張騰駒 陳小紅 劉 靜 康喜坤

(四川農(nóng)業(yè)大學林學院，溫江 611130)

珙桐(Davidiainvolucrata)，又名水梨子、鴿子樹，隸屬珙桐科(Nyssaceae)珙桐屬(Davidia)，多年生落葉喬木，為第三紀古熱帶植物區(qū)系孑遺物種[1]。主要分布于四川、湖北、湖南、甘肅、云南、貴州等省，其中四川為其最主要分布地，僅雅安市滎經(jīng)縣內(nèi)就分布有近10萬畝珙桐林[2]。珙桐樹形優(yōu)美，花型如白鴿，極具觀賞價值，材質(zhì)堅硬，是珍貴的用材樹種資源[3]。珙桐大多生長于海拔較高的峽谷中，對環(huán)境要求較高，其對高溫脅迫極為敏感，在39℃脅迫中超過4 h時，珙桐幼苗植株葉片即出現(xiàn)褐色壞死斑點和不可逆轉(zhuǎn)萎蔫現(xiàn)象[4]。有研究表明[5]，隨著近年全球氣候變化的加劇，預(yù)計在2070年，野生珙桐的分布范圍將縮減為當前的30%，而且分布范圍破碎化將更加嚴重，這對珙桐資源的保護是極為不利的。因此，加強對珙桐耐熱機理的研究，了解其對高溫脅迫的應(yīng)對機制，對野生珙桐資源的保護、引種栽培和耐熱優(yōu)良種的選育是極為重要的。

耐熱性是植物對自然界高溫適應(yīng)的一種遺傳特性，由多基因控制[6]。全球變暖日益加劇的背景下，熱脅迫成為影響植物正常生長發(fā)育的最普遍非生物逆境之一。植物對熱脅迫的響應(yīng)和適應(yīng)機制也一直是植物生理生態(tài)學研究的重點[7]。植物生理生化指標易受局部小環(huán)境變化而產(chǎn)生不同變化[8]，而形態(tài)與組織解剖結(jié)構(gòu)是植物與環(huán)境長期互作的結(jié)果，受環(huán)境變化影響較小，具有較高的穩(wěn)定性，能夠較為直觀地反映植物對環(huán)境適應(yīng)能力的強弱[9]。葉片是植物進行光合作用、呼吸作用和水分交換最主要的器官，對溫度、水分、光照等環(huán)境因子的反應(yīng)較為明顯。從某種程度上說，葉片是植物與環(huán)境進行交流的重要媒介，是其長期適應(yīng)環(huán)境過程中可塑性最大的器官，并在不同環(huán)境選擇壓下形成不同的適應(yīng)型[10～11]。一般認為，耐熱性較強的植物種具有較大的葉片厚度、柵欄組織厚度、柵海比以及較大的氣孔密度[12]，并且關(guān)于植物葉解剖結(jié)構(gòu)與高溫脅迫的研究已在杜鵑[13]、梭梭[14]、報春[15]等植物中有所報道，但是關(guān)于珙桐葉解剖結(jié)構(gòu)與耐熱性的研究卻較少。本試驗通過對四川省不同種群珙桐葉解剖結(jié)構(gòu)進行觀察比較，綜合評價不同珙桐種群的耐熱性，以期探明珙桐耐熱性的結(jié)構(gòu)機理，為野生珙桐資源的保護、引種馴化以及園林品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料采集

在四川省珙桐資源全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇分布區(qū)內(nèi)15個天然種群為對象，各種群地理位置見表1。在保證所選取植株具有代表性的基礎(chǔ)上，每一種群內(nèi)選取6株生長健康，無明顯病蟲害的珙桐植株，并且植株間距不小于20 m，每一植株選取10片(東、西、南、北、中每一方位各兩片)生長于植株樹冠外圍的當年生枝由下至枝頂上第4、5片完全伸展且無病蟲害的成熟葉片于保鮮箱內(nèi)帶回實驗室。

