苹果不同矮化砧木品种叶片的组织细胞学研究

秦立者，杨素苗，张春锋，石海强，王 顺，顾玉红*

（1.河北省农林科学院石家庄果树研究所，河北 石家庄 050061；2.河北省农林科学院，河北 石家庄 050051；3.河北农业大学，河北 保定 071000）

苹果矮化密植栽培树体矮小，便于管理，结果早，果实品质好，且便于品种更新，有利于实现苹果的集约化栽培，已成为现代苹果生产的发展趋势[1-5]。苹果矮化砧木的选育及利用是实现矮化密植的最主要途径，因此，世界各国均开展了苹果矮化砧木的选育工作并培育出一大批矮化砧木，如，英国的M系和MM系，美国的CG系，加拿大的O系，（前）苏联的B系，德国的J系，日本的JM系等[6，7]。我国从20世纪50年代开始陆续从国外引进苹果矮化砧木，在试验应用的同时也进行了一些选育研究，并选育出一批有特色的苹果矮化砧木，主要有SH系、S系、GM256、GM310、77-34、辽砧 2 号、KM、CX 系和 J系等[8-18]。我国虽然选育出了较多的矮化砧种类，但全国矮砧苹果的栽培比例仍然很小，矮砧苹果种植面积不足苹果种植总面积的10%[19-22]。杨廷桢等[23]对5种中间砧（M26、SH1、Y-1、Y-B094、Y-C002） 进行研究后发现，栅栏组织厚度与矮化性呈正相关。不同品种的叶片结构不同，这些结构的差异可能造成了植物功能的不同。史宝胜等[24]对10种苹果矮化砧木（海棠、MM106、 SH9、 SH5、 SH38、 MM26、 SH40、 CG24、 B9、MAC）叶片和枝的解剖结构进行研究后发现，叶片组织结构与矮化存在一定的联系。但是截至目前，尚未见到有关不同矮化程度苹果砧木品种叶片组织细胞学比较研究的报道。

以极矮化、矮化、半矮化和非矮化苹果砧木品种的成熟叶片为材料，采用石蜡切片技术，运用光学显微镜观察叶片横截面的组织细胞结构，并对不同矮化程度砧木品种之间的叶片进行比较，旨为苹果矮化砧木筛选提供组织细胞学方面的理论依据。

1 材料与方法

选用4类矮化程度不同的8个苹果砧木品种进行试验，其中，非矮化类砧木品种为海棠，半矮化类砧木品种为SH3和SH37，矮化类砧木品种为SH38、M26、B9和Mark，极矮化类砧木品种为P22。

选取树冠外围向阳部位、生长发育良好的1 a生枝条中部完整成熟叶片为试材，每种砧木均取10片，在叶片中部以中脉为中心徒手切取1 cm2左右的叶样，立即放入FAA固定液中固定，然后采用常规石蜡切片法制片。在光学显微镜下，观测叶片厚度，以及上表皮、下表皮、栅栏组织和海绵组织的厚度。每样重复3次，每次重复30个视野。计算栅海比（栅栏组织厚度/海绵组织厚度）。

利用Excel和SPSS软件进行数据统计分析，采用Duncan’s进行差异显著性检验和多重比较。

2 结果与分析

2.1 苹果不同矮化砧木品种的叶片厚度比较

苹果不同砧木品种的叶片厚度为173.70-219.46μm，指标值顺序为 M26跃Mark跃P22跃B9跃海棠跃SH3跃SH37跃SH38，其中，矮化砧木品种Mark、M26和B9与极矮化砧木品种P22的叶片厚度差异均不显著，而半矮化砧木品种SH3和SH37、矮化砧木品种B9、极矮化砧木品种P22的叶片厚度与非矮化砧木品种海棠差异也均不显著（图1）。表明叶片厚度与砧木的矮化程度关系不明显。

