乌兰布和沙漠东北段的防护林是保护东部河套平原农业生产的重要生态屏障,由于对人工造林研究缺乏重视,许多防护林体系中的林分有一定的衰退趋势.研究乡土树种人工栽培后的生态适应性,是指导人工防护林建设和可持续经营的重要举措.为了深入探究乌兰布和沙漠乡土树种人工栽培后的生态适应性,本文以 3种乡 土树种沙冬青(Ammopiptathus mongolicus)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon)和蒙古扁桃(Prunus mongoli-ca)为研究对象,通过测定功能性叶片表皮形态、解剖结构、生理指标,结合当地气象数据,阐释3种植物对沙漠环境的适应机制.结果表明:3种植物分别以不同方式适应沙漠环境.沙冬青通过增大叶面积来增加受光面积、提高光合效率,利用密集的表皮毛和发达的角质层强化叶片机械防御能力,降低强光灼伤及水分蒸腾,维持细胞水分平衡,从而降低细胞膜脂过氧化.蒙古扁桃叶片簇生,通过增加叶片数量增加受光面积、提高光合效率,通过卷曲叶片躲避强光灼伤,通过特化气孔位置(将气孔全部分布于叶片下表面),利用发达的维管束、丰富的黏液细胞和晶体结构来降低水分蒸腾,维持细胞水分平衡,从而降低细胞膜脂过氧化.霸王叶片呈圆柱状条形结构,通过降低风阻,降低叶片遭受风沙流危害的概率,通过生理代谢调节提高叶片抗氧化物酶活性和渗透调节物质含量,维持细胞水分和活性氧代谢平衡.这些发现揭示了 3种植物在应对荒漠环境时所采取的不同的适应策略,为乌兰布和沙漠东北部乡土树种的引种驯化提供了新思路.

高寒草甸具有辐射强、低气压、风大、昼夜温度骤变等不利于植物生长的环境特征,为了探讨中国特有种大理白前(Cynanchum forrestii)对高寒环境的生态适应,以川西南九龙县高寒草甸(海拔3 100～3 500 m)的大理白前为对象,采用光学显微镜技术和扫描电镜技术研究了大理白前的形态解剖特征,并采用TCC法分析了花粉和种子的生活力.结果表明:大理白前的叶、茎、花均被有丰富的单列细胞组成的表皮毛;叶片和茎的表皮角质层较厚;叶的气孔较大而下生,栅栏组织和海绵组织发达;茎表皮细胞小、细胞壁厚,皮层由7层细胞组成,排列紧密,细胞内储藏有丰富的物质,维管柱所占比例较大,木射线数量较多,髓部发达且储藏物质丰富;根维管组织发达,皮层细胞储藏有丰富的物质;种子和花粉活力较高、合生花冠、合蕊柱、种子具有种毛,以及种皮厚而坚硬等特征为提高繁殖效率提供了保障.上述结果表明,大理白前具有一整套适应高寒环境的外部形态和内部结构特征,使其保持较高的抗辐射、抗旱和抗寒能力,为大理白前在高寒环境中成功生存和繁衍奠定了结构基础.

为讨论叶表皮毛状体特征的分类学价值和系统学意义,借助体视显微镜和扫描电镜对中国杨属(Pop-ulus)33个物种的叶表皮毛状体进行了观察和分析.结果表明:杨属物种叶片毛状体整体上是非腺状的、简单的、基底固定的;除胡杨(P.euphratica)叶表皮没有毛状体外,其余物种叶表皮均被有毛状体,但毛状体的分布、形态、长度等在物种间存在不同程度差异.毛状体外形(圆柱状至条带状)、弯曲程度(直立至曲卷)、相对于叶表皮表面的方向(伏贴或不伏贴)及毛状体长度具有一定的分类学意义.结合分子系统发育研究提供的进化框架,本研究认为杨属叶表皮毛状体特征在亚属水平难以区分,但胡杨亚属(subg.Turanga)和白杨亚属(subg.Populus)在种间水平可区分很多物种,尤其是白杨亚属内的物种毛状体差异大;脂杨亚属(subg.Tacamahaca)内叶片毛状体相似且稳定,但不同分支上的叶片毛状体在长度上有差异.毛状体特征整合后可划分为以下类型:无毛、毡毛、绢毛、短柔毛和长柔毛.

