疆五種早春短命植物的比較解剖學研究

鄒玲　張衛紅　王虹　丁彥飛　盛萍

摘要：運用石蠟切片技術，對五種短命植物的根、莖、葉解剖結構進行觀察。結果表明：紅葉婆婆納Veronica ferganica M.Pop.莖的中部為一大的髓腔，維管組織為周韌維管束；串球老鸛草Geraniaceae transversale（Kar.et Kir.）Vved.莖中具大量的蔟晶及內含物，維管組織分為三部分，呈三角形分布；彎果葫蘆巴Trigonella ammophilus Kar.et Kir.根的次生木質部呈不規則狀散生于中柱內，周皮較薄，韌皮纖維明顯，葉具周木維管，柵欄組織指狀，緊密排列，氣孔不多，下陷；長柄葫蘆巴Trigonella cancellata Desf.葉的上、下表皮氣孔均較多，稍下陷，具孔下室，柵欄組織排列較疏松；鐮刀卷耳Cerastium falcatum Bge.根的髓部薄壁細胞有簇晶，莖的維管組織與根一樣分成四塊，葉表皮細胞具分泌功能。在這五種短命植物中，大多數植物的根、莖、葉細胞排列較疏松，表皮細胞膨大，能儲存大量的水分；莖、葉表皮多由單層細胞組成，有些細胞具有分泌功能；莖和葉上具單毛或腺毛，這有利于反射陽光，防止水分的流失；同時，葉均為兩面葉，富含葉綠體，能充分進行光合作用。這些特征對研究植物適應環境的能力以及在植物分類上具有一定的科學依據。

關鍵詞：短命植物比較解剖學石蠟切片技術

中圖分類號：Q949 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0152-02

短命植物又稱短營養期植物[1]，或稱早春短命植物[2]，它們一般都較矮小，但花果繁多，植株高往往只有5～30cm，即使某些植株高度僅2～5cm的矮小植物也是結果累累。短命植物的生活周期一般只有兩個月左右，更短的約一個半月，最多的也只有兩個半月，它們常常是新疆北部干旱地區，當乍暖還寒的早春三月底到四月初利用早春雨水和融化的雪水發芽生長、到六月花開果熟，隨即植株枯死而完成生活史。新疆是短命植物分布較集中的地區，有該類植物200余種，占全國的90%以上，它們分別隸屬于27個科97屬。從水平分布看，其空間分布格局是圍繞準噶爾盆地四周，以天山北麓為主，以西部的伊犁谷地種類最多，西北部的塔城盆地種數約為伊犁谷地的1/2，北部的阿勒泰山麓地區則更少，并由西向東逐漸減少到只有10種左右；垂直分布主要是廣闊的山前平原（包括古爾班通古特沙漠邊緣的固定和半固定沙丘、沙地），種類高達70%左右，進入草原帶的約25%，只有少數種上升到山地針葉林林緣及草甸帶，明顯地表現出隨海拔上升而種數減少的規律[1，2]。各科、屬的種類在植物區系和植被中的作用各不相同，在四季牧場中的春秋場，特別是春場，新萌生的早春短命植物對恢復牲畜冬瘦春乏起著重要作用。它們中還有許多早春花卉是我國北方地區園林綠化美化的優良種質資源，如郁金香、百合等；短命植物中還有一些藥材，如貝母、元胡、阿魏等[3～5]。因此，對短命植物的研究已在區系分布、生態特征、形態學、結構解剖學等多方面做過一些研究[6～12]，但對本實驗中的五種短命植物[13]做結構解剖學[14～15]研究還未見報道，因此，本研究在前人研究的基礎上，比較各類群短命植物在結構上的異同，應用這些結構特征來作為短命植物的分類、分析其系統關系以及植物對生態環境的適應性。

1材料與方法

標本采自新疆烏魯木齊市郊區及米泉十三戶汽改廠以東荒坡地區。海拔955m。

將新鮮材料的根、莖、葉分別放入FAA固定液中，經抽氣后固定。在酒精脫水時加入番紅（在70%酒精中）進行整體染色，石蠟包埋后進行切片（厚6mm）、二甲苯進行脫蠟透明、加拿大樹膠封片，在OLYMPUS顯微鏡下觀察并攝影。

2觀察結果

2.1 紅葉婆婆納 Veronica ferganica M.Pop.

植株常帶紅色，根的表面周皮不明顯，只有破損的表皮，表皮細胞排列不規則，皮層細胞大，壁薄，皮層厚67.2mm，內皮層明顯，細胞排列整齊；莖厚228mm，具單毛及腺毛，表皮細胞下有2層含葉綠體的厚壁細胞，內皮層明顯，維管束為周韌維管束，髓部為一大空腔，但有環髓帶；葉為兩面葉，厚240mm，具腺毛，上、下表皮各一層，細胞排列稀疏，氣孔向外凸起，具孔下室，葉片中維管束少，柵欄組織細胞排列稀疏，厚108mm，海綿組織細胞排列不規則，厚86.4mm。

2.2 串球老鸛草Geraniaceae transversale（Kar.et Kir.）Vved.

