南桑北植后生理結構和防凍機制的改變研究

孔慶慧，郭瓊瑤，佟銘洋，王 澤，張力凡*

（通化師范學院生命科學學院 吉林，通化 134000）

桑是一種原產(chǎn)于我國中、北部，現(xiàn)在在整個世界都已廣泛栽培的桑科桑屬落葉喬木或灌木。我國是世界桑蠶繭絲綢生產(chǎn)、加工與貿(mào)易的第一大國，在國際市場上占據(jù)著主導地位。但在傳統(tǒng)經(jīng)營模式中，養(yǎng)蠶戶的收入主要來自于桑樹上的蠶繭，而桑樹的價值一般都被忽視了。近年來，通過科研院所和大型企業(yè)的研發(fā)推動下，許多農(nóng)業(yè)企業(yè)、合作社及種植大戶開始把桑樹作為經(jīng)濟樹種栽植，桑樹的經(jīng)濟價值才慢慢被開發(fā)出來，為人們所了解、熟知。國家有關部門為促進桑蠶經(jīng)濟發(fā)展，提出了“南桑北移”產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，全國各地共同發(fā)展。在“南桑北移”的計劃下已經(jīng)有越來越多桑樹移植到北方，但隨之而來的是許多問題涌現(xiàn)而出。如移栽到東北地區(qū)的果桑樹和大葉桑普遍存在越冬困難，只能大棚種植等現(xiàn)象。

本文研究的意義在于通過對桑生理結構，激素對桑樹的影響作用，桑種植技術的發(fā)展及現(xiàn)階段桑的多種經(jīng)濟價值的開發(fā)等多方面研究及現(xiàn)狀的分析，結合研究過程中發(fā)現(xiàn)的移栽到東北地區(qū)的紅果桑樹異常生理現(xiàn)象進行對比南桑北植后生理結構與防凍機制研究，以期開創(chuàng)桑樹東北地區(qū)栽培技術體系的新思路。

1 實驗材料與儀器

1.1 實驗材料

移植桑帶葉枝條、本地桑枝條、無水乙醇、二甲苯、FAA固定液、切片石蠟、蜂蠟、番紅固綠染液、脫落酸。

1.2 實驗儀器顯微鏡、刀片、載玻片、蓋玻片、包埋盒、解剖針、石蠟切片機、漂烘烤片機、膠頭滴管、量筒等。

2 實驗方法與過程

本文實驗通過用不同濃度脫落酸對移植桑枝條的分組用的對比實驗，觀察培養(yǎng)過程中葉片脫落情況以及葉片、葉痕處離層產(chǎn)生情況,同時對移植的大果桑樹與本地桑樹的葉片及生理結構進行對比,進而分析出南桑北植后的防凍機制及越冬管理技術。

2.1 移植桑枝條材料培養(yǎng)

根據(jù)實驗需求采集移植桑枝條，將其平均分為四組，并將各組枝條末端切口處立即放入盛有清水的容器中，根據(jù)采集枝條長度選擇直徑為6cm高度為10cm的玻璃缸為容器進行培養(yǎng)。同時將枝條末端斜切，形成45°左右的切口，便于水分運輸。將這四組材料分別進行不同濃度脫落酸處理，具體處理操作為：將四組材料分別定為清水對照組和脫落酸：水的比例為1:100、1:200、1:300 的實驗組。按比例配制藥液后將其噴在對應組別的葉子表面。每日重復此操作并替換容器內(nèi)溶液。將每天脫落的葉柄固定并記錄，待培養(yǎng)十五天后選取葉痕處或葉跡處枝條固定。

2.2 石蠟切片的制備

固定：將材料分組放入FAA固定液中固定。沖洗：將固定后的材料流水沖洗，沖洗后將材料切取合適大小。枝干取葉痕部位，葉柄取脫落部位。酒精梯度脫水：梯度依次為50%、70%、80%、90%、無水乙醇兩次。透明：二甲苯與無水乙醇進行梯度透明。浸蠟：二甲苯混合配合蠟梯度浸蠟。包埋：將材料塊放在包埋盒中編號，倒入配合蠟液，利用解剖針擺好材料位置，挑出氣泡，等待蠟液自然冷卻，將包埋好的蠟塊按編號收集。切片：將蠟塊固定在組織臺上用石蠟切片機切成8μm 厚的蠟片，枝取橫切面葉柄取縱切面。攤片：切出蠟帶放在漂烘烤片機水槽里，將蠟片撈在打好蛋白甘油的載玻片上后進行烤片。脫蠟：將裝片浸泡在裝有二甲苯的染色缸中，將染色缸放在55℃的烘箱中20min。將材料按二甲苯、無水乙醇、95%酒精、85%酒精的順序浸泡脫蠟，然后將裝片平放滴加5min70%酒精。染色：染色方法為番紅固綠染色。首先使用番紅溶液集體染色，染色過程中保持裝片濕潤，番紅溶液成功染色用清水沖洗裝片上的染色劑后進行固綠染色，將玻片傾斜滴加固綠溶液后用50%乙醇滴在玻片上方?jīng)_掉染色劑，重復操作直至材料泛綠。脫水透明：材料上滴無水乙醇去除水分后滴加二甲苯進行透明。封片：透明后將中性樹膠垂直滴到材料上，用干凈的蓋玻片封片等待干燥，干燥后觀察。

