9個哈密瓜品種葉片解剖結構及其抗旱性研究

戶金鴿　孫玉萍　楊英等

摘 要： 通過石蠟切片，對新疆維吾爾自治區葡萄瓜果開發研究中心的9個哈密瓜品種葉片的抗旱性結構進行了測量分析。結果表明：在所測量的上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、葉片厚度等5個指標中，通過隸屬函數法對幾個指標的綜合評價分析，獲得了9個哈密瓜品種葉片抗旱特征排序由強到弱為西州密24號>香梨黃>熱瓜旦>伽師瓜>西州密17號>醉仙>芙蓉>西州密25號>紅心脆。

關鍵詞： 哈密瓜； 葉片； 解剖結構； 抗旱性

哈密瓜隸屬葫蘆科（Cucumis melo L.）一年生蔓性草本、喜光喜溫植物，耐旱怕澇，整個生長期需肥水較多。哈密瓜作物喜肥沃土壤，能忍耐輕度鹽堿，據調查，新疆吐魯番—哈密盆地是哈密瓜的主產區。

吐魯番盆地屬溫帶大陸性氣候，年降水量少（17.6～25.3 mm），蒸發量極大（2 751～3216.6 mm），但分布著較多的坎兒井，能滿足哈密瓜生長期對水分的需求。但近些年來，隨著氣候環境的惡變，坎兒井頻頻出現斷流現象，因此，在推廣栽培品種時選擇抗旱性強的品種就是一項重要的工作。

氣候環境的惡變促使越來越多的的研究人員開展了對植物抗旱性的研究。對灌木[1]、核桃[2]、印楝[3]、沙棘[4]、桃[5]、香蕉[6]、葡萄[7]等植物葉片的研究時有報道，關于哈密瓜葉片的解剖結構的研究較少，但是關于甜瓜[8]的抗旱性研究已有報道。研究表明，植物的抗旱性與植物的形態解剖結構呈一定的相關性，植物葉片越厚，貯水能力越強；高度發達的柵欄組織既可避免干旱地區強烈光照對葉肉細胞的灼傷，又可有效利用衍射光進行光合作用。目前，關于植物抗旱機制的研究主要集中在植物形態結構特征、滲透調節、活性氧清除、LEA蛋白、相關基因上。基于前人的研究基礎，本文選取了新疆維吾爾自治區葡萄瓜果開發研究中心的9個哈密瓜品種，對其葉片解剖結構進行了觀察對比，初步研究了哈密瓜的抗旱性。同時還利用隸屬函數法，評價了9個品種的葉片抗旱特征，為哈密瓜的抗旱性選育工作提供了依據。

1 材料與方法

1.1 材料

9個哈密瓜品種西州密17號、西州密24號、西州密25號、香梨黃、熱瓜旦、伽師瓜、醉仙、芙蓉、紅心脆的葉片材料來自新疆維吾爾自治區葡萄瓜果開發研究中心，取用葉齡相同、長勢相似、無病蟲害的葉片，每個品種取3株，以FAA固定液固定。

1.2 方法

用FAA固定液固定，采用梯度酒精（50%、70%、85%、95%、100%）依次脫水，二甲苯透明，滲蠟，石蠟包埋后，用Histo-STAT820輪轉式切片機切片，制作成10～12 μm的永久切片，用番紅-固綠對染，中性樹膠封片，Motic-BA4000型光學顯微鏡觀察葉肉細胞的形態，用與顯微鏡相連的Nikon照相機拍照，放大倍數為40倍，并用Axioision4.0軟件測量上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、葉片厚度等指標。

測量數據以10次重復數據的平均值計算，最后用Excel、DPS軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 9個哈密瓜品種葉片的解剖學結構

9個哈密瓜葉片解剖結構的共同特征為表皮細胞為單層，排列緊密；表皮細胞外壁有較厚的角質層；主脈發達，上表面隆起，下表面凸現，其內含有一個維管束；主脈由厚角組織細胞、厚壁組織細胞、微管組織和薄壁細胞組成，其中存在分泌細胞；異面葉，近上表皮為長柱狀細胞組成的柵欄組織，排列緊密，近下表皮處為多層排列疏松的海綿組織細胞。以伽師瓜為例，葉片橫切后上表皮、下表皮、柵欄組織、海綿組織、葉肉的測量部位見圖1。

