金點(diǎn)坤，呂 卓，王曙光，龍 昊，張 沖，王聲翰

(西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650224)

竹類植物葉器官包括營養(yǎng)葉和莖生葉/稈籜，具有不同的生理功能[1]。竹子的營養(yǎng)葉主要包括葉片、葉柄和葉鞘，稈籜主要包括籜鞘和籜片兩部分，葉柄則是竹類植物與其他草本植物的重要區(qū)別[2]；稈籜是禾本科植物重要的形態(tài)特征，是竹類植物分類學(xué)上鑒定竹種的主要依據(jù)[2]。在竹類植物中，籜器官又分為筍籜/稈籜、鞭籜和葉籜[1-3]。Wong[1]研究發(fā)現(xiàn)，由于稈籜與營養(yǎng)葉的基本組成一致，籜鞘的上部都具有細(xì)長的葉，所以認(rèn)為稈籜是葉子的另一種存在形式。稈籜通常為綠色或者其他顏色，有的能夠在竹稈成熟后仍然宿存一段時(shí)間，具有明顯的種間差異性[1-4]。

在竹子高生長的過程中，籜鞘包裹著幼嫩的節(jié)間，起到關(guān)鍵的機(jī)械支持作用[4]。近年來，籜鞘的生理功能受到越來越多的重視，Wang等[5-6]對云南箭竹快速生長進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)稈籜的橫向切除會影響竹子的高生長，縱向切除會導(dǎo)致竹子的彎曲生長，認(rèn)為稈籜是竹筍高生長過程中的水分調(diào)節(jié)器，證實(shí)了水分在竹子高生長中的重要作用；Chen等[7]研究發(fā)現(xiàn)竹子籜鞘衰老與糖分累積相關(guān)。

Wang[3]觀察到稈籜沒有主脈，但其維管束解剖結(jié)構(gòu)與葉枝相似，表皮氣孔密度和形態(tài)與葉枝更加接近，因此認(rèn)為稈籜與枝同源，是枝的變態(tài)，但并沒有比較其解剖結(jié)構(gòu)與葉柄之間的差異，忽略了籜鞘與葉鞘基部均包裹著腋芽的現(xiàn)象。丁雨龍等[8]在植物形態(tài)學(xué)描述中，定義了完全葉是指具葉片、葉柄和托葉3個(gè)部分的葉，葉柄為連接葉片與枝的部分。此外，在其他植物中，也有學(xué)者提出葉鞘起源于葉柄，如傘形科植物葉的葉鞘都是由葉柄基部或全部擴(kuò)大成鞘狀形成[9]。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為竹子的籜鞘是一種變態(tài)的葉片，但在葉子中兩片葉之間不可能存在葉柄，而葉片的基部往往是葉柄，從這個(gè)角度看，籜鞘應(yīng)該屬于葉柄的變態(tài)。竹類植物中的籜鞘與籜片，以及葉片、葉柄、葉鞘與枝之間的形態(tài)與解剖結(jié)構(gòu)仍然需要深入研究，以更好地解釋葉鞘與籜鞘的起源問題。本研究選取6個(gè)云南常見竹種，以其營養(yǎng)葉與稈籜等為研究對象，對其解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，分析不同葉器官間的解剖學(xué)與功能差異，探究不同葉器官在竹類植物生長發(fā)育過程中所扮演的角色及籜鞘的起源，為竹類植物基礎(chǔ)生物學(xué)研究提供新的理論信息。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選擇6種云南常見竹種包括勃氏甜龍竹(Dendrocalamusbrandisii)、慈竹(Bambusaemeiensis)、綿竹(Lingnaniaintermedia)、香竹(Chimonocalamusdelicatus)、云南箭竹(Fargesiayunnanensis)、美竹(Phyllostachysmannii)，以其營養(yǎng)葉、稈籜及葉枝器官為研究對象。所有試驗(yàn)材料均采自西南林業(yè)大學(xué)竹園內(nèi)(102°45′40″E,25°3′41″N)，研究地海拔1 936 m。

為減少采樣位置導(dǎo)致的誤差，試驗(yàn)樣品均取自各竹種形態(tài)位置一致(即形態(tài)學(xué)中部位置)的30片/段新鮮且成熟的葉片、葉柄、葉鞘、稈上部籜片(地上部分10節(jié)以上，下同)、稈下部籜片(地上部分3節(jié)以下，下同)、稈上部籜鞘、稈下部籜鞘以及葉枝共8個(gè)部位，將采集的樣品剪成約0.5 mm×0.5 mm(長×寬)，放入FAA(體積分?jǐn)?shù)50%乙醇、甲醛、乙酸體積比18∶1∶1)中固定抽氣備用。

1.2 石蠟切片制作

將固定好的材料用梯度叔丁醇(從體積分?jǐn)?shù)50%開始)脫水[10]、石蠟包埋。旋轉(zhuǎn)切片機(jī)連續(xù)切片(厚7～8 μm)，番紅-固綠染色，加拿大樹膠封片制成永久裝片，放置在顯微鏡(鳳凰牌PH100-3B41l-IPL)下觀察，并用二維測量軟件DS-3000拍攝測量。

1.3 指標(biāo)測定及數(shù)據(jù)處理

記錄各竹種葉片的葉寬、葉長和一級脈數(shù)量，并測量同一竹種葉片、葉柄、葉鞘、稈上部籜片、稈下部籜片、稈上部籜鞘、稈下部籜鞘以及葉枝的厚度、近軸面表皮厚度、遠(yuǎn)軸面表皮厚度、維管束面積、木質(zhì)部面積(原生導(dǎo)管與后生導(dǎo)管總面積)、韌皮部面積和泡狀細(xì)胞面積。每個(gè)部位測量30片/段，每片/段測量30次，如所測量的部位缺失則不進(jìn)行測量。用Excel 2019和SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、單因素方差分析(One-way ANOVA)及Duncan多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 6種竹子營養(yǎng)葉解剖結(jié)構(gòu)比較

2.1.1 葉片形態(tài)

