王金耀，楊 陽，，向云榮，李 森，邢國明，亢秀萍

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/山西省設(shè)施蔬菜提質(zhì)增效協(xié)同創(chuàng)新中心，山西太谷 030801； 2.呂梁學(xué)院生命科學(xué)系，山西呂梁 033000)

耬斗菜八音鳥(Aquilegia‘Songbird’)為毛茛科耬斗菜屬多年生宿根植物，株型多樣，花色豐富，花期持久，可作花壇花卉，亦可作為草坪點(diǎn)綴花卉或者盆栽花卉，在園林中利用前景廣闊[1-2]。其花藥可供藥用，根含糖類，可制飴糖或釀酒，種子含油，可供工業(yè)用[3]。

對(duì)植物造成影響的天然因素有很多，其中干旱影響了植物各個(gè)階段的生長(zhǎng)發(fā)育和植物各種生理代謝過程[4]。葉片是高等植物進(jìn)行光合作用的核心，也是對(duì)壞境變動(dòng)較敏感并且可塑性較大的器官[5]。目前關(guān)于植物干旱脅迫的研究越來越具體，國際上對(duì)于植物的抗旱性研究已經(jīng)十分成熟，無論是植株、器官、細(xì)胞還是基因?qū)哟味加猩婕啊８珊涤绊懼参锶~片的正常生長(zhǎng)，淡綠色和黃綠色葉比深綠色葉可以反射更多的光，以便維持葉面較低的溫度而減少水分散失。在解剖結(jié)構(gòu)方面，抗旱性較強(qiáng)的作物在葉片茸毛、蠟質(zhì)、角質(zhì)層厚度、氣孔數(shù)和開度以及柵欄細(xì)胞的排列上都存在著差別，一般情況下，干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植物柵海比增加，海綿組織減小。關(guān)于耬斗菜，無論是其在園林美化中的應(yīng)用還是其生長(zhǎng)過程中的生理特征以及其藥用價(jià)值等方面都有涉及并深入，取得了不少的研究成果[2]。李森等在對(duì)耬斗菜的耐旱性評(píng)價(jià)研究中發(fā)現(xiàn)，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，野生華北耬斗菜葉片脯氨酸含量逐漸增加[6]，但干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響未見報(bào)道。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

耬斗菜于2016年10月定植在呂梁學(xué)院，2017年3月將返青植株從土壤中取出，移栽到營養(yǎng)缽中緩苗10 d，長(zhǎng)出新葉待用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

取12葉齡長(zhǎng)勢(shì)一致的耬斗菜苗150株，分成5組，每組30株。試驗(yàn)共設(shè)10%、20%、30%、40% 4個(gè)聚乙二醇(PEG)脅迫梯度，以等量蒸餾水為對(duì)照。每3 d澆1次相應(yīng)濃度的PEG溶液，每個(gè)營養(yǎng)缽加50 mL。第1、3、6、9、12天取植物葉片進(jìn)行測(cè)定，共取樣5次，試驗(yàn)重復(fù)3次[7]。采用徒手切片法觀察葉片的氣孔，測(cè)量其大小、計(jì)算其密度并記錄數(shù)據(jù)。采用石蠟切片法觀察葉片的柵欄組織、海綿組織與維管組織，測(cè)量柵欄組織與海綿組織的厚度、維管束的直徑，計(jì)算柵海比并記錄數(shù)據(jù)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 氣孔指標(biāo)的測(cè)定與計(jì)算 做耬斗菜基生葉下表皮的徒手切片，觀察葉片氣孔并測(cè)量有關(guān)數(shù)據(jù)。

氣孔密度=視野中氣孔的數(shù)量/視野的面積。

1.3.2 柵海比與維管束直徑的測(cè)定與計(jì)算 在顯微鏡下觀察耬斗菜葉片橫切石蠟切片，在低倍鏡下找到觀察的視野拍照記錄，再換高倍鏡觀察并拍照記錄，用測(cè)微尺測(cè)量葉片橫切柵欄組織、海綿組織厚度和維管束的直徑，記錄數(shù)據(jù)，求出每個(gè)PEG濃度梯度下3株耬斗菜的柵欄組織、海綿組織厚度和維管束直徑的平均值作為試驗(yàn)最終數(shù)據(jù)，然后計(jì)算耬斗菜的柵海比[8-9]。柵海比=柵欄組織厚度/海綿組織的厚度。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入、數(shù)據(jù)庫的建立以及數(shù)據(jù)圖表的制作，采用SPSS進(jìn)行方差分析及顯著檢測(cè)[8，10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片氣孔的影響

