不同水分處理對湘西煙草葉片解剖結構的影響

摘 要：采用盆栽的方法，研究了不同水分處理對煙草葉片解剖結構的影響。結果表明：不同水分處理對煙草葉片解剖結構的影響顯著，但幼葉和成熟葉片對水分脅迫的響應不同。水分脅迫下煙草幼葉葉片結構緊密，柵海比增大，葉片厚度、表皮厚度、柵欄組織厚度均降低；而成熟葉的柵欄組織，海綿組織、表皮厚度均增加，且細胞排列疏松，柵海比減小。

關鍵詞：水分；煙草；葉片；解剖結構

中圖分類號 S184 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）22-29-04

Abstract：The study on the effect of different water treatments on leaf anatomical structure was conducted in pot experiments. The result demonstrates that there are significant difference between different water treatments in the leaf anatomical structure. The responses of young leaves and mature leaves to different water treatments are different. The structure of young tobacco leaves under water stress is intensive，with palisade/spongy ratio increasing，the thickness of leaf，epidermal，palisade and spongy decreasing. While the structure of maturel tobacco leaves under water stress is loose，with palisade/spongy ratio decreasing，the thickness of palisade，spongy and epidermal increasing.

Key words：Water；Tobacco；Leaf；Anatomical structure

水分是影響作物解剖結構的重要生態因子[1-11]。陳源閩[4]等研究表明：隨著水分脅迫程度的增強，植物葉細胞細胞核數量減少，核縮小、變形或降解，解除脅迫以后也很難恢復。馬旭鳳[5]等研究認為，水分虧缺使玉米根的中柱面積減小，導管直徑縮小。肖婷婷[6]等研究認為，水分虧缺下小麥由穗基部到頂部穗軸大、小維管束數目及橫截面積等維管束參數下降幅度較大。關于水分處理對煙草的影響研究，以往學者主要集中在煙草根莖的導水性，葉片的光合特性以及煙葉的產值等方面[12-15]，而有關水分處理對煙草葉片解剖結構的影響尚未見報道。為此，本文運用解剖學的方法，研究了不同水分處理對煙草葉片解剖結構的影響，旨在為煙葉生產優化灌溉，提高水資源利用效率提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料 試驗于2012年在湘西永順縣進行，供試品種為烤煙K326。采用托盤育苗，當煙苗長至4葉時，采用盆栽方法進行培養，盆缽內徑38cm，外徑40cm，深42cm。試驗土壤有機質9.8g·kg-1，全氮0.986g·kg-1，堿解氮0.072g·kg-1，速效磷0.025g·kg-1，有效鉀0.259g·kg-1。施用化肥分別為分析純（NH4）2SO4、KNO3和KH2PO4，所有肥料作基肥一次性施入。施N量按0.2g·kg-1干土施用，N∶P2O5∶K2O按1∶1.5∶3比例施用。將土壤與肥料混合均勻后裝盆，每盆裝土20kg，管理措施同大田。

1.2 方法

1.2.1 水分處理 土壤相對含水量使用TZS-ⅡW型土壤水分溫度測量儀測定，還苗期后開始控水，以整個生育期的需水量為參考，共設3個水分處理，分別為田間最大持水量的45%，65%和85%，其中65%是正常水分處理，設為對照，45%為干旱脅迫，85%為淹水脅迫。每隔1d補充1次水分，遇降雨即將防雨蓬拉上，防止天然降水，各處理均重復15次，完全隨機排列。

1.2.2 葉片解剖結構測定 選取生長發育良好的煙株，取其中部葉（第10～11片葉），從葉尖到葉基數第6～8條支脈間，主脈至兩側葉緣之間的中央位置，切取長1cm，寬0.5cm的長方形小塊，立即用FAA固定液固定。常規石蠟切片程序切片，切片厚度8～10μm，番紅-固綠雙重染色，加拿大樹膠封固。在OlympusBX51光學顯微鏡下以10×20倍觀察并拍照，然后利用測微尺來測量葉片厚度、上下表皮厚度、海綿組織厚度、柵欄組織厚度等指標，每處理制片15～20張。計算公式如下：

葉片結構的緊密度（CTR）（%）=（柵欄組織的厚度/葉厚）×100；

葉片結構的疏松度（SR）（%）=（海綿組織的厚度/葉厚）×100；

P/S=柵欄組織的厚度/海綿組織的厚度

1.3 數據處理 數據處理和繪圖運用Excel 2003進行，統計分析用SPSS 13.0進行。

2 結果與分析

2.1 不同水分條件下的煙草葉片基本解剖結構 從圖1可以看出，在煙草的整個生育進程中，不同水分條件下的煙草葉片的基本解剖結構相同：上、下表皮都是由單層細胞構成的，只有一層柵欄組織細胞，海綿組織有3～4層，表皮有腺毛存在。隨著生育期的推進，細胞間隙加大，排列變得疏松，組織舒展。