6種竹子間葉形差異較大(圖1、表1)。勃氏甜龍竹的葉片長度與寬度均最大，分別為28.08 cm和4.67 cm，長寬比為6.01；其次為慈竹；香竹葉片長度與寬度均最小，分別為8.76 cm和1.23 cm，其長寬比為7.12，與綿竹近等寬。美竹的葉片厚度最大，為124.56 μm，其次為勃氏甜龍竹和香竹的葉片，云南箭竹葉片厚度最小，為81.19 μm。

A.勃氏甜龍竹Dendrocalamus brandisii；B.慈竹Bambusa emeiensis；C.綿竹Lingnania intermedia；D.香竹Chimonocalamus delicatus；E.云南箭竹Fargesia yunnanensis；F.美竹Phyllostachys mannii。下同。The same below.圖1 6種竹子葉外部形態(tài)特征Fig.1 The external morphological characteristics of six bamboo species leaves

表1 6種竹子營養(yǎng)葉、葉鞘及枝條解剖特征Table 1 The anatomical characteristics of the leaves,sheath and branch of six bamboo species

表1(續(xù))

6種竹子葉片均為長卵狀披針形，體視顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，葉片葉緣均具有葉尖朝向的透明硅質(zhì)針刺，不同竹種葉片基部的形態(tài)和葉緣的針刺大小、形態(tài)及分布密度均不相同，葉緣的不同位置也有較大差別(圖2)?？傮w而言，竹子葉片內(nèi)緣的葉緣刺細(xì)小且數(shù)量少，刺尖均朝向葉尖；外緣部分的葉緣刺長而堅(jiān)硬，分布數(shù)量多，葉緣觸感更為粗糙。不同竹種葉片葉緣刺大小、數(shù)量和形態(tài)均有較大的差異，葉緣刺能否作為竹種分類依據(jù)，還需要進(jìn)一步研究。

a.葉基leaf base；b.中部內(nèi)緣central inner edge；c.中部外緣central outer edge；d.上部內(nèi)緣upper inner edge；e.上部外緣upper outer edge.圖2 6種竹子葉片外部形態(tài)特征Fig.2 The external morphological characteristics of six bamboo species leaves

2.1.2 葉片解剖結(jié)構(gòu)

不同竹種葉片的解剖結(jié)構(gòu)基本一致，均包括表皮、基本組織和維管束3個(gè)部分。表皮分為近軸面表皮和遠(yuǎn)軸面表皮，基本組織主要包括葉肉和梭形細(xì)胞，維管束分為一級平行脈和二級平行脈維管束。

1)葉片表皮。6種竹子種葉片的近軸面表皮均為單層細(xì)胞，厚度均大于遠(yuǎn)軸面，細(xì)胞透明近圓形，排列緊密，多為長圓形，外表面有高度角質(zhì)化的圓錐狀乳突(圖3 Aa—Fa)。6個(gè)竹種中，近軸面表皮厚度最大的為綿竹，厚度為13.84 μm，其次為勃氏甜龍竹葉片，厚度為12.60 μm，厚度最小的為美竹，為8.01 μm(表1)。竹種葉片近軸面兩個(gè)維管束之間分布著大小不一的泡狀細(xì)胞組成扇形泡狀細(xì)胞復(fù)合體，外壁不加厚(圖3 Aa—Fa)。

不同竹種間泡狀細(xì)胞復(fù)合體的大小、形狀都存在差異。勃氏甜龍竹、綿竹與美竹的泡狀細(xì)胞復(fù)合體的中部最大、兩側(cè)較小，整體呈扇形，由3～5個(gè)細(xì)胞組成(圖3Aa、3Ca、3Fa)。慈竹與云南箭竹的泡狀細(xì)胞復(fù)合體整體呈馬蹄形，由2～3個(gè)細(xì)胞組成，但慈竹的泡狀細(xì)胞復(fù)合體向外凸出，高于近軸面表皮(圖3 Ba、3Ea)。香竹泡狀細(xì)胞復(fù)合體整體下陷呈月牙形或馬鞍形，由4～6個(gè)泡狀細(xì)胞組成(圖3 Da)。不同竹種葉片的遠(yuǎn)軸面表皮均為單層細(xì)胞，厚度小于近軸面表皮。不同竹種葉片遠(yuǎn)軸面表皮厚度也有差異，勃氏甜龍竹遠(yuǎn)軸面表皮厚度最大，為10.14 μm；慈竹最薄，為7.61 μm。

2)基本組織。竹類植物葉片基本組織以梭形細(xì)胞收縮后的空穴為界，將葉肉組織分為近軸面和遠(yuǎn)軸面兩部分，靠近近軸面表皮的葉肉細(xì)胞呈指狀，靠近遠(yuǎn)軸面表皮的葉肉細(xì)胞呈梅花狀。梭形細(xì)胞收縮后的空穴對稱地分布在維管束兩端，且不超過泡狀細(xì)胞所在的位置，故空穴大小受限于維管束與泡狀細(xì)胞之間的距離。

梭形細(xì)胞將葉肉組織分為近軸面和遠(yuǎn)軸面兩部分，不同竹種兩部分的細(xì)胞層數(shù)也不同，其中勃氏甜龍竹葉片近軸面葉肉組織有2～3層細(xì)胞，遠(yuǎn)軸面僅有1層細(xì)胞(圖3 Aa)；慈竹近軸面2～3層細(xì)胞，遠(yuǎn)軸面有2層細(xì)胞(圖3 Ba)；綿竹與香竹、云南箭竹葉片表現(xiàn)一致，均表現(xiàn)出近軸面3～4層細(xì)胞、遠(yuǎn)軸面2層細(xì)胞(圖3 Ca—Fa)，近軸面葉肉組織更加發(fā)達(dá)。

a.葉片leaf blad；b.葉柄petiole；c.葉鞘leaf sheath.1.100×；2.400×.*.大維管束macro-vascular bundle；**.小維管束small-vascular bundle.比例尺為100 μm。下同。Bar is 100 μm.The same below.圖3 6種竹子營養(yǎng)葉解剖形態(tài)特征Fig.3 The anatomical and morphological characteristics of six bamboo species vegetative leaves