为了阐明高山植物全缘叶绿绒蒿(Meconopsis integrifolia)对海拔及高山环境的形态学适应特征,沿海拔梯度选择了5个海拔的全缘叶绿绒蒿分布区域(3681、3841、4081、4215和4452 m),采用常规石蜡制片技术和显微观察方法,对其形态及叶片解剖结构进行了研究.结果表明:随着海拔的升高,株型方面,全缘叶绿绒蒿的株高、基径逐渐减小;叶片形态方面,叶片逐渐变小,叶形逐渐狭长,具体表现为叶片长度、宽度逐渐减小,叶片长宽比逐渐增大;叶片解剖结构方面,叶片厚度、表皮细胞厚度、海绵组织厚度、组织疏松度及中脉直径呈减小趋势;栅栏组织厚度、栅海厚度比、组织紧密度呈增大趋势;叶表皮结构方面,叶片表皮毛密度、气孔密度及气孔指数均呈增大趋势.此外,解剖结构指标之间大多呈现出明显的协同进化,各形态指标对海拔的变化表现出较大的可塑性.全缘叶绿绒蒿形态及叶片解剖结构在不同海拔上表现出的这种差异,可能是植物长期适应高山复杂环境的结果.

为了明确黄耆属裂萼亚属内部类群的关系,该研究采用光学显微镜和扫描电镜,观察了黄耆属裂萼亚属6个组6种植物的叶表皮特征.结果表明:(1)在光学显微镜下,裂萼亚属6种植物的表皮毛密度、长度、臂长比以及气孔频率都存在较大差异:除莲山黄耆和地八角上表皮无毛外,其他种上下表皮都有毛分布并且下表皮毛密度较大;表皮毛臂长比在1.22～2.15之间;表皮毛的长度为104.7～902.0 μm,同一个种的同一叶片上表皮毛长度差异在200～400 μm之间,但上下表皮毛长度没有明显差别,其中短序组地八角的表皮毛长度最短(195.5 μm),剑叶组鸡峰山黄耆的表皮毛长度最长(781.6 μm).(2)在光学显微镜下,裂萼亚属6种植物的表皮细胞形状和垂周壁式样也各不相同,其中灰叶黄耆和地八角垂周壁平直,莲山黄耆和鸡峰山黄耆为明显的波状,而斜茎黄耆和糙叶黄耆的垂周壁介于两者之间,相对应的表皮细胞形状分别为:多边形、不规则形和近多边形,这些特征可以作为物种鉴别的依据.(3)扫描电镜下,裂萼亚属6种植物的微形态特征基本一致,表皮毛均呈圆柱状,表面具有棱状条纹或乳头状突起,其中地八角的棱状条纹最为明显,其他各种之间的毛表面特征差异不明显;表皮细胞的蜡质层纹饰均为薄片状,气孔器外拱盖边缘平滑或微波状,其中地八角的气孔器周围角质层有明显的“T”型加厚.(4)比较不同环境下 6种植物的气孔频率和密度发现,采自水边的地八角气孔频率最大,且上下表皮气孔频率一致,而采自黄土高原干旱地区鸡峰山黄耆的气孔频率却最小,与前人研究结果不一致.

环境因子是影响植物种内变异的主要因素,而叶片是植物体最易受环境影响的器官.为了探究中间锦鸡儿植物叶表皮微形态是否具有经度变异及其影响因素,该研究在内蒙古高原调查了8个中间锦鸡儿种群叶片的气孔密度、气孔指数、表皮毛密度、气孔器长、气孔器宽,并利用回归分析探究其变异程度以及影响因子.结果表明:(1)锦鸡儿上下表皮均被有单细胞非腺毛,角质层粗糙,气孔下陷,为抗旱特征;中间锦鸡儿上表皮气孔密度、气孔指数、表皮毛密度、气孔器长和气孔器宽的均值分别为302.81个/mm2、9.94、204.81个/mm2、11.78 μm和5.95μm,而叶片下表皮分别为272.83个/mm2、10.43、187.45个/mm2、12.49 μm和6.18 μm.(2)中间锦鸡儿叶片的气孔密度与气孔指数随经度的增加而增加,而表皮毛密度随经度的增加却减小.(3)叶片上下表皮的可塑性指数排序均为:表皮毛密度＞气孔密度＞气孔指数＞气孔器宽＞气孔器长;中间锦鸡儿的叶表皮主要通过调节表皮毛密度及气孔密度来响应环境的变化,环境因子中日照时数、有效积温、相对湿度、土壤全碳、全磷、全氮含量显著影响叶片表皮的微形态特征.

