林业科学  2005, Vol. 41 Issue (6): 170-173   PDF    
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柏新富, 张萍, 蒋小满, 朱建军.
Bai Xinfu, Zhang Ping, Jiang Xiaoman, Zhu Jianjun.
一品红组培苗移栽期叶片生理与解剖变化
Changes of Leaf Physiology and Anatomy of Poinsettia Plantlet in Transplantation
林业科学, 2005, 41(6): 170-173.
Scientia Silvae Sinicae, 2005, 41(6): 170-173.

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收稿日期:2005-01-25

作者相关文章

柏新富
张萍
蒋小满
朱建军

一品红组培苗移栽期叶片生理与解剖变化
柏新富 , 张萍 , 蒋小满 , 朱建军     
烟台师范学院生命科学学院 烟台 264025
关键词: 一品红    组培苗    驯化    光合速率    蒸腾速率    解剖结构    
Changes of Leaf Physiology and Anatomy of Poinsettia Plantlet in Transplantation
Bai Xinfu, Zhang Ping, Jiang Xiaoman, Zhu Jianjun     
College of Life Science, Yantai Normal University Yantai 264025
Abstract: The physiological and anatomical changes in leaves of Poinsettia (Euphorbia pulcherrima) tube-plantlets occurred in the process of transplantation and acclimation were investigated in this paper. Before transplantation and acclimation, leaves of the tube-plantlets were apparently thin and the vascular system was not well developed, and the net photosynthetic rate of the plantlet was low, but the stomatal conductance and transpiration rate of the leaves were relatively high. At the early stage of transplantation, the tube-plantlet was vulnerable to relative low humidity and intense light that could resulted in wilting of leaves due to excess water loss. During the acclimatization, the net photosynthetic rate of the plantlets increased progressively and the stomatal conductance and transpiration rate decreased gradually, accompanied by an increase in the thickness of the leaves and the size of leaf epidermal cells, together with the fully development of vascular system, palisade and spongy tissues in leaves. The results indicated that the acclimatization could greatly improve the photoautotrophic ability of the tube-plantlets, bring anatomical changes to the plantlets in order to avoid excessive leaf dehydration for the gradual adaptation of the plantlets to natural environment.
Key words: Poinsettia (Euphorbia pulcherrima)    tube-plantlet    acclimatization    photosynthetic rate    transpiration rate    anatomical structure    

一品红(Euphorbia pulcherrima),别名象牙红、老来娇、圣诞花、猩猩木,为大戟科大戟属的重要花卉,世界各地广为栽培,为圣诞节、元旦、春节的优良装饰花卉。目前我国市场的矮化一品红主要由进口种苗培育而成,国内利用组织培养技术培育矮化一品红种苗已有不少成功的报道(钟士传等,1999蒋小满等,2002),但一品红试管苗移栽时叶片较易萎蔫、成活率较低,为其种苗生产带来了困难。本试验研究一品红试管苗在移栽驯化过程中叶片蒸腾、光合特性及解剖结构的变化,探索提高其移栽成活率的方法,以便为矮化一品红种苗产业化提供技术支持。

1 材料与方法 1.1 材料

选取已生根的矮化一品红(品种为“自由”)组培苗,洗净培养基后移栽至营养钵中,置玻璃温室遮荫保湿条件下驯化培养。前期控制温度20~30 ℃、相对湿度90%以上、光强不超过100 μmol·m-2s-1;5 d后逐渐降低湿度、增加光照,直至能够在无任何防护条件下正常生长(约需15 d)。然后分别在移栽后0、8、16 d取驯化组培苗从顶端数的第3片叶作为试验材料。

1.2 生理指标测定

驯化期间用英国PP Systems公司生产的TPS-1光合作用测定系统对不同光照强度下叶片的蒸腾速率、光合速率等生理指标进行测定。每次测定3个叶片,取平均值。气孔限制值参照Berry和Downton(1982)的方法计算:Ls = (1-ci/ca)×100%,式中:ci为细胞间隙CO2浓度,ca为空气CO2浓度。

1.3 解剖结构观察

选取不同时期的组培苗叶片材料沿中脉切取中部5 mm×8 mm的小块,立即用FAA(70%酒精90 mL+甲醛5 mL)固定,石蜡切片制作参照李正理(1978)的方法,在Olympus显微镜下观察并拍照。

2 结果与分析 2.1 一品红组培苗移栽驯化期的生理变化

叶片的净光合速率和蒸腾速率是植株自养能力和水分利用状况的指标。试验结果表明,刚出瓶的组培苗光合速率很低、蒸腾速率却较高,随移栽驯化时间的延长,叶片的光合速率逐渐提高,蒸腾速率则呈下降趋势(表 1)。由蒸腾系数(Tc)可以看出刚出瓶的组培苗蒸腾系数(光照强度380 μmol·m-2s-1时的结果)高达3.96 mmol·μmol-1,相当于每制造1 g干物质需消耗2 400 g水,水分利用率极低;而移栽驯化后8、16 d,其蒸腾系数可分别降至0.86和0.18 mmol·μmol-1,第16天时,每制造1 g干物质需消耗的水量仅为110 g,已达到常规植物100~500 g的需水量(潘瑞炽,2001)。

