重慶地區野生草本植物葉表皮蠟質的季節性變化

高建花，和玉吉，郭娜，郭彥軍

(西南大學農學與生物科技學院，重慶 400716)

?

重慶地區野生草本植物葉表皮蠟質的季節性變化

高建花，和玉吉，郭娜，郭彥軍*

(西南大學農學與生物科技學院，重慶 400716)

摘要：本研究以重慶地區四季或三季均有分布的9種野生草本植物為對象，分析了葉表皮蠟質化學組分及含量、正構烷烴、正構脂肪酸和初級醇的分布特征及其平均碳鏈長度和碳優勢指數，探討了季節變化與葉表皮蠟質的關系。結果表明草本植物葉表皮蠟質組分及含量存在顯著種間差異，如蠟質總量最高的苦苣菜，四季平均18.42 μg/cm2，而最低的馬蘭平均只有0.83 μg/cm2。苦苣菜、葎草和灰綠藜以脂肪酸和初級醇為主要蠟質組分，其余植物均以烷烴為主要組分。多數植物葉表皮蠟質含量從春季至秋季，整體出現先減小，到冬季增大的趨勢，且在夏季蠟質總含量相對其他季節最低。除葎草在冬季、灰綠藜在春季以C27、C29和C31為優勢峰外，其余植物在不同季節均以C29、C31和C33為優勢峰，且不隨季節改變而變化。多數植物正構烷烴總碳優勢指數呈現從春季至秋季先下降，冬季再增大的趨勢；而正構脂肪酸和初級醇平均碳鏈長度，多數植物夏季大于冬季。綜合分析認為，草本植物通過調節葉表皮蠟質的沉積、改變主要蠟質組分的平均碳鏈長度及奇/偶碳的相對含量，提高對周邊環境的適應性。

關鍵詞：草本植物；表皮蠟質；季節；重慶；適應性

植物表皮蠟質是植物與外界環境的第一接觸面，其特有的疏水有機混合物形成一道天然的保護層覆蓋于植物表面，在植物適應外界環境的各種變化中發揮著重要作用[1]。非生物脅迫下，植物葉表皮蠟質組分及含量發生變化，以適應環境條件的變化[2-3]。如干旱脅迫下，植物葉表皮蠟質含量增加(特別是烷類含量)被多數學者認為與植物抗旱性增強有關[4-6]。Koch等[7]認為高濕度(98%)下植物葉表皮蠟質含量下降、蠟質晶體密度變小，說明空氣濕度變化可能通過影響葉表皮蠟質的沉積來改變植物水分蒸騰作用。張志飛等[8]發現在干熱脅迫時，高羊茅(Festucaarundinacea)葉片表皮蠟質可通過對氣孔導度的調節來減少氣孔蒸騰，提高水分利用效率，最終提高其抗旱性。Dodd 和Poveda[9]通過對分布于比利牛斯山脈和阿爾比斯山脈刺柏屬(Juniperuscommunis) 植物的分析發現，低海拔地區較高的平均烷烴碳鏈長度可能與低海拔地區高溫環境下植物減少角質層滲透率有關；而高海拔地區較高的平均烷烴碳鏈長度與植物適應冰凍引起的生理性干旱有關。

重慶地區屬于亞熱帶濕潤季風氣候，氣溫及降雨分布不同季節差異較大，使得分布于該區的草本植物也出現明顯的季節性變化，如部分草本植物四季分布，部分植物只出現在一定季節。這些草本植物對于凈化空氣、保持水土、維持生態平衡以及綠化環境等方面發揮著重要的作用。但不同于喬木或灌木，一年生草本植物只在適宜環境中發芽、生長，而多年生草本植物可通過地上部的枯萎適應不利環境。特定環境中生長的植物是其適應環境的綜合表現。因此，我們認為草本植物葉表皮蠟質對于植物適應不同環境可能具有特殊的作用，即草本植物可能通過調節葉表皮蠟質適應環境條件變化。然而，目前關于植物葉表皮蠟質的研究多集中于栽培作物或喬木，且多在控制性條件下進行，而有關野生草本植物葉表皮蠟質的季節變化鮮有報道。鑒于此，我們在重慶地區采集四季或三季均有分布的草本植物，包括一年生和多年生植物，分析了葉表皮蠟質化學組分及含量、正構烷烴、正構脂肪酸和初級醇的分布特征及其平均碳鏈長度和碳優勢指數。旨在探討季節變化與葉表皮蠟質的關系，為合理利用和種植草本植物提供新的參考依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

