花叶细辛对水生环境的适应性

1、花叶细辛对水生环境的适应性花叶细辛(AsarumSplends)为马兜铃科(Aristolochiaceae)细辛属多 年生常绿草木植物，生长在海拔4502300m的盆地、丘陵及浅山地 带的土坡上，阔叶林、针阔叶混交林、针叶林、竹林林下，路边的阴 湿处，成片状分布。叶片多为肾形、心形或卵心形，深绿色，叶而具 不规则的白色云斑，叶背绿色或微紫色2,具有较高的观赏价值, 但目前其园林应用较少，尤其是在水景应用中。目前对该植物的研究 还仅限于引种栽培、低温胁迫及耐阴性方面2 5,对其形态解剖 学与生态适应性的研究尚未见报道。随着人们对野生观赏植物种质资 源收集与其园林开发应用的关注，花叶细辛无疑是一

2、种有应用潜力的 植物资源和种质材料，因此，寻求其多种栽培与应用形式将成为今后 花叶细辛园林开发的热点。木试验分别设置土培和水培2种生境，观 测其在不同生境条件下的形态结构变化，了解其生态适应性，为花叶 细辛水培技术的实际应用提供一定的基础理论依据。1材料和方法材料采自四川雅安严桥镇，在四川农业大学校内实验场驯化3年。2008年10月采集长势健壮、株高约15cm、根茎粗细一致的植株， 分为水培与土培2种方法培养，各200株，共计200株。本试验在四 川农业大学园林系实验室进行。在温度、湿度和光照条件一致下，用 茎插法对花叶细辛进行水培，具体方法为:去根，用高镭酸钾消毒， 再放入清水中培养，每7d

3、换水1次。土培按自然土壤（园土0腐殖土 二3刖）生长培养。培养60d后，分别取2种生境下相同部位的根、茎、 叶的适中部位剪成35cm小段，用FAA液固定，过夜，按常规石蜡 切片法制作切片6。切片厚度10pm,酒精脱水，二甲苯透明，番 红一固绿对染，加拿大树胶封片，所测量数据以20个视野的平均值 计算。最后用Olympus光学显微镜观察并照相。2结果与分析2. 1根系解剖结构比较花叶细辛的根由表皮、皮层、中柱3部分组成。2种生境下其结 构均由外皮层、皮层薄壁组织和内皮层构成。外皮层为紧靠表皮的2 3层，细胞较小，排列紧密。皮层薄壁组织由多层薄壁细胞组成，2 种生境花叶细辛根的薄壁细胞和细胞间隙面

4、积有一定的差异，水培条 件下的薄壁细胞而积为883pim2, 土培条件下的为833. 69pm2,但 水培条件下的薄壁组织却减少。内皮层以内的中心部分为维管柱，2 种培养均有维管束形成，但数量与木质化程度均有差异。土培的有3 个明显维管束，木质化程度较高（图2）;水培条件下维管束数12个, 木质化程度低（图2）。2. 2茎解剖结构比较花叶细辛茎与根的解剖结构类似，也分为表皮、皮层和维管柱3 部分。其中，表皮细胞形状比较规则，多呈砖形，水培花叶细辛茎的 表皮细胞而积为972pim2, 土培的为1123. 77pm2o皮层是薄壁细胞 构成的薄壁组织，皮层内为厚壁细胞构成的厚角组织。在机械组织之 内

5、，直达茎的内皮层，由许多薄壁组织构成基木组织，占茎的绝大部 分。在基本组织中，散生许多维管束，2种生长环境下维管束均为8 个。从图3和4可以看出，2种生长环境下花叶细辛的茎有明显的差 异:在水生环境下，茎的表皮细胞面积为5626. 04Pm2,细胞间隙为 6. 2pm2,厚壁组织由23层厚角细胞构成;土培条件下茎的表皮细 胞而积为3331. 64卩m2,细胞间隙为6. 9pm2,厚角组织由45层 厚壁细胞构成。水培条件下花叶细辛厚角组织和薄壁组织减少，这些 结构的减少有利于植物在水生环境中生长。2. 3叶片解剖结构比较水培和土培条件下花叶细辛叶肉表皮细胞均排列紧密，细胞壁外 均无角质层。从图5

