【理学论文】辽东桤木的结构植物学特性

    摘要采用光镜和电镜技术系统地研究了辽东桤木根、茎、叶结构,探讨了作为北方优良造林树种的辽东桤木速生、抗寒、耐旱的结构植物学特性。结果表明:辽东桤木当年形成的实生苗根部、茎顶端部次生生长旺盛,次生结构完整,明显表现出抗寒性特征;叶片主脉明显,机械组织发达,角质膜较厚,叶肉栅栏组织和海绵组织分化明显,表现出光合能力强,耐旱性强的特性;辽东桤木根、茎次生木质部均为散孔材,根部具有发达的枝丛状类型根瘤,这些特性为其速生生长奠定了基础。

     关键词　辽东桤木;结构植物学;特性分类号辽东桤木(Alnus sibirica)为桦木科、桤木属(Alnus)植物。世界上桤木属植物有40余种,广泛分布于亚洲、非洲、欧洲及北美洲。我国产7种1变种[1],其中在东北分布的有辽东桤木、日本桤木(A. japonica)、东北桤木(A. mandshurica)和旅顺桤木(A. sieboldiana)。辽东桤木为乔木,高6~15 m,具有发达的根瘤,为非豆科木本固氮植物,产于黑龙江、吉林、辽宁、山东等省,生于海拔700~1 500m的山坡林中、岸边或潮湿地[1]。其生长速度快、抗寒、耐旱, 10年生个体高达13 m, 胸径达20 cm。既可造林又可绿化,人工林可与药用植物朝鲜淫羊藿(Epimedium koreanumNakai)套种,进行林药立体开发。目前人们对桤木属植物已进行了深入的研究,包括部分种的根瘤超微结构[2-4]、根瘤内生菌的分离培养[5-7]、根瘤固氮能力[8-14]、光合特性[15]、人工繁殖[16-21]及造林技术[22-24] 等;但对辽东桤木的研究报道却很少。袁长芳对其根瘤内生菌的分离和培养条件进行了研究[7],成俊卿对辽东桤木茎木材的结构进行了研究[25]。为此,笔者就辽东桤木根、茎、叶结构进行系统研究,旨在为辽东桤木开发奠定理论基础。

 　材料与方法材料:辽东桤木实生苗采自通化师范学院生物专业试验实习基地,在秋季落叶后取材,苗高20 cm左右;辽东桤木成材 1)国家自然科学基金资助项目(30370862)。第一作者简介:朱俊义,男, 1966年5月生,通化师范学院,教授, 东北师范大学生命科学学院2003级博士研究生。通讯作者:陆静梅。收稿日期: 2005年7月11日。责任编辑:李金荣。采自通化市江南,海拔600m,取材树龄15 a以上。石蜡切片的制作:辽东桤木的实生苗根、茎、皮孔、叶片, 可采用石蜡切片方法制成永久装片进行观察。实验过程包括取材、固定、脱水、透明、浸蜡、包埋、切片、贴片、脱蜡、复水、番红染色、分色、脱水、透明、中性树胶封片[26]。木材三切面玻片标本的制作:对辽东桤木的根、茎次生木质部的研究,可通过制成三切面玻片标本来进行观察。实验过程为:用滑走切片机对根、茎次生木质部三切面进行切片, 切片厚度12~15μm;切片用番红染色48 h,用无水乙醇脱色、分色2次,各1 h,用二甲苯透明2次,各2 h,最后用中性树胶封片。电镜观察标本的制作:辽东桤木的根瘤形态及根、茎结构,可通过电镜扫描来观察。实验过程为:将FAA固定液固定的实验材料在无水乙醇中脱水30min,换入丙酮内30min, 再放入醋酸异戊酯内20min,而后进行临界点干燥;把样品固定在样品台上,进行离子溅射镀金膜,用S-570型扫描电子显微镜观察、摄影。

  　根的结构通过扫描电镜观察,辽东桤木根瘤为枝丛状类型瘤。 年生实生苗根瘤颗粒状,多年生根瘤由于枝丛状的瘤瓣不断增加,形成球形的根瘤,直径达1~6 cm。枝丛状瘤瓣顶端可见生长点,反复分枝形成瘤瓣(图1中a)。扫描电镜观察结果表明:辽东桤木1年生实生苗根已进行次生生长,木质化程度非常好(图1中b)。根次生木质部三切面结构为散孔材,单管孔、管孔团、径向复管孔均匀分布在生长轮中,具有单列射线,每平方毫米导管数为85(图1中c)。2.2　茎的结构辽东桤木单轴分枝,干性强,高达20m;芽具柄,芽鳞2片, 灰白色,芽顶端近圆形,幼叶具密毛。通过电镜和光镜观察可知,辽东桤木1年生实生苗茎近顶芽处,次生生长旺盛,次生木质部、次生韧皮部明显,周皮结构完整(图1中d和e)。辽东桤木茎次生木质部三切面径向复管孔较多,为散孔材,具有单列射线,每平方毫米导管数为67(图1中f)。 2.3　叶的结构辽东桤木叶具锯齿,全缘或具缺刻。光镜观察可见叶片主脉厚角组织发达,木质部排列近半月形(图1中g)。扫描电镜观察可见叶远轴面表皮细胞形状不规则,排列紧密,具少量密状毛附属物;近轴面表皮细胞排列紧密,角质膜发达(图 1中h);叶片栅栏组织、海绵组织区分明显,为异面叶(图1 中i)。