蘋(píng)果不同矮化砧木品種葉片的組織細(xì)胞學(xué)研究

秦立者，楊素苗，張春鋒，石海強(qiáng)，王 順，顧玉紅*

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院石家莊果樹(shù)研究所，河北 石家莊 050061；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院，河北 石家莊 050051；3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北 保定 071000）

蘋(píng)果矮化密植栽培樹(shù)體矮小，便于管理，結(jié)果早，果實(shí)品質(zhì)好，且便于品種更新，有利于實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果的集約化栽培，已成為現(xiàn)代蘋(píng)果生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)[1-5]。蘋(píng)果矮化砧木的選育及利用是實(shí)現(xiàn)矮化密植的最主要途徑，因此，世界各國(guó)均開(kāi)展了蘋(píng)果矮化砧木的選育工作并培育出一大批矮化砧木，如，英國(guó)的M系和MM系，美國(guó)的CG系，加拿大的O系，（前）蘇聯(lián)的B系，德國(guó)的J系，日本的JM系等[6，7]。我國(guó)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始陸續(xù)從國(guó)外引進(jìn)蘋(píng)果矮化砧木，在試驗(yàn)應(yīng)用的同時(shí)也進(jìn)行了一些選育研究，并選育出一批有特色的蘋(píng)果矮化砧木，主要有SH系、S系、GM256、GM310、77-34、遼砧 2 號(hào)、KM、CX 系和 J系等[8-18]。我國(guó)雖然選育出了較多的矮化砧種類，但全國(guó)矮砧蘋(píng)果的栽培比例仍然很小，矮砧蘋(píng)果種植面積不足蘋(píng)果種植總面積的10%[19-22]。楊廷楨等[23]對(duì)5種中間砧（M26、SH1、Y-1、Y-B094、Y-C002） 進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，柵欄組織厚度與矮化性呈正相關(guān)。不同品種的葉片結(jié)構(gòu)不同，這些結(jié)構(gòu)的差異可能造成了植物功能的不同。史寶勝等[24]對(duì)10種蘋(píng)果矮化砧木（海棠、MM106、 SH9、 SH5、 SH38、 MM26、 SH40、 CG24、 B9、MAC）葉片和枝的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，葉片組織結(jié)構(gòu)與矮化存在一定的聯(lián)系。但是截至目前，尚未見(jiàn)到有關(guān)不同矮化程度蘋(píng)果砧木品種葉片組織細(xì)胞學(xué)比較研究的報(bào)道。

以極矮化、矮化、半矮化和非矮化蘋(píng)果砧木品種的成熟葉片為材料，采用石蠟切片技術(shù)，運(yùn)用光學(xué)顯微鏡觀察葉片橫截面的組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并對(duì)不同矮化程度砧木品種之間的葉片進(jìn)行比較，旨為蘋(píng)果矮化砧木篩選提供組織細(xì)胞學(xué)方面的理論依據(jù)。

1 材料與方法

選用4類矮化程度不同的8個(gè)蘋(píng)果砧木品種進(jìn)行試驗(yàn)，其中，非矮化類砧木品種為海棠，半矮化類砧木品種為SH3和SH37，矮化類砧木品種為SH38、M26、B9和Mark，極矮化類砧木品種為P22。

選取樹(shù)冠外圍向陽(yáng)部位、生長(zhǎng)發(fā)育良好的1 a生枝條中部完整成熟葉片為試材，每種砧木均取10片，在葉片中部以中脈為中心徒手切取1 cm2左右的葉樣，立即放入FAA固定液中固定，然后采用常規(guī)石蠟切片法制片。在光學(xué)顯微鏡下，觀測(cè)葉片厚度，以及上表皮、下表皮、柵欄組織和海綿組織的厚度。每樣重復(fù)3次，每次重復(fù)30個(gè)視野。計(jì)算柵海比（柵欄組織厚度/海綿組織厚度）。

利用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan’s進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋(píng)果不同矮化砧木品種的葉片厚度比較

蘋(píng)果不同砧木品種的葉片厚度為173.70-219.46μm，指標(biāo)值順序?yàn)?M26躍Mark躍P22躍B9躍海棠躍SH3躍SH37躍SH38，其中，矮化砧木品種Mark、M26和B9與極矮化砧木品種P22的葉片厚度差異均不顯著，而半矮化砧木品種SH3和SH37、矮化砧木品種B9、極矮化砧木品種P22的葉片厚度與非矮化砧木品種海棠差異也均不顯著（圖1）。表明葉片厚度與砧木的矮化程度關(guān)系不明顯。