將采集的葉片沿主脈長度1/2處切成2個長10 mm，寬5 mm的小塊，經(jīng)FAA固定液固定后，分別用于組織結(jié)構(gòu)和氣孔特征觀察。

1.2 葉片組織結(jié)構(gòu)觀察

采用常規(guī)石蠟切片法[16]。經(jīng)FAA固定液固定后，用常規(guī)石蠟切片法制片，切片厚度為10～15 μm，用番紅—固綠雙重染色，中性樹膠封片。將永久切片放在Olympus-BX51光學顯微鏡下觀察，經(jīng)DP20成像系統(tǒng)成像后，采用Image-Pro-plus軟件測量其總厚度、上下表皮角質(zhì)層厚度、上下表皮細胞厚度、柵欄組織與海綿組織厚度。每一植株觀察10張切片，每個制片選10個視野進行測量，每項指標設(shè)置10個重復(fù)，記錄觀測值，并計算測量結(jié)果的算術(shù)平均值。

1.3 葉表面特征觀察

采用NaClO法[17]。另一部分固定保存的組織塊放入20% NaClO浸泡至完全發(fā)白，可適當加溫或提高濃度加快漂白進度。將葉片放置在潔凈載玻片上，用解剖針進行上下表皮剝離。將剝離好的表皮進行染色制片，用1%番紅染色制片，于Olympus Olympus-BX51光學顯微鏡下觀察，經(jīng)DP20成像系統(tǒng)成像后，并采用Image-Pro-plus軟件測量其氣孔長度、氣孔寬度等指標。每個材料觀測5張重復(fù)切片的5個典型視野中氣孔，并求其平均值。

注：各種群氣候信息來源于當?shù)貧庀笳尽?/p>

Note:The meteorological data of this experiment were comes from local meteorologic office.

1.4 數(shù)據(jù)分析

運用Microsoft Excel 2007、及SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行方差分析、相關(guān)性分析、聚類分析，計算相關(guān)指數(shù)，篩選與耐熱性相關(guān)的典型指標，利用模糊隸屬函數(shù)值法對15個種群的耐熱性強弱進行評價。

相關(guān)指數(shù)公式為：

(1)

隸屬函數(shù)公式為：

(2)

(3)

式中：U(Xi)為某一種群某一項耐熱指標的隸屬函數(shù)值；Xi為該項耐熱指標觀測值；Xmax和Xmin分別為15個種群內(nèi)該項耐熱指標的最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片結(jié)構(gòu)特征

2.1.1 葉表皮特征

由圖1可知，珙桐葉片解剖結(jié)構(gòu)由表皮、柵欄組織、海綿組織及葉脈組成。葉表皮包括上表皮和下表皮，上下表皮均由單層細胞組成，上表皮細胞平排列較為整齊，下表皮細胞形狀不規(guī)則，排列較為松散。

葉厚度常作為評價植物耐熱性的重要指標之一，葉厚度越大，水分散失越慢，在炎熱環(huán)境下可以降低蒸騰速率。由表1可知，珙桐葉厚度在不同種群間存在極顯著差異。其中，HY種群葉片最厚，均值為195.99 μm，BC種群最小，均值為151.03 μm。

通過對不同種群珙桐葉片上下表皮細胞厚度進行比較發(fā)現(xiàn)(表2)，LB種群上表皮細胞厚度最大(24.40 μm)，DY種群最小(16.92 μm)，HY種群下表皮細胞厚度最大(14.14 μm)，YJ種群最小(11.12 μm)。

圖1 不同珙桐種群葉片橫切(示角質(zhì)層、表皮細胞、柵欄組織、海綿組織) 1.筠連；2.屏山；3.碧峰峽；4.滎經(jīng)；5.寶興；6.漢源；7.天全；8.洪雅；9.邛崍；10.大邑；11.沐川；12.平武；13.北川；14.雷波；15.美姑Fig.1 The leaf transverse view among D.involucrata populations(showing cuticle,epidermis,cell,palisade tissue,sponge tissue) 1.Junlian; 2.Pingshan; 3.Bifengxia; 4.Yingjing; 5.Baoxing; 6.Hanyuan; 7.Tianquan; 8.Hongya; 9.Qionglai; 10.Dayi; 11.Muchuan; 12.Pingwu; 13.Beichuan; 14.Leibo; 15.Meigu