2.1.1 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片氣孔密度的影響 從表1可以看出，干旱脅迫對(duì)耬斗菜的下表皮氣孔密度沒有顯著影響。

2.1.2 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片氣孔大小的影響 由表2可知，與對(duì)照組相比，脅迫處理第9天，10%、20%、30% PEG處理的耬斗菜葉片氣孔大小差異不顯著，40% PEG脅迫處理耬斗菜葉片氣孔大小顯著增加，從對(duì)照的523.75 μm2增加到 753.92 μm2。40% PEG的脅迫處理與10%、20%、30% PEG處理的耬斗菜相比氣孔大小顯著增加。脅迫處理第12天，與對(duì)照組相比，30%、40% PEG脅迫處理的耬斗菜葉片氣孔大小顯著增加，從510.45 μm2分別增加到665.15、757.76 μm2。且40% PEG與30% PEG處理相比，耬斗菜葉片氣孔大小顯著增加。

表1 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片下表皮氣孔密度的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。下表同。

表2 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片氣孔大小的影響

2.1.3 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片氣孔開度的影響 從表3中可以看出，脅迫處理第3天，與對(duì)照組相比，20%、30%、40% PEG脅迫處理的耬斗菜平均氣孔開度顯著減小，并且隨著PEG濃度增加平均氣孔開度減小越明顯，40% PEG與10%、20% PEG脅迫組相比耬斗菜葉片氣孔開度顯著減小。處理第6天，與對(duì)照組相比，脅迫處理的耬斗菜平均氣孔開度顯著減小，且平均氣孔開度隨著PEG濃度的增大先減小后增大。處理第9天，與對(duì)照組相比，脅迫處理的耬斗菜平均氣孔開度顯著減小，且平均氣孔開度隨著PEG濃度的增大先減小后增大。處理第12天，與對(duì)照組相比，10%、20% PEG脅迫處理的耬斗菜平均氣孔開度顯著減小，30%、40% PEG處理組無顯著差異。30%、40% PEG處理組與10%、20% PEG處理組存在顯著差異，前者較后者顯著增大；10%、20% PEG處理組差異不顯著，40%、30% PEG處理組無顯著差異。

2.2 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片柵欄組織厚度、海綿組織厚度、柵海比的影響

2.2.1 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片柵欄組織厚度的影響 從表4中可以看出，干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片柵欄組織厚度有顯著影響。處理第3、6、9天，與對(duì)照組相比，脅迫處理的耬斗菜的柵欄組織厚度沒有顯著差異。脅迫處理第12天，與對(duì)照組相比，10%、20%、30% PEG處理的耬斗菜柵欄組織厚度差異不顯著，40% PEG處理的耬斗菜葉片柵欄組織厚度顯著增加，從8.10 μm增加到11.21 μm，此外4個(gè)處理組間無顯著差異。不同處理的葉片切面中的柵欄組織見圖1。

2.2.2 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片海綿組織的影響 從表5中可以看出，干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片海綿組織有顯著影響。處理第3、6、9天，與對(duì)照組相比，脅迫處理對(duì)耬斗菜的海綿組織厚度沒有顯著差異。脅迫處理第12天，與對(duì)照組相比，10%、20%、30% PEG處理的耬斗菜海綿組織厚度無顯著差異，40% PEG處理的耬斗菜葉片海綿組織厚度顯著減小，從11.20 μm減小到7.86 μm，此外4個(gè)處理組間無顯著差異。不同處理的葉片切面中的海綿組織見圖1。