所有植物樣品均采自西南大學校園(重慶市北碚區)。重慶市年平均氣溫16~18℃，最熱月平均氣溫26~32℃，最冷月平均氣溫4~8℃；年平均降水量較豐富，多在1000~1350 mm，集中在5-9月，占全年總降水量的70%左右；年平均相對濕度多在70%~80%，屬高濕區；年日照時數1000~1400 h，日照百分率僅為25%~35%，為全國年日照最少的地區之一，且冬、春季日照少，僅占全年的35%左右。

樣品采集時間分別為春季(2013年4月)，夏季(2013年7月)，秋季(2013年10月)和冬季(2014年1月)。不同采樣季節溫度、降水量及相對濕度見表1。

1.2樣品采集和處理

本試驗中四季均有分布的植物為龍葵(Solanumnigrum)、小飛蓬(Conyzacanadensis)、求米草(Oplismenusundulatifolius)、打碗花(Calystegiahederacea)和苦苣菜(Sonchusoleraceus)；三季均有分布的植物有馬蘭(Kalimerisindica)、車前(Plantagoasiatica)、葎草(Humulusscandens)和灰綠藜(Chenopodiumglaucum)。

每種植物在3個區域采集，作為3個重復。每個品種的采樣區域之間水平距離大于200 m。同一植物只在光照條件一致的3個采樣區域采集，以減少光照對葉表皮蠟質的影響。樣品采集工作均在上午8-9點完成。在人為干擾較少的地方，自植株頂端選擇第3至第5葉位葉片，只采集葉片表面完整、無病蟲害的成熟、健康葉片。采集后的葉片裝入自封袋，帶回實驗室，然后用自來水沖洗葉片表面。待葉片表面水分蒸發干后，直接用于表皮蠟質的提取。

表1　不同采樣季節氣象條件

1.3葉表皮蠟質的提取

植物葉片較大的選擇3~5片，植物葉片較小的選擇5~8片，用30 mL含有已知C16烷濃度的氯仿溶液萃取30 s，萃取液經氮吹儀蒸發干燥后，在100℃下用50 μL的BSTFA[bis(trimethylsilyl) trifluoro acetamide]衍生20 min，再經氮吹儀蒸發干燥后，溶于1 mL 正己烷。參考Kim等[10]的方法，用氣相色譜儀(浙江福立)測定蠟質含量。GC (gas chromatography)毛細管柱長12 m，直徑0.2 mm；氮氣作為載氣；FID(flame ionization detector)檢測器:柱膜和FID檢測器的溫度分別為300和320℃；程序升溫方式：初溫80℃，每分鐘15℃升溫至260℃，保持10 min。然后每分鐘5℃升溫至320℃，保持15 min。蠟質量化基于FID峰值，根據內部標準物(C16烷)的濃度計算各蠟質組分含量。利用氣質聯用儀鑒定未知蠟質組分，并參照內部標準及外部標準物，確定各蠟質組分出峰位置，程序升溫方式同色譜分析。經正己烷萃取表皮蠟質后的葉片，采用數字化掃描儀(EPSON V750)和WinFOLIA專業葉片圖像分析系統(Regent Instrument Inc, Canada)進行葉面積測定。用單位葉面積上的微克數來表示(μg/cm2)蠟質含量。