種群Populations葉厚度Leaf thickness(μm)上表皮細胞厚度Thickness of upper epidermis(μm)下表皮細胞厚度Thickness of lower epidermis(μm)上表皮角質(zhì)層厚度Cuticle thickness of upper epidermis(μm)下表皮角質(zhì)層厚度Cuticle thickness of lower epidermis(μm)JL181.41±17.0322.17±5.0311.47±1.901.73±0.151.10±0.31PS177.07±22.0419.50±2.2312.69±1.262.01±0.171.21±0.28BFX167.63±26.2118.51±1.7512.36±1.941.83±0.341.30±0.26YJ155.75±6.6718.04±2.0111.12±1.701.54±0.150.97±0.09BX161.58±16.0918.00±3.0811.32±2.311.71±0.161.01±0.14HY195.99±20.0424.12±3.7714.33±2.001.95±0.301.31±0.39TQ175.73±22.6920.87±4.1013.65±1.591.85±0.410.99±0.14HYa175.44±14.4918.82±2.4312.03±1.571.69±0.211.11±0.18QL160.75±12.6718.05±2.9313.17±2.601.73±0.331.10±0.35DY177.32±23.2616.92±2.3012.86±2.081.76±0.321.09±0.15MC169.07±15.3221.57±4.1211.80±1.681.91±0.171.20±0.30PW155.55±15.6918.03±5.4012.42±1.771.96±0.311.19±0.29BC151.03±19.3623.43±4.4414.14±1.921.84±0.281.11±0.23LB173.14±19.5624.40±4.3412.51±1.961.84±0.191.24±0.14MG157.86±17.0720.86±4.2711.47±1.422.28±0.631.09±0.11F值7.37??5.68??3.67??24.48??3.00??CV mean10.5514.9919.5314.9817.40

注：*表示在0.05水平上差異達到顯著性；**表示在0.01差異達到顯著性 下同。

Note：*mean significant difference at 0.05 level；**mean significant difference at 0.01 level The same as below.

珙桐葉片表皮細胞上下外壁均覆蓋有角質(zhì)層，是一層防水的脂類物質(zhì)，起到防止水分散失、調(diào)節(jié)強光和熱量傳導的作用。角質(zhì)層厚度越大，植物的耐熱性越強。由表1可知，MG種群上表皮角質(zhì)層厚度最大(2.28 μm)，YJ種群最小(1.54 μm)，HY種群下角質(zhì)層厚度最大(1.31 μm)，YJ種群最小(0.97 μm)。

2.1.2 葉肉解剖結(jié)構(gòu)特征

植物葉片主要通過葉肉組織完成各種生理機能，葉肉組織主要包括柵欄組織與海綿組織，其分化程度可以反映植物對外界環(huán)境適應(yīng)的強弱。由圖1可知，珙桐葉肉組織中柵欄組織由柱狀細胞緊密排列而成，海綿組織主要由橢球形細胞構(gòu)成，且排列較為疏松。

通過對15個珙桐種群葉肉組織進行比較分析發(fā)現(xiàn)(表3)，15個珙桐種群葉肉組織解剖結(jié)構(gòu)存在極顯著差異。不同種群間柵欄組織厚度的變化范圍為34.28～49.98 μm，其中HY種群最大(49.98 μm)，YJ種群最小(34.28 μm)。各種群植株葉片海綿組織厚度明顯大于柵欄組織，且排列較為疏松，其中，BFX種群海綿組織厚度最大(106.88 μm)，BC種群最小(77.00 μm)。LB(0.55)、HY(0.54)種群的柵海比較大，DY種群最小(0.40)。各種群間葉肉組織結(jié)構(gòu)緊密度變化范圍為0.22～0.27，LB種群最大(0.27)，BFX種群最小(0.22)，BFX種群組織結(jié)構(gòu)疏松度最大(0.64)，HY種群最小(0.49)。

2.1.3 葉片主脈特征

如圖2所示，珙桐葉片主脈維管束為外韌型維管束。由近軸面到遠軸面依次為表皮細胞、數(shù)層厚角組織、木質(zhì)部、韌皮部、5～6層薄壁細胞構(gòu)成的皮層、厚角組織、表皮細胞，表皮細胞外壁覆蓋有較薄的角質(zhì)層，木質(zhì)部呈半月形輻射狀排列，位于木質(zhì)部與韌皮部之間有較薄的形成層，韌皮部外圍有數(shù)層韌皮纖維。通過對15個珙桐種群葉主脈維管束進行比較(表4)發(fā)現(xiàn)，主脈厚度、主脈凸起度、主脈維管束厚度在不同種群間達到極顯著差異水平，主脈厚度在不同種群間變化范圍為969.12～1646.75 μm，HY種群最大(1646.75 μm)，BC最小(969.12 μm)。主脈凸起度的變化范圍為6.52～8.54，MG種群最大(8.54)，BC種群最小(6.52)。維管束厚度變化范圍為216.46～350.57 μm，HY種群最大(350.57 μm)，BC種群最小(216.47 μm)。