图1 苹果不同砧木品种的叶片厚度Fig.1 The leaf thickness of apple rootstocks

2.2 苹果不同矮化砧木品种的叶片上表皮结构比较

苹果叶片上表皮由1层长卵型或圆形的不规则细胞组成，细胞相互嵌合无缝隙。苹果不同砧木品种的叶片上表皮厚度为8.06-13.50μm，指标值顺序为海棠跃SH3跃SH37跃B9跃SH38跃P22跃M26跃Mark，其中，非矮化砧木品种海棠的叶片上表皮厚度与7个矮化类砧木品种的差异均达到了显著水平，而极矮化砧木品种P22的叶片上表皮厚度与矮化砧木品种M26、B9和SH38差异均不显著（图2）。表明苹果不同矮化砧木类型的叶片上表皮厚度大体表现为非矮化跃半矮化跃矮化和极矮化砧木，但叶片上表皮厚度与砧木矮化程度的关系并不明显。

图2 苹果不同砧木品种的叶片上表皮厚度Fig.2 The upper epidermis thickness of apple rootstocks

2.3 苹果不同矮化砧木品种的叶片下表皮结构比较

苹果叶片下表皮结构与上表皮相似，也是由1层长卵型或圆形的不规则细胞组成，细胞相互嵌合无缝隙。苹果不同砧木品种的叶片下表皮厚度为8.23-10.49μm，与上表皮厚度相比均较薄，指标值顺序为SH3跃SH37跃SH38跃B9跃Mark跃海棠跃M26跃P22，其中，仅半矮化砧木品种SH3和SH37与非矮化砧木品种海棠的差异达到了显著水平，而其他矮化类砧木品种与海棠差异均不显著（图3）。表明叶片下表皮厚度与砧木的矮化程度关系不明显。

图3 苹果不同砧木品种的叶片下表皮厚度Fig.3 The lower epidermis thickness of apple rootstocks

2.4 苹果不同矮化砧木品种的叶片栅栏组织结构比较

苹果叶片栅栏组织为2层整齐排列的栅栏状叶肉细胞，与上表皮紧密连接。苹果不同砧木品种的叶片栅栏组织厚度为90.00-110.88μm，指标值顺序为P22跃M26跃B9跃SH38跃SH37跃Mark跃SH3跃海棠，其中，极矮化砧木品种P22和非矮化砧木品种海棠与其各自除外的其他砧木品种差异均达到了显著水平；半矮化砧木品种SH3与SH37无显著差异，且二者与矮化砧木品种SH38和Mark差异也均不显著，而矮化砧木3个品种M26、B9和SH38之间无显著差异（图4）。不同矮化砧木类型的叶片栅栏组织厚度平均值顺序为极矮化（110.88μm）跃矮化 （100.67μm）跃半矮化 （95.37μm）跃非矮化（90.00μm），表明随着砧木矮化程度的加大，叶片栅栏组织厚度逐渐增加。叶片栅栏组织厚度与砧木矮化程度的相关关系明显，因此认为，叶片栅栏组织厚度可以作为筛选砧木矮化程度的指标。

图4 苹果不同砧木品种的叶片栅栏组织厚度Fig.4 The palisade tissue thickness of apple rootstocks

2.5 苹果不同矮化砧木品种的叶片海绵组织结构比较

苹果叶片海绵组织位于栅栏组织与下表皮之间，为多层散乱排列的不规则细胞，细胞间隙较大。苹果不同砧木品种的叶片海绵组织厚度为61.72-85.85μm，指标值顺序为海棠跃Mark跃B9跃M26跃SH38跃SH37跃P22跃SH3，其中，矮化砧木品种Mark、B9和M26与非矮化砧木品种海棠差异不显著，半矮化砧木品种SH37与矮化砧木品种SH38、M26、B9和Mark以及极矮化砧木品种P22差异也均不显著（图5）。表明叶片海绵组织厚度与砧木的矮化程度关系不明显。