3)維管束。竹子葉片縱向平行脈維管束分為一級平行脈維管束和二級平行脈維管束(圖3 Aa—Fa)。一級平行脈和二級平行脈維管束鞘細(xì)胞層數(shù)不同，一級平行脈維管束鞘細(xì)胞有2層，外層為薄壁鞘細(xì)胞，內(nèi)層為厚壁鞘細(xì)胞。二級平行脈維管束鞘細(xì)胞僅為1層薄壁鞘細(xì)胞。各維管束鞘的近軸面和遠(yuǎn)軸面均由厚壁組織連接著近、遠(yuǎn)軸面表皮。維管束內(nèi)部由初生木質(zhì)部和初生韌皮部構(gòu)成，木質(zhì)部由1個(gè)原生導(dǎo)管和2個(gè)后生導(dǎo)管構(gòu)成，分布在葉片近軸面，韌皮部分布在葉片遠(yuǎn)軸面。不同竹種維管束的面積有一定的差異，其中香竹葉片維管束面積最大，而綿竹葉片維管束面積最小。不同竹種維管束面積與葉片的形態(tài)也并不完全一致(表1)。不同竹種的葉片維管束，無論韌皮部面積還是韌皮部面積占比，均大于木質(zhì)部。

2.1.3 葉柄

竹類植物的葉柄位于葉片與葉鞘之間，起到連接葉片與葉鞘的功能，是竹類植物與其他草本植物的重要區(qū)別之一。根據(jù)其橫切面的解剖結(jié)構(gòu)，將其分為表皮、基本組織和維管束3個(gè)部分。

1)葉柄表皮。竹類植物的葉柄形態(tài)略扁，并向遠(yuǎn)軸面突起，形態(tài)與葉片的主葉脈相似。葉柄表皮也可分為近軸面表皮與遠(yuǎn)軸面表皮。所有竹種葉柄的近軸面表皮均為單層細(xì)胞，表皮細(xì)胞厚度最大的為勃氏甜龍竹[(16.46±1.98)μm] ，最小的為美竹[(8.99±1.08)μm](表1)。表皮細(xì)胞為長圓形或近圓形，與其內(nèi)部的基本組織薄壁細(xì)胞相比，形狀較小、排列整齊緊密。此外，多數(shù)竹種葉柄近軸面表皮在維管束兩側(cè)位置發(fā)生顯著下陷而呈波浪狀凸起，而美竹葉柄整體較為平整。在近軸面表皮凸起部位的細(xì)胞，其近軸面細(xì)胞壁發(fā)生加厚并且角質(zhì)化，下方具有發(fā)達(dá)密集的纖維鞘，下陷部位的細(xì)胞則均為薄壁細(xì)胞。所有竹種葉柄遠(yuǎn)軸面表皮均為單層細(xì)胞，細(xì)胞呈長圓形或近圓形，排列整齊，形態(tài)與近軸面表皮類似，細(xì)胞大小小于近軸面表皮。勃氏甜龍竹、慈竹、綿竹和云南箭竹遠(yuǎn)軸面表皮細(xì)胞相對平整，香竹與美竹遠(yuǎn)軸面有圓錐狀的刺毛，長短不一(圖3 Ab—Fb)。

2)基本組織與維管束。竹類植物葉柄的基本組織主要由薄壁細(xì)胞構(gòu)成。與葉片顯著差異的是其維管束呈上、下兩行，平行排列于葉柄的基本組織中。靠近軸面的維管束木質(zhì)部纖維鞘更發(fā)達(dá)，靠遠(yuǎn)軸面的維管束韌皮部纖維鞘更加發(fā)達(dá)。近軸面維管束的發(fā)育程度低于遠(yuǎn)軸面的維管束，且在遠(yuǎn)軸面的維管束呈現(xiàn)出一大一小間隔排列的方式。葉柄中部維管束形態(tài)與組成類似于葉片主脈，說明葉片的主脈維管束起源于該部位的維管束。葉柄中的大維管束發(fā)育完善，由初生導(dǎo)管、次生導(dǎo)管及韌皮部組成，而小維管束多發(fā)育不完善，僅由韌皮部和1個(gè)導(dǎo)管或無導(dǎo)管組成。在6種竹子的葉柄中，維管束鞘通常均為1層鞘細(xì)胞，少數(shù)為雙層鞘細(xì)胞，鞘細(xì)胞壁發(fā)生顯著加厚，不具有葉脈維管束的薄壁鞘細(xì)胞。從位置上看，葉柄維管束的韌皮部和木質(zhì)部纖維鞘，相當(dāng)于葉脈維管束近軸面與遠(yuǎn)軸面的厚壁組織，對葉柄起機(jī)械支持功能(圖3 Ab—Fb)。

不同竹種葉柄的維管束面積也存在顯著差異，最大的為香竹，其維管束面積為3 111.31 μm2，最小的為慈竹，只有1 670.84 μm2(表1)。除慈竹外，其他竹種的葉柄維管束面積均大于葉片維管束。與葉片的維管束相同，葉柄維管束的韌皮部均朝向遠(yuǎn)軸面，木質(zhì)部均朝向近軸面，而且維管束中的韌皮部面積及其面積占比，均顯著高于木質(zhì)部(表1)。小維管束也幾乎被韌皮部占滿，或僅有1個(gè)導(dǎo)管，說明葉柄的有機(jī)物運(yùn)輸組織更為發(fā)達(dá)。

2.1.4 葉鞘

竹類植物的葉鞘著生在葉枝的節(jié)部，起到連接葉柄與葉枝的功能，葉鞘包裹著節(jié)芽和幼嫩的枝節(jié)。在橫切面上，葉鞘也由表皮、基本組織和維管束組成，與葉片不同是，葉鞘不具有明顯的主脈。不同竹種葉鞘厚度具有較大的差異，由大到小分別為美竹>綿竹>勃氏甜龍竹>慈竹>云南箭竹>香竹，其中美竹葉片最厚，葉鞘也最厚(表1)。

