生环境叶形态进行观察，包括叶片大小形状、叶脉特点、叶表皮附属物，观察后比较得出旱生环境和湿生环境的区别，从而进行分析，得出实验结果。分别测量两种环境下生长的叶片的长度和宽度、计数叶脉条数并进行比较，通过叶表皮切片观察比较叶表皮附属物即表皮毛的分布。

图1　叶形态观察步骤

如图2所示，对叶表皮和叶横切等进行解剖结构的观察。用指甲油涂抹叶表皮，待其充分干燥后，撕下制作叶表皮切片进行观察比较。用双面刀片压切法制作叶横切片，在显微镜下进行观察比较。

分别撕取两种环境下叶表皮制作切片，在10×40倍显微镜下数一个镜头内的气孔数目，进行比较。分别计算两种环境下生长叶片栅栏组织/海绵组织的值，并进行比较。

图2　叶表皮和叶横切观察步骤

实验需要用测微尺测量栅栏组织与海绵组织的厚度。测微尺的计量公式为：目镜测微尺每格长度=两个重叠刻度间物镜测微尺格数×10/两个重叠刻度间目镜测微尺格数。

对所测得数据进行显著性差异分析，这些数据有两种环境下的叶片叶长和叶宽、叶脉数、气孔数目，栅栏组织/海绵组织的值等(数据见表1、表2、表3所示)。

2结果与分析

本实验主要对金银花叶片形态结构包括形状大小、叶脉分布、叶表皮附属物，还有叶的解剖结构包括叶表皮和叶横切进行观察比较。

2．1两种环境下叶的形态特征比较

金银花为单叶，对生叶为卵形至矩圆状卵形，卵状披针形，稀圆卵形或倒卵形。叶顶端尖或渐尖，少有钝、圆或微凹缺，基部圆或近心形，有糙缘毛。叶上表面深绿色，下表面浅绿色。小枝上部叶通常上下表面均披短糙毛，叶柄及主叶脉均披短柔毛。

旱生环境叶长2.2~7.2cm，平均4.54cm；宽0.9~3.0cm,平均2.01cm。湿生环境叶长4.5~9cm，平均6.86cm；宽1.4~4.4cm，平均 3.05cm。(见表1)叶为网状脉，旱生环境叶脉条数平均为11条，湿生环境平均为10条(见表1)。

表1　两种环境下金银花叶片性状

2．2两种环境下叶的表皮比较

气孔：金银忍冬叶的上表皮由一层细胞构成，细胞排列紧密，形状不规则，含有较厚的角质膜，下表皮还含有气孔，上表皮无气孔。旱生环境和湿生环境叶表皮中气孔分布情况见图1和2，可看出旱生环境气孔密度明显小于湿生环境，即干旱条件下的气孔密度较小，这样有助于减少蒸腾失水。

图1　旱生环境金银花叶表皮气孔(×400)

图2　湿生环境金银花叶表皮气孔(×400)

气孔数目见表2，在10×40倍显微镜下数一个镜头内的气孔数目，旱生环境气孔数目平均为38，湿生环境气孔数目平均为45。

表2　两种环境下表皮气孔数目

表皮附属物：金银忍冬叶表皮通常两面密被短糙毛，中脉毛较密。如图3和图4所示，从叶表皮切片中可观察到两组实验叶表皮毛的分布情况，图中光点即为表皮毛附着点。可以看出旱生环境下的叶表皮毛密度明显大于湿生环境，叶表皮毛对叶片起到保护作用，可反射阳光并且减少蒸腾，下表皮气孔在其遮盖下可减少水分的蒸发。

图3　旱生环境金银花叶表皮(示表皮毛)(×100)

图4　湿生环境金银花叶表皮(示表皮毛)(×100)

2．3两种环境下叶肉组织比较

在叶的横切面切片中，可以观察到叶片的栅栏组织和海绵组织。栅栏组织靠近叶的上表皮，由一层致密的栅栏组织细胞构成，栅栏组织细胞呈长柱形，排列整齐。海绵组织靠近叶的下表皮、由形状不规则，排列疏松且空隙较多的海绵组织构成。金银花叶片的栅栏组织和海绵组织区别明显，容易分辨。两种环境下金银花的叶横切片见图5和图6，可看出旱生环境叶栅栏组织与海绵组织比值大于湿生环境(见表3)。

表3　两种环境下叶栅栏组织/海绵组织值

图5　旱生环境金银花叶横切(×100)图

图6　湿生环境金银花叶横切(×100)图

旱生环境和湿生环境的栅栏组织/海绵组织值见表3，其中旱生环境平均值为1.041，湿生环境平均值为0.942，栅栏组织与海绵组织的比值可在一定程度上反应植物的抗旱性。

3讨论与结论

3．1讨论

由于长期以来与外界环境的相互作用，植物产生了适应性，不仅表现在生理生化指标上，也表现在形态结构方面。植物对干旱环境的适应性主要表现在以下方面。

减少蒸腾失水。金银花叶片有多种形态解剖结构特征可减少蒸腾失水。叶表皮密被大量表皮毛，在叶表面形成天然的保护层，既可反射强光减少其对叶片的伤害，又可减少蒸腾作用下水分的丧失。叶表皮细胞排列紧密，可起到减少蒸腾失水的作用。[8]蒸腾作用绝大部分通过叶表面的气孔，气孔密度减少，可减少水分的蒸腾。[9]

提高光合效率。金银花叶片的一些结构可促进其光合作用，光合效率的提高也可能在一定程度上提高抗旱能力。金银花叶片栅栏组织发达，干旱条件下栅/海值较大，含有较多的叶绿体，可以显著提高光合效率。叶的下表皮含有较多气孔，提高气体的进出能力，以提高光合作用。[10]