1.4碳優勢指數(CPI)和平均碳鏈長度(ACL)的計算

碳優勢指數CPI計算[11]:CPItotal=∑oddCn/∑evenCn； 式中，Cn指碳鏈長度n時的正烷烴相對含量。

平均碳鏈長度ACL計算[12]:ACL=(∑n×Cn)/∑Cn，式中，n為碳數。

長鏈、中長鏈以及短鏈CPI計算[13]: CPI25~33=[∑(C25-C33)odd/∑(C24~32)even+(C25-C33)odd/∑(C26~34)even]/2；CPI20~36=[∑(C20-C36)odd/∑(C19~35)even+(C20-C36)odd/∑(C21~37)even]/2；CPI15~21=[∑(C15-C21)odd/∑(C14~20)even+(C15-C21)odd/∑(C16~22)even]/2；CPI25~31=[∑(C25-C31)odd/∑(C24~30)even+(C25-C31)odd/∑(C26~32)even]/2。

CPI右下角數值區間表示兩個烷烴之間的所有烷烴。

CPI<1代表偶數優勢(EOP)，CPI>1代表奇數優勢(OEP)[14]。

1.5數據分析

采用Excel 2007分析正構烷烴、正構脂肪酸和初級醇碳數季節分布以及CPI、ACL的相關計算。采用SPSS分析蠟質總量和組分含量的季節變化，顯著水平為P<0.05(l.s.d檢驗)。

2結果與分析

2.1蠟質組分含量的季節變化

不同草本植物葉表皮蠟質組分及含量存在差異(表2)?？嘬牟讼炠|總量最高，四季平均18.42 μg/cm2，而馬蘭最少,平均僅有0.83μg/cm2。龍葵葉表皮蠟質以烷烴和脂肪酸為主要組分,約占74%;苦苣菜以脂肪酸和初級醇為主要成分,約占90%;葎草以脂肪酸、初級醇和酯為主要成分,占到86%;灰綠藜以初級醇為主,其次為烷烴。其余植物均以烷烴為主要組分。葉表皮蠟質含量隨季節改變而變化,即從春季至秋季,整體出現先減小,到冬季增大的趨勢,且在夏季蠟質總含量相對其他季節最低。而小飛蓬、求米草以及苦苣菜在冬季總含量出現下降趨勢。烷烴、脂肪酸和初級醇的變化趨勢與總含量相似。二級醇、酮含量較低,其季節性差異因植物品種而異。

2.2 葉表皮蠟質正構烷烴分布特征

本試驗采集的草本植物正構烷烴分布范圍在C17~C33烷之間(表3)。除葎草在冬季、灰綠藜在春季以C27、C29和C31為優勢峰外,其余植物在不同季節均以C29、C31和C33為優勢峰,不隨季節改變而變化。小飛蓬、苦苣菜、葎草和灰綠藜的碳主次峰順序隨季節變化而發生變化。在四季采集的植物中,龍葵、小飛蓬、打碗花以及苦苣菜的C29、C31和C33含量所占比例占絕對優勢,達到總量的71%~80%以上,而求米草在30%~53%之間。在三季采集的植物中,C29和C31含量占到54%~84%。

2.3 正構烷烴CPI和ACL的季節性變化

表3 草本植物葉表皮蠟質正構烷烴優勢峰及其相對含量Table3 Dominantn-alkanesanditsrelativecontentinleafcuticularwaxinherbsfromdifferentseasons%樣品Sample春Spring夏Summer秋Autumn冬Winter龍葵SolanumnigrumC31(48.49)C31(40.63)C31(44.60)C31(54.80)C33(30.76)C33(30.96)C33(28.33)C33(27.04)C29(3.91)C29(10.12)C29(4.05)C29(3.70)小飛蓬ConyzacanadensisC31(46.01)C31(41.33)C31(41.39)C31(46.20)C33(15.97)C33(21.70)C33(20.22)C29(18.39)C29(11.65)C29(8.44)C29(9.52)C33(16.12)求米草Oplis-menusundulati-foliusC33(19.63)C33(29.30)C33(15.00)C33(21.34)C31(18.68)C31(16.70)C31(9.06)C31(16.65)C29(11.32)C29(7.70)C29(5.98)C29(5.76)打碗花Calyste-giahederaceaC31(53.35)C31(53.23)C31(50.64)C31(48.91)C29(27.12)C29(20.34)C29(18.96)C29(27.18)C33(3.19)C33(3.69)C33(5.28)C33(3.17)苦苣菜SonchusoleraceusC29(59.61)C29(47.23)C31(39.88)C31(40.51)C31(18.44)C31(19.78)C29(25.62)C29(20.81)C33(9.43)C33(12.56)C33(8.95)C33(9.80)馬蘭KalimerisindicaC31(57.74) -C31(38.81)C31(63.03)C33(15.58) -C33(24.55)C33(15.82)C29(7.40) -C29(7.17)C29(5.79)車前PlantagoasiaticaC31(44.59) -C31(37.97)C31(49.94)C33(21.92) -C33(35.56)C33(16.73)C29(13.34) -C29(4.13)C29(13.64)葎草Humulusscandens -C31(38.20)C31(32.38)C29(57.41) -C29(20.14)C29(15.84)C31(23.40) -C33(7.48)C33(5.84)C27(5.33)灰綠藜Chenop-odiumglaucumC29(57.41)C29(48.51)C29(46.49) -C27(22.11)C31(16.83)C31(13.46) -C31(7.18)C33(14.44)C33(7.97) - 注:括號里的數據為相對含量。 Note:Thedatainthebracketaretherelativecontent.