圖1 蘋(píng)果不同砧木品種的葉片厚度Fig.1 The leaf thickness of apple rootstocks

2.2 蘋(píng)果不同矮化砧木品種的葉片上表皮結(jié)構(gòu)比較

蘋(píng)果葉片上表皮由1層長(zhǎng)卵型或圓形的不規(guī)則細(xì)胞組成，細(xì)胞相互嵌合無(wú)縫隙。蘋(píng)果不同砧木品種的葉片上表皮厚度為8.06-13.50μm，指標(biāo)值順序?yàn)楹Ｌ能SSH3躍SH37躍B9躍SH38躍P22躍M26躍Mark，其中，非矮化砧木品種海棠的葉片上表皮厚度與7個(gè)矮化類砧木品種的差異均達(dá)到了顯著水平，而極矮化砧木品種P22的葉片上表皮厚度與矮化砧木品種M26、B9和SH38差異均不顯著（圖2）。表明蘋(píng)果不同矮化砧木類型的葉片上表皮厚度大體表現(xiàn)為非矮化躍半矮化躍矮化和極矮化砧木，但葉片上表皮厚度與砧木矮化程度的關(guān)系并不明顯。

圖2 蘋(píng)果不同砧木品種的葉片上表皮厚度Fig.2 The upper epidermis thickness of apple rootstocks

2.3 蘋(píng)果不同矮化砧木品種的葉片下表皮結(jié)構(gòu)比較

蘋(píng)果葉片下表皮結(jié)構(gòu)與上表皮相似，也是由1層長(zhǎng)卵型或圓形的不規(guī)則細(xì)胞組成，細(xì)胞相互嵌合無(wú)縫隙。蘋(píng)果不同砧木品種的葉片下表皮厚度為8.23-10.49μm，與上表皮厚度相比均較薄，指標(biāo)值順序?yàn)镾H3躍SH37躍SH38躍B9躍Mark躍海棠躍M26躍P22，其中，僅半矮化砧木品種SH3和SH37與非矮化砧木品種海棠的差異達(dá)到了顯著水平，而其他矮化類砧木品種與海棠差異均不顯著（圖3）。表明葉片下表皮厚度與砧木的矮化程度關(guān)系不明顯。

圖3 蘋(píng)果不同砧木品種的葉片下表皮厚度Fig.3 The lower epidermis thickness of apple rootstocks

2.4 蘋(píng)果不同矮化砧木品種的葉片柵欄組織結(jié)構(gòu)比較

蘋(píng)果葉片柵欄組織為2層整齊排列的柵欄狀葉肉細(xì)胞，與上表皮緊密連接。蘋(píng)果不同砧木品種的葉片柵欄組織厚度為90.00-110.88μm，指標(biāo)值順序?yàn)镻22躍M26躍B9躍SH38躍SH37躍Mark躍SH3躍海棠，其中，極矮化砧木品種P22和非矮化砧木品種海棠與其各自除外的其他砧木品種差異均達(dá)到了顯著水平；半矮化砧木品種SH3與SH37無(wú)顯著差異，且二者與矮化砧木品種SH38和Mark差異也均不顯著，而矮化砧木3個(gè)品種M26、B9和SH38之間無(wú)顯著差異（圖4）。不同矮化砧木類型的葉片柵欄組織厚度平均值順序?yàn)闃O矮化（110.88μm）躍矮化 （100.67μm）躍半矮化 （95.37μm）躍非矮化（90.00μm），表明隨著砧木矮化程度的加大，葉片柵欄組織厚度逐漸增加。葉片柵欄組織厚度與砧木矮化程度的相關(guān)關(guān)系明顯，因此認(rèn)為，葉片柵欄組織厚度可以作為篩選砧木矮化程度的指標(biāo)。

圖4 蘋(píng)果不同砧木品種的葉片柵欄組織厚度Fig.4 The palisade tissue thickness of apple rootstocks

2.5 蘋(píng)果不同矮化砧木品種的葉片海綿組織結(jié)構(gòu)比較

蘋(píng)果葉片海綿組織位于柵欄組織與下表皮之間，為多層散亂排列的不規(guī)則細(xì)胞，細(xì)胞間隙較大。蘋(píng)果不同砧木品種的葉片海綿組織厚度為61.72-85.85μm，指標(biāo)值順序?yàn)楹Ｌ能SMark躍B9躍M26躍SH38躍SH37躍P22躍SH3，其中，矮化砧木品種Mark、B9和M26與非矮化砧木品種海棠差異不顯著，半矮化砧木品種SH37與矮化砧木品種SH38、M26、B9和Mark以及極矮化砧木品種P22差異也均不顯著（圖5）。表明葉片海綿組織厚度與砧木的矮化程度關(guān)系不明顯。