2.2 不同水分處理對煙草葉片上、下表皮厚度的影響 小而密的表皮細胞和其具有的平直細胞壁能有效控制水分通過角質層蒸騰而喪失，從而提高水分利用效率[16]。從圖2可以看出：伸根期隨著土壤含水量的增加，上、下表皮厚度均明顯增加，85%的水分處理上表皮厚度同另外2個處理差異顯著，3個水分處理的下表皮厚度均差異顯著。旺長期的上表皮厚度變化隨土壤含水量的增加呈先明顯降低后緩慢升高趨勢，3個處理之間差異均不顯著；下表皮厚度則同上表皮相反，45%的水分處理同另2個處理差異顯著。成熟期的上、下表皮厚度隨土壤含水量增加的均呈現先急劇降低，后緩慢升高的趨勢，45%的水分處理同另2個處理差異顯著，下表皮厚度則3個水分處理之間均差異顯著。

2.3 不同水分處理對煙草葉片柵欄組織、海綿組織和葉片厚度的影響 發達的柵欄組織不僅可以增加光合作用，而且可在干旱時阻止水分蒸發，在水分適宜時增加植物的蒸騰效率[17]。植物葉片中柵欄組織與海綿組織的分化程度常常反映環境的水分狀態[14]，植物葉片的厚度常常作為衡量植物抗性的一個指標[18]。由圖3可見：不同水分條件下柵欄組織的厚度變化在各個生育時期均表現為45%的水分處理同另2個處理差異顯著，但具體規律不同：伸根期表現為45%水分處理下的最小，65%處理的最大；旺長期45%的明顯高于另2個處理，而65%和85%的處理相差不大；成熟期依然是45%的明顯高于另2個處理，65%的處理最小。伸根期不同水分條件下的海綿組織厚度表現為：45%<85%<65%，3個處理之間差異顯著；旺長期和成熟期的規律則同伸根期相反，旺長期3個處理間柵欄組織厚度無顯著差異，成熟期3個處理間差異顯著。不同水分條件下葉片厚度在各個生育時期的變化規律與海綿組織的變化規律相同，且3個水分處理間的葉片厚度在整個生育期均差異顯著。

2.4 不同水分處理對煙草葉片CTR、SR和P/S的影響 柵欄組織與海綿組織的比值是評價植物控制蒸騰失水的重要指標之一[19]，柵欄組織與海綿組織的比值、葉片組織結構緊密度（CTR）值越大，控水能力越強，葉片組織結構疏松度（SR）則相反。由圖4可以看出：不同水分處理下煙草葉片組織結構的緊密度（CTR）的在各個時期的變化規律不同，伸根期為45%>85%>65%，65%水分處理的CTR同其它2個水分處理差異顯著；旺長期CTR隨著土壤含水量的增加而減小，45%的水分處理和85%處理之間差異顯著；成熟期表現為45%和85%這2個水分處理的CTR相近，都小于65%處理的CTR，3個處理之間無顯著差異。不同水分條件下葉片組織結構疏松度（SR）的變化規律與CTR不同，伸根期3個處理間差異顯著，表現為65%>85%>45；旺長期45%的水分處理與另2個處理差異顯著，隨著水分的增多SR增大；成熟期3個處理間差異不顯著。不同水分條件下柵欄組織與海綿組織的比值（P/S）變化規律同CTR的規律相同，伸根期3個處理間差異顯著，旺長期45%處理同另2個處理差異顯著，成熟期3個處理間差異均不顯著。

3 討論與結論

彭偉秀等[20]研究認為：一定時期水分脅迫后的植株成齡葉葉片變薄，柵欄組織變薄；薛靜等[2]研究也表明，隨著土壤相對含水量的減少，三裂葉豚草葉片變薄，表皮細胞減小，柵欄細胞的厚度也不同程度地減小。而蔡永立等[21]、李芳蘭等[22]研究認為，干旱脅迫時植物通過葉片加厚，表皮細胞變小，葉肉柵欄組織增加，海綿組織相對減少等變化以減少蒸騰適應水分短缺。植物控制水分散失的解剖構造是多種指標交互作用形成的，植物對干旱環境和水分脅迫的適應方式也是多種多樣的[23]，不同植物在干旱和水澇脅迫時可能都會表現葉片厚度增加，但適應機制不同[2]。

本試驗結果表明，不同水分處理下煙草的幼葉和成齡葉的表現亦不同。伸根期干旱脅迫使煙株生長緩慢，葉片結構緊密，柵海比增大，葉片厚度、表皮厚度、柵欄組織厚度均減小。這一時期煙株的需水量為田間最大持水量的60%為宜，水分過多使土壤通透性變差，使根系發育不良，造成地上部葉片也受到影響。而旺長期和成熟期成齡葉在水分脅迫條件下，葉片肥大，葉片厚度、表皮厚度、柵欄組織厚度均較對照增加，是細胞儲水量增加、細胞體積增大的結果。干旱脅迫下柵欄組織、海綿組織、表皮厚度等均增加，葉片小而厚，且細胞排列疏松，柵海比減小。這個結果符合干旱條件下煙葉小而厚，從而影響了其內在品質，但與前人研究結果不盡相同[2，21-23]，可能是由于干旱脅迫和水分脅迫下使煙葉的葉綠體等結構發生了變化導致，需要從超微結構進行進一步的研究。

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（責編：張宏民）