2.1.4 葉片氣孔特征

氣孔是葉片與外界環(huán)境進行氣體和水分交換的門戶，其密度和大小通過光合作用和水分代謝影響植物體內(nèi)溫度。通過對珙桐葉片解剖結(jié)構(gòu)進行觀察發(fā)現(xiàn)(表5)，珙桐葉片為異面葉，氣孔只分布于下表皮，上表皮未見分布(圖3)。氣孔密度、氣孔長度、氣孔寬度在種群間達到極顯著差異，氣孔密度變化范圍為74.46～175.03 個·mm-2，LB種群最大(175.03 個·mm-2)，BC種群最小(74.46 個·mm-2)；氣孔長度在種群間變化范圍為28.55～36.33 μm，BC種群氣孔長度最大(36.33 μm)，HYa種群最小(28.54 μm)。氣孔寬度在種群間變化范圍為22.03～27.93 μm，BFX種群氣孔寬度最大(27.93 μm)，MC種群最小(22.03 μm)。

表3 珙桐種群間葉肉組織特征

表4珙桐種群間主脈特征

Table4MainveincharactersamongD.involucratapopulations

種群Populations主脈厚度Thickness of main vein(μm)主脈凸起度Protuberant degree of main vein主脈維管束厚度Thickness of vascular bundle in main vein(μm)JL1227.94±177.626.91±1.19303.07±13.04PS1162.15±162.196.99±0.91309.26±37.81BFX1118.12±75.736.80±0.99298.08±46.31YJ1214.12±183.327.77±1.21291.82±45.56BX1223.60±286.757.35±1.22284.45±56.85HY1646.75±389.918.29±1.55350.57±39.71TQ1362.85±171.686.57±1.52320.62±39.48HYa1153.13±265.317.80±1.47249.74±61.99QL1055.46±215.616.67±1.43237.58±38.88DY1389.26±167.427.85±0.86299.10±35.94MC1379.34±125.528.08±0.67285.10±34.24PW1210.90±130.047.76±0.80244.95±24.57BC969.12±123.676.52±1.25216.47±34.45LB1184.16±194.217.11±1.25305.04±47.89MG1150.18±217.788.54±0.95280.13±21.85F值8.75??4.61??6.61??CV mean15.5615.7713.73

表5珙桐種群葉片間氣孔特征

Table5StomatalchactertersamongD.involucratapopulations

種群Populations氣孔密度Stoma density(ind.·mm-2)氣孔長度Stoma length(μm)氣孔寬度Stoma width(μm)JL140.65±22.1732.39±2.5822.93±1.13PS147.68±21.2532.53±1.9424.51±1.77BFX152.82±13.0136.19±1.5827.93±1.18YJ122.93±13.4433.91±1.3725.23±1.40BX127.8±15.4332.35±1.2224.74±1.56HY153.64±25.5330.16±1.7623.34±1.20TQ134.86±15.8336.16±2.6925.97±1.86HYa163.57±18.1628.55±2.1022.43±1.30QL109.39±19.7733.57±1.3223.05±1.79DY139.95±31.5233.08±1.9224.25±1.80MC153.67±29.6829.87±2.6622.04±2.48PW143.22±35.0635.63±1.9326.79±1.48BC74.46±10.4836.33±1.9825.75±0.95LB175.03±22.6531.84±1.5525.17±1.34MG161.83±19.3831.66±2.1024.59±1.77F值11.29??10.98??7.41??CV mean14.915.806.28

