莲属植物叶片和花瓣比较解剖学探究

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1、莲属植物叶片和花瓣比较解剖学探究　　摘要：对莲属（Nelumbo）植物的叶片及花瓣进行了比较解剖学研究。结果表明，莲属植物的叶片均有明显的栅栏组织和海绵组织之分，但二者的厚度及它们在叶肉中所占的比例有一定的差别；叶肉细胞内经常可以观察到草酸钙晶体；莲花瓣上下表皮均有乳状突起，无栅栏组织，仅有极为疏松的海绵组织，气室发达。同时，从研究结果来看，美国莲与中国莲在叶片和花瓣的解剖结构上没有明显差异；热带来源的莲与温带来源的莲之间并没有明显分化。莲叶片与花瓣解剖特征均表现出莲对水生生活的适应性，而其种间

2、及种内的分化均不明显。关键词：莲（Nelumbo）；叶片；花瓣；解剖结构中图分类号：Q944文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）13-3059-03莲（Nelumbo）是一种重要的水生经济植物和庭院观赏植物，在我国和东亚各国广泛栽培和利用。在河南省郑州市北部大河村的“仰韶文化”房基遗址的台面上，发现了两粒莲子和一些碳化的粮食，距今已经有57000年的历史了。由此可见，莲作为人类食品的历史远远早于现在的大部分蔬菜类作物。经过长时间的人工驯化和筛选，目前莲主要分为三大类，即花莲、藕

3、莲和子莲，其品种多达几百个。莲不仅与人们的生活密切相关，同时也是一种分类学地位重要的植物。据化石考证，历史上存在过10～12种莲属植物。由于冰期低温的影响，北半球大部分植物均遭灭绝，莲属植物与中国水杉（Metasequoiaglyptostroboides）、美国鹅掌楸（Liriodendrontulivifera）、北美红杉（Sequoiasempervirens）一样幸存下来，成为植物的活化石[1]。因此，在进化和分类学研究领域莲都具有重要地位。现存的莲属有两个种，其中中国莲（Nelumbo

4、nucifera）主要分布在亚洲、大洋州北部，美国莲（Nelumbolutea）主要分布在北美洲。目前，对于莲形态解剖学的研究比较零散，而对于花瓣的解剖学研究还未见报道。莲属植物间也未进行过系统的比较研究。由于莲是分类位置较为特殊的种类，而且其种内外形变化较大，同时，由于叶和花是其露在水面的重要器官，因此，了解不同种类的莲叶片和花瓣内部解剖结构特征对于品种鉴别、植物分类学和进化研究都十分重要。1材料与方法1.1材料7供试莲叶片材料10个，其中鄂杂3号、建莲、普者黑白莲、普者黑红莲为选育的中国莲品

5、种，梁子湖莲、龙感湖莲为产自中国的野生中国莲，冬荷和泰国莲为产自热带地区的中国莲，美国莲为产自美国的野生美国莲，中美杂交莲为中国莲与美国莲的杂交后代；莲花瓣材料6个，分别为鄂杂3号、建莲、普者黑白莲、泰国莲、美国莲、中美杂交莲。所有材料均采自武汉大学湖北省莲藕工程研究中心种植基地。1.2叶片和花瓣的比较解剖学研究1.2.1取材部位选取刚全部展开的叶片，在距叶片中心10cm处剪取5mm×5mm的小块（避开大的叶脉）；选取开花前一天的花蕾，从内向外第二轮的花瓣中心剪取5mm×5mm的小块。1.2.2

6、样品制备样品制备参照刘鲜林等[2]的方法并略做改进。将在戊二醛中固定的材料用磷酸缓冲液冲洗4次，再用1%的锇酸室温固定2h，磷酸缓冲液冲洗；分别用30%、50%、70%、80%、90%、95%、100%（均为体积分数）的酒精逐级脱水，每级15min；然后依次用丙酮乙醇溶液（丙酮∶乙醇=1∶1和4∶1）（体积比）、丙酮环氧树脂溶液（丙酮∶环氧树脂=1∶1和1∶4）（体积比）、纯环氧树脂逐级过渡，每级1h；最后用Epon812包埋，37℃12h、45℃12h、60℃12h分段升温聚合。用切片机进行半

7、薄切片，切片厚度2μm。在干净的载玻片（载玻片可先涂抹一层蛋白甘油）上滴一滴水，将半薄切片置于水滴上，加温使切片展平，用氢氧化钠乙醇饱和溶液脱半薄切片的树脂，浸泡37min，使组织周围的树脂脱落，组织切片颜色变浅，切片仍平展附着于载玻片上。干燥后经甲苯胺蓝染色。1.2.3光学显微镜观察在Olympus显微镜下观察拍照，测量叶片厚度，观察栅栏组织层数并测量栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮及下表皮厚度；计算细胞结构紧密度（CTR）和细胞结构疏松度（CSR）。细胞结构紧密度（CTR）=（栅栏组织厚度

8、/叶片厚度）×100%；细胞结构疏松度（CSR）=（海绵组织厚度/叶片厚度）×100%。2结果与分析2.1莲属植物叶片的解剖结构从表1和图1可以看出，所观察的10个莲叶片样品均为异面叶，表皮由单层细胞构成，上表皮均有乳状突起，分布有密集的气孔。叶肉组织中的栅栏组织由两层细胞构成，排列较紧密，但能够观察到明显的小气室。海绵组织排列非常疏松，形成了较大的气室。在栅栏组织与海绵组织交界处经常可以观察到部分膨大的细胞内包含有较大的草酸钙晶体。细胞结构紧密度（CTR）最大的材料为中美杂交莲，其次为泰国莲，