總碳優勢指數CPItotal值在1.29~20.21之間,且絕大部分CPI大于5(表4)。秋季求米草CPItotal最低,冬季苦苣菜最高。CPItotal最大值,求米草出現在夏季,打碗花、車前和灰綠藜出現在春季,其他植物均在冬季。大部分植物正構烷烴CPItotal值從春季至秋季有下降趨勢,而在冬季呈現增大的趨勢?？嘬牟嗽谇锛驹黾?灰綠藜和求米草在冬季下降。CPI25~33,CPI20~36,CPI15~21和CPI25~31的最大值分別為30.44,0.78,2.73和29.20,無季節性變化規律。平均碳鏈長度ACL值在27.02~31.11之間,其中春季求米草最低，冬季龍葵最高。除求米草、灰綠藜、打碗花和車前外，其他植物的ACL最大值均出現在冬季。

2.4正構脂肪酸和初級醇的平均碳鏈長度(ACL)變化

正構脂肪酸ACL在17.05~25.82間，其中秋季車前最小，秋季灰綠藜最大(表5)。初級醇ACL在23.82~29.68間，其中夏季龍葵最小，夏季葎草最大。除灰綠藜、打碗花和葎草正構脂肪酸ACL及龍葵初級醇ACL外，其余植物夏季正構脂肪酸和初級醇ACL均大于冬季。正構短鏈脂肪酸nC16~18和正構長鏈脂肪酸nC26~28的相對含量在四季占有較高比例，平均值分別達到52.70%和37.74%。初級醇nC26~30所占比例整體較高。

表4　草本植物正構烷烴碳優勢指數和平均碳鏈長度

3討論

3.1蠟質組分含量的季節性變化

植物葉表皮蠟質的形成受到多種環境因素和非環境因素的影響[15]。一般認為，在高溫環境下，植物葉表皮蠟質含量減少，其組分中正構烷烴和醇類的含量也會出現下降趨勢，而在低溫作用下，植物合成的蠟質增多[16]。本試驗中，蠟質總含量和主要組分(烷烴、脂肪酸以及初級醇)含量在夏季均降低，達到四季最低值。這說明在夏季植物可能通過減少葉表蠟質含量來降低葉表溫度，以避免高溫灼傷。在高溫環境下，Leucadendronlanigerum

表5　草本植物正構脂肪酸與初級醇的平均碳鏈長度及相對含量

nC16~18=∑(C16-C18); nC20~24=∑(C20-C24); nC26~28=∑(C26-C28); nC26~30=∑(C26-C30).

