以霸王(T. xerographica)、扭叶铁兰(T. streptophylla)、维路提娜(T. velutina)、三色铁兰(T. tricolor)4个种为材料, 选取生长良好的三年生植株, 均取自江苏农林职业技术学院空气凤梨种质资源圃。

1.2.1 叶表皮结构观察

叶表皮鳞片观察:取新鲜健康完整片叶, 直接放置于麦克奥迪MSZ-140体式显微镜下, 观察叶表面鳞片情况, 并用麦克奥迪显微拍照系统进行拍照记录。

叶表皮细胞结构观察:(1)取新鲜的成熟叶片, 室温下在1%~5%双氧水溶液中浸泡 0.5~2.0 h; (2)浸泡后取出叶片, 在上表面和下表面中部, 刮除表面鳞片, 面积为2 cm × 2 cm; (3)切取叶片上刮去鳞片的部分, 撕下表皮层; (4)将撕下的表皮层用清水洗净, 浸入载玻片上的水滴中, 展平, 盖盖玻片并采用番红-固绿对染法染色观察, 用麦克奥迪显微拍照系统进行拍照并测量记录。

1.2.2 叶片解剖结构观察

参照已有石蜡切片方法^[6]并加以改进, 具体如下。

(1)材料固定:视叶片大小选取一种规格, 将叶片切成3 mm × 5 mm、4 mm × 6 mm、5 mm × 7 mm或6 mm × 8 mm的长方形小块, 切好的材料用清水冲洗后投入FAA固定液中固定, 固定液体积为固定组织的20倍。FAA固定液配置:50%乙醇、冰醋酸、甲醛体积比为18∶ 1∶ 1, 固定24~36 h。(2)材料软化:先将样品放入50%甘油、50%乙醇(95%)体积比1∶ 1的溶液中, 浸泡20~30 d。再将材料放入过氧化氢、丙酸体积比1∶ 1或2∶ 1的混合液中, 每隔0.5~1.0 h用镊子取出样品, 观察叶片材料软硬, 重复6~10次, 流水冲洗约10 min后, 用刀片试切, 若手感柔软即可。(3)材料脱水、透明:经过软化的材料脱水前先用自来水冲洗干净, 然后依次进行以下操作, 30%乙醇脱水→ 70%乙醇(番红预染过夜, 每100 mL 70%乙醇加0.5 g的番红)→ 85%乙醇(1~2 h)→ 95%乙醇(1~2 h)→ 无水乙醇(1~2 h)→ 无水乙醇(0.5~1.0 h)→ 乙醇、二甲苯体积比为3∶ 1(1~2 h)→ 乙醇、二甲苯体积比为1∶ 1(1~2 h)→ 乙醇、二甲苯体积比为1∶ 3(1~2 h)→ 二甲苯(1~2 h)→ 二甲苯(0.5~1.0 h)。(4)材料封蜡:首先熬蜡, 将白色石蜡放入瓷缸内于微波炉上加温, 待石蜡完全融化, 室温冷却, 重复30~40次, 直至石蜡完全变成乳黄色。然后封蜡, 将熬制好的黄色蜡块置于60 ℃电热恒温箱中, 融化待用。将材料放入容器内, 倒入石蜡完全淹没。(5)材料浸蜡, 封蜡完毕后置于37 ℃电热恒温培养箱中24~48 h。将电热恒温箱升温至60 ℃, 保持0.5 h, 倒去约1/3体积石蜡与二甲苯的混合物, 加入等体积纯蜡保持1~2 h → 倒去约1/2体积石蜡与二甲苯的混合物, 加入等体积纯蜡保持1~2 h→ 纯蜡Ⅰ 保持1~2 h→ 纯蜡Ⅱ 保持1~2 h。0.5 h后进行包埋。(6)材料包埋。(7)材料修块、切片。(8)材料粘片。(9)材料染色。(10)材料封片观察。用麦克奥迪显微拍照系统进行拍照并测量记录。

