Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 黑河流域中下游荒漠优势种植物叶片表皮微形态 和结构特征的比较研究 | |
| 其他题名 | Studies on leaf epidermal micromorphology and structure of the dominating desert plants in the Heihe River at middle - lower reaches |
| 曹波 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 刘玉冰 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 荒漠植物作为我国干旱、半干旱草原区乃至荒漠生态系统中的重要组成部分，在生态恢复与重建中扮演重要角色。叶片是对环境变化较敏感且可塑性较大的器官，在不同选择压力下形成各种适应类型，其结构特征被认为最能体现环境因子的影响或植物对环境的适应。本研究以黑河流域中下游荒漠优势种植物为研究材料，通过显微和超微水平形态结构的观察，比较分析了荒漠优势种植物叶片表皮微形态和横截面结构特征，主要结果如下：（1）麻黄科：不同生境下的双穗麻黄（Ephedra distachya L.）同化枝均表现为表面粗糙、密被蜡质、有较厚的角质层、叶肉不发达等共同特征，同时又存在着一定的差异性，中游地区双穗麻黄气孔处有大量蜡质结构，同化枝直径较大；下游地区同化枝直径较小。表皮细胞厚度的差异与同化枝直径的差异一致；中游地区同化枝横切面呈椭圆形，而下游地区呈圆形，下游地区双穗麻黄同化枝表面没有绒毛结构。双穗麻黄和膜果麻黄（Ephedra przewalskii Stapf.）同化枝横截面的结构特征差异明显：膜果麻黄表面密被蜡质，呈颗粒状和蜡片状，气孔轮廓较清晰，表皮细胞较大；部分采样点的双穗麻黄以及膜果麻黄有绒毛结构。（2）柽柳科：柽柳科选择最具代表性的物种红砂（Reaumuria soongorica（Pall.）Maxim.）。中下游地区红砂表皮均无绒毛结构，表皮细胞堆积，表皮密被蜡质。不同地区红砂气孔密度、表皮细胞和叶片厚度有一定的差异，从中游到下游，表皮细胞以及叶片厚度表现出增加的趋势，中游荒漠地区（荒漠戈壁、荒漠草原）红砂表皮细胞轮廓较为清晰；中游地区荒漠草原的叶片厚度较荒漠戈壁中的大。（3）禾本科：无芒稗（Echinochloa crusgalli (L.) Beauv. Var. mitis (Pursh) Peterm.）上表面维管间距较下表面的大，且密被突起，上下表面均看不到气孔结构，无绒毛结构；上、下表面的突起呈疣状，且上表面有少量倒刺。干旱条件下，无芒稗的叶绿体结构发生了变化：叶绿体呈梭形，细胞出现质壁分离的现象，类囊体变小且边缘模糊，嗜锇颗粒和淀粉粒数量较多。不同生境下的芦苇（Phragmites communis Trin.）表皮微形态特征差异明显，沙质盐碱地、戈壁滩上的材料不具有倒刺，只具有乳突。半固定沙丘和固定沙地的芦苇有倒刺而无晶体颗粒，但表皮毛和蜡质片层密度很高。（4）菊科：星毛短舌菊（Brachanthemum pulvinatum (Hand. –Mazz.) Shih）和花花柴（Kareliniacaspia (Pall.) Less.）都具有绒毛结构，具角质层，叶绿体类囊体边缘模糊，有较大淀粉粒。不同种之间又存在差异：绒毛结构完全不同，花花柴气孔密度较星毛短舌菊大，但星毛短舌菊的气孔长轴较长，星毛短舌菊横截面结构近全栅型，花花柴叶片横截面结构为不规则型，叶绿体的结构差异显著。（5）藜科：梭梭（Haloxylon ammodendron Bge.）表面无绒毛结构，表面呈凹凸状，气孔深陷凹槽。珍珠（Salsola passerine Bge.）叶外表皮密被绒毛，呈柳叶状，绒毛相对较短，同时珍珠叶片还具有不被绒毛的特化结构。梭梭叶绿体内有大量淀粉粒和嗜锇颗粒，类囊体模糊，有质壁分离现象。珍珠花环结构细胞里含有大量的叶绿体，叶绿体呈梭形，细胞出现质壁分离，类囊体部分模糊，嗜锇颗粒和淀粉粒数量较多。而在特化结构中无花环结构，未发生质壁分离，含有嗜锇颗粒和淀粉粒，类囊体和叶绿体结构较清晰。（6）豆科：骆驼刺（Alhagi sparsifolia Shap. Ex Kell. Et Shap.）表面都具有蜡质和绒毛结构，绒毛呈柳叶状，绒毛较为稀少，基部呈瘤状，叶表面角质层厚，叶内含丰富树胶物质，细胞均出现质壁分离，叶绿体成椭圆形，不同生境（荒漠戈壁和半固定沙地）的气孔密度差异显著，荒漠戈壁气孔密度较大且叶绿体内淀粉粒较大，呈椭球形，而半固定沙地中呈椭球形和棒状。披针叶黄华（Thermopsis schischkinii Czefr.）绒毛近直立，表面气孔呈近卵圆形，上表面气孔呈无规则；苦豆子（Sophora alopecuroides L）表面具光滑绒毛，绒毛有直立也有弯曲，基部呈瘤状，披针叶黄华叶肉结构是双栅型，苦豆子栅栏组织发达。（7）蒺藜科：白刺（Nitraria tangutorum Bobr.）表面密被绒毛，成线条状，气孔深陷呈圆形，流动沙丘较人工固沙林的白刺绒毛密度相对较小且长度较短。荒漠戈壁生境中，蒺藜（Tribulus terrestris L.）有较大的气孔密度，栅栏组织十分发达。戈壁沙滩中，泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa Maxim.）表皮均无绒毛结构，但表皮细胞堆积且呈无规则凹凸状，气孔深陷凹槽内，呈椭圆形。泡泡刺表皮细胞和叶片最厚，蒺藜的最薄，但是表皮细胞厚度与叶片厚度并不完全一致。综上所述，麻黄科所取材料表面粗糙，密被蜡质，有较厚角质层，叶肉不发达，中游地区的材料表面有绒毛结构，密被蜡质，同化枝直径及表皮细胞较大，下游地区的密被蜡质，表皮细胞小，细胞壁较厚，有较厚的角质层；柽柳科红砂表皮细胞堆积，表皮密被蜡质；中游表皮细胞小，叶片厚度小，细胞轮廓清晰，气孔呈圆形或不规则型，下游叶片厚，气孔呈圆形或椭圆形；禾本科所取材料表面有蜡质结构，叶绿体呈梭形，细胞出现质壁分离的现象，类囊体部分小且模糊，嗜锇颗粒和淀粉粒数量较多，中游芦苇表面有倒刺或者乳突结构，绒毛分布于整个表皮，叶片较厚，下游无芒稗表面的突起呈疣状，且上表面有少量倒刺，主脉和侧脉间均有泡状细胞，花环结构细胞里含有大量的叶绿体；菊科所取材料表面有绒毛结构，具角质层，叶绿体类囊体模糊，有较大淀粉粒，中游地区的细胞轮廓清晰，气孔呈椭圆形，叶片较厚，较厚角质层结构，下游地区的气孔呈卵圆形，绒毛较短，表皮细胞较厚；藜科中游地区材料表面细胞呈凹凸状，类囊体部分模糊，嗜锇颗粒和淀粉粒数量较多。豆科所取材料表面具有蜡质和绒毛结构，气孔密度较大，叶绿体内淀粉粒较大，中游地区绒毛呈柳叶状，气孔密度较大，叶肉全由栅栏组织组成，嗜锇颗粒较多，类囊体模糊，下游地区绒毛呈线条状，表面光滑，叶片厚度小；蒺藜科中游地区材料叶片气孔明显，细胞排列较紧密，栅栏组织发达，叶表皮细胞及叶片厚度较大。不同的植物表现出不尽相同且都能适应干旱区生境的特征。后续的研究有望将荒漠植物不同科内各属的叶表皮微形态以及叶肉结构特征进行聚类分析，并总结各科植物的主要适应特征，为荒漠植物的抗旱研究提供理论依据。 |