1)葉鞘表皮。葉鞘的近軸面表皮光滑，為單層細(xì)胞組成，排列整齊緊密，細(xì)胞壁加厚不顯著，不具有泡狀細(xì)胞和梭形細(xì)胞。美竹葉鞘近軸面表皮細(xì)胞形態(tài)為近圓形，其余竹種均為橫向的長方形或長圓形，厚度小于遠(yuǎn)軸面表皮(圖3 Ac—Fc)。不同竹種葉鞘近軸面表皮厚度存在差異，表現(xiàn)為綿竹葉鞘近軸面表皮最厚，為8.14 μm；其次為勃氏甜龍竹，最薄的為香竹；葉鞘近軸面表皮厚度僅為5.08 μm。葉鞘遠(yuǎn)軸面表皮為單層細(xì)胞，細(xì)胞均為長圓形，排列整齊。細(xì)胞遠(yuǎn)軸面細(xì)胞壁角質(zhì)化加厚。不同竹種葉鞘遠(yuǎn)軸面表皮厚度也存在差異，具體表現(xiàn)為云南箭竹和綿竹葉鞘的遠(yuǎn)軸面表皮細(xì)胞最厚，分別為10.54 μm和10.28 μm；最薄的為香竹，遠(yuǎn)軸面表皮細(xì)胞厚度僅為8.39 μm(表1)。

2)基本組織與維管束。竹子葉鞘維管束分布在遠(yuǎn)軸面，維管束之間沒有梭形細(xì)胞?；窘M織靠近葉鞘兩面的薄壁細(xì)胞較小，維管束間的薄壁細(xì)胞較大。不同于葉柄，葉鞘維管束只有1排。不同竹種維管束的間距不同，勃氏甜龍竹與綿竹維管束間距相對較遠(yuǎn)，慈竹、香竹、云南箭竹和美竹相對較近。葉鞘維管束也分為大、小維管束，相間排列，所有竹種葉鞘維管束與葉片維管束解剖結(jié)構(gòu)差異較大，而與葉柄維管束一致，也不具有葉片維管束所具有的薄壁鞘細(xì)胞。葉鞘維管束鞘均為單層細(xì)胞鞘，鞘細(xì)胞細(xì)胞壁發(fā)生顯著的加厚及木質(zhì)素沉積(番紅染成紅色)，維管束內(nèi)部維管分子之間薄壁細(xì)胞也顯著加厚。與葉柄相似，葉鞘韌皮部纖維鞘細(xì)胞(遠(yuǎn)軸面方向)十分發(fā)達(dá)，向外與遠(yuǎn)軸面表皮連接。大維管束發(fā)育程度較高，具有完整的韌皮部、初生導(dǎo)管和后生導(dǎo)管及纖維鞘結(jié)構(gòu)，小維管束橫切面面積較小且發(fā)育程度較低，會出現(xiàn)只有1個(gè)木質(zhì)部導(dǎo)管的情況，結(jié)構(gòu)簡單(圖3 Ac—Fc)。

不同竹種葉鞘維管束面積也有較大的差異。勃氏甜龍竹葉鞘維管束面積最大，其木質(zhì)部、韌皮部面積也最大。同葉片、葉柄維管束一樣，葉鞘維管束的韌皮部面積及其維管束面積占比均大于木質(zhì)部。在小維管束中，往往出現(xiàn)木質(zhì)部發(fā)育不完善而韌皮部較為發(fā)達(dá)的情況(表1)。因此，葉鞘作為運(yùn)輸器官，與葉柄一致，其有機(jī)物運(yùn)輸組織更為發(fā)達(dá)。

2.1.5 葉枝

本研究選擇葉鞘包裹著的小枝作為6種竹子的葉器官維管束解剖結(jié)構(gòu)的對照，分析不同葉器官維管束與枝維管束解剖結(jié)構(gòu)上的異同。不同于葉器官，葉枝呈圓柱形，其近軸面處于枝腔內(nèi)壁，遠(yuǎn)軸面表皮為葉枝外表皮。葉枝近軸面相當(dāng)于竹稈的竹黃處，由排列不規(guī)則的薄壁細(xì)胞組成，不同于葉鞘表皮細(xì)胞為整齊的長方形或長圓形，無法對其進(jìn)行測量。遠(yuǎn)軸面表皮(外表皮)為單層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞呈近圓形，細(xì)胞排列整齊，細(xì)胞外壁加厚，氣孔器穿插于遠(yuǎn)軸面表皮中。

葉枝基本組織的薄壁細(xì)胞由內(nèi)向外逐漸變小。散生在基本組織中的維管束由內(nèi)而外逐漸變小呈放射狀分布。慈竹與綿竹葉枝維管束橫切面上由內(nèi)而外分布為3層，勃氏甜龍竹、香竹、云南箭竹和美竹，維管束分布為4層。勃氏甜龍竹、慈竹、綿竹遠(yuǎn)軸面最小的維管束與遠(yuǎn)軸面表皮之間有1～2層細(xì)胞，而香竹、云南箭竹有3層，美竹有4～5層細(xì)胞(圖4 Ad—Fd)。

d.葉枝twig.1.100×；2.400×.圖4 6種竹子葉枝解剖形態(tài)特征Fig.4 Anatomical and morphological characteristics of six bamboo species leaf twigs

6個(gè)竹種葉枝的維管束都為單層維管束鞘，維管束周圍無薄壁鞘細(xì)胞和明顯的纖維鞘細(xì)胞，與竹稈維管束形態(tài)存在差異[8-11]，也與葉片、葉柄、葉鞘維管束(圖3)均有一定的差異。不同竹種葉枝維管束面積也有一定的差異，其中勃氏甜龍竹葉枝維管束面積顯著大于其他竹種葉枝的維管束面積，其他竹種之間的葉枝維管束面積差異不顯著(表1)。與葉片、葉柄及葉鞘一致，葉枝維管束也表現(xiàn)出韌皮部均朝向遠(yuǎn)軸面，木質(zhì)部均朝向近軸面規(guī)律。相較葉片、葉柄與葉鞘而言，葉枝維管束導(dǎo)管發(fā)達(dá)，但各竹種葉枝維管束總體也表現(xiàn)出韌皮部面積占比大于木質(zhì)部，遠(yuǎn)軸面小維管束幾乎被韌皮部占據(jù)，說明葉枝有機(jī)物運(yùn)輸功能較強(qiáng)(圖4)。在6種竹子葉枝中，維管束均沒有厚壁組織的存在，而竹子葉枝在生長過程中葉鞘始終宿存，說明葉鞘對葉枝的機(jī)械支持功能起到了至關(guān)重要的作用。

