空气凤梨叶片解剖结构与抗逆相关性

方敏彦，章 明，戴 丹，顾海荔，邹思洁

(1.江苏农林职业技术学院，江苏 句容 2124001； 2.句容市园林管理中心，江苏 句容 212400)

空气凤梨叶片解剖结构与抗逆相关性

方敏彦1，章 明2，戴 丹1，顾海荔1，邹思洁1

(1.江苏农林职业技术学院，江苏 句容 2124001； 2.句容市园林管理中心，江苏 句容 212400)

利用石蜡切片技术对空气凤梨叶片解剖结构进行研究，并通过胁迫条件下丙二醛含量变化的测定，研究空气凤梨的抗逆性。结果表明，空气凤梨的角质层厚度、栅栏组织排列、维管束数量等影响其抗逆性。通过研究不是空气凤梨原产地的我国大部分地区，选择适宜生长的环境。

空气凤梨； 解剖结构； 抗逆性； 生长环境

空气凤梨(Tillandsia)又名气生铁兰，原产于中、南美洲的热带、亚热带地区[1]，属于凤梨科多年生草本植物[2]，其中以凤梨科铁兰属为主。由于空气凤梨的观赏性和价值较为独特，21世纪初我国开始了对这一物种的引进，空气凤梨便逐渐在园林艺术、环境保护等方面崭露头角。

对于不是空气凤梨原产地的我国大部分地区而言，想要让引进的品种正常生长，就必须要综合研究适合其生长发育的栽培及繁育条件[3]。空气凤梨是一种特殊的植物，其形态特征和生长方式都不同于其他普通的植物。本文侧重研究其耐阴、耐寒、抗旱性能。空气凤梨生长所需要的水分和营养物质均来自于空气，无需借助于土壤，而叶片作为其暴露在空气中最多的部分，势必会成为吸收水分和营养物质的主要器官，结构是功能的基础[4]，所以气生凤梨叶片表面或内部一定有些特殊的结构存在，帮助其行使吸收水分和营养物质的功能[5]，而具不同抗逆性的品种，其结构也会有一定的异同。

该试验选择4种有代表性的空气凤梨和1种有代表性的地生凤梨，观察其叶片结构的差异，包括气孔状态、维管束位置等，并分别进行遮荫、低温、干旱的胁迫，对其表现出的抗逆性进行分类，分析空气凤梨的叶片结构与抗逆性之间的关系。

1 材料与方法

1.1 供试材料

霸王(T.xerographica)、扭叶铁兰(T.streptophylla)、维路提娜(T.velutina)、三色铁兰(T.tricolor)等4种空气凤梨，以及地生凤梨朱顶红(Hippeastrumadvena)，挑选生长状况良好的单株。

1.2 方法

1.2.1 石蜡切片法观察叶片解剖结构

固定。将叶片切成4 mm×6 mm的小块，切好的材料用清水冲洗后投入FAA固定液中固定，固定液体积为固定组织的20倍为宜。

软化。固定24 h后，用10%HF酸软化7 d。

脱水、透明。经过软化的材料脱水前先用自来水冲洗干净，再转入30%的乙醇进行脱水→70%乙醇(番红预染，过夜)(70%乙醇100 mL里加0.5 g番红)→85%乙醇(1 h)→95%乙醇(1 h)→无水乙醇(1 h)→无水乙醇(0.5 h)→3/4乙醇+1/4二甲苯(1 h)→1/2乙醇+1/2二甲苯(1 h)→1/4乙醇+3/4二甲苯(1 h)→二甲苯(1 h)→二甲苯(0.5 h)。

渗蜡。封蜡完毕后置于37 ℃的电热恒温培养箱中24～48 h。将电热恒温箱升温至60 ℃约0.5 h，倒去约1/3体积石蜡与二甲苯的混合物，加入等体积纯蜡(1～2 h)→倒去约1/2体积石蜡与二甲苯的混合物，加入等体积纯蜡(1～2 h)→纯蜡Ⅰ(1～2 h)→纯蜡Ⅱ(1～2 h)，0.5 h后进行包埋。

包埋。先准备镊子、酒精灯、一盆冷水、包埋用的纸盒及火柴。准备包埋用的纸盒必须用硬质而光滑的纸折成，纸盒的大小可根据材料的大小及多少而定。包埋时将纯净的石蜡倒入纸盒内，然后把镊子在酒精灯上烧热，赶走石蜡内的气泡。用镊子将材料放入纸盒内，迅速把材料排列整齐。待石蜡开始凝固时，将纸盒平放入冷水中，使石蜡很快冷凝；或将材料直接放入装有石蜡的纸盒中过夜，便可将蜡块从纸盒中取出。