圖3 不同珙桐種群葉片下表皮(示氣孔) 1.筠連；2.屏山；3.碧峰峽；4.滎經(jīng)；5.寶興；6.漢源；7.天全；8.洪雅；9.邛崍；10.大邑；11.沐川；12.平武；13.北川；14.雷波；15.美姑Fig.3 The leaf lower epidermis view among D.involucrata populations(showing stoma) 1.Junlian; 2.Pingshan; 3.Bifengxia; 4.Yingjing; 5.Baoxing; 6.Hanyuan; 7.Tianquan; 8.Hongya; 9.Qionglai; 10.Dayi; 11.Muchuan; 12.Pingwu; 13.Beichuan; 14.Leibo; 15.Meigu

2.2 不同珙桐種群耐熱性綜合評價

2.2.1 葉片耐熱性解剖結(jié)構(gòu)指標篩選

通過對四川省15個珙桐種群葉解剖結(jié)構(gòu)進行聚類分析發(fā)現(xiàn)(圖4)，16項指標可分為7類：組織緊密度、柵海比、上表皮細胞厚度等3項指標為第一類；葉厚度、柵欄組織厚度、主脈厚度、主脈維管束厚度第二類；海綿組織厚度、組織疏松度、氣孔密度為第三類；下表皮角質(zhì)層厚度、主脈凸起度、上表皮角質(zhì)層厚度海綿組織各為一類；氣孔長度、氣孔寬度和下表皮細胞厚度為第七類。

根據(jù)各指標間相關(guān)性分析矩陣(表6)與上述聚類分析圖(圖4)，計算每一類各指標的相關(guān)指數(shù)，篩選各類中的典型指標，由表7可知，第一類中柵海比的相關(guān)指數(shù)(0.650)和變異系數(shù)(15.56%)最大，故柵海比為第一類的典型指標。第二類中葉厚度相關(guān)指數(shù)最大(0.597)，但其變異系數(shù)最小(10.55%)，而柵欄組織變異系數(shù)最大(16.39%)，柵欄組織厚度為第二類典型指標。第三類中氣孔密度變異系數(shù)最大(14.91%)，故氣孔密度為第三類典型指標，第四、五、六類中分別只有下表皮角質(zhì)層、主脈凸起度、上表皮角質(zhì)層各一項，因此，這三項指標分別為一類的典型指標，第七類中下表皮細胞厚度變異系數(shù)最大(19.53%)，故下表皮細胞厚度為第七類的典型指標。

圖4 珙桐葉片16項指標的變量聚類分析Fig.4 Variable cluster analysis of 16 indexes of D.involucrata

TLCTUBCTLBTUETLETPTTSTTLSLLSP/STMVVPDTBSDSLSWTL1 CTUB-0.3211 CTLB 0.407 0.1141 TUE 0.143 0.1560.049 1TLE-0.023 0.0800.105 0.181 1TPT 0.828??-0.0950.375 0.404-0.072 1TST 0.558?-0.1300.317-0.599?-0.102 0.227 1TLS 0.325 0.0900.168 0.482 0.036 0.747??-0.2051LLS-0.251 0.1010.049-0.855??-0.174-0.470 0.652??-0.549? 1P/S 0.416-0.0100.158 0.767?? 0.075 0.762??-0.408 0.843??-0.864?? 1TMV 0.723??-0.3170.203 0.053-0.181 0.659?? 0.314 0.452-0.269 0.380 1VPD 0.133 0.1160.113-0.054-0.589? 0.135 0.104 0.160 0.044 0.002 0.513 1TB 0.762??-0.1790.241 0.051-0.257 0.730?? 0.476 0.346-0.109 0.365 0.756?? 0.206 1SD 0.378 0.2980.419-0.130-0.457 0.459 0.548? 0.265 0.336 0.020 0.228 0.375 0.447 1SL-0.228-0.0600.022-0.181 0.532?-0.238-0.181-0.176 0.011-0.105-0.077-0.479-0.005-0.467 1SW-0.212 0.0890.219-0.271 0.268-0.103-0.001 0.000 0.230-0.101-0.068-0.230 0.129-0.022 0.820??1

注：TL.葉厚度；CTUB.上表皮角質(zhì)層厚度；CTLB.下表皮角質(zhì)層厚度；TUE.上表皮細胞厚度；TLE.下表皮角質(zhì)層細胞厚度；TPT.柵欄組織厚度；TST.海綿組織厚度；TLS.葉片結(jié)構(gòu)緊密度；LLS.葉片結(jié)構(gòu)疏松度；P/S.柵海比；TMV.主脈厚度；VPD.主脈凸起度；TB.主脈維管束；TB.主脈維管束厚度；SD.氣孔密度；SL.氣孔長度；SW.氣孔寬度 下同。