2.2 葉片抗旱性解剖結構指標測量

選定上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織、海綿組織厚度、葉片厚度5項指標為抗旱性指標，測量結果見表1。

2.3 抗旱性結構指標的差異比較

不同的抗性結構定量指標在反映單因素的總體差異程度上可能有所不同[9-11]。本試驗采用單因素方差分析的方法對9個品種之間在5個抗旱性結構指標上所測定的數據進行方差分析。從表1可以看出，5個抗旱結構指標（除下表皮厚度）在9個哈密瓜品種的總體差異為極顯著。

根據統計學原理，如果選入了葉片結構變異過小的指標不僅不會使分析更加準確、合理，反而會給分析帶來困難。一般在一組指標中變異系數大的會使分析結果具有重要的意義。從表1可以看出，9個哈密瓜品種的變異系數為7.81%～15.22%，因此，可排除變異系數為10%以下的指標，即研究下表皮厚度意義不大，剩余的4項指標排序為海綿組織厚度>柵欄組織厚度>葉片厚度>上表皮厚度。為了進一步說明各品種在4個抗旱結構指標上的差異程度，分別對各抗旱性結構進行單因素多重比較，表2為4個抗旱性結構指標多重比較得到的不同品種兩兩間差異顯著與不顯著的次數。從表2可以看出，4種抗旱指標的靈敏度是不同的，靈敏度由強到弱依次為葉片厚度>柵欄組織厚度>海綿組織厚度>上表皮厚度。

2.4 各品種抗旱性的綜合評價

依據變異性、可比性以及獨立性等原則，結合前人研究成果[5，12-13]，參考以往大多數學者在葉形態解剖結構與抗旱性關系方面的研究成果[5-7，9-10，14]，最后篩選最具代表性的3項葉片抗旱性解剖結構指標，分別為葉片厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度。對品種進行綜合評價，就是對多種因素所影響的事物或現象的全體中的每一個作出總的評價——賦予一個非負實數表示的評價指標即隸屬函數分析法[5，12-13]。用隸屬函數進行綜合評價，則彌補了方差分析的不足，它能對品種的各項指標進行綜合分析。隸屬函數值的平均值越大，抗旱性越強，從而對品種作出全面評價，為9個哈密瓜品種的選育和其抗旱性的研究提供科學的依據。

通過對5項指標的隸屬函數值求平均值，按其大小排序得到9個品種基于葉片解剖結構的抗旱性綜合評價結果（表3），9個品種抗旱性排序為西州密24號>香梨黃>熱瓜旦>伽師瓜>西州密17號>醉仙>芙蓉>西州密25號>紅心脆。

表3 5項指標的隸屬函數值及抗旱性評價結果

3 結論與討論

目前，水資源短缺、土壤沙漠化以及氣溫多變已成為全球性環境問題，干旱嚴重影響了植物的生長發育，造成作物的減產。植物的抗旱性是一個十分復雜的生理過程，不僅與植物的先天遺傳有關，也與其后天的環境有很大的關系。因此，本試驗選取了5項葉片解剖結構指標，對9個哈密瓜品種的抗旱性強弱進行了客觀評價（隸屬函數值的平均值越大，抗旱性越強），其抗旱性強弱排序為西州密24號>香梨黃>熱瓜旦>伽師瓜>西州密17號>醉仙>芙蓉>西州密25號>紅心脆。用隸屬函數法評價植物的抗旱性指標是常用的方法，也是比較可靠的方法之一，這樣的抗旱性排序對哈密瓜的栽培和育種具有重要的意義。

但在本試驗中，哈密瓜抗旱性排序結果與經驗、田間觀察有些不一致。據有經驗人士表示，在所有的試驗材料中，香梨黃的葉片較其他品種薄；除此之外，在本試驗過程中，據觀察在炎熱的中午僅香梨黃葉片出現了萎蔫情況，其他品種均正常。造成這一現象的原因可能與葉片的角質層厚度、氣孔的多少、大小、開展度等因素有關，而且植物的抗旱性還與生理滲透調節、活性氧清除機制、LEA蛋白、相關基因等有關，而本研究僅研究了哈密瓜葉片的解剖結構，未從其他方面進行全面的研究，因此，關于哈密瓜的抗旱性還有待于進一步研究。

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