表3 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片氣孔開度的影響

表4 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片柵欄組織的影響

表5 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片海綿組織的影響

2.2.3 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片柵海比的影響 從表6中可以看出，干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片柵海比有顯著影響。脅迫處理第3天，與對(duì)照組相比，10%、20%、30% PEG處理的耬斗菜柵海比差異不顯著，40% PEG處理的耬斗菜柵海比顯著增加，從0.62增加到1.00，且4個(gè)處理組間差異不顯著。脅迫處理第6天，與對(duì)照組相比，30%、40% PEG處理的耬斗菜柵海比顯著增加，從0.62分別增加到0.92、1.08，且4個(gè)處理組間差異不顯著。脅迫處理第9天，與對(duì)照組相比，30%、40% PEG處理的耬斗菜氣孔開度顯著增加，從0.69分別增加到1.04、 1.11。脅迫處理第12天，與對(duì)照組相比，30%、40% PEG處理的耬斗菜柵海比顯著增加，30% PEG處理的植株柵海比增加0.37，40% PEG處理的植株柵海比增加0.58。10%、20% PEG處理的耬斗菜柵海比差異不顯著，40%、30%與10%、20% PEG處理組相比柵海比顯著增加，40%與30% PEG處理組相比柵海比顯著增加。

2.3 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片主脈維管束直徑的影響

從表7可以看出，PEG模擬干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片主脈維管束直徑無顯著影響。

表6 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片柵海比的影響

表7 干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片主脈維管束直徑的影響

3 結(jié)論與討論

干旱脅迫對(duì)耬斗菜葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)在氣孔大小、氣孔開度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、柵海比5個(gè)方面，對(duì)氣孔密度、維管束直徑無顯著影響。隨著干旱脅迫的增強(qiáng)，葉下表皮的氣孔大小整體上先減小后增大，葉下表皮的氣孔開度先減小后增大，柵欄組織厚度從8.20 μm增加到11.21 μm(第12天)，海綿組織厚度從12.60 μm減少到 7.86 μm(第12天)，柵海比從0.65增加到1.34(第12天)。本研究所用的耬斗菜植株，在干旱脅迫下，其氣孔大小、柵海比增加這些變化充分反映了耬斗菜對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)性，也符合大多數(shù)耐旱植物在干旱下葉片解剖結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)[11]。

氣孔密度、氣孔大小、氣孔開度是植物調(diào)節(jié)自身蒸騰作用的反應(yīng)[12]。輕度干旱脅迫導(dǎo)致植物氣孔密度增加，葉片能從周圍環(huán)境中吸收更多的水分用于光合作用，重度干旱脅迫導(dǎo)致植物氣孔密度減小，減小蒸騰作用[11]。本試驗(yàn)中耬斗菜上表皮幾乎沒有氣孔，是耐旱植物的一種表現(xiàn)；下表皮氣孔密度先增加后減小，但沒有顯著變化。脅迫處理第3天氣孔開度出現(xiàn)了顯著下降，說明干旱脅迫對(duì)植株造成了一定的影響，所以植株氣孔開度減小，減少自身的蒸騰作用，脅迫處理第6天及以后，氣孔開度隨著干旱脅迫程度的增加先減小后增加，說明40% PEG濃度模擬的干旱對(duì)植株造成了較大的影響，植株從土壤中獲取的水分不足以支持自身的生命活動(dòng)，所以增大氣孔開度從外界吸收CO2進(jìn)行光合作用生產(chǎn)H2O。

隨著干旱脅迫的增加，柵欄組織增厚、海綿組織減小、柵海比增大是典型的耐旱植物特征，柵海比越大其抗旱能力越強(qiáng)[13]。本試驗(yàn)中，脅迫處理第12天耬斗菜柵欄組織厚度顯著增大，海綿組織厚度顯著減小，柵海比增大，符合這一特征。

葉片主脈維管束直徑變大，有利于將足量的水分運(yùn)輸至葉片維持生命活動(dòng)[12]。本試驗(yàn)中葉片維管束直徑雖然在增大但沒有顯著變化，可能是因?yàn)槿~片取材為老葉且取材植株間存在差異，導(dǎo)致本試驗(yàn)中所得到的數(shù)據(jù)顯示，耬斗菜葉片維管束直徑?jīng)]有顯著變化。