修块、切片。将石蜡块修成梯形，用刀片将材料周围多余的石蜡切去，使切面尽可能小，但不要挤压到材料。装置材料，调整厚度标志器，使所指刻度正适合所要厚度。蜡块硬度和切片速度都会影响切片质量。

粘片。将一小滴粘贴剂涂在载玻片上(载玻片需事先经过95%酒精浸泡数小时，用布擦干)，用手指涂匀，将蜡带轻放到载玻片上，并滴加3%的福尔马林，使蜡带展开。将带有蜡带的载玻片放在温台上，使表面烤干。将载玻片置于37 ℃电热恒温培养箱中2～5 d，加速其干燥。

染色。采用番红-固绿对染法。二甲苯Ⅰ(20 min)→二甲苯Ⅱ(20 min)→1/2二甲苯+1/2乙醇(5 min)→100%乙醇(5 min)→95%乙醇(5 min)→85%乙醇(5 min)→70%乙醇(5 min)→50%乙醇(5 min)→30%乙醇(5 min)→1%番红(12 h)→50%乙醇(5 min)→70%乙醇(5 min)→85%乙醇(5 min)→95%乙醇(5 min)→0.1%固绿(1～3 min)→95%乙醇(5 min)→100%乙醇Ⅰ(5 min)→100%乙醇Ⅱ(5 min)→1/2二甲苯+1/2乙醇(5 min)→二甲苯Ⅰ(20 min)→二甲苯Ⅱ(20 min)。

封片、镜检。迅速将盖玻片从二甲苯中取出(不能使二甲苯干很久后才封片)，滴1～2滴中性树胶封片，盖上盖玻片，尽量避免有气泡产生，37 ℃电热恒温培养箱中烘干过夜后，用光学显微镜观察并拍照。

1.2.2 胁迫处理测定丙二醛含量

对供试材料分别进行遮荫、低温、干旱胁迫处理，同时设置对照试验。

丙二醛(MDA)的提取。称取受逆境胁迫的植物叶片1 g，加入少量石英砂和10%三氯乙酸TCA 2 mL，研磨至匀浆，再加8 mL 10%三氯乙酸TCA进一步研磨，匀浆以4 000 r·min-1离心10 min，取其上清液。

显色反应及测定。取4支干净试管，编号，3支为样品管(重复3次)，各加入提取液2 mL，对照管加蒸馏水2 mL，然后各管再加入2 mL的0.6%硫代巴比妥酸TBA。摇匀，混合液在沸水浴中反应15 min，迅速冷却后再离心。取上清液分别在450、532和600 nm波长下测定消光度(D值)。

结果计算。MDA浓度/(μmol·L-1)=6.45(D532-D600)-0.56D450，MDA含量/(μmol·g-1)=(MDA浓度×提取液体积)/植物组织鲜重。

利用Excel对不同逆境胁迫下丙二醛进行统计分析计算平均数、标准差，并进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 叶片剖面结构

由图1和表1可知，三色铁兰、霸王、地生铁兰的角质层较厚；霸王、扭叶铁兰、维路缇娜的栅栏组织较发达；三色铁兰、霸王、扭叶铁兰、维路缇娜的维管束数量多；三色铁兰、霸王、扭叶铁兰的维管束鞘明显。

表1 不同凤梨品种的叶片结构特点

2.2 抗逆性

干旱胁迫下不同品种丙二醛含量的变化不同。在干旱逆境条件下活性氧量超过阀值，其毒害之一是直接引发或加剧膜脂的过氧化作用，使膜上的不饱和脂肪酸氧化，导致其终产物MDA含量增加，即抗旱植株MDA含量变化小。

由表2～3可知，品种间抗旱性强弱为霸王>三色铁兰>维路提娜>扭叶铁兰，供试品种间差异显著。后两者的差异不显著。低温胁迫下不同品种丙二醛含量的变化不同。MDA是膜脂过氧化的产物,其含量变化反映自由基伤害的程度，耐寒变异体植株的MDA含量变化较小。

表2 供试材料干旱胁迫下丙二醛变化量

图1 不同凤梨品种的剖面结构

品种MDA/(μmol·g-1)正常抗旱变化值霸王0.7960.7540.042a三色铁兰1.0061.4840.478b扭叶铁兰0.1881.5181.330c维路提娜1.1981.8660.668b

根据数据得出抗寒性的强弱：霸王>三色铁兰>维路提娜>扭叶铁兰，供试品种间差异显著。低温胁迫下不同品种丙二醛含量的变化不同。光强的变化会对抗氧化胁迫的能力产生影响。随着光强的减弱MDA含量上升。由表4可知，品种间耐阴性强弱为维路提娜>三色铁兰>扭叶铁兰>霸王，供试品种间差异显著。