Note:TL.Leaf thickness; CTUB.Cuticle thickness of upper epidermis; CTLB.Cuticle thickness of lower epidermis; TUE.Thickness of upper epidermis; TLE.Thickness of lower epidermis; TPT.Thickness of palisade tissue; TST.Thickness of Snoopy tissue; TLS.Tightness of leaf structure; LLS.Looseness of leaf structure; P/S.Palisade tissue and sponge tissue ratio; TMV.Thickness of main vein; VPD.Rotuberant degree of main vein; TB.Hickness of vascular bundle in main vein; SD.Stoma density; SL.Stoma length; SW.Stoma width The same as below.

表7各類指標相關(guān)指數(shù)及排序

Table7Correlationcoefficientsandorderofparameters

分類Category指標Index相關(guān)指數(shù)Correlation coefficient類中排序Order of parameter1P/S0.6501TLS0.4722TUE0.41032TL0.5971TPT0.5512TB0.5623TMV0.50943TST0.3631SD0.2072LLS0.17034CTLE1.00015VPD1.00016CTUE1.00017SL0.4781SW0.3722TLE0.1773

2.2.2 耐熱性綜合評價

根據(jù)所篩選出的7項葉片耐熱性解剖結(jié)構(gòu)指標(柵海比、柵欄組織厚度、氣孔密度、下表皮角質(zhì)層厚度、主脈凸起度、上表皮角質(zhì)層厚度、下表皮細胞厚度)，利用隸屬函數(shù)法對四川省15個珙桐種群進行耐熱性評價(表8)，隸屬函數(shù)值越高，則耐熱性越強。15個種群的耐熱性順序有強到弱為HY>JL>LB>>MC>PS>YJ>TQ>MG>PW>BFX>BC>HYa>BX>DY>QL。按照平均隸屬度將15個珙桐種群耐熱性劃分為4類：耐熱型(R，0.550～1.000)，包含HY種群；中度耐熱型(MR，0.500～0.549)，有JL、LB、MC等3個種群；低耐熱型(LR，0.450～0.499)，PS、YJ、TQ、MG、PW、BFX、BC等7個種群屬于這一類型；不耐熱型(S，0.400～0.449)，包含HYa、BX、DY、QL等4個種群。

2.3 葉解剖結(jié)構(gòu)與生態(tài)因子的相關(guān)關(guān)系

珙桐16項葉解剖結(jié)構(gòu)與各種群地理生態(tài)因子的相關(guān)性(表9)發(fā)現(xiàn)，葉厚度與年均溫顯著正相關(guān)(P<0.05)，下表皮角質(zhì)層厚度與年均溫極顯著正相關(guān)(P<0.01)，葉片柵欄組織厚度與緯度顯著負相關(guān)(P<0.05)，與年均溫顯著正相關(guān)(P<0.05)，組織疏松度與年均降水量顯著正相關(guān)(P<0.05)，柵海比與海拔顯著正相關(guān)(P<0.05)，海綿組織厚度與年均日照時數(shù)顯著負相關(guān)(P<0.05)，主脈厚度與年均溫極顯著正相關(guān)(P<0.01)，主脈凸起度與緯度顯著負相關(guān)(P<0.05)，氣孔密度與緯度顯著負相關(guān)(P<0.05)，氣孔長度與緯度顯著正相關(guān)(P<0.05)。

表8 珙桐種群間耐熱性綜合評價

表9珙桐葉片結(jié)構(gòu)與地理生態(tài)因子間的相關(guān)分析

Table9Analysisofcorrelationbetweenleafstructureparameterstraitsandgeo-ecologicalfactorsinD.involucratapopulations