圖5 蘋(píng)果不同砧木品種的葉片海綿組織厚度Fig.5 The spongy tissue thickness of apple rootstocks

2.6 蘋(píng)果不同矮化砧木品種的葉片柵海比比較

蘋(píng)果不同砧木品種的葉片柵海比為1.05-1.55，指標(biāo)值順序?yàn)?P22躍SH3躍 （SH38=M26=SH37） 躍B9躍Mark躍海棠，其中，半矮化砧木品種SH3的葉片柵海比與極矮化砧木品種P22差異不顯著，但二者與其他品種差異均達(dá)到了顯著水平，所有矮化類砧木品種均與非矮化砧木品種海棠差異達(dá)到了顯著水平（圖6）。不同矮化程度砧木類型的葉片柵海比平均值順序?yàn)闃O矮化（1.55）躍半矮化（1.43）躍矮化（1.28）躍非矮化（1.05），大體表現(xiàn)為砧木品種矮化程度越高，葉片柵海比越大。表明葉片柵海比與砧木的矮化程度有一定的關(guān)系，但相關(guān)性不明顯。該研究結(jié)果還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

圖6 蘋(píng)果不同砧木品種的葉片柵海比Fig.6 The palisade spongy ratio of apple rootstock

3 結(jié)論與討論

本研究中，蘋(píng)果不同砧木品種的葉片上表皮與下表皮結(jié)構(gòu)相似，均由1層不規(guī)則的細(xì)胞組成，且細(xì)胞相互嵌合無(wú)間隙。葉片表皮細(xì)胞具有保護(hù)和儲(chǔ)水功能，其厚度在一定程度上反映了控制水分的能力。本研究結(jié)果表明，蘋(píng)果砧木品種的葉片上表皮厚度均大于下表皮厚度，葉片上表皮細(xì)胞的鎖水能力更強(qiáng)。與楊廷楨等[23]的觀點(diǎn)一致。

海綿組織是葉肉的一種綠色薄壁組織，其細(xì)胞形狀多樣，層次不清，排列疏松，間隙較大。本研究結(jié)果表明，矮化砧木品種SH3的葉片海綿組織厚度最小且顯著低于其他品種，非矮化砧木品種海棠的葉片海綿組織厚度最大，但不同矮化程度砧木的葉片海綿組織厚度規(guī)律不明顯。這與史寶勝等[24]對(duì)10種蘋(píng)果矮化砧木葉片的研究結(jié)果相一致。

柵欄組織含有大量的葉綠體，是植物光合作用的活動(dòng)中心，也是葉片結(jié)構(gòu)中對(duì)脅迫條件最敏銳的組織。蘋(píng)果成熟葉片的柵欄組織細(xì)胞一般排列為2層，長(zhǎng)圓柱狀，緊靠并垂直于上表皮，緊密排列呈柵欄狀，利于各種物質(zhì)的進(jìn)出，特別是使植物易于吸收光線。本研究中，極矮化砧木品種P22的葉片柵欄組織顯著高于其他品種，非矮化砧木品種海棠的葉片柵欄組織顯著低于其他品種，葉片柵欄組織厚度隨著砧木矮化程度的增大而逐漸增加，且二者關(guān)系明顯，認(rèn)為葉片柵欄組織厚度可以作為篩選砧木矮化程度的一項(xiàng)指標(biāo)。與楊廷楨等[23]對(duì)5種蘋(píng)果矮化中間砧葉片的研究結(jié)果相一致。

柵海比方面，本研究結(jié)果顯示，8個(gè)蘋(píng)果砧木品種的葉片柵海比均大于1。不同矮化程度砧木品種的柵海比平均值順序?yàn)闃O矮化砧木（P22）躍半矮化砧木（SH3、SH37） 躍矮化砧木 （SH38、M26、B9、Mark） 躍非矮化砧木（海棠），其中，極矮化砧木、矮化砧木和非矮化砧木的柵海比隨著砧木矮化程度的加強(qiáng)而增大，這與曹敏格等[25]研究了矮化砧（MAC9、CG24）與半矮化砧（SH28、SH29、CX4）葉片組織結(jié)構(gòu)后提出的“葉片柵海比隨砧木矮化性增強(qiáng)而升高”觀點(diǎn)相一致。王中英等[26]研究了矮化砧（M9、M26）、半矮化砧（M4、M7）、實(shí)生喬化砧沁源山定子太谷沙果和武鄉(xiāng)河南海棠后提出了“柵海比可以作為蘋(píng)果矮化砧木矮化性狀的綜合指標(biāo)”。但是在本研究中，半矮化砧木品種SH3和SH37的柵海比平均值大于矮化砧木品種的柵海比平均值，根據(jù)趙同生等[27]提出的“要完全確定供試砧木矮化程度的高低，需要有砧木田間生長(zhǎng)量比較試驗(yàn)的驗(yàn)證”觀點(diǎn)，我們推測(cè)植物生長(zhǎng)環(huán)境可能會(huì)造成葉片的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此，需結(jié)合砧木的生長(zhǎng)指標(biāo)對(duì)結(jié)論進(jìn)一步驗(yàn)證。