不同品种吊兰根初生木质部原型的观察与比较

付学鹏 王 乐 温嘉乐 杨开放 杨晓杰

（齐齐哈尔大学生命科学与农林学院，齐齐哈尔 161006）

植物根中的木质部具有向地上部分输送水分和矿质营养的功能，是根中重要的结构。从根的横切面上看，初生木质部通常位于维管柱中央，并有数个辐射棱角，称为木质部束［1］。初生木质部束的数目因植物种类而异，根据初生木质部束的数量可以将根的初生木质部分为单原型、二原型、三原型、四原型等及多原型（n＞6），如烟草、萝卜、油菜为二原型，豌豆为三原型，葱为六原型，玉米、小麦、水稻等为多原型，五叶木通为五原型［1～2］。研究发现，根的初生木质部原型不仅与植物种类有关，还和植物的品种、根的粗细及生境有关：王心钗等［3］发现，不同品种甘薯根的初生木质部原型呈现显著差异，最少的为三原型，最多的为九原型，多数为五原型和六原型；徐峰等［4］发现尖尾苏铁根中初生木质部束由根尖部位向根基部位逐渐增多，呈现二原型至九原型；在梨和葡萄幼根中，初生木质部原型数也随着根直径的增加而增多［5］。关于根初生木质部结构受植物生境影响的研究较多，如欧巧明等［6］发现，水分胁迫会导致小麦根中的中央大导管及周围小导管直径都趋于减小，在导管结构上产生了对水分胁迫的反应和适应；虉草初生木质部的后生大导管解体形成髓腔，成为虉草良好的通气组织，是其对水淹的适应性变化［7］。但是目前尚未见到关于不同生境下根初生木质部原型变化的研究报告。

吊兰［Chlorophytum comosum（Thunb.）Baker.］为百合科（Liliaceae）吊兰属（Chlorophytum）植物，又称垂盆草、飞机草。吊兰是一种比较好的室内观赏植物和空气净化植物，还是植物学实验的一种好材料［8～11］。吊兰的适应性很强，可以土培、基质培，也可以水培［12］，这就意味着吊兰的根可以适应不同的生境，可能与根的结构有很大关系。本研究拟通过观察不同品种吊兰在不同生境下不同粗细的根的木质部束数量，明确木质部原型与吊兰品种、生境及根直径的关系，为吊兰适应不同生境及根系的生长发育提供理论参考。

1 材料与方法

实验材料为金边吊兰（Chlorophytum comosum‘Jinbian’）、银 心 吊 兰（Chlorophytum comosum‘Yinxin’）、银边吊兰（Chlorophytum comosum‘Yinbian’）。将各品种的吊兰分别于土培和水培条件下培养。土培用的土为齐齐哈尔大学生物园的菜园土，盆大小为10 cm×15 cm；水培法是利用分株法从吊兰匍匐茎上取得簇生茎叶在三角瓶中进行培养，营养液的配制参考刘宁等的方法［13］，每隔3天换一次水。取吊兰根用徒手切片法制作临时装片，用番红试剂（上海源叶生物科技有限公司）染色［14］，在光学显微镜（XSP 系列-1CA 普通光学显微镜）下观察，观察记录实验数据并拍照。制作临时装片前，用游标卡尺测量根的直径。

2 结果与分析

2.1 初生木质部原型与吊兰品种的关系

由于根的生长发育是持续进行的，所以在比较不同品种吊兰根初生木质部原型的时候选择土培条件下直径较粗的根基部（直径在6 mm 以上）进行横切，制作临时装片进行观察。结果表明，不同品种的吊兰根的原型存在着差异，银心吊兰的根为十八原型，银边吊兰的根为十五原型到十八原型，金边吊兰的根则为十六原型到二十原型不等（见表1，图1）。

表1 不同品种吊兰根初生木质部原型比较Table 1 Comparisons of primary xylem archy in different C.comosum varieties

2.2 木质部原型与吊兰生境及根直径的关系

3 个品种吊兰在土培条件下，根的直径较粗，形成膨大的肉质根；而在水培条件下，根的直径则较细，基本无膨大的肉质根。在土培条件下，银心吊兰根的原型为十八原型（见表2，图1），而水培条件下，木质部为十至十四原型不等（见表2，图2：A～B）；金边吊兰在土培条件下根的木质部原型为十四至十八原型（见表3，图1），而水培条件下为十至十三原型（见表3，图2：C～D）；在土培条件下，银边吊兰根的木质部原型为十四至十八原型，而水培条件下则为九至十三原型（见表4，图2：E～F）3 个品种的吊兰都表现出在水培条件下根的木质部束数少于土培条件下木质部束数（见表2～4）。，