2.2 6種竹子稈籜解剖結(jié)構(gòu)比較

竹類植物的稈籜，交替著生在新竹莖稈的節(jié)部，主要由籜鞘與籜片兩部分組成?；谝巴庥^察發(fā)現(xiàn)，竹子新稈上、下部位的籜片形態(tài)差異較大。通常稈下部的籜片較短、質(zhì)地較硬，而稈上部的籜片細(xì)長如葉片，因此對兩種類型的稈籜分別進(jìn)行比較與分析是必要的，6種竹子稈籜解剖結(jié)構(gòu)見圖5。

e.稈上部籜片upper culm blade；f.稈下部籜片lower culm blade；g.稈上部籜鞘upper culm sheath；h.稈下部籜鞘 lower culm sheath.1.100×；2.400×.Bar=100 μm.圖5 6種竹子莖生葉(稈籜)解剖形態(tài)特征Fig.5 The anatomical and morphological characteristics of six bamboos species stem leaves (culm sheaths)

2.2.1 稈上部籜片

竹子的籜片與其他器官基本結(jié)構(gòu)一致，均包括表皮、基本組織和維管束3個(gè)部分?；X片表皮與葉片形態(tài)一致，均包括近軸面與遠(yuǎn)軸面表皮組織，籜片中央具有明顯的主脈。不同竹種間籜片厚度存在差異，具體表現(xiàn)為綿竹的籜片最厚，達(dá)262.15 μm；云南箭竹的籜片最薄，為129.32 μm(表1)。

1)稈上部籜片表皮?；X片近軸面表皮為單層細(xì)胞，厚度均大于遠(yuǎn)軸面(表1)。不同竹種間，香竹近軸面表皮厚度最厚(16.33 μm)，最薄的為云南箭竹(9.86 μm)，勃氏甜龍竹與綿竹比較接近，分別為12.15與12.62 μm。籜片近軸面表皮細(xì)胞近圓形，高度角質(zhì)化有乳突，兩個(gè)維管束之間分布著大小不一的泡狀細(xì)胞組成扇形的泡狀細(xì)胞復(fù)合體。近軸面表皮因泡狀細(xì)胞下陷、維管束位置突出，使籜片近軸面表皮呈波浪狀起伏(圖5 Ae—Fe)。

籜片的泡狀細(xì)胞復(fù)合體與葉片的泡狀細(xì)胞復(fù)合體形態(tài)差異顯著。如勃氏甜龍竹葉片泡狀細(xì)胞復(fù)合體一般多數(shù)由3個(gè)泡狀細(xì)胞組成，泡狀細(xì)胞整體與近軸面表皮在同一平面，呈扇形，而籜片泡狀細(xì)胞復(fù)合體一般由6個(gè)泡狀細(xì)胞組成，且下陷呈馬鞍狀(圖5 Ae)。泡狀細(xì)胞復(fù)合體的面積，不同竹種也有差異，具體表現(xiàn)為勃氏甜龍竹遠(yuǎn)大于其他竹種，為4 628.46 μm2，最小的為綿竹(1 158.58 μm2)，其次為香竹(1 247.57 μm2)(表1)。6個(gè)竹種籜片的遠(yuǎn)軸面表皮均為單層細(xì)胞，厚度小于近軸面表皮(表1)。表皮細(xì)胞近圓形，外壁加厚有角質(zhì)化的針狀或圓錐狀乳突，外壁加厚程度低于近軸面表皮，氣孔器穿插于遠(yuǎn)軸面表皮中(圖5 Ae—Fe)。

2)基本組織。6個(gè)竹種稈上部籜片的基本組織主要由葉肉組織和梭形細(xì)胞收縮后的空穴構(gòu)成(圖5 Ae—Fe)。與葉片一致，籜片維管束的兩側(cè)均可見空穴，空穴將維管束間的葉肉組織分為近軸面與遠(yuǎn)軸面兩部分。除慈竹以外，籜片近軸面與遠(yuǎn)軸面的葉肉細(xì)胞與葉片的葉肉細(xì)胞存在顯著差異，籜片葉肉細(xì)胞均呈圓形或者橢圓形，并未分化出葉片那樣整齊的指狀臂細(xì)胞和梅花狀細(xì)胞。慈竹籜片葉肉細(xì)胞形態(tài)接近葉片葉肉細(xì)胞形態(tài)。

3)維管束。所有竹種稈上部籜片維管束形態(tài)與葉片一致，具有大、小兩種維管束，大維管束具有薄壁與厚壁2層鞘細(xì)胞，小維管束具有1層鞘細(xì)胞。維管束面積在種內(nèi)、種間都存在較大差異(表1)。與營養(yǎng)葉器官不同，籜片維管束中的木質(zhì)部更加發(fā)達(dá)，在維管束中的面積占比巨大，其中勃氏甜龍竹、美竹等都達(dá)到40%，而韌皮部僅占5%左右，其余4個(gè)竹種的木質(zhì)部在維管束中的面積占比都大于韌皮部(表1)。稈上部籜片與葉片在葉肉組織與維管束解剖結(jié)構(gòu)的顯著差異，說明了籜片與葉片的功能側(cè)重不同，葉片是以有機(jī)物運(yùn)輸為主，而籜片以水分運(yùn)輸為主。

2.2.2 稈下部籜片

新竹稈下部的稈籜通常為竹筍的筍殼。該部位的籜片與新竹梢部稈籜的籜片相比，形狀短小而尖，質(zhì)地較硬，與葉片形態(tài)差異顯著。除香竹外，其他竹種稈下部籜片厚度均明顯大于稈上部籜片。