图5 苹果不同砧木品种的叶片海绵组织厚度Fig.5 The spongy tissue thickness of apple rootstocks

2.6 苹果不同矮化砧木品种的叶片栅海比比较

苹果不同砧木品种的叶片栅海比为1.05-1.55，指标值顺序为 P22跃SH3跃 （SH38=M26=SH37） 跃B9跃Mark跃海棠，其中，半矮化砧木品种SH3的叶片栅海比与极矮化砧木品种P22差异不显著，但二者与其他品种差异均达到了显著水平，所有矮化类砧木品种均与非矮化砧木品种海棠差异达到了显著水平（图6）。不同矮化程度砧木类型的叶片栅海比平均值顺序为极矮化（1.55）跃半矮化（1.43）跃矮化（1.28）跃非矮化（1.05），大体表现为砧木品种矮化程度越高，叶片栅海比越大。表明叶片栅海比与砧木的矮化程度有一定的关系，但相关性不明显。该研究结果还有待于进一步验证。

图6 苹果不同砧木品种的叶片栅海比Fig.6 The palisade spongy ratio of apple rootstock

3 结论与讨论

本研究中，苹果不同砧木品种的叶片上表皮与下表皮结构相似，均由1层不规则的细胞组成，且细胞相互嵌合无间隙。叶片表皮细胞具有保护和储水功能，其厚度在一定程度上反映了控制水分的能力。本研究结果表明，苹果砧木品种的叶片上表皮厚度均大于下表皮厚度，叶片上表皮细胞的锁水能力更强。与杨廷桢等[23]的观点一致。

海绵组织是叶肉的一种绿色薄壁组织，其细胞形状多样，层次不清，排列疏松，间隙较大。本研究结果表明，矮化砧木品种SH3的叶片海绵组织厚度最小且显著低于其他品种，非矮化砧木品种海棠的叶片海绵组织厚度最大，但不同矮化程度砧木的叶片海绵组织厚度规律不明显。这与史宝胜等[24]对10种苹果矮化砧木叶片的研究结果相一致。

栅栏组织含有大量的叶绿体，是植物光合作用的活动中心，也是叶片结构中对胁迫条件最敏锐的组织。苹果成熟叶片的栅栏组织细胞一般排列为2层，长圆柱状，紧靠并垂直于上表皮，紧密排列呈栅栏状，利于各种物质的进出，特别是使植物易于吸收光线。本研究中，极矮化砧木品种P22的叶片栅栏组织显著高于其他品种，非矮化砧木品种海棠的叶片栅栏组织显著低于其他品种，叶片栅栏组织厚度随着砧木矮化程度的增大而逐渐增加，且二者关系明显，认为叶片栅栏组织厚度可以作为筛选砧木矮化程度的一项指标。与杨廷桢等[23]对5种苹果矮化中间砧叶片的研究结果相一致。

栅海比方面，本研究结果显示，8个苹果砧木品种的叶片栅海比均大于1。不同矮化程度砧木品种的栅海比平均值顺序为极矮化砧木（P22）跃半矮化砧木（SH3、SH37） 跃矮化砧木 （SH38、M26、B9、Mark） 跃非矮化砧木（海棠），其中，极矮化砧木、矮化砧木和非矮化砧木的栅海比随着砧木矮化程度的加强而增大，这与曹敏格等[25]研究了矮化砧（MAC9、CG24）与半矮化砧（SH28、SH29、CX4）叶片组织结构后提出的“叶片栅海比随砧木矮化性增强而升高”观点相一致。王中英等[26]研究了矮化砧（M9、M26）、半矮化砧（M4、M7）、实生乔化砧沁源山定子太谷沙果和武乡河南海棠后提出了“栅海比可以作为苹果矮化砧木矮化性状的综合指标”。但是在本研究中，半矮化砧木品种SH3和SH37的栅海比平均值大于矮化砧木品种的栅海比平均值，根据赵同生等[27]提出的“要完全确定供试砧木矮化程度的高低，需要有砧木田间生长量比较试验的验证”观点，我们推测植物生长环境可能会造成叶片的组织结构发生变化。因此，需结合砧木的生长指标对结论进一步验证。