通過減少表皮蠟質沉積，促進蒸發，降低葉片溫度，且這種蒸發冷卻的方式比反射葉表光照降溫更有效[17]。Reicosky和Hanover[18]研究認為，高溫環境下(夏季)葉片保持低溫有利于低呼吸率，使得溫度更適合于植物進行光合作用。隨著秋季溫度降低，降雨量逐漸減少，表皮蠟質含量逐漸呈增加趨勢。Hietala等[19]、周玲艷等[20]、倪郁等[21]在不同植物上也報道，在低溫條件下蠟質的積累有增加的趨勢。植物通過增加表皮蠟質含量，增加氣孔的覆蓋度，以減少氣體擴散，降低葉片蒸發作用，減少水分流失，保持水分平衡[22]。被分析植物中，小飛蓬、求米草以及苦苣菜的蠟質含量變化趨勢與總體不一致。這說明不同植物葉表皮蠟質對環境溫度的響應可能不同。Hwang等[23]對高粱(Sorghumbicolor)的研究發現，高溫能促進植物葉表皮蠟的積累，其組分中的烷、酸、醇含量也相應不同程度地增加。

3.2葉片正構烷烴的季節性變化

正構烷烴的分布特征能夠有效地反映生態環境狀況[24-25]。已有研究表明，陸生高等植物一般合成以C27~C33占優勢的奇數長鏈正構烷烴，具有明顯的奇偶優勢[26]。本試驗中，正構烷烴分布范圍在C17~C33之間，大部分植物均以C31烷為主峰碳，少數植物在特定季節以C29為主峰。有研究表明CPI的高低可能受基因的控制，因植物種類、發育、生長的環境因子不同而存在差異[27]。本研究中，正構烷烴的CPI值均大于1，表現出明顯的奇偶優勢，這與其他研究結果一致。大部分植物正構烷烴CPItotal值從春季至秋季有下降的趨勢，在冬季呈現增大的趨勢。這說明植物在夏季和秋季合成更多的偶碳數正構烷烴，在冬季合成更多的奇碳數正構烷烴來適應環境的變化。研究認為ACL的變化是植物對水分脅迫的一種生理響應[28]。ACL變大，植物抵抗水蒸氣擴散的能力增強，水分損失減少[9]。本研究中，除求米草、灰綠藜、打碗花和車前外，其他植物的ACL最大值均出現在冬季。這種變化可能是植物長期適應當地環境變化而產生的適應性變化。不同植物局部生存環境的不同，可能是導致植物間ACL變化不一致的主要原因。求米草是一種喜陰植物，在遮陰程度為80%條件下葉綠素含量最多、含水量較高、蒸騰作用較低、持水能力較強[29]。本試驗四季采集的求米草均位于樹蔭下，葎草和灰綠藜也采集于稀疏灌木林下。說明植物種類和生長環境共同影響葉表皮正構烷烴碳鏈的分布。

3.3正構脂肪酸和初級醇的季節性變化

植物葉片含有豐富的脂肪酸和初級醇，是植物表皮蠟質的主要成分。本試驗中，植物葉片正構脂肪酸的分布范圍在C16~C28之間，且均為偶碳數，多以C16、C18、C26或者C28為主峰碳，葎草出現主峰碳為C22。初級醇的分布范圍在C18~C30之間，也為偶碳數，多以C26、C28或者C30為主峰碳，其中求米草、馬蘭、車前和葎草出現主峰碳為C22和 C24。這一結果與其他研究結果一致[30-33]。葉表皮蠟質脂肪酸和初級醇主峰碳存在植物種間差異，這可能與植物演化過程中初級醇合成酶相關基因的選擇性表達或綜合性表達不同有關[34]。正構脂肪酸和初級醇主峰碳季節性的變化植物間并無相似的規律，僅苦苣菜四季以C26酸和C26醇占絕對優勢，而其余植物變化各異。這可能與植物葉蠟中合成正構脂肪酸和初級醇的過程有關[35]。蠟質組分最主要的功能是鎖水作用，通過增長ACL的長度，增強葉片抵抗水蒸氣的擴散，以減少水分的損失[9]。本試驗中，除灰綠藜和打碗花正構脂肪酸的ACL值以及龍葵初級醇的ACL值出現冬季大于夏季外，其余植物均表現出ACL值夏季大于冬季。這說明植物在夏季通過增長正構脂肪酸和初級醇的碳鏈長度，增加葉片保水能力。這種變化與正構烷烴不同，可能與合成機制以及不同組分對于植物保水的生理機能不同有關。Sicre和Peltzer[36]研究認為高緯度地區的植物通過產生較長碳鏈來減少寒冷氣候引起的植物生理性缺水。

References：

[1]Yeats T H, Rose J K C. The formation and function of plant cuticles. Plant Physiology, 2003, 163: 5-20.