从银心吊兰水培条件下的根原型变化可以看出一个基本规律，就是根的直径越小，木质部束越少，而根的直径越大，木质部束越多（见表2），说明根的木质部束数量和根的直径可能呈正相关性，这个规律在金边吊兰的土培和水培两个条件下的结果都得到验证（见表1，3）。但是值得注意的是在银心吊兰土培条件下，根的原型则和根的直径没有关系（见表2）；在银边吊兰的土培和水培条件下，根的原型和根的直径也没表现出相关性（见表4）。

3 讨论

研究表明，不同种类植物根的初生木质部原型是不同的［1～2，5］，不仅如此，同一种植物的不同品种中根的初生木质部原型也存在着不同，如不同品种甘薯根的初生木质部多数为五原型和六原型，最少的为三原型，最多的为九原型［3］；棉花不同品种的幼根中，初生木质部有三原型的，也有五原型的［15］。即便是同一株植物中，不同的根中其木质部原型也是不同的，如在红松的根系中，大多数的根的初生木质部是二原型的，但是也发现了三原型和五原型的［16］；在银杏根中除了二原型的木质部，也发现了三原型的木质部［17］；木豆主根的初生木质部多为四原型，少数三原型而侧根为三原型、四原型、五原型、六原型及七原型等［18］。在本研究中，吊兰的3 个品种（银边吊兰、银心吊兰、金边吊兰）的根初生木质部表现出不同的原型（见表1，图1），这和前人的研究结果是相似的，这种不同可能是由其生态型分化决定的［19］。而对三原型和五原型的不同品种棉花幼苗根的初生结构研究发现，根中的水流量并没有显著差异；在三原型的根中水流量显著大于五原型的根，其主要原因是因为其单个导管分子的孔径更大，在五原型棉花幼根初生结构中并没有因为导管分子的增多而表现出明显的水流量增加［15］，这就提示我们，在研究木质部输送水分的功能时，不仅要评估木质部的数量，还要深入研究木质部细胞的形态和结构。在不同品种吊兰但相同直径根的横切平面中，本研究只明确了初生木质部原型的变化，关于各木质部束中导管、管胞、薄壁细胞等各类维管细胞的数量和形态结构的诸多问题，需要以后开展更加深入的研究。

表2 银心吊兰不同生境下木质部原型与根直径的关系Table 2 Relationship between the number of primary xylem archy and root diameter in different living conditions of C.comosum‘Yinxin’

表3 金边吊兰不同生境方式下木质部原型与根直径的关系Table 3 Relationship between the number of xylem archy and root diameter in different living conditions of C.comosum‘Jinbian’

表4 银边吊兰不同生境下木质部原型与根直径的关系Table 3 Relationship between the number of xylem archy and root diameter in different living conditions of C.comosum‘Yinbian’

根的初生木质部原型和根的直径也存在着密切的关系，如在梨和葡萄的根中，木质部原型数随着根直径的增加而增多［5］，尖尾苏铁根中初生木质部束由根尖部位向根基部位逐渐增多，呈现二原型至九原型［4］。在本研究中，银心吊兰和金边吊兰在水培条件下表现出根中初生木质部原型数与根直径的正相关关系（见表2～3），这和前人的研究结果也相似。但是值得注意的是，银心吊兰和银边吊兰在土培条件下没有呈现出木质部原型和根直径的相关性（见表1，4），这意味着植物的根不仅存在着可塑性，也存在着遗传的稳定性。

植物根的可塑性还表现为根中木质部原型和根的生境的密切关系，如在红松的根系中，大多数的根木质部是二原型的，但是也发现了三原型和五原型的，并且木质部原型和根在土壤中的分布（如横向生长和垂直方向生长）有一定的关系［16］；柴胡一年生根初生结构中，木质部为二原型，有些根中木质部为三原型［20］；水培红豆杉初生木质部束数与土生根类似，均为2束，但细胞组成较少，结构明显简单［21］。在本研究中，银心吊兰和金边吊兰在水培条件下的根初生木质部束远少于土培条件下的初生木质部束（见表2～3），这一方面可能是生境的影响，另一方面也可能是由于水培条件下吊兰根的直径小引起的，因为在水培条件下吊兰的根较细，没有形成膨大的肉质根，这说明在水培条件下，吊兰的根做出了适应性的响应。总之，吊兰根中初生木质部原型受品种、根直径及吊兰生境的影响。