經(jīng)度Lo緯度La海拔Altitude年均溫Annual mean temperature(℃)年降水量Annual precipitation(mm)年日照時數(shù)Annual sunshine time(h)TL-0.1210.3160.0850.616?0.005-0.320CTUB0.263-0.0850.217-0.140-0.1820.393CTLB0.230-0.123-0.2270.698??-0.2050.241TUE0.324-0.3470.4950.192-0.3430.269TLE0.1050.4790.131-0.296-0.0850.115TPT-0.186-0.539?0.4040.546?-0.131-0.201TST-0.341-0.258-0.3160.2280.462-0.515?TLS-0.228-0.2370.585?0.247-0.271-0.041LLS-0.3090.160-0.468-0.2500.525?-0.259P/S0.118-0.3280.528?0.348-0.4720.090TMV-0.375-0.2260.2670.642??0.034-0.116VPD-0.336-0.589?0.1240.5070.125-0.311TB-0.241-0.1520.2530.439-0.1820.362SD-0.150-0.551?-0.0120.3580.197-0.158SL0.0570.576?-0.012-0.288-0.0450.260SW-0.0690.4670.069-0.232-0.0740.307

3 討論

植物葉片是植物進行光合作用、氣體交換以及蒸騰作用最主要的器官，其形態(tài)結(jié)構(gòu)是自身遺傳特性和通過長期自然選擇而適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果[18]。同時，葉片作為植物體暴露于環(huán)境中最大的器官，對光、溫、水等生態(tài)因子的變化最為敏感，因此，其形態(tài)結(jié)構(gòu)特征能在一定程度上反映出植物對環(huán)境適應(yīng)能力的強弱[19]。本研究通過對四川省15個珙桐種群的葉解剖結(jié)構(gòu)進行比較分析發(fā)現(xiàn)，不同種群間存在明顯差異。通過相關(guān)性分析、變異系數(shù)、聚類分析，從16項葉解剖結(jié)構(gòu)指標中篩選出7項影響珙桐耐熱性的典型指標(柵海比、柵欄組織厚度、氣孔密度、下表皮角質(zhì)厚度、主脈凸起度、上表皮角質(zhì)層厚度、下表皮細胞厚度)，這與關(guān)于橡膠樹[20]、報春[15]耐熱性的研究結(jié)果類似。

本研究通過珙桐葉表皮氣孔特征進行觀察發(fā)現(xiàn)，珙桐的氣孔只分布在下表皮，上表皮無氣孔分布。這與申惠翡[13]等對杜鵑花的研究一致，說明此氣孔分布特征可減少強日照和高溫所引起的水分散失。通過四川省15個珙桐種群葉下表皮氣孔密度進行比較分析后發(fā)現(xiàn)，種群間存在極顯著差異，其中HYa、BFX、HY種群較大，而HYa與BFX種群海綿組織較厚，組織疏松度較高，可能是導致其耐熱性較弱的原因。這與Chen等[20]對蘿卜的研究一致，說明耐熱性較強的植物氣孔密度較高，植物葉片蒸騰強度增加，有利于增強葉片內(nèi)部氣體和水分交換，從而起到降溫的作用。此外，Dinar與Rudich[21]和趙小仙[22]等人的研究發(fā)現(xiàn)，植物表皮氣孔密度越大，可以增加其單位時間內(nèi)吸收CO2的量，提高光合速率，增強葉片所產(chǎn)生供植株維持正常生長代謝的同化物的速度，有利于短時間內(nèi)提高對水分和熱量的利用效率，同時有助于散熱，減輕高溫對植物器官的傷害，由此證明氣孔密度較大是HY種群耐熱性較強的表現(xiàn)。

通過對不同種群間珙桐葉片上下表皮特征進行比較分析發(fā)現(xiàn)，耐熱性較強的HY種群，其下表皮角質(zhì)層厚度與下表皮細胞厚度最大(1.31和14.14 μm)，而YJ種群較小(0.97和11.12 μm)，其耐熱性較弱。這與宮宇等[23]和王濤等[24]的研究結(jié)果類似，說明角質(zhì)層厚度與表皮細胞厚度越大，對外界高溫的阻擋作用越強，有利于減輕外界高溫對植物葉片內(nèi)部組織的傷害。

