中国兜兰属23种植物叶表皮微形态特征初步研究

利用光学显微镜对兜兰属(Paphiopedilum)23种植物叶片进行观察,并对其中14种叶表皮微形态性状测量数值进行主成分分析和聚类分析。结果显示:23种植物叶表皮均有较厚角质层,上表皮细胞多为多边形和卵圆形,无气孔分布,部分种叶上表皮细胞有表皮毛,表皮细胞表面会形成乳突状突起,并且一个细胞只形成一个乳突,多数种的叶表面会呈现明显或不明显的龟背隆起,细胞大小及细胞密度在不同种之间存在极大差异;气孔器广泛分布于下表皮,由保卫细胞构成,排列无规则,外壁呈不同程度加厚。主成分分析表明,特征值大于1的主成分共有4个,基于4个主成分进行聚类,结果可将兜兰属分为两大类,即宽瓣亚属(Brachypetalum)和兜兰亚属(Paphiopedilum),小萼亚属(Parvisepalum)被聚类于宽瓣亚属中。本研究表明兜兰属种间部分叶表皮形态特征具有一定的稳定性,叶片表皮细胞的形状与垂周壁式样变异不大;受环境气候的影响,气孔器大小及气孔密度在不同种间的分布不同,表现出种间多样性,因此这部分叶表皮微形态特征可作为其分类的参考依据。

镉胁迫对鸡冠花种子萌发及幼苗生理生化特性的影响

采用水培法和盆栽法测定分析不同浓度Cd(0、50、100、150、200 mg/L)胁迫对鸡冠花种子萌发、幼苗生物量、叶片光合色素、渗透调节物质(可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸)、丙二醛(MDA)、低分子巯基化合物(GSH、GSSG、Cys、NPT)含量以及抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性的影响,探讨鸡冠花耐受Cd胁迫的能力及其生理机制,为植物解毒机制提供基础资料。结果显示:(1)鸡冠花种子的发芽势、发芽率和发芽指数在低浓度Cd处理下提高,而活力指数、根长及苗长在各浓度Cd胁迫下均不同程度降低,以上指标均在低浓度(50、100 mg/L)Cd胁迫下受到显著抑制,且根长受抑制程度显著高于苗长;幼苗生物量(整株鲜重、地上部分鲜重及地下部分鲜重)在200 mg/L Cd胁迫时受到显著抑制,较对照分别下降了61.9%、58.4%和72.7%;根冠比及主根长虽未受到显著影响,但总体呈现降低趋势。(2)鸡冠花幼苗叶片叶绿素和类胡萝卜素含量在100~200 mg/L Cd胁迫下均显著降低,叶片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量在Cd胁迫下总体呈升高趋势,并分别在50、150、200 mg/L时显著升高。(3)鸡冠花幼苗叶片各抗氧化酶活性在Cd胁迫下呈不同变化趋势,POD和APX活性在各浓度Cd胁迫分别增加23.1%~304.2%和160.0%~280.0%;SOD活性在各浓度Cd胁迫均受到抑制,但仅在150 mg/L时显著降低43.2%;CAT活性在50~150 mg/L Cd胁迫下显著增强了46.6%~66.5%,但在200 mg/L Cd胁迫却显著降低59.5%。(4)高浓度(200 mg/L)Cd胁迫下鸡冠花幼苗叶片巯基化合物GSH、GSSG、Cys、NPT含量分别比对照上升了53.2%、164.2%、53.9%和0.79%,而GSH/GSSG比值显著降低。研究发现,鸡冠花种子萌发期和幼苗期对Cd胁迫均具有一定的耐受力,但高浓度Cd胁迫仍致使幼苗部分抗氧化酶活性降低,ROS过量积累,引起膜脂过氧化程度加深,其产物MDA含量逐渐升高;Cd胁迫促进低分子巯基化合物含量呈不同幅度的增加,但GSH/GSSG比值下降,细胞内氧化还原反应(Redox)受到抑制,导致幼苗正常生长代谢受阻,生物量持续降低。