植株具塊狀莖，根的橫切面呈波浪形，周皮很厚，皮層厚薄不等，細胞大，具內含物，維管組織內具大量的蔟晶及內含物；莖表皮細胞2層，皮層細胞4～5層，排列緊密，具單毛及腺毛，氣孔下具氣孔窩，莖中維管組織分為三部分，呈三角形分布；基生葉具線形的細裂片，葉為兩面葉，厚204mm，表皮具腺毛，氣孔微凸，具孔下室，上、下表皮各1層大細胞，均具分泌細胞，柵欄組織細胞長指狀，2層，排列緊密，厚96mm；海綿組織細胞排列疏松，厚72mm。

2.3 彎果葫蘆巴 Trigonella ammophilus Kar.et Kir

植物根的周皮較薄，皮層厚64.8mm，排列緊密，初生木質部為多元型，次生木質部呈不規則狀散生于中柱；莖呈不規則多邊形，表皮細胞大小不一，皮層中厚壁細胞與薄壁細胞相間隔排列，韌皮纖維明顯，排列較緊密，厚74.4mm；葉為兩面葉，厚177.6mm，具周木維管，上、下表皮各一層，具分泌功能，氣孔不多，下陷，柵欄組織細胞短指狀，3～4層，緊密排列，厚81.6mm，海綿組織細胞排列規則，厚60mm。

2.4 長柄葫蘆巴Trigonella cancellata Desf

植物的根具較厚的周皮，皮層厚72.6mm，初生木質部為六元型，次生木質部導管大，呈環狀排列在中柱邊上；莖呈不規則多邊形，角質膜較薄，表皮具分泌細胞，皮層中厚壁細胞2～3層，但排列疏松，氣孔不下陷，其下有空腔，韌皮纖維不明顯；葉為兩面葉，厚201.6mm，上、下表皮氣孔均較多，稍下陷，具氣孔窩，表皮細胞均具分泌功能，柵欄組織細胞排列較疏松，棒狀2～3層，厚96mm，海綿組織細胞不規則的疏松排列，厚64.8mm。

2.5 鐮刀卷耳 Cerastium falcatum Bge

植株上被單一的短柔毛，根橫切面橢圓形，表皮凹凸不平，細胞大，排列不規則，皮層細胞2～3層，厚76.8mm，內皮層細胞上具凱氏帶，髓部薄壁細胞有簇狀結晶，中間有空腔；莖表皮具腺毛，表皮細胞排列整齊，氣孔下有空腔，維管組織與根一樣分成四塊；葉為兩面葉，厚129.6mm，上下表皮各一層，細胞大而疏松，具分泌功能，上表皮氣孔下陷，而下表皮氣孔多于上表皮，氣孔突出，葉肉細胞間隙大，柵欄組織排列稀疏，厚60mm，海綿組織排列不規則，厚50.4mm。

3討論

通過觀察：這五種植物分屬4科，4屬，雖然同是早春短命植物，并具有一定的旱生植物的特點，但還是均為中生植物，但其主要不是通過內部結構的特化，而是利用其特殊的生理特性和短的生活周期來完成整個生活史，以達到對干旱環境的適應。其特點如下。

（1）紅葉婆婆納根的皮層細胞較大，排列疏松；而串球老鸛草根的橫切面呈波浪形，周皮厚，這樣可以增大細胞和植物的吸水面積，并有利于水分的儲存和加強支撐。（2）串球老鸛草的根和鐮刀卷耳的莖在髓部的薄壁細胞中有簇晶，結晶細胞能有效地沉積鹽分，具一定的儲鹽功能；而鐮刀卷耳根的內皮層上的凱氏帶，具有選擇有用成分進入根的維管束中的作用，這樣也能防止一些有害成分進入植物體內。（3）由于早春短命植物是在冰雪剛剛融化時就生長發育了，因此水分充足，而又因為它們的生活周期短，植物為適應環境，葉表皮細胞大，葉片細胞排列疏松，以便能夠充分吸收和儲存水分；有的植物莖、葉表皮具單毛或腺毛，氣孔下陷，具氣孔窩，這樣可以減少水分的蒸發。（4）這五種植物的葉都為兩面葉，下表皮氣孔較多，多凹陷，葉中柵欄組織和海綿組織厚度比值較高，多數的輸導組織發達；莖皮層及葉肉細胞中具大量葉綠體，這樣植物在低溫和弱光的春季，也可以充分地進行光合作用，并在較短的時間完成整個發育階段，因此，這些結構也較好地適應了強輻射、溫差大等不利的生活環境。（5）不同科、屬植物的根、莖、葉結構大不相同，但同屬的兩種植物，如：彎果葫蘆巴和長柄葫蘆巴營養器官的結構卻相差不大，區別只在細微之處：彎果葫蘆巴根的初生木質部為多元型，莖、葉中各組織的細胞排列較緊密，氣孔不多并且下陷，葉中維管束為具周木維管；而長柄葫蘆巴根的初生木質部為多元型，莖、葉中的組織細胞排列較疏松，氣孔多，稍下陷。這些細微區別對植物分類可提供一些理論依據。

參考文獻

[1] 任珺，陶玲.新疆北部短命植物的特征分析[J].草業科學，2005.

[2] 毛祖美，張佃民.新疆北部早春短命植物區系綱要[J].干旱區研究，1994.

[3] 張立運.新疆的短命植物（一）獨特的生態學特點[J].植物雜志，2002.

[4] 張立運.新疆的短命植物（二）物種多樣性及生態分布[J].植物雜志，2002.

[5] 張立運.新疆的短命植物（三）群落學意義和資源價值[J].植物雜志，2002.

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[7] 毛祖美.新疆郁金香植物的研究[J].干旱區研究，1984.

[8] 李向義.新疆短命植物根系特征與立地條件的關系[J].干旱區研究，2000.

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[10]呂自力，黃培祐，劉立，等.莫索灣150團沙區短命植物與小地形的關系[J].新疆環境保護，1995.