芋葉片解剖結構與其水旱生態適應性關系的研究

葉元英，柯衛東，黃新芳，劉義滿，劉玉平，彭靜，李雙梅，李峰，朱紅蓮，黃來春

（武漢市蔬菜科學研究所，湖北武漢，430065）

芋葉片解剖結構與其水旱生態適應性關系的研究

葉元英，柯衛東，黃新芳，劉義滿，劉玉平，彭靜，李雙梅，李峰，朱紅蓮，黃來春

（武漢市蔬菜科學研究所，湖北武漢，430065）

利用光學顯微鏡，對4個芋品種在水旱生態環境下的葉片解剖結構進行觀察和比較，結果顯示，芋葉片既具有旱生植物結構特點，又具有水生植物的解剖結構特點，說明芋在旱生環境和水生環境中都具有較好的適應性。芋葉片解剖結構與其水旱生態適應性有一定的相關性。氣腔大小和柵欄組織中的薄壁細胞排列緊密度可分別作為芋在細胞水平上評價其水旱生態適應性的重要指標。不同水旱生態環境對芋葉片的解剖結構無明顯影響。

芋；葉片；解剖結構；水旱生態適應性

芋[Colocasia esculenta（L．）Schott]是多年生草本植物，可分為多子芋、多頭芋、魁芋、魁子兼用芋等[1]。劉佩瑛認為芋可分為3種水旱生態型，即水芋、水旱兼用芋、旱芋[2]。在實際栽培生產中，人們往往根據自己的習慣來選擇栽培方式，具有很大的盲目性，缺乏科學依據。本研究利用光學顯微鏡，從我國栽培較為廣泛的多子芋3個品種群[3]和魁子兼用芋中各選取一份有代表性的材料，對其在水旱生態環境下的葉片解剖結構進行觀察和比較，以期從細胞學水平研究芋葉片解剖結構與其水旱生態適應性的關系，為研究和生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

江漢芋（葉柄綠色，芽白色）、走馬羊（葉柄紫黑色，芽白色）、井岡山芋頭（葉柄烏綠色，芽淡紅色），以上3個品種屬多子芋，金沙芋（葉柄淡烏綠紅色，芽淡紅色），屬魁子兼用芋。以上品種均保存在國家種質武漢水生蔬菜資源圃。

1.2 試驗方法

試驗于2006年在武漢市蔬菜科學研究所進行，分水旱2個處理，水田栽培時先育苗。2006年4月16日，選擇頂芽健壯完整，大小約50 g的子芋或孫芋作種芋在準備好的苗床上育苗，正常管理。2006年5月25日，當芋長有3片左右的真葉、苗高25 cm左右時移入水田。旱地栽培時直播。水栽設4個水位，即：0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm，每個品種重復3次，隨機區組設計，每次重復3畦，單畦種植，每畦5株，即每次重復處理共15株，株行距46 cm×75 cm，正常管理。于2006年6月28日取樣，取樣部位為倒數第3片葉，沿中脈橫切，片段為5 mm×5 mm，立即用FAA固定液固定，常規石蠟切片法制片，切片厚度7～10μm，蘇木精整染，伊紅復染，加拿大樹膠封片。用Olympus顯微鏡觀察，所有測量數為30個視野的平均值。

2 結果與分析

2.1 芋葉片的解剖結構特點

由圖版可以看出，芋葉肉為背腹型葉，葉肉組織的上部分即葉的腹面分化為柵欄組織，由薄壁細胞組成，下部分即背面分化為海綿組織。葉片中葉脈較多，葉脈中的維管束清晰可見，輸導組織較發達，表皮上有較薄的角質膜，芋葉片的這些解剖結構特點，說明芋具有旱生植物的結構特點。同時也可以看出，4種類型品種的葉片都具有發達的氣腔，上表皮中有較多氣孔，說明芋又具有水生植物的結構特點。芋葉片這種既具有旱生植物又具有水生植物的結構特點，說明芋在旱生環境和水生環境中都具有較好的適應性。

2.2 芋不同類型品種的葉片解剖結構差異與其生態適應性的關系

觀察結果表明，4個品種中，氣腔以金沙芋最大，明顯地大于其他3個品種，其中，江漢芋的氣腔最小，走馬羊、井岡山芋頭的氣腔相當，居中間位置。氣腔越大，越有利于植株在水生環境中進行氣體交換。氣孔密度以金沙芋、井岡山芋頭的較大，走馬羊、江漢芋小一些，但差異未達顯著水平，其中，金沙芋最大，走馬羊最小。氣孔越多，就越有利于芋在水生環境中進行氣體交換。因此，從氣腔大小和氣孔密度來看，江漢芋在水生環境中的適應性最差，而金沙芋在水生環境中的適應性最強。柵欄組織中的薄壁細胞排列緊密度以江漢芋最小，走馬羊最大，井岡山芋頭和金沙芋相當，居中間位置。柵欄組織厚度以金沙芋最薄，顯著小于其他3個品種，其他3個品種無顯著差異。發達的柵欄組織可在干旱時阻止水分蒸發，在水分適宜時增加植物的蒸騰效率[4]。因此，在旱生環境中，江漢芋的適應性最差，走馬羊的適應性最強。觀察結果還表明，不同水旱生態環境對芋葉片的解剖結構無明顯影響。

表1 不同芋葉片的解剖結構比較

圖1 芋葉片解剖結構

3 小結

綜上所述，從組織結構的角度來看，江漢芋在水生環境和旱生環境的適應性都較差，而金沙芋在水生環境中的適應性最強，走馬羊、井岡山芋頭既適合水生環境，又適合旱生環境，其中，走馬羊在旱生環境中的適應性最強（圖1，表1）。不同水旱生態環境對芋葉片的解剖結構無明顯影響。以上結果與實際的栽培效果基本一致。

[1]張谷曼，楊振華．中國芋的染色體數目研究[J]．園藝學報，1984，11（3）：187-190.

[2]中國農業科學院蔬菜研究所．中國蔬菜栽培學[M]．北京：農業出版社，1987.

[3]黃新芳，柯衛東，葉元英，等．多子芋葉柄及芽色的多樣性及芋形觀察[J]．中國蔬菜，2002（6）：13-15.

[4]李正理．旱生植物的形態和結構 [J]．生物學通報，1981，（4）：9-12.

Study on the Relationship between Taro Leaf Anatom ical Structure and Ecological Adaptability to Aquatic and Xeric Environment

YE Yuanying,KEWeidong,HUANG Xinfang,LIU Yiman,LIU Yuping,PENG Jing,LIShuangmei, LIFeng,ZHU Honglian,HUANG Laichun
(Wuhan Vegetable Research Institute,Wuhan 430065)

Leaf anatomical structure of 4 taro cultivars in aquatic and xeric environment was observed and compared by opticalmicroscope.The results showed that taro leaf had anatomical structure characteristics of aquatic and xeric plant, which showed that taro had good adaptability to aquatic and xeric environment.It had some relationship between leaf anatomical structure and its ecological adaptability to aquatic and xeric environment.Area of air cavity and compacted degree of parenchyma in palisade tissue could be used as important index to appraise ecological adaptability to aquatic and xeric environment respectively at the cellular level.Different aquatic and xeric environment had no significant effect on leaf anatomical structure of taro.

Taro;Leaf;Anatomical structure;Ecological adaptability to aquatic and xeric environment

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.14.015

湖北省自然科學基金項目（2002AB097）

葉元英，女，研究員，主要從事水生蔬菜、花卉研究與推廣

2010-07-05