[2]Riederer M, Mülle C. Biology of the Plant Cuticle[M]. Oxford, UK: Blackwell Publishing Ltd, 2006.

[3]Mackova J, Vaskova M, Macek,etal. Plant response to drought stress simulated by ABA application: Changes in chemical composition of cuticular waxes. Environmental and Experimental Botany, 2013, 86: 70-75.

[4]Samdur M Y, Manivel P, Jain V K,etal. Genotypic differences and water-deficit induced enhancement in epicuticular wax load in peanut. Crop Science, 2003, 43: 1294-1299.

[5]Sanchez F J, Manzanares M, Andres E F,etal. Residual transpiration rate, epicuticular wax load and leaf colour of pea plants in drought conditions. Influence on harvest index and canopy temperature. European Journal of Agronomy, 2001, 15: 57-70.

[6]Zhang J Y, Broeckling C D, Blancaflor E B,etal. Overexpression of WXP1, a putativeMedicagotruncatulaAP2 domain-containing transcription factor gene, increases cuticular wax accumulation and enhances drought tolerance in transgenic alfalfa (Medicagosativa). Plant Journal, 2005, 42: 689-707.

[7]Koch K, Hartmann K D, Schreiber L,etal. Influences of air humidity during the cultivation of plants on wax chemical composition, morphology and leaf surface wettability. Environmental and Experimental Botany, 2006, 56: 1-9.

[8]Zhang Z F, Rao L Q, Xiang Z X,etal. Epidermis wax content and drought resistance among different tall Fescue (FestucaarundinaceaSchreb.) varieties. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2007, 27(7): 1417-1421.

[9]Dodd R S, Poveda M M. Environmental gradients and population divergence contribute to variation in cuticular wax composition inJuniperuscommunis. Biochemical Systematics and Ecology, 2003, 31: 1257-1270.

[10]Kim K S, Park S H, Jenks M A. Changes in leaf cuticular waxes of sesame (SesamumindicumL.) plants exposed to water deficit. Journal of Plant Physiology, 2007, 164(9): 1134-1143.

[11]Mazurek M A, Simoneit B R T. Molecular Markers in Environmental Geochemistry[M]. Washington: American Chemical Society, 1997： 92-108.

[12]Poynter J, Eglinton G. Proceedings of the Ocean Drilling Program: Scientific Results Distal Bengal Fan[M]. Texas: Ocean Drilling Program, 1990: 155.

[13]Bray E E, Evans E D. Distribution of n-paraffins as a clue to recognition of source beds. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1961, 22(1): 2-15.

[14]Kuhn T K, Krull E S, Bowater A,etal. The occurrence of short chain n-alkanes with an even over odd predominance in higher plants and soils. Organic Geochemistry, 2010, 41(2): 88-95.

[15]Baker E A. The influence of environment on leaf wax development inBrassicaoleraceavar.Gemmifera. New Phytoogoist, 1974, 73: 955-966.

[16]Reed D W, Tukey H B Jr. Light intensity and temperature effects on epieutieular wax morphology and internal cuticle ultrastructure of carnation andBrusselssproutsleaf cuticles. Journal of American Horticultural Science, 1982, 107: 417-420.

[17]Mansour A, Mohammadian, Jennifer R,etal. The impact of epicuticular wax on gas exchange and photo inhibition inLeucadendronlanigerum(Proteaceae). Acta Oecologica, 2007, 31: 93-101.

[18]Reicosky D A, Hanover J W. Seasonal changes in leaf surface waxes ofPiceapungens. American Journal of Botany, 1976, 63: 449-456.

[19]Hietala T, Mozes N, Genet M J,etal. Surface lipids and their distribution on willow (Salix) leaves: a combined chemical, morphological and physiochemical study. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 1997, 8: 205-215.

[20]Zhou L Y, Jiang D G, Li J,etal. Effect of stresses on leaf cuticular wax accumulation and its relationship to express of OsGL1-Homologous genes in rice. Acta Agronomica Sinica, 2012, 38(6): 1115-1120.