气孔指数=气孔个数/每幅图的面积14 cm^2[7]。

每个种随机抽取10个不同的位置, 分别用测微尺测定表皮细胞长、宽, 气孔长、宽, 叶肉组织厚度, 贮水组织厚度。

利用Microsoft excel对各数据标测定值进行统计分析, 采用SPSS软件进行差异显著性分析。

鳞片是空气凤梨不同于其他植物的主要叶片结构特征。空气凤梨上、下表皮一般都有浅灰色鳞片分布, 供试的4个种, 除扭叶铁兰下表皮鳞片密度低, 鳞片没有完全覆盖下表皮外, 其他3种空气凤梨的上、下表皮均有密集的鳞片覆盖, 表皮无裸露区域(图1)。不同种空气凤梨的鳞片微形态差异较大, 鳞片形状、覆盖形式、密度等均不同。鳞片形状主要有圆形、卵圆形、不规则形, 覆盖形式主要有覆瓦状、单个分布、紧密排列、重叠, 密度也不同(表1)。观察结果显示, 同一种空气凤梨上、下表皮鳞片微形态也有较大差异, 如霸王的上表皮鳞片形状为不规则, 覆盖形式为覆瓦状, 密度大; 下表皮鳞片形状为圆形, 覆盖形式为单个分布, 密度中等。其他3种空气凤梨的上、下表皮微形态也有明显差异, 详见图1、表1。此外, 供试的4种空气凤梨鳞片都具一个明显特征, 即同一种的上表皮鳞片密度明显大于下表皮密度。

图1

Fig.1

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图1 四种空气凤梨叶片上、下表面鳞片结构微形态 A、C、E、G分别为霸王、扭叶铁兰、维路提娜、三色铁兰的上表皮细胞鳞片; B、D、F、H分别为霸王、扭叶铁兰、维路提娜、三色铁兰的下表皮细胞鳞片Fig.1 The foliar trichomes on upper and lower epidermis in four Tillandsia species A, C, E and G were foliar trichomes on upper epidermis in T. xerographica, T. streptophylla, T. velutina, T. tricolor, respectively; B, D, F and H were foliar trichomes on lower epidermis in T. xerographica, T. streptophylla, T. velutina, T. tricolor, respectively

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 四种空气凤梨叶片表面鳞片结构微形态 Table 1 The structures of foliar trichomes on leaf surface in four Tillandsia species 种 Species 鳞片形状Foliar trichomes shape 覆盖形式Cover form 密度Density 上表皮 Upper epidermis 下表皮 Lower epidermis 上表皮 Upper epidermis 下表皮 Lower epidermis 上表皮 Upper epidermis 下表皮 Lower epidermis 霸王 T. xerographica 不规则 Irregular 圆形 Round 覆瓦状 Imbricate 单个分布, 间隔不明显 Single distribution, interval not obvious 92% 85% 扭叶铁兰 T. streptophylla 卵圆 Ovum round 不规则 irregular 覆瓦状 Imbricate 间隔距离, 单个分布 single distribution, interval obvious 93% 65% 维路提娜 T. velutina 卵圆形 Ovum round 卵圆形 Ovum round 覆瓦状 Imbricate 覆瓦状 Imbricate 75% 95% 三色铁兰 T. tricolor 不规则 Irregular 重叠 overlay 紧密排列 Closely arranged 覆瓦状 Imbricate 95% 80%

表1 四种空气凤梨叶片表面鳞片结构微形态 Table 1 The structures of foliar trichomes on leaf surface in four Tillandsia species

供试种的表皮细胞微形态有所差异, 扭叶铁兰下表皮细胞形状为近四边形且周壁浅波, 其余均为近四边形(图2)。表皮细胞大小各不相同, 细胞长1.41~2.32 μ m, 宽0.49~1.51 μ m, 其中维路提娜上表皮细胞最大, 长、宽分别达到2.32、1.19 μ m。各品种上表皮均无气孔分布, 下表皮均有气孔分布, 气孔分布形式均为不规则散列, 气孔长宽、气孔指数因种而异, 长为1.03~1.57 μ m, 宽为0.94~1.35μ m, 气孔指数为0.50~2.14(表2)。