1)表皮。與稈上部籜片類似，稈下部籜片近軸面表皮由單層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞近圓形，細(xì)胞排列緊密，但排列不整齊，表皮上方有少量角質(zhì)化的錐狀乳突(圖5 Af—Df)。不同竹種近軸面表皮厚度也具有顯著差異，表現(xiàn)為綿竹近軸面表皮厚度最厚，為15.28 μm，最薄的為慈竹(9.45 μm)(表1)。勃氏甜龍竹、慈竹、綿竹與香竹的籜片近軸面表皮能看到少量呈扇形的泡狀細(xì)胞復(fù)合體(圖5 Af—Df)。云南箭竹與美竹無法辨別出泡狀細(xì)胞(圖5 Ef、5Ff)。竹類植物的稈下部籜片泡狀細(xì)胞少，與其不容易發(fā)生卷曲相一致。不同竹種稈下部籜片的遠(yuǎn)軸面表皮均為單層細(xì)胞構(gòu)成，厚度小于近軸面表皮(表1)，細(xì)胞近圓形，排列更加整齊緊密。

2)基本組織。稈下部籜片基本組織主要由薄壁細(xì)胞構(gòu)成，與葉片及稈上部籜片相比，無梭形細(xì)胞、指狀壁細(xì)胞及梅花狀薄壁細(xì)胞的分化，所有薄壁細(xì)胞呈圓形或長橢圓形，這也反映了稈下部籜片并不以光合作用為主要功能(圖5Af—Ff)?；X片中的薄壁細(xì)胞自中央部位向遠(yuǎn)軸面及近軸面逐漸變小、變扁，尤其遠(yuǎn)軸面靠近表皮的1～2層薄壁細(xì)胞排列整齊、緊密，這與稈下部籜片往往比其他葉器官的硬度更高相一致。

3)維管束。所有竹種的稈下部籜片、主脈維管束系統(tǒng)均不及葉片及稈上部籜片發(fā)達(dá)(圖5 Af—Ff)?；X片維管束形態(tài)與葉片及上部籜片一致，均具有大、小兩種維管束，但在解剖結(jié)構(gòu)有顯著差異。慈竹和綿竹籜片表現(xiàn)為2個(gè)大維管束間分布有2個(gè)小維管束，其余竹種均為大、小維管束相間排列?；X片的維管束包括韌皮部、木質(zhì)部以及一圈維管束鞘細(xì)胞和分別朝向兩邊的韌皮部、木質(zhì)部纖維組織(纖維鞘)，但不同竹種之間略有差異。勃氏甜龍竹下部籜片維管束的韌皮部纖維鞘更發(fā)達(dá)，而慈竹與綿竹下部籜片纖維鞘則在近軸面和遠(yuǎn)軸面都有分布，近軸面為獨(dú)立的纖維鞘，并不與維管束直接相連(圖5 Af—Cf)。香竹與云南箭竹下部籜片的維管束韌皮部與木質(zhì)部纖維鞘均比較發(fā)達(dá)，且與維管束相連(圖5 Df、5Ef)，美竹的籜片維管束木質(zhì)部和韌皮部纖維鞘則非常發(fā)達(dá)，木質(zhì)部表現(xiàn)為獨(dú)立的纖維鞘(圖5Ff)。

與葉片和上部籜片顯著不同，下部籜片的維管束鞘細(xì)胞細(xì)胞壁加厚均比較顯著，沒有薄壁鞘細(xì)胞(圖5 Af—Ff)。勃氏甜龍竹、慈竹、綿竹和香竹下部籜片維管束鞘為雙層鞘細(xì)胞，云南箭竹和美竹下部籜片維管束鞘為單層鞘細(xì)胞(圖5 Af—Ff)。加厚的維管束鞘細(xì)胞以及發(fā)達(dá)的纖維鞘，均與各竹種下部籜片質(zhì)地較硬有關(guān)。與稈上部籜片相似，稈下部籜片維管束也表現(xiàn)為木質(zhì)部更發(fā)達(dá)，維管束經(jīng)常出現(xiàn)多個(gè)后生導(dǎo)管的現(xiàn)象，所有竹種下部籜片維管束的木質(zhì)部面積占比均高于韌皮部(表1)，這一點(diǎn)與營養(yǎng)葉器官表現(xiàn)剛好相反，反映了兩者功能的顯著差異。

2.2.3 稈上部籜鞘

籜鞘是竹類植物分類與竹種鑒定的最典型形態(tài)依據(jù)之一。不同竹種籜鞘的形態(tài)特征在相關(guān)的竹類圖志與植物志中有十分詳細(xì)的描述，而有關(guān)其解剖特征卻缺少關(guān)注。通過比較不同竹種稈上部籜鞘的厚度，發(fā)現(xiàn)勃氏甜龍竹籜鞘厚度最厚(459.59 μm)，其次為綿竹(360.05 μm)，最薄的為美竹，僅381.10 μm(表1)。

1)表皮。稈上部籜鞘近軸面表皮為單層細(xì)胞，呈長方形，整齊排列(圖5Ag—Fg)，不同竹種之間近軸面表皮厚度有一定差異，具體表現(xiàn)為慈竹與美竹近軸面表皮厚度最厚，分別為7.87和7.02 μm，勃氏甜龍竹最薄，為4.93 μm(表1)。遠(yuǎn)軸面表皮也為單層細(xì)胞，細(xì)胞近圓形，與近軸面表皮相比，細(xì)胞壁加厚明顯，細(xì)胞排列更加緊密(圖5 Ag—Fg)。勃氏甜龍竹、慈竹、綿竹和香竹遠(yuǎn)軸面表皮層與表皮層下的1層細(xì)胞的細(xì)胞壁均加厚顯著(圖5 Ag—Dg)，而云南箭竹和美竹只有表皮層細(xì)胞的細(xì)胞壁加厚(圖5 Eg—Fg)，不同于葉鞘等其他器官僅是外壁加厚。

2)基本組織?；X鞘的基本組織主要由薄壁細(xì)胞構(gòu)成，無梭形細(xì)胞。中央的薄壁細(xì)胞巨大，近圓形，遠(yuǎn)、近軸面的薄壁細(xì)胞逐漸變小(圖5Ag—Fg)。同葉鞘解剖結(jié)構(gòu)一致，缺乏梭形細(xì)胞的分化，尤其缺乏類似葉片中的指狀臂細(xì)胞和梅花狀細(xì)胞的分化，說明籜鞘不是一個(gè)以光合功能為主的器官。