6、和6可以看出，2种条件下栅栏组织均不发达, 栅栏细胞均为圆形或长圆形。水培条件下的花叶木辛叶片栅栏组织厚 度为69. 06pri,由1层排列疏松的栅栏组织细胞构成，细胞面积为 2990. 72pm2,其中所含叶绿体较少;海绵组织的细胞层数较多，细胞 形状不规则，排列较栅栏组织更疏松，在海绵组织中有通气组织形成; 叶片上、下表皮厚度分别为26. 48呵和24. 45pmo 土培条件下栅 栏组织厚度为62. 84pm,由2层栅栏组织细胞构成，细胞面积为 1006. 44pm2,其中所含叶绿体较多;海绵组织较疏松，但海绵组织中 没有通气组织;叶片上、下表皮厚度分别为28.26、29. 54pm。2种

7、条 件下花叶细辛叶脉组成没有大的差别，叶脉都由维管束和基本组织2 部分组成，维管组织均不发达。从图7和图8可以看出，2种生长环 境下主脉有明显差别，水培条件下的主脉中维管束排列比较疏松，数 量较少，叶脉上、下表皮细胞厚度分别为20. 48pm和18. 49pim;土 培条件下的主脉中维管束数量较多，排列紧密，叶脉上、下表皮厚度 分别是 34. 99、38. 69pmo3结果与讨论生态环境是改变和塑造植物体组织和结构的诱因。气腔和通气组 织发达，组织间隙较大，密度减小，维管束和机械组织退化等特征表 明了植物对阴湿环境的适应7。本试验在土培和水培2种生境条件 下培养花叶细辛，与其原生土培环境相比，

8、水培条件下其形态结构有 一定变化，说明是该植物为了适应水生生态环境的一种生态适应，生 态适应的结果表现在根、茎、叶解剖结构的变化上。根的适应结果是:皮层薄壁细胞增大，薄壁组织减少，维管柱数量 减少，维管柱木质化程度低。茎的适应结果是:表皮细胞变小，排列 疏松;皮层薄壁细胞增大，厚角组织减少。水培花叶细辛根系结构与 土培根系结构存在一定的差异。薄壁细胞可以贮存大量的水分和营养 物质，由于花叶细辛是根状茎，在水培过程中根系和茎均处于水环境 中，可以直接从水中获取营养物质和水分，因此薄壁组织的作用弱化 了，从而薄壁组织减少。花叶细辛根系在维管束数量和木质化程度上 均出现了变化，具有湿生植物的特点，这

9、是对水生环境的适应性反应。 水培条件下水分和养分充足，但根状茎处于氧气缺乏环境，为了能在 水生环境中生存，只有结构出现变化，植物体内的呼吸代谢才能正常 进行，因为结构和功能是相互依赖的统一体。叶的适应结果是:表皮细胞中叶绿体数量减少，仅1层栅栏组织, 有通气组织形成，叶脉处上下表皮变薄。叶片是植物进化过程中对环 境变化比较敏感且可塑性较大的器官，环境变化常导致叶厚度、表皮 细胞、叶肉栅栏组织、海绵组织等形态解剖结构的响应与适应8。 通过对水培和土培条件下花叶细辛的叶片形态进行比较发现，土培条 件下的花叶细辛叶片结构具有旱生植物解剖结构的特征，表现为表皮 细胞内侧含有更多的叶绿体，以增强光合作用;水培条件下的花叶细 辛叶片结构具有水生植物解剖结构的特征，表现为栅栏组织不明显, 细胞排列疏松，并具有通气组织。通气组织可以保证根部和缺氧部位 得到充足的氧气供应，发达的胞间隙系统可以把氧气输送到根部。通 气组织的出现是植物体长期适应缺