2.3 數(shù)據(jù)記錄與處理

實驗過程中每天記錄一次葉片和葉柄掉落情況直至培養(yǎng)結束，制成Excel表格進行數(shù)據(jù)分析。同時對各組材料制成的裝片進行對比分析。

3 實驗結果與分析

3.1 移植桑與本地桑比較

隨機選取十月中旬移植桑與本地桑葉片各20 片，對葉片進行長度、寬度厚度以及表面積的數(shù)據(jù)收集、算出平均數(shù)制成表1便于分析。

表1 本地桑樹與移植桑樹對比情況

圖1 移植桑與本地桑（右）葉片大小對比

圖2 移植桑與本地桑（右）葉片整體形態(tài)對比

圖3 本地桑葉片徒手切片鏡下觀察

圖4 移植桑葉片徒手切片鏡下觀察

根據(jù)表1 分析得出移植桑葉片比本地桑葉片大且厚（圖1-4），故具有更高的經(jīng)濟價值。十月中旬,東北地區(qū)秋季晝夜溫差較大，東北本地原生植物開始落葉且本地桑樹定芽腋芽均已停止生長形成鱗芽進入休眠（圖5），而移植桑頂端芽點與去除頂端芽點的葉腋處芽點仍持續(xù)生長（圖6），十月下旬仍屬于抽條狀態(tài)，頂端分生組織活躍，故造成降霜后的低溫凍傷（圖7-8），影響第二年的整體植株發(fā)育。且根據(jù)本地桑與移植桑的葉片橫切對比分析得出兩種葉片基本結構類似，均為上表皮厚下表皮薄，氣孔大都分布在下表皮上；不同點：下表皮的氣孔：移植桑下表皮氣孔上方是海綿組織細胞結構，本地桑下表皮氣孔的薄壁細胞下有氣孔室；葉肉組織結構：本地桑葉片組織結構是柵欄組織一層，海綿組織多層，海綿組織結構比較疏松，細胞間隙大，柵欄組織的細胞也是較細長，排列緊密的；移植桑葉肉組織結構是1-2層柵欄組織細胞，細胞較粗，排列非常緊密，海綿組織近橢圓形或方形細胞排列也相對緊密細胞間隙較小；上下表皮結構：移植桑的上下表皮細胞沒有明顯的加厚，本地桑上表皮外切相面有一層連續(xù)的明顯的角質(zhì)層。

圖5 本地桑葉片狀態(tài)

圖6 移植桑腋芽處新芽

圖7 降霜后移植桑低溫凍傷情況

3.2 移植桑培養(yǎng)過程葉片掉落情況

圖8 移植桑凍傷葉

表2 移植桑培養(yǎng)過程葉片掉落情況

由于前期效果不明顯，且枝條呈現(xiàn)不同程度失水萎蔫，懷疑濃度過低導致，故而提高濃度比例為1:10、1:20、1:50，提高比例后葉片脫落數(shù)量明顯增加，根據(jù)表格分析濃度配比為1:10脫落效果為96%,1:20濃度葉片脫落效果為88%,1:50 濃度脫落效果65%略好于清水組61%，且同一時間段內(nèi)1：10 濃度掉落速度最快，葉片掉落順序為中下部至上端，1:10或1:20濃度配比效果均可以應用實際。

4 討論與展望

本試驗選用東北地區(qū)的移植紅果桑樹樹枝、葉柄和本地桑樹進行對比對照實驗，以綜合培養(yǎng)過程中葉片掉落數(shù)等指標，判斷不同濃度脫落酸對移植桑的葉片脫落效果。在幾個配比中，以脫落酸-清水為1：20的整體效果最優(yōu)，可采用葉面噴施或滴流注射方法使用，既能解決移栽到東北地區(qū)的紅果桑樹不良生理現(xiàn)象，又能節(jié)省經(jīng)濟消耗達到預期的效果，但仍需要進一步的優(yōu)化，并可以搭配其他激素共同使用。目前很多地區(qū)開始擴大種桑，大力發(fā)展桑樹的其他用處，比如說用于飼料、用于食藥、用于生態(tài)功能開發(fā)等等。而在北方種植桑樹則需要更加注意桑樹的種植特性以及病蟲害防治，再就是在冬季要注意桑樹的防凍，以免影響第二年桑樹的正常生長。針對東北地區(qū)移植的紅果桑樹出現(xiàn)的生理異常可以為其噴灑脫落酸：清水為1：20的藥液幫助移植桑新生葉片脫落，順利過冬，也希望通過運用本實驗結果可以開創(chuàng)桑樹東北地區(qū)栽培技術體系的新思路。