3)維管束。不同竹種稈上部籜鞘的維管束面積大小差異顯著，表現(xiàn)為綿竹籜鞘維管束面積最大，香竹的面積最小(表1)。6個(gè)竹種的稈上部籜鞘在橫切面上均沒有主脈維管束。與其他葉器官一致，稈上部籜鞘維管束也分為大、小兩種維管束，且不同竹種籜鞘維管束之間排列規(guī)律有一定的差異。勃氏甜龍竹、云南箭竹和美竹大、小維管束相間排列(圖5Ag、5Eg、5Fg)，而慈竹、綿竹和香竹兩個(gè)大維管束之間隔著2個(gè)以上的小維管束(圖5Bg、5Cg、5Dg)。在分布位置上，6個(gè)竹種籜鞘維管束的分布位置基本一致，均靠近遠(yuǎn)軸面一端，相應(yīng)的遠(yuǎn)軸面一端的纖維鞘組織也比較發(fā)達(dá)(圖5Ag—Fg)，這也與其保護(hù)功能相關(guān)。與葉片顯著差異的是6個(gè)竹種籜鞘的維管束鞘細(xì)胞加厚顯著，不存在薄壁鞘細(xì)胞，與葉鞘維管束鞘細(xì)胞一致(圖5Ag—Fg)。與籜片相同，所有竹種籜鞘維管束的木質(zhì)部面積占比均高于韌皮部(表1)。在小維管束中，維管分子主要由木質(zhì)部構(gòu)成，這也反映了竹子籜鞘主要以水分運(yùn)輸為主(圖5Ag—Fg)。

2.2.3 稈下部籜鞘

稈下部籜鞘與稈上部籜鞘在形態(tài)上類似。但稈下部的籜鞘厚度往往比上部的籜鞘更厚、更硬。從橫切面上，也可將其分為表皮、基本組織與維管組織。

1)表皮。稈下部籜鞘近軸面表皮為單層細(xì)胞，細(xì)胞呈長方形，整齊緊密排列(圖5)。在表皮厚度方面，表現(xiàn)為勃氏甜龍竹、慈竹與綿竹籜鞘近軸面表皮較厚，香竹、云南箭竹與美竹相對較薄(表1)。遠(yuǎn)軸面表皮也為單層細(xì)胞，細(xì)胞呈正方形，排列緊密，外向細(xì)胞壁加厚顯著(圖5 Ah—Fh)。不同竹種籜鞘在遠(yuǎn)軸面表皮的厚度也表現(xiàn)出差異，其中勃氏甜龍竹與香竹相對較厚，其他竹種相對較薄。

2)基本組織。稈下部籜鞘基本組織與稈上部籜鞘類似，籜鞘中央的薄壁細(xì)胞巨大，向遠(yuǎn)軸面與近軸面逐漸變小，無梭形細(xì)胞的分化(圖5 Ah—Fh)。雖然幼竹稈的下部籜片也沒有梭形細(xì)胞的分布，但總體而言，梭形細(xì)胞是葉片(籜片)器官與葉鞘(籜鞘)器官的關(guān)鍵區(qū)別之一。此外，與上部籜鞘一致，稈下部籜鞘缺乏類似葉片的指狀臂細(xì)胞與梅花狀細(xì)胞的分化，這也反映了光合并不是籜鞘的主要生理功能。

3)維管束。稈下部籜鞘維管束與稈上部籜鞘形態(tài)類似(表1)。與籜片相比，慈竹與美竹稈下部籜鞘的維管束面積大于稈下部籜片的面積，其余竹種維管束面積小于稈下部籜片的面積(表1)。稈下部籜鞘維管束鞘細(xì)胞與上部籜鞘維管束一致，維管束鞘細(xì)胞均發(fā)生顯著加厚，不存在薄壁鞘細(xì)胞，這與葉片及籜片的維管束存在顯著的區(qū)別(圖3Aa—Fa、圖5 Ae—Fe和圖5 Af—Ff)。此外，所有竹種稈下部籜鞘維管束中的木質(zhì)部維管束面積占比均大于韌皮部，但小于稈下部籜片維管束中的木質(zhì)部面積占比(表1)，推測稈下部籜鞘在水分運(yùn)輸上起著至關(guān)重要的作用。

3 討 論

營養(yǎng)器官外部形態(tài)特征一直作為竹類植物分類的重要依據(jù)[12-14]。早在1907年Brandis[15]就對竹葉片的解剖構(gòu)造進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。近年來，Vega等[16]提出梭形細(xì)胞隨著生長會逐漸收縮形成“I”形的梭形細(xì)胞并留下1個(gè)空穴，為梭形細(xì)胞的研究提供了一定的理論信息。丁雨龍等[17]從多學(xué)科的角度總結(jié)、分析了竹類植物不同器官的發(fā)育生物學(xué)研究。蘇佳露等[18]對菲白竹(Pleioblastusfortunei)等6個(gè)竹種葉片進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，為了解竹葉內(nèi)部結(jié)構(gòu)及竹子系統(tǒng)演化與分類提供一定的借鑒。李璟等[19]通過對云南箭竹3個(gè)變異類型的葉片進(jìn)行解剖，認(rèn)為其葉片的形態(tài)和解剖結(jié)構(gòu)特征在討論種下分類水平上具有一定的分類價(jià)值。但部分學(xué)者認(rèn)為葉片的解剖構(gòu)造在分類上沒有實(shí)質(zhì)性的意義，因?yàn)榄h(huán)境、種源、生長狀態(tài)、取樣位置等都會造成葉片解剖構(gòu)造的差異[20-25]。黃玲等[26]通過對不同栽培條件下的勃氏甜龍竹苗葉片解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，證實(shí)了組培苗抗逆境能力弱，必須經(jīng)過煉苗馴化才能移栽，煉苗馴化的過程其實(shí)就是組織解剖結(jié)構(gòu)逐漸適應(yīng)環(huán)境的過程。張?jiān)赂叩萚27]對慈竹扦插苗移栽后不同時(shí)期葉片進(jìn)行組織解剖觀察，發(fā)現(xiàn)葉片與角質(zhì)層及上下表皮細(xì)胞逐漸增厚，葉片增厚的過程也是慈竹扦插苗對環(huán)境適應(yīng)能力增強(qiáng)的過程。這些研究均反映了竹子葉片對環(huán)境的生理響應(yīng)。

