疆五种早春短命植物的比较解剖学研究

摘要：运用石蜡切片技术，对五种短命植物的根、茎、叶解剖结构进行观察。结果表明：红叶婆婆纳Veronica ferganica M.Pop.茎的中部为一大的髓腔，维管组织为周韧维管束；串球老鹳草Geraniaceae transversale（Kar.et Kir.）Vved.茎中具大量的蔟晶及内含物，维管组织分为三部分，呈三角形分布；弯果葫芦巴Trigonella ammophilus Kar.et Kir.根的次生木质部呈不规则状散生于中柱内，周皮较薄，韧皮纤维明显，叶具周木维管，栅栏组织指状，紧密排列，气孔不多，下陷；长柄葫芦巴Trigonella cancellata Desf.叶的上、下表皮气孔均较多，稍下陷，具孔下室，栅栏组织排列较疏松；镰刀卷耳Cerastium falcatum Bge.根的髓部薄壁细胞有簇晶，茎的维管组织与根一样分成四块，叶表皮细胞具分泌功能。在这五种短命植物中，大多数植物的根、茎、叶细胞排列较疏松，表皮细胞膨大，能储存大量的水分；茎、叶表皮多由单层细胞组成，有些细胞具有分泌功能；茎和叶上具单毛或腺毛，这有利于反射阳光，防止水分的流失；同时，叶均为两面叶，富含叶绿体，能充分进行光合作用。这些特征对研究植物适应环境的能力以及在植物分类上具有一定的科学依据。

关键词：短命植物 比较解剖学 石蜡切片技术

中图分类号：Q949 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0152-02

短命植物又称短营养期植物[1]，或称早春短命植物[2]，它们一般都较矮小，但花果繁多，植株高往往只有5～30cm，即使某些植株高度仅2～5cm的矮小植物也是结果累累。短命植物的生活周期一般只有两个月左右，更短的约一个半月，最多的也只有两个半月，它们常常是新疆北部干旱地区，当乍暖还寒的早春三月底到四月初利用早春雨水和融化的雪水发芽生长、到六月花开果熟，随即植株枯死而完成生活史。新疆是短命植物分布较集中的地区，有该类植物200余种，占全国的90%以上，它们分别隶属于27个科97属。从水平分布看，其空间分布格局是围绕准噶尔盆地四周，以天山北麓为主，以西部的伊犁谷地种类最多，西北部的塔城盆地种数约为伊犁谷地的1/2，北部的阿勒泰山麓地区则更少，并由西向东逐渐减少到只有10种左右；垂直分布主要是广阔的山前平原（包括古尔班通古特沙漠边缘的固定和半固定沙丘、沙地），种类高达70%左右，进入草原带的约25%，只有少数种上升到山地针叶林林缘及草甸带，明显地表现出随海拔上升而种数减少的规律[1，2]。各科、属的种类在植物区系和植被中的作用各不相同，在四季牧场中的春秋场，特别是春场，新萌生的早春短命植物对恢复牲畜冬瘦春乏起着重要作用。它们中还有许多早春花卉是我国北方地区园林绿化美化的优良种质资源，如郁金香、百合等；短命植物中还有一些药材，如贝母、元胡、阿魏等[3～5]。因此，对短命植物的研究已在区系分布、生态特征、形态学、结构解剖学等多方面做过一些研究[6～12]，但对本实验中的五种短命植物[13]做结构解剖学[14～15]研究还未见报道，因此，本研究在前人研究的基础上，比较各类群短命植物在结构上的异同，应用这些结构特征来作为短命植物的分类、分析其系统关系以及植物对生态环境的适应性。

1 材料与方法

标本采自新疆乌鲁木齐市郊区及米泉十三户汽改厂以东荒坡地区。海拔955m。

将新鲜材料的根、茎、叶分别放入FAA固定液中，经抽气后固定。在酒精脱水时加入番红（在70%酒精中）进行整体染色，石蜡包埋后进行切片（厚6mm）、二甲苯进行脱蜡透明、加拿大树胶封片，在OLYMPUS显微镜下观察并摄影。

2 观察结果

2.1 红叶婆婆纳 Veronica ferganica M.Pop.

植株常带红色，根的表面周皮不明显，只有破损的表皮，表皮细胞排列不规则，皮层细胞大，壁薄，皮层厚67.2mm，内皮层明显，细胞排列整齐；茎厚228mm，具单毛及腺毛，表皮细胞下有2层含叶绿体的厚壁细胞，内皮层明显，维管束为周韧维管束，髓部为一大空腔，但有环髓带；叶为两面叶，厚240mm，具腺毛，上、下表皮各一层，细胞排列稀疏，气孔向外凸起，具孔下室，叶片中维管束少，栅栏组织细胞排列稀疏，厚108mm，海绵组织细胞排列不规则，厚86.4mm。

2.2 串球老鹳草Geraniaceae transversale（Kar.et Kir.）Vved.