表4 供试材料遮荫胁迫下丙二醛变化量

2.3 抗逆性与叶片解剖结构的相关性

试验测得抗旱性强弱依次为霸王>三色铁兰>维路提娜>扭叶铁兰。观察其解剖结构可以发现，叶片表皮角质层厚度，叶肉组织及维管束的发达程度与抗旱性密切相关。如抗旱性最强的霸王,其叶片角质层最厚, 叶肉组织及维管束最发达,抗旱性最弱的扭叶铁兰,其叶片角质层较薄, 叶肉组织虽发达,维管束分布较少。试验测得抗寒性强弱依次为：霸王>三色铁兰>维路提娜>扭叶铁兰，这与抗旱性的研究结果高度一致，说明叶片解剖结构与供试品种的抗旱及抗寒性的相关性较为一致。试验测得耐阴性强弱依次为：维路提娜>三色铁兰>扭叶铁兰>霸王，虽有研究报道叶片解剖结构与耐阴性有一定相关性，但本试验叶片解剖结构与耐阴性强弱并无直接相关性。

3 讨论

对于非空气凤梨原产地的我国大部分地区而言，其叶片解剖结构与功能关系有着一定的适应性变化。据本试验得出，不同品种空气凤梨的叶片解剖特征存在不同程度的差异，为能适应所在环境，也都具有相似的抗逆结构特征。

3.1 空气凤梨叶片解剖结构的特殊性

空气凤梨的解剖结构比较特殊，较其他单子叶植物而言，角质层和栅栏组织更厚，叶肉组织更发达，维管束更多。

3.2 空气凤梨叶片解剖与抗逆功能相关性

角质层是不透水的脂肪性物质，可减缓水分蒸发，具有一定的机械支撑能力[6]。角质层厚度与植物所在环境密切相关，角质层越厚，对细胞的受害缓冲作用越有利，因此角质层厚度可用于评价植物的抗性[7]。

叶肉组织可避免干旱环境下强烈光照对叶肉的灼伤，还可有效利用衍射光进行光合作用[8]。耐寒品种主要的叶片特征为叶肉组织发达、分化程度高、栅栏组织厚、排列紧密等特点，这与韩善华等[9]的研究相符合。维管束主要起输导和机械支持的作用，发达的维管束和强化的机械组织能提高植物对逆境的防御能力[10]。

空气凤梨的叶片结构与功能关系之间的影响因素有很多，要用多个指标从多方面来综合研究才算比较客观。其抗逆性与很多的因素相关，本文只针对叶片的解剖结构方面来研究。空气凤梨该品种比较奇特，研究价值较高，叶片结构与功能关系之间还有待继续研究。

[1] 武爱龙. 观赏凤梨的研究进展[J].北方园艺，2013(14):188-192.

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[3] 郑桂灵，李鹏. 空气凤梨对温度逆境的交叉适应[J].北方园艺，2015(10):82-86.

[4] 王思维，郑桂灵，付英，等. 气生凤梨叶片结构研究[J].植物研究，2010,30(2):140-145.

[5] 王思维，郑桂灵，付英，等. 气生凤梨叶片结构研究[J].植物研究，2010,30(2):140-145.

[6] 崔秀萍，刘果厚，张瑞麟. 浑善达克沙地不同生境下黄柳叶片解剖结构的比较[J].生态学报,2006,26(6):1842-1847.

[7] 房用，李秀芬，幕宗昭，等．茶树抗寒性研究进展[J].经济林研究，2004，22(2):69-72.

[8] 燕玲，李红，贺晓，等. 阿拉善地区9种珍稀濒危植物营养器官生态解剖观察[J].内蒙古农业大学学报，2000,21(3):65-71.

[9] 韩善华，李劲松. 沙冬青叶片结构特征及其与抗寒性的关系[J].林业科学，1992,28(3):198-201.

[10] 周智彬，李培军. 我国旱生植物的形态解剖学研究[J].干旱区研究，2002,19(1):35-39.

(责任编辑：张瑞麟)

2016-12-02

江苏农林职业技术学院面上项目(2014kj21)

方敏彦(1980—)，女，浙江永康人，副研究员，博士，从事园林植物栽培和育种研究工作，E-mail：398621546@qq.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170447

S682

A

0528-9017(2017)04-0702-03

文献著录格式：方敏彦，章明，戴丹，等. 空气凤梨叶片解剖结构与抗逆相关性[J].浙江农业科学，2017，58(4)：702-704，708.