在竹類植物中，葉器官主要包括兩大類，營養(yǎng)葉和莖生葉/稈籜，這兩類葉器官除了著生的位置不同，組成基本一致，均包括葉片/籜片和葉鞘/籜鞘兩部分。兩者之間的區(qū)別在于營養(yǎng)葉在葉片與葉鞘之間具有葉柄這一組織，而稈籜往往缺乏這一組織。從器官演化的角度上來看，營養(yǎng)葉和莖生葉均屬于同源器官的演化，葉片與籜片為同源器官，籜鞘與葉鞘為同源器官。然而，研究者們忽略了籜鞘/葉鞘/是不是葉柄或者葉片的同源演化，即籜鞘與葉鞘本身到底是變態(tài)葉、變態(tài)葉柄還是變態(tài)枝的問題。

丁雨龍等[8]認(rèn)為竹類植物的葉鞘與葉片之間維管束密集的部分為葉柄，但未對籜鞘的形成進(jìn)行說明。結(jié)合傳統(tǒng)植物學(xué)觀點(diǎn)，葉柄是連接葉片和莖稈的部分[28]，因此竹類植物的葉鞘或者籜鞘是葉柄向下延伸擴(kuò)展包裹枝的器官。蘭科植物中也報(bào)道了類似的觀點(diǎn)[9]，在其他植物中，葉柄與枝之間存在著腋芽，而竹類植物的籜鞘或葉鞘著生在莖稈與葉枝的節(jié)上，也包裹著莖稈或葉枝的節(jié)芽。由于籜鞘/葉鞘與葉柄在空間位置上的聯(lián)系及其相似的解剖結(jié)構(gòu)，因此竹類植物的鞘器官更可能與葉柄同源，而不是枝同源，Wang[3]認(rèn)為籜鞘是枝變態(tài)并不精確。此外，本研究發(fā)現(xiàn)6個(gè)竹種的籜鞘/葉鞘與籜片/葉片在解剖上存在顯著的區(qū)別，籜鞘與葉鞘不存在主脈維管束，也不存在葉片及幼竹上部籜片常見的梭形細(xì)胞。在維管束結(jié)構(gòu)上，籜鞘與葉鞘不具有葉片及籜片維管束常見的發(fā)達(dá)薄壁鞘細(xì)胞，反而均為厚壁鞘細(xì)胞，并且維管束具有發(fā)達(dá)的韌皮部纖維鞘。由于葉片及籜片與葉鞘及籜鞘在解剖結(jié)構(gòu)上差異巨大，不支持傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的葉鞘或籜鞘是葉片的變態(tài)，這也與Wang[3]的觀點(diǎn)一致。

此外，籜鞘與葉鞘及葉柄的基本組織中，均無葉肉細(xì)胞所具有的指狀臂細(xì)胞與梅花狀細(xì)胞的分化，反而均具有發(fā)達(dá)的纖維鞘組織，說明竹類植物的鞘器官并不以光合作用為主要的生理功能，而以機(jī)械支持功能為主。本研究對葉鞘所包括的葉枝進(jìn)行解剖觀察發(fā)現(xiàn)，葉枝缺乏葉鞘及籜鞘維管束所具有的發(fā)達(dá)纖維鞘組織，僅具呈放射狀的維管束，說明這些小葉枝并不具有很強(qiáng)的機(jī)械支持功能，而圍繞在葉枝的周圍宿存的葉鞘起到關(guān)鍵的機(jī)械支持功能。

籜片及籜鞘常作為分類上的依據(jù)[12-14]，雖然不同竹種在形態(tài)上存在較大差異，但在顯微解剖結(jié)構(gòu)上相近。稈上部籜片與稈下部籜片是不同位置的同一器官，但結(jié)構(gòu)上卻表現(xiàn)出極大差異。稈上部的籜片結(jié)構(gòu)上更接近葉片，泡狀細(xì)胞和梭形細(xì)胞收縮后的空穴都很明顯，而在稈下部籜片中沒有觀察到空穴的分布，這一發(fā)現(xiàn)或許有助于未來為梭形細(xì)胞功能研究提供新的思路。同時(shí)，通過對6種竹子的葉器官以及葉枝進(jìn)行解剖比較，發(fā)現(xiàn)梭形細(xì)胞、主脈維管及薄壁維管束鞘細(xì)胞的有無，以及基本組織中薄壁細(xì)胞的分化程度(指狀臂細(xì)胞和梅花狀的分化)，成為葉片、籜片與籜鞘和葉鞘在解剖結(jié)構(gòu)上的關(guān)鍵區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)。另外，竹類植物中所有器官的維管束，均表現(xiàn)出木質(zhì)部朝向近軸面，而韌皮部均朝向遠(yuǎn)軸面這一穩(wěn)定的解剖規(guī)律與特征。

通過對不同器官的韌皮部與木質(zhì)部的維管束面積占比進(jìn)行比較，本研究發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)葉包括葉片、葉柄、葉鞘以及葉枝的維管束均表現(xiàn)出韌皮部的維管束面積占比顯著高于木質(zhì)部，而在稈籜/筍籜中則表現(xiàn)為木質(zhì)部的維管束面積占比明顯占優(yōu)勢的情況。如勃氏甜龍竹和美竹籜鞘中的木質(zhì)部維管束面積占比高達(dá)40%以上，而韌皮部僅有5%左右。因此，在竹類植物中，營養(yǎng)葉器官以及葉枝主要以光合同化物運(yùn)輸為主，而稈籜在生理功能上除了機(jī)械支持作用，更多的是以水分運(yùn)輸為主。因此，竹類植物的莖生葉(稈籜)作為運(yùn)輸器官是一個(gè)以水分運(yùn)輸為主、有機(jī)物運(yùn)輸為輔的器官，這也說明了發(fā)筍期水分在幼竹生長中的巨大作用。