图2

Fig.2

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图2 四种空气凤梨叶片上、下表皮细胞结构微形态 A、C、E、G分别为霸王、扭叶铁兰、维路提娜、三色铁兰的上表皮细胞结构; B、D、F、H分别为霸王、扭叶铁兰、维路提娜、三色铁兰的下表皮细胞结构Fig.2 The structure of upper and under epidermis cells in four Tillandsia species A, C, E and G were upper epidermis structures in T. xerographica, T. streptophylla, T. velutina, T. tricolor, respectively; B, D, F and H were lower epidermis structures in T. xerographica, T. streptophylla, T. velutina, T. tricolor, respectively

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 四种空气凤梨叶片表皮细胞结构微形态 Table 2 The foliar trichomes of four Tillandsia species 种 Species 细胞形状 Cell shape 细胞长 Cell length/μ m 细胞宽 Cell width/μ m 气孔排列方式 Stomata arrangement form 气孔长 Stomata length /μ m 气孔宽 Stomata width /μ m 气孔 指数 SI 上表皮 Upper epidermis 下表皮 Lower epidermis 上表皮 Upper epidermis 下表皮 Lower epidermis 上表皮 Upper epidermis 下表皮 Lower epidermis 上表皮 Upper epidermis 下表皮 Lower epidermis 霸王 T. xerographica 近四边形 Near quadrilateral 近四边形 Near quadrilateral 1.89 ab 2.05 a 1.51 a 0.65 c 无气孔 No stomata 散列 Diaperse 1.03 ab 0.94 ab 2.14 a 扭叶铁兰 T. streptophylla 近四边形 Near quadrilateral 近四边形, 周壁浅波状 Near quadrilateral, perpheral wall of sinuolate 1.84 ab 1.89 ab 1.30 ab 0.49 d 无气孔 No stomata 散列 Diaperse 1.35 ab 1.24 a 1.14 ab 维路提娜 T. velutina 近四边形 Near quadrilateral 近四边形 Near quadrilateral 2.32 a 1.57 bc 1.19 bc 1.46 ab 无气孔 No stomata 散列 Diaperse 1.46 a 1.35 a 0.86 bc 三色铁兰 T. tricolora 近四边形 Near quadrilateral 近四边形 Near quadrilateral 1.57 bc 1.41 c 0.86 c 0.92 bc 无气孔 No stomata 散列 Diaperse 1.57 a 1.14 a 0.50 c Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences at P< 0.05. 同列数据后无相同小写字母表示差异显著(P< 0.05)。

表2 四种空气凤梨叶片表皮细胞结构微形态 Table 2 The foliar trichomes of four Tillandsia species

4种空气凤梨品叶片解剖结构类似, 都有表皮、叶肉组织、贮水组织、维管束及空腔(图3)。不同种角质层厚度不同, 叶片均为等面叶, 叶肉细胞一般无栅栏组织和海绵组织的分化。霸王、扭叶铁兰、维路提娜和三色铁兰的叶肉组织厚度分别为990、1 105、300、520 μ m。不同品种贮水组织的数量和厚度也不同, 霸王的贮水组织数量多, 靠近上表皮, 厚度约520 μ m; 扭叶铁兰的贮水组织数量多, 靠近上表皮, 厚度约320 μ m; 维路提娜的贮水组织数量多, 上、下表皮均有分布, 厚度约450 μ m; 三色铁兰的贮水组织数量多, 靠近下表皮, 厚度约120 μ m。不同种空气凤梨的叶肉细胞中间部位均有较多维管束均匀分布, 且都有明显的空腔, 空腔一般与维管束并排间隔排列。

图3

Fig.3

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	图3 四种空气凤梨叶片解剖结构 A、B、C、D分别为霸王、扭叶铁兰、维路提娜、三色铁兰。mt, 叶肉组织; wst, 储水组织; vb, 维管束; ac, 空腔Fig.3 The leaf anatomical structure of four Tillandsia varieties A, B, C and D were T. xerographica, T. streptophylla, T. velutina and T. tricolor, respectively. mt, mesophyll tissue; wst, water storage tissue; vb, vascula rbundle; ac, air cavity