| 英文摘要 | Desert plants as a considerable part in arid and semi-arid area of China and even desert ecosystem play an important role in ecological restoration and reconstruction. During the adaption to the external environment of plants, the leaf is more sensitive to the environmental change and a plasticity larger organ. Under different selection pressures there are different adaptation types of leaf. The characteristics of the leaf are considered the most to be able to reflect the influence of environmental factors or the adaptation to the environment. In this paper, we study and compare the leaf epidermal micromorphology and structure from the microstructure and ultrastructure of the dominate plants in the Heihe river both middle and lower reaches. The results are as follows:(1) Ephedraceae: Ephedra distachya in different habitats is characterized by roughness surface, waxy, thick cuticle, undeveloped Mesophyll in common. There is a large number of waxy of Ephedra distachya in the middle reaches. The diameter of assimilating branches is larger but smaller in the lower reaches. The difference of the epidermal cells thickness is consistent with the leaf thickness. There is no hair of Ephedra distachya in the middle reaches. Ephedra distachya and Ephedra przewalskii have significant differences. Ephedra przewalskii is characterized by waxy, larger epidermal cell thickness, the clear outline of stomata. There is hair in Ephedraceae in some sampling sites.(2) Tamaricaceae: The stomata is difficult be found and Epidermal cells are concave-shaped in Reaumuria soongorica. Epidermal cells and leaf thickness is increasing from the middle to the lower reaches. Compared to Reaumuria soongorica in the lower reaches The outline of epidermal cell is clear and the leaf thickness is larger in the middle reaches.(3) Gramineae: The epidermis is covered by projection structure which presents Verrucosa and there are a few glochids in the lower epideimis of Echinochloa crusgalli. Under the condition of drought, Chloroplast is fusiform and cell is Plasmolysis. |
| 中文关键词 | 黑河中下游 ; 荒漠优势种植物 ; 叶片 ; 解剖结构 ; 表皮微形态 |
| 英文关键词 | The Heihe River at middle - lower reaches |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 自然地理学 |
| 来源机构 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287230 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曹波. 黑河流域中下游荒漠优势种植物叶片表皮微形态 和结构特征的比较研究[D]. 中国科学院大学,2013. |
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