[21]Ni Y, Song C, Wang X Q. Investigation on response mechanism of epicuticular wax onArabidopsisthalianaunder cold stress. Scientia Agriculture Sinica, 2014, 47(2): 252-261.

[22]Sanchez F J, Manzanares M, De A E F,etal. Residual transpiration rate, epicuticular wax load and leaf color of pea plant sin drought conditions. In fluence on harvest index and canopy temperature. European Journal of Agronomy, 2001, 15(1): 57-70.

[23]Hwang K T, Curtis L, Weller Susan L,etal. Changes in composition and thermal transition temperatures of grain sorghum wax during storage. Industrial Crops and Products, 2004, 19(2): 125-132.

[24]Nabbefeld B, Grice K, Twitchett R J,etal. An integrated biomarker, isotopic and palaeo environmental study through the lake Permian event at Lusitaniadalen, Spitsbergen. Earth and Planetary Science Letters, 2010, 291: 84-96.

[25]Xia Z H, Xu B Q, Mugler I,etal. Climatic implication of hydrogen isotope ratios of terrigenous n-alkanes in lacutrine surface sediment of Tebetan Pleteau. Journal Lake Science, 2008, 20(6): 695-704.

[26]Seki O, Nakatsuka T, Shibata H,etal. A compound-specific n-alkane δ13C and βD approach for assessing source and delivery processes of terrestrial organic matter within a forested watershed in northern Japan. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2010, 74(2): 599-613.

[27]Post-Beittenmiller D. Biochemistry and molecular biology of wax production in plants. Annual Review of Plant Physiology, Plant Molecular Biology, 1996, 47: 405-430.

[28]Zhang J, Jia G D.Application of plant drived n-alkanes and their compound-specific hydrogen isotopic composition paleo environment research.Advance in Earth Science, 2009, 24(8): 874-881.

[29]He C Y, Li D R. Studies of shade-endurance capacity ofOplisemnusundulatifolius. Pratacultural Science, 2013, 30(10): 1531-1534.

[30]Cranwell P A, Eglinton G, Robinson N. Lipids of aquatic or ganisms as potential contributors to lacustrine sediments-II. Organic Geochemistry, 1987, 11: 513-527.

[31]Jansen B, Nierop Klaas G J, Hageman Jos A,etal. The straight-chain lipid biomarker composition of plant species responsible for the dominant biomass production along two altitudinal transects in the Ecuadorian Andes. Organic Geochemistry, 2006, 37: 1514-1536.

[32]Cui J W, Huang J H, Pu Y,etal. Composition of lipid compositions between plant leaves and overlying soil in Heshang Cave, Qingjiang, Hubei Province and its significance. Quaternary Sciences, 2008, 28(1): 35-42.

[33]Tulloch A P. Chemistry of waxes of higher plants. In: KoIattiikudy P E. Chemistry and Biochemistry of Natural Waxes[M]. Amstermad: Elsevie, 1976: 236-287.

[34]Wang Y T, Sun Y L, Wang M L,etal. Composition and ultrastructure variation of leaf culticular wax at different developing stage ofAegilopstauschii. Journal of Triticeae Crops, 2014, 34(11): 1516-1521.

[35]Jenks M A, Tuttle H A, Eigenbrode S D,etal. Leaf epicuticular waxes of the eceriferum mutants vnArabidopsis. Plant Physiology, 1995, 108(1): 369-377.

[36]Sicre M A, Peltzer E T. Lipid geochemistry of remote aerosols from the southwestern Pacific Ocean sector. Atmospheric Environment, 2004, 38(11): 1615-1624.

參考文獻：

[8]張志飛, 饒力群, 向佐湘, 等. 高羊茅葉片表皮蠟質含量與其抗旱性的關系. 西北植物學報, 2007, 27(7): 1417-1421.

[20]周玲艷, 姜大剛, 李靜, 等. 逆境處理下水稻葉角質層蠟質積累及其與蠟質合成相關基因OsGL1表達的關系. 作物學報, 2012, 38(6): 1115-1120.