通过对细裂槭与其近缘种大叶细裂槭、疏毛槭的表型性状及叶片微形态进行比较研究,探讨细裂槭在植物分类学上的地位.结果表明:(1)不同产地细裂槭表型性状变异主要来源于居群内.(2)同一产地细裂槭与其近缘种的一些表型性状存在较大的差异.(3)反映叶片大小和翅果形状指标的平均变异系数相对较大,不能准确反映种间关系,故不支持《中国植物志》、Flora of China以及各类地方植物志中以叶片大小和双翅连接角度作为细裂槭、大叶细裂槭和疏毛槭的主要分类依据.(4)疏毛槭叶上表皮和下表皮均具表皮毛,且生活周期内不脱落,与《中国植物志》和Flora of China对疏毛槭的记载略有不同.依据许炳强提出的植物叶脉序演化关系,细裂槭与大叶细裂槭的叶脉序特征基本一致,而疏毛槭较细裂槭和大叶细裂槭原始,该研究结果支持Flora of China对细裂槭和大叶细裂槭的合并处理,并将细裂槭作为疏毛槭的变种处理.

山东银莲花为一分布极其狭域的稀有物种,对海拔600 m以上的针阔混交林和山顶灌丛两种异质的生境都具有较高的适应性.为探索其适应策略,选择两种异质生境中的5个海拔梯度样带,采用常规石蜡切片法和显微观察技术,对叶片进行观察、分析和测量,通过比较叶片外部形态特征参数和内部解剖结构的差异,推测其叶片适应海拔和异质生境的响应策略.结果 表明:为适应阴暗、潮湿的针阔混交林和干旱、强光照的山顶灌丛两种不同环境,山东银莲花分别表现出不同的适应策略.针阔混交林下,叶片的背腹表皮毛密度、比叶面积和气孔相对开度较山顶灌丛的大,而气孔密度、叶片厚度、栅栏组织和海绵组织的厚度较山顶灌丛的小;山顶灌丛植株叶片栅栏组织细胞排列较林下更加整齐紧密.两种生境中叶片腹面表皮毛的长度、气孔相对开度都随海拔的升高而减小,且差异明显;而叶片厚度、比叶面积、气孔指数等对600 m以上海拔变化未表现出明显的规律性.本研究将为山东银莲花的保护和利用提供理论基础及依据,为其他植物的相关研究提供参考.

红树植物是一类生长在热带、亚热带海岸潮间带的乔木、灌木或草本植物,根据其分布特征可分为真红树植物植物和半红树植物.为了探究两者对海岸潮间带高盐、高光和缺氧等环境的生态适应策略的异同,该文选取5种真红树植物植物[卤蕨(Acrostichum aureum)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、老鼠簕(Acanthus ilici-folius)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、秋茄(Kandelia candel)]和4种半红树植物[银叶树(Heritiera littoralis)、水黄皮(Pongamia pinnata)、黄槿(Hibiscus tiliaceus)、杨叶肖槿(Thespesia populnea)]为研究对象,对叶片解剖和功能性状进行了对比研究.结果表明:(1)9种红树植物叶片的共同特征表现为均具有角质层、叶肉具有栅栏组织和海绵组织分化、气孔下陷等.(2)不同之处在于真红树植物植物叶片有蜡质层和内皮层、无表皮毛、气孔仅分布在下表皮,而半红树植物的叶片则较少有蜡质层,部分有表皮毛,无内皮层,气孔在上下表皮分布不完全一致.(3)真红树植物植物的气孔密度和比叶面积显著小于半红树植物(P<0.05),而叶片厚度、含水量、比叶重和鲜干重比则显著大于半红树植物(P<0.05).以上结果说明真红树植物植物的叶片性状使其在维持盐度平衡及贮水保水能力方面强于半红树植物,从而能更好地适应海岸潮间带高盐环境.

干旱胁迫下植物叶表型可塑性研究可揭示植物在不同自然环境中的生态意义并了解其适应性进化机制.木蓝属是豆科第三大属,其生境多样,形态复杂,因此其分类和进化研究还存在很多问题.该研究以木蓝属中生态幅最宽、形态变异最大的河北木蓝为研究对象,选取四川省石棉县,云南省蒙自市、砚山县3个种源地的河北木蓝一年生幼苗进行盆栽控水试验,设置4个干旱胁迫梯度,从植物叶片的宏观形态及表皮毛两个方面探究河北木蓝对干旱胁迫的响应.结果 表明:河北木蓝叶片随干旱程度的增加和干旱时间的延长,3个种源地的植株均呈现出叶变短,叶片变小,叶柄缩短的趋势;同时,叶下表皮毛密度显著增加,长度显著减小;砚山和石棉种源的上表皮毛长度减小,但石棉种源的上表皮毛密度无显著变化,蒙自种源的上表皮毛长度及密度均无显著变化.该研究结果为河北木蓝的分类及其适应性进化研究奠定了基础.