表 1 驯化不同天数和不同光强下叶片的光合速率和蒸腾速率 Tab.1 Photosynthetic rate and transpiration rate in Poinsettia plantlets acclimated for different days under different light intensity

另外,通过对叶片气孔导度的测定和光合作用气孔限制值的计算,发现组培苗刚出瓶时,气孔导度很高,气孔限制值较低(胞间CO2浓度与大气接近),且随光照强度增加,两者的变化幅度均较小(表 2),说明气孔基本无关闭功能,这从生理上证明组培苗生长在弱光高湿的容器内,气孔发育不完善,调节开闭的能力较弱;随着移栽驯化时间延长,气孔导度呈下降趋势,气孔限制值则增大(胞间CO2浓度降低),且光照强度变化对其影响较大,特别是移栽驯化后16 d,气孔导度在弱光下随光照增强而增加,但光照太强时又下降,表明此时气孔已具备了调节开闭的能力。

表 2 组培苗驯化期气孔导度和气孔限制值的变化 Tab.2 Stomatal conductance and stomatal limitation in tube-plantlets acclimated for different days
2.2 一品红组培苗移栽驯化期叶片解剖结构的变化

一品红叶片属于异面叶,其结构为背腹两面各有一层表皮细胞,在上表皮细胞的下面为一层栅栏组织细胞,在栅栏组织细胞与下表皮细胞之间为海绵组织细胞。沿主脉、侧脉横切的叶片材料显示,叶脉内导管的数量和木质化程度(图 1-1, 2, 3)、叶片厚度、栅栏组织厚度、表皮细胞厚度(图 1-4, 5, 6)均随移栽驯化时间的延长而增大(统计分析显示驯化0、16 d组培苗叶片的这几项指标差异均达显著水平)(表 3),栅栏组织和海绵组织的分化发育也趋于完善。

图 1 不同驯化天数的一品红组培苗叶片横切面 Fig. 1 A part of the leaf transverse section in Poinsettia tube-plantlets acclimated for different days 1、2、3:移栽驯化后0、8、16 d维管系统发育情况The development of vascular system after acclimating 0, 8, 16 days; 4、5、6:移栽驯化后0、8、16 d栅栏组织、海绵组织发育情况The development of palisade tissue and spongy tissue after acclimating 0, 8, 16 days.
表 3 不同驯化天数叶片解剖结构比较 Tab.3 The morphological structure of leaves in the tube-plantlets acclimated for different days
3 讨论

组培苗生长在营养和水分充足而光照强度低的条件下,其碳素营养一方面吸收培养基中的糖分,另一方面同化容器中的CO2,即自养与异养同时进行(郭延平,2000)。本试验结果表明,组培苗净光合速率很低(在0.82 μmol·m-2s-1以下),这与李朝周等(1995)在葡萄(Vitis vinifera)及郭延平(2000)在草莓(Fragaria ananassa)上的试验结果相近,说明组培苗的光合自养能力较低,这主要与培养容器中光照弱和培养基中糖含量高等有关(Abe et al., 1995Serret et al., 2000)。随着出瓶移栽驯化时间的延长,组培苗的光合速率逐渐增强,因此,可以认为移栽驯化阶段是组培苗由半自养半异养向完全自养转变的过程。

组培苗生长在高湿、弱光条件下形成的另一个特点是叶片薄、海绵组织细胞间隙大、栅栏组织发育不完全(李予霞等,2004),气孔保卫细胞发育不完善、开度大且无关闭功能(王NFDA1之等,1996韦梅琴等,2000袁惠君等,2001)或仅有部分关闭功能(Estrada-Luna et al., 2003)。本试验中,刚出瓶的一品红组培苗气孔导度大,且随光照增强变化不大,也说明组培苗气孔关闭功能较差,加之表皮、栅栏组织、海绵组织分化发育不完善,导致其具有较高的蒸腾速率;同时,本试验还显示,组培苗的输导组织不发达,水分吸收、运输能力低,这就使组培苗出瓶后极易过度失水萎蔫而死亡,因此,移栽驯化初期的重点应是保持移栽小环境的湿度,防止叶片的过度失水萎蔫。随着驯化时间的延长,叶片组织结构和输导系统分化发育逐渐完善,气孔导度也明显下降,且具备自我调节功能,从而使叶片的水分运输能力和对蒸腾作用的调控能力加强,防失水能力提高。因此,移栽驯化过程也是组培苗组织结构分化发育日趋完善、逐渐适应外界环境的过程。

参考文献(References)
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蒋小满, 柏新富, 毕可华, 等. 2002. 六种矮型一品红的离体组织培养研究. 北方园艺, (3): 62-63. DOI:10.3969/j.issn.1001-0009.2002.03.050
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