莼菜莖葉的解剖和組織化學(xué)特征及其脅迫生理研究

莼菜莖葉的解剖和組織化學(xué)特征及其脅迫生理研究莼菜系原始花被亞綱睡蓮科莼屬多年生淡水水生宿根草本植物,又名馬蹄草、湖菜、水葵、露葵,生長于清水池塘、湖泊和沼澤中,曾經(jīng)被美譽(yù)為新世紀(jì)的生態(tài)水生蔬菜。莼菜生長發(fā)育過程中需要適宜的光照強(qiáng)度、澄清水質(zhì)、肥沃底泥等環(huán)境條件,且莼菜對于其生境極其敏感。莼菜是武陵山區(qū)珍稀水生蔬菜,是利川市和石柱縣的農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)。但近年來出現(xiàn)大面積逐年減產(chǎn)的趨勢,引起了人們的高度重視。質(zhì)外體屏障結(jié)構(gòu)是構(gòu)成植物體與環(huán)境之間的界面保護(hù)組織,它包括植物根表皮外擴(kuò)散狀栓質(zhì)層,內(nèi)、外皮層凱氏帶及栓質(zhì)化和木質(zhì)化次生壁,或皮下層形木質(zhì)化增厚;胚軸、莖葉、花柄表面角質(zhì)層,內(nèi)、外皮層和維管束銷細(xì)胞壁訊氏帶及栓質(zhì)化和木質(zhì)化次生壁,能阻礙水、礦質(zhì)離子以及氧氣,抵抗病蟲害等從植物體內(nèi)外的自由進(jìn)出,從而具有保護(hù)植物體的重要生理和防御功能。有研究分析莼菜的形態(tài)結(jié)構(gòu),但未見其質(zhì)外體屏障結(jié)構(gòu)及其保護(hù)功能未見研究報(bào)道。國內(nèi)的莼菜野生資源稀缺,其相關(guān)產(chǎn)品在國際上處于緊缺狀態(tài)。目前,我國莼菜主要分布在恩施利川,近年來由于人為破壞莼菜生境受人為干擾,其生境受到破壞,呈現(xiàn)生境零碎、零散,導(dǎo)致莼菜栽培群落結(jié)構(gòu)物種多樣性組成簡單,抗干擾能力弱,在物種間競爭處于弱勢,容易減少莼菜種群數(shù)量。水體污染嚴(yán)重,容易受重金屬等有毒性離子的迫害。莼菜產(chǎn)品產(chǎn)量及品質(zhì)不佳,加上人工種植起步較晚,田間栽培管理粗放,對其生存環(huán)境研究較少,因而在引種問題上一直難以成功,更別說莼菜跨地區(qū)的推廣種植。鑒于此研究莼菜莖葉的解剖結(jié)構(gòu)和組織化學(xué),對理解其作為被子植物原始類群的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),適應(yīng)水生環(huán)境而對污染水體敏感的質(zhì)外體屏障結(jié)構(gòu);研究不同營養(yǎng)液對莼菜生長的影響及銨離子對莼菜生理脅迫的影響,分析莼菜最適宜生長環(huán)境條件,分析其瀕危甚至面臨滅絕的原因?qū)⒂兄匾獛椭?對今后發(fā)展莼菜生態(tài)農(nóng)業(yè)及其栽培管理具有指導(dǎo)意義。本研究主要內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)以取自莼菜田間植株的部分營養(yǎng)繁殖體為試驗(yàn)材料,在不同濃度下營養(yǎng)環(huán)境下培養(yǎng)莼菜試驗(yàn)體,觀察和分析莼菜植株的生長情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明;實(shí)驗(yàn)中設(shè)置的1/4,1/8,1/16,1/32四種濃度的營養(yǎng)液均不利于莼菜生長,綜合分析,莼菜可能適合在寡營養(yǎng)下情況,在其生長旺盛階段,不宜添加肥料,以免抑制莼菜生長。(2)以取自莼菜田間植株的部分營養(yǎng)繁殖體為試驗(yàn)材料,研究銨離子對莼菜酶活性的影響。在光照良好的自然環(huán)境下,將莼菜置于不同濃度的含銨離子水環(huán)境中培養(yǎng),觀察生長變化及分析莼菜酶活性,研究結(jié)果表明莼菜的適應(yīng)能力弱為實(shí)際莼菜生產(chǎn)管理提供指導(dǎo)意義,推動利川莼菜農(nóng)業(yè)發(fā)展。(3)以收集來的農(nóng)田栽培處于旺盛生長期的莼菜樣本為試材,結(jié)合植物組織細(xì)胞壁組織化學(xué)的研究方法,利用徒手切片,在普通光學(xué)顯微鏡和熒光顯微鏡下研究了莼菜莖葉的解剖結(jié)構(gòu)和屏障結(jié)構(gòu),明確了莼菜的詳細(xì)解剖結(jié)構(gòu):莼菜的各發(fā)育階段,不定根、主莖、根莖、直立莖、花柄和葉都為初生結(jié)構(gòu),其均具有凱氏帶和栓質(zhì)層,不定根具有表皮,皮層為蜂窩狀擴(kuò)大型通氣組織;皮層內(nèi)側(cè)為內(nèi)皮層和外側(cè)為外皮層,具凱氏帶和栓質(zhì)層,具螺紋和環(huán)紋導(dǎo)管。主莖具網(wǎng)狀中柱,初生維管束中央為纖維束,周圍細(xì)胞沒有組織分化。根莖、直立莖和花柄中柱具2個初生維管束,葉柄具1個初生維管束;根莖和直立莖初生維管束鞘細(xì)胞壁具凱氏帶且木質(zhì)化,花柄和葉柄鞘細(xì)胞壁沒有組織化學(xué)分化。主莖初生維管束僅在離層附近出現(xiàn)木質(zhì)化的螺紋導(dǎo)管,而根莖、直立莖、花柄和葉柄初生木質(zhì)部具螺紋導(dǎo)管。莼菜屏障結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為:主莖離層和不定根基部及其周圍皮層細(xì)胞壁具凱氏帶、栓質(zhì)化和木質(zhì)