多种保护功能。金银花叶片有多种保护功能，以减少干旱对其伤害作用，对抗旱起辅助作用。叶表皮密被大量短糙毛，可反射阳光，减少强光对叶片的伤害。叶表皮毛还可对气孔起到遮盖作用，可减少水分的蒸发。下表皮含有大量气孔，可以调节热量的散发，防止热害对叶绿体还有原生质体等的伤害。

3．2结论

(1)两种环境下叶的形态特征比较。

形状大小方面：旱生环境下生长的金银花叶片长和宽平均分别为4.54cm和2.01cm，而湿生环境下叶片的长和宽平均分别为6.86cm和3.05cm。通过显著差异性分析，两种环境下的金银花叶片长和宽有显著差异。故在旱生环境条件下，叶片面积有变小的趋势，较小的叶片面积可以减少蒸腾作用，增强植物的抗旱性。

叶脉：金银忍冬叶脉为网状脉，叶的中部具有一条明显的主脉，两侧分出许多较小的侧脉。叶脉即为叶的维管组织，能够输导水分和光合产物，叶的维管组织越发达，输导和支持能力越强。旱生环境下叶脉平均条数为11，湿生环境下叶脉平均数为10，差异不显著。

(2)两张环境下叶的表皮比较。

气孔：在10×40倍显微镜下一个镜头内的气孔数目，旱生环境下叶片的气孔数目平均为38个，湿生环境下平均为46个。经过显著性差异分析，两种环境下叶片气孔数目有显著差异。气孔器参与叶片与环境的气体交换，且与植物的蒸腾有关，旱生环境下的气孔密度少于湿生环境，可减少水分的蒸腾。

表皮附属物：旱生环境下叶片表皮附属物表皮毛的密度明显高于湿生环境，表皮毛可过滤一部分阳光，减少强光对叶片的伤害，增强抗旱性，使植物更加适应旱生环境。

(3)两种环境下叶肉组织比较。

叶肉组织由栅栏组织和海绵组织构成，是叶片进行光合作用的主要场所。栅栏组织呈长柱形，排列紧密，含有大量叶绿体，海绵组织排列疏松，含有较多间隙。栅栏组织/海绵组织的值能反映植物的对水分环境的适应性，比值越大的叶片越能适应缺水即旱生环境。旱生环境叶片栅栏组织/海绵组织的平均值为1.041，湿生环境平均值为0.942。经过显著差异性分析，两种环境下的叶片栅栏组织/海绵组织的值有显著差异。旱生环境的栅栏组织/海绵组织的值大于湿生环境，增强金银花对缺水环境的适应性。

参考文献：

[1]常英俏,徐文远,穆立蔷，等.干旱胁迫对3种观赏灌木叶片解剖结构的影响及抗旱性分析[J].东北林业大学学报,2012,40(3):36-40.

[2]Klich MG.Leaf Variation in Laeagnusangustifolia Related to Environmentalheterogeneity[J].Environmental and Experimental Botany,2000,44(3):171-183.

[3]赵杰,蒋春歌,李良希，等.忍冬科三种植物的抗旱性研究[J].北方园艺,2011(6):83-85.

[4]李兰芳,包维楷.植物叶片形态解剖结构对环境变化的响应与适应[J].植物学通报,2005,22(S0): 118-127.

[5]黄华明.水分胁迫对构树生理及形态的影响[J].安徽农学报,2010,16(19):52-66.

[6]孙学刚,徐向宏,焦健，等.甘肃省忍冬属植物系统分类[J].西北植物报,1997,17(6):190-198.

[7]陈嫣嫣.2种常见忍冬科植物的抗旱性综合评价[J].中国园艺文摘,2012(5):28-30.

[8]骆建霞,史燕山,曹鸿斌，等.水分胁迫对蔓生紫薇和亮叶忍冬生长及生理特性的影响[J].园艺学报，2006，33(3):657-659.

[9]周存宇,费永俊,刘志雄，等.两种生境下狗牙根叶表皮亚显微结构的比较[J].草叶报,2012,21(4):105-115.

[10] 李晓储,黄利斌,刘志雄，等.四种含笑叶解剖性状与抗旱性的研究[J].林业科学研究,2006,19(2):177-181.

[责任编辑:李军]

The Research on the Analysis of the Different Structures of theHoneysuckleleaves in Different Water Environment

NI Kui

(Department of Journalism and Communication,Anhui News and Publishing Vocational College,Hefei 230601, China)

Abstract:This paper makes research on the analysis of the different structures of the Honeysuckle leaves in different water environment.The writer collected the Honeysuckle leaves in two different environment of dry soil and wet soil to investigate the difference of their appearance such as the leaf size,vein and the skin hair of the leaf skin appendix as well as the difference between the leaf skin air hole and palisade tissue/ sponge tissue.The result indicates that there is great difference in the leaf size,vein and the skin hair of the leaf skin appendix as well as the leaf skin air hole and palisade tissue/ sponge tissue in two different environment.

Key words:Honeysuckle; water environment; structure

中图分类号：Q94

文献标识码：A

文章编号：1673-162X(2016)01-0110-05

作者简介：倪奎(1980—)，男，安徽桐城人，安徽新闻出版职业技术学院新闻传播系讲师，硕士；研究方向：从事生物工程。

基金项目：2015年安徽省高校人文社科重点项目“基于景观生态学的高校校园规划研究”(SK2015A688)基金资助。

收稿日期：2015-12-31修回日期：2016-01-08