植株具块状茎，根的横切面呈波浪形，周皮很厚，皮层厚薄不等，细胞大，具内含物，维管组织内具大量的蔟晶及内含物；茎表皮细胞2层，皮层细胞4～5层，排列紧密，具单毛及腺毛，气孔下具气孔窝，茎中维管组织分为三部分，呈三角形分布；基生叶具线形的细裂片，叶为两面叶，厚204mm，表皮具腺毛，气孔微凸，具孔下室，上、下表皮各1层大细胞，均具分泌细胞，栅栏组织细胞长指状，2层，排列紧密，厚96mm；海绵组织细胞排列疏松，厚72mm。

2.3 弯果葫芦巴 Trigonella ammophilus Kar.et Kir

植物根的周皮较薄，皮层厚64.8mm，排列紧密，初生木质部为多元型，次生木质部呈不规则状散生于中柱；茎呈不规则多边形，表皮细胞大小不一，皮层中厚壁细胞与薄壁细胞相间隔排列，韧皮纤维明显，排列较紧密，厚74.4mm；叶为两面叶，厚177.6mm，具周木维管，上、下表皮各一层，具分泌功能，气孔不多，下陷，栅栏组织细胞短指状，3～4层，紧密排列，厚81.6mm，海绵组织细胞排列规则，厚60mm。

2.4 长柄葫芦巴Trigonella cancellata Desf

植物的根具较厚的周皮，皮层厚72.6mm，初生木质部为六元型，次生木质部导管大，呈环状排列在中柱边上；茎呈不规则多边形，角质膜较薄，表皮具分泌细胞，皮层中厚壁细胞2～3层，但排列疏松，气孔不下陷，其下有空腔，韧皮纤维不明显；叶为两面叶，厚201.6mm，上、下表皮气孔均较多，稍下陷，具气孔窝，表皮细胞均具分泌功能，栅栏组织细胞排列较疏松，棒状2～3层，厚96mm，海绵组织细胞不规则的疏松排列，厚64.8mm。

2.5 镰刀卷耳 Cerastium falcatum Bge

植株上被单一的短柔毛，根横切面椭圆形，表皮凹凸不平，细胞大，排列不规则，皮层细胞2～3层，厚76.8mm，内皮层细胞上具凯氏带，髓部薄壁细胞有簇状结晶，中间有空腔；茎表皮具腺毛，表皮细胞排列整齐，气孔下有空腔，维管组织与根一样分成四块；叶为两面叶，厚129.6mm，上下表皮各一层，细胞大而疏松，具分泌功能，上表皮气孔下陷，而下表皮气孔多于上表皮，气孔突出，叶肉细胞间隙大，栅栏组织排列稀疏，厚60mm，海绵组织排列不规则，厚50.4mm。

3 讨论

通过观察：这五种植物分属4科，4属，虽然同是早春短命植物，并具有一定的旱生植物的特点，但还是均为中生植物，但其主要不是通过内部结构的特化，而是利用其特殊的生理特性和短的生活周期来完成整个生活史，以达到对干旱环境的适应。其特点如下。

（1）红叶婆婆纳根的皮层细胞较大，排列疏松；而串球老鹳草根的横切面呈波浪形，周皮厚，这样可以增大细胞和植物的吸水面积，并有利于水分的储存和加强支撑。（2）串球老鹳草的根和镰刀卷耳的茎在髓部的薄壁细胞中有簇晶，结晶细胞能有效地沉积盐分，具一定的储盐功能；而镰刀卷耳根的内皮层上的凯氏带，具有选择有用成分进入根的维管束中的作用，这样也能防止一些有害成分进入植物体内。（3）由于早春短命植物是在冰雪刚刚融化时就生长发育了，因此水分充足，而又因为它们的生活周期短，植物为适应环境，叶表皮细胞大，叶片细胞排列疏松，以便能够充分吸收和储存水分；有的植物茎、叶表皮具单毛或腺毛，气孔下陷，具气孔窝，这样可以减少水分的蒸发。（4）这五种植物的叶都为两面叶，下表皮气孔较多，多凹陷，叶中栅栏组织和海绵组织厚度比值较高，多数的输导组织发达；茎皮层及叶肉细胞中具大量叶绿体，这样植物在低温和弱光的春季，也可以充分地进行光合作用，并在较短的时间完成整个发育阶段，因此，这些结构也较好地适应了强辐射、温差大等不利的生活环境。（5）不同科、属植物的根、茎、叶结构大不相同，但同属的两种植物，如：弯果葫芦巴和长柄葫芦巴营养器官的结构却相差不大，区别只在细微之处：弯果葫芦巴根的初生木质部为多元型，茎、叶中各组织的细胞排列较紧密，气孔不多并且下陷，叶中维管束为具周木维管；而长柄葫芦巴根的初生木质部为多元型，茎、叶中的组织细胞排列较疏松，气孔多，稍下陷。这些细微区别对植物分类可提供一些理论依据。

参考文献

[1] 任珺，陶玲.新疆北部短命植物的特征分析[J].草业科学，2005.

[2] 毛祖美，张佃民.新疆北部早春短命植物区系纲要[J].干旱区研究，1994.

[3] 张立运.新疆的短命植物（一）独特的生态学特点[J].植物杂志，2002.

[4] 张立运.新疆的短命植物（二）物种多样性及生态分布[J].植物杂志，2002.

[5] 张立运.新疆的短命植物（三）群落学意义和资源价值[J].植物杂志，2002.

[6] 崔大方，于喜风.新疆禾本科短命植物的生物学与生态学特征[J].新疆师范大学学报（自然科学版），1994.

[7] 毛祖美.新疆郁金香植物的研究[J].干旱区研究，1984.

[8] 李向义.新疆短命植物根系特征与立地条件的关系[J].干旱区研究，2000.

[9] 潘伟斌，黄培祐.四种短命植物若干生物学生态学特性的研究[J].植物生态学报，1995.

[10]吕自力，黄培祐，刘立，等.莫索湾150团沙区短命植物与小地形的关系[J].新疆环境保护，1995.