[21]倪郁, 宋超, 王小清. 低溫脅迫下擬南芥表皮蠟質的響應機制. 中國農業科學, 2014, 47(2): 252-261.

[25]夏忠歡, 徐柏青, Mugler I, 等. 青藏高原湖泊表層沉積物中陸源正構烷烴氫同位素比值的氣候意義. 湖泊科學, 2008, 20(6): 695-704.

[28]張杰, 賈國東. 植物正構烷烴及其單體氫同位素在古環境研究中的應用. 地球科學進展, 2009, 24(8): 874-881.

[29]賀彩艷, 李德榮. 求米草的耐蔭性研究. 草業科學, 2013, 30(10): 1531-1534.

[32]崔景偉, 黃俊華, 蒲陽, 等. 湖北清江和尚洞洞頂植物葉片和土壤的類脂物對比及其意義. 第四紀研究, 2008, 28(1): 35-42.

[34]王艷婷, 孫瑜琳, 王美玲, 等. 節節麥不同生育期葉片蠟質組成和超微型態的變化. 麥類作物學報, 2014, 34(11): 1516-1521.

*Seasonal variations of leaf cuticular wax in herbs widely distributed in Chongqing

GAO Jian-Hua, HE Yu-Ji, GUO Na, GUO Yan-Jun*

CollegeofAgronomyandBiotechnology,SouthwestUniversity,Chongqing400716,China

Abstract:Cuticular wax covers the outmost leaf surface and plays an important role in protecting plants from biotic and abiotic stress. The composition and amount of cuticular wax varies with environmental conditions. In this study, nine widely distributed herbs in Chongqing have been seasonally analyzed for the amounts of total cuticular wax and for variations in its composition. Analysis has been undertaken of the distributions ofn-alkanes,n-alkanoic acids and primary alcohols, and their average chain length (ACL) and carbon preference index (CPI). Five plant species were observed in four seasons:Solanumnigrum,Conyzacanadensis,Oplismenusundulatifolius,CalystegiahederaceaandSonchusoleraceus. Four species were observed in three seasons:Kalimerisindica,Plantagoasiatica,HumulusscandensandChenopodiumglaucum. The results showed that the amount of total cuticular wax and its composition varied by plant species, with the highest total cuticular wax inSonchusoleraceus(18.42 μg/cm2) and the lowest inKalimerisindica(0.83 μg/cm2). The leaf cuticular wax inSonchusoleraceus,HumulusscandensandChenopodiumglaucumwas dominated byn-alkanoic acids and primary alcohols, whereas that in the other species was dominated byn-alkanes. In most plant species, total cuticular wax reduced from spring to autumn and then increased in winter, with the lowest levels in summer. The predominant carbons ofn-alkanes in most plant species were C29, C31and C33, except forHumulusscandensin winter andChenopodiumglaucumin spring, where C27, C29and C31predominated. The CPI ofn-alkanes in most plant species reduced from spring to autumn and then increased in winter, whereas the ACL ofn-alkanoic acids and primary alcohols in most plant species was higher in summer than winter. Overall, seasonally distributed herbs might adapt to changing environments by adjusting wax deposition on leaves, altering the average chain length of the main cuticular wax compositions and the relative contents of even and odd numbered carbons.

Key words:herbs; cuticular wax; season; Chongqing; adaptation

*通信作者Corresponding author. E-mail: qhgyj@126.com

作者簡介：高建花(1989-)，女，甘肅白銀人，碩士。E-mail: gaojhcc@126.com

基金項目：國家自然科學基金(31270450)和中央高校基本科研業務費專項(XDJK2014B002)資助。

*收稿日期：2015-04-06；改回日期：2015-07-06

DOI：10.11686/cyxb2015198

http://cyxb.lzu.edu.cn

高建花, 和玉吉, 郭娜, 郭彥軍. 重慶地區野生草本植物葉表皮蠟質的季節性變化. 草業學報, 2016, 25(1): 134-143.

GAO Jian-Hua, HE Yu-Ji, GUO Na, GUO Yan-Jun. Seasonal variations of leaf cuticular wax in herbs widely distributed in Chongqing. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(1): 134-143.