通過對15個珙桐種群葉肉組織解剖結(jié)構(gòu)進行分析發(fā)現(xiàn)，HY與JL種群葉片柵欄組織厚度較大(49.45與43.66 μm)，這與草血竭[25]和豬屎豆[26]研究類似，說明較厚的柵欄組織可減弱高溫在葉肉組織中的通量，從而降低高溫對植物葉肉組織的水分的散失量和葉綠素的分解量，保證植物在高溫環(huán)境下能夠正常進行光合作用。也有研究表明[27～28]，較厚的柵欄組織對植物葉肉組織可起到恒溫的作用，使葉片內(nèi)部保持一個較為穩(wěn)定的溫度范圍，降低外界高溫對葉肉組織的傷害，使葉片的各種生理機能可以正常運行。因此，較厚的柵欄組織有利于增強珙桐的耐熱性。海綿組織厚度主要反映植物對陰濕環(huán)境的適應(yīng)性，這些環(huán)境的空氣溫度較低，種群植株耐熱性較弱[29]，這可能是BFX、HYa種群植株耐熱性較弱的原因。植物的耐熱性與柵海比有一定關(guān)系，葉片柵海比越大，葉肉組織密度與表面積越大，單位體積內(nèi)葉綠體的含量越高，葉片進行光合作用的能力越強，植株整體的耐熱性越強[30]。吳濤等對不同生境條件下三葉爬山虎葉片解剖結(jié)構(gòu)和光合速率進行分析發(fā)現(xiàn)，抗性越強的個體，其葉肉組織柵海比越大，其光合速率和對CO2的利用效率越高[31]。本研究15個珙桐種群中HY種群的耐熱性較高，可能與其較高的柵海比存在一定關(guān)系。

通過對15個珙桐種群葉片主脈特征進行比較分析后，發(fā)現(xiàn)不同種群間存在極顯著差異，其中，耐熱性最強的HY種群葉片的主脈厚度最大(1 646.75 μm)，主脈的維管束厚度也最大(350.57 μm)，而HYa、QL、BC種群葉片主脈厚度與維管束厚度較小(1 153.13、1 055、969.12 μm與249.74、237.58、216.47 μm)，其耐熱性較差。這與昝丹丹等[14]對梭梭的研究一致，說明較大的主脈厚度和維管束厚度能增強植物的耐熱性。葉脈維管束是植物葉片主要的輸導組織，為葉片提供無機養(yǎng)分和水分，并往地下部分輸送光合產(chǎn)物。葉脈維管束組織厚度越大，各器官對養(yǎng)分和水分的利用效率越高，植物體的生命力越旺盛，其抗逆性越強[20]。郭婧宇等[32]的研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)達的葉脈和維管束組織有利于檸條錦雞兒在高溫環(huán)境中使水分迅速從根系向上運輸至葉片，降低葉片溫度，保證葉片正常進行各種生理機能。也有研究表明，發(fā)達的維管束可以為閩楠葉肉組織提供較強的支撐，提高植株葉片的整體強度，使其葉片在逆境條件下具備較強的抗性，這也為本研究提供佐證[33]。

珙桐16項葉解剖結(jié)構(gòu)特征與各種群生態(tài)因子相關(guān)性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，下表皮角質(zhì)層、柵欄組織厚度、主脈厚度與年均溫顯著或極顯著正相關(guān)，海綿組織與年均日照時數(shù)顯著負相關(guān)，與陸暢等[34]的研究一致，說明隨緯度的增加，氣溫逐漸降低，珙桐葉片的厚度與葉片的整體強度減弱，植株的抵抗高溫脅迫也隨之減弱。吳濤等[31]的研究發(fā)現(xiàn)，隨著立地環(huán)境氣溫和光照的減弱，三葉爬山虎葉片柵欄組織厚度逐漸變薄，組織細胞排列也較為松散，植株個體葉逐漸適合陰濕環(huán)境。對不同珙桐種群的耐熱性綜合評價結(jié)果顯示，HY種群屬于耐熱型，JL、LB、MC等3個種群屬于中度耐熱型，PS、YJ、TQ、MG、PW、BFX、BC等7個種群屬于低耐熱型，HYa、BX、DY、QL等4個種群屬于不耐熱型，這也說明珙桐耐熱性強弱是自身與環(huán)境長期互作的結(jié)果。HY種群的高耐熱性與種群所在地的較高溫度和光照時數(shù)等環(huán)境因子密切相關(guān)，而HYa、BX、DY、TQ種群耐熱性較弱，與其所在地氣候較陰冷有關(guān)。