缺氮处理对玉米叶片形态解剖学数量指标的影响

【摘　要】本文对缺氮和正常条件下两个玉米品种九单48和江育504叶片上下表皮单位面积的细胞数和脉岛中的细胞数进行了观测和定量分析，并对叶片的脉岛进行了分类，探讨了叶片发育的机理。结果表明，脉岛分化的临界细胞数量在500~700之间；叶面积不是随着脉岛面积的增大而增大，而是随着脉岛数量的积累而增大。

【关键词】玉米叶片；缺氮；数量指标；脉岛

THE EFECT OF N DEFICIENCY ON MORPHOLOGICAL AND ANATOMICAL QUANTITATIVE INDEX OF MAZE LEAVES

【Abstract】We observed the leaf microstructrer of two maize varieties—Jiudan 48,Jiangyu 504,and a preliminary classification has been done on areole.To study quantitatively the cells number of areole and the cell density of upper and lower epidermis in N deficiency,and explorede the mechanism of leaf development.And the results showed that: The critical cellular quantity of areole differentiation was between 500 and 700. The leaf area increased with the number of the areole but not the areole area increased.

【Key words】Maize leaves;Nitrogen deficiency;Quantitative index;Areole

玉米（zea mays L.）属禾本科玉米属玉米种，是重要的粮食作物，也是我国北方主要栽培的作物之一，在种植业中占有举足轻重的地位，对增加农民收入和外贸出口有重要意义。玉米具有很高的营养价值，也是发展畜牧业的优质饲料和工业原料。过去有关玉米缺素的生理生化特性研究[1-3]的报道很多，但对于缺素与叶片的形态解剖学数量指标及发育影响方面的研究却鲜有报道。

叶是植物的重要器官之一，过去对其形态解剖结构及功能进行了大量研究。玉米叶脉为平行脉，很多横行脉连接于平行脉之间， 围成一个个封闭的小空间，这一被围起来的小空间叫做“脉岛”或“脉间区”[4-6]。叶片就是由这些脉岛所构成的，而叶片的生长发育和叶面积的增加则与这些脉岛密不可分。

植物的生长发育期缺少氮，生育就会停滞。缺氮时叶绿素形成受阻，使叶片颜色变淡变黄，光合作用减弱甚至停止；蛋白质等含氮物质的合成过程明显下降，细胞的分裂和伸长受到限制，导致植株细弱，叶形变小，叶色发黄，且老叶易变黄干枯脱落[7]。

本文以玉米为试材，通过对缺氮培养条件下玉米叶片形态解剖学数量指标的定量分析来研究玉米叶片生长与脉岛之间的关系，为研究玉米叶片的发育机理提供理论依据。

1.材料与方法

1.1材料

江育504和九单48二个玉米品种，购于哈尔滨种子公司。

1.2方法

1.2.1幼苗培养

选籽粒饱满的玉米种子，在75％的酒精中消毒10s，然后在5％的Ca(ClO)2溶液中浸泡10min。浸种14h后在25℃条件下暗中催芽3d，每天换蒸馏水。出芽后挑整齐一致的萌发种子于培养皿中，在暗中继续用蒸馏水培养2d。分苗于玻璃瓶中，用完全培养液25℃光下培养7d，去胚乳后开始进行缺N处理。每7d更换一次培养液，按时通气、调溶液PH。以完全培养液培养为对照。

在不同时期玉米叶片下表皮细胞密度对照间第二次测量结果较第一次与第三次测量结果偏小，第二次测量与另外两次间存在显著差异，但第一次与第三次间无显著差异；缺氮处理间各次测量之间都存在显著差异，这可能与缺氮培养之后细胞体积生长缓慢，逐渐变小有关。但总体上缺氮处理各次测量结果均大于对照，同时也证明了缺氮处理细胞要小于对照。

1.2.2脉岛数量指标的比较

脉岛之间面积大小相差很大，在九单48中最大的可达到0.32mm2，最小的仅0.03mm2；在江育504中最大的可达到0.34mm2，最小的仅0.03mm2。由图2-1可以看出脉岛长度分布符合正态分布，大部分都集中在0.06~0.12mm之间。并且对长度及面积做图分析得出（图2-2），最长脉岛面积达到最大，最短的脉岛面积达到最小，可据此对脉岛进行分类，长度在0.03~0.06mm之间的为第I类脉岛，长度在0.06~0.12mm之间的为第II类脉岛，长度在0.12~0.22之间的为第III类脉岛。

图1 脉岛长度分布图

Fig. 1 Length distribution graph of areole

图2脉岛面积随长度变化趋势

Fig.2 Trend of areole area follow the length change

对不同时期缺氮与对照玉米叶片横切细胞层数均在4层左右，通过表5可知，横切细胞直径在不同时期间无显著差异，直径无明显变化，对照为0.04mm左右，缺氮处理为0.03mm。

表1不同时期叶片横切面细胞直径的比较（单位：mm）

Table1 Compare of different periods transaction cell diameter（unit：mm）对不同时期第Ⅰ类与第Ⅲ类的脉岛所含细胞数进行分析，结果见表6。可以看出，三次所得脉岛所含细胞数相差不大，第Ⅰ类脉岛所含细胞数在200左右，第Ⅱ类脉岛所含细胞数在350左右，第Ⅲ类脉岛所含细胞数在500左右，第Ⅰ+Ⅲ类脉岛所含细胞数在700左右，总体看来两个品种第Ⅰ类脉岛所含细胞数最小，第Ⅲ类最大，第Ⅱ类居中。