燕子掌叶片在植物叶组织结构实验中的应用

赵淑玲，杨小录，王 瀚，陈 强，卓平清，胡文斌

（1.陇南师范高等专科学校农林技术学院，甘肃 成县 742500；2.陇南特色农业生物资源研究开发中心，甘肃 成县 742500）

高职高专农业类专业、师范类生物教育专业均开设有植物学、植物与植物生理等课程，该课程是重要的专业基础课，主要学习内容为植物的形态结构、植物生命活动规律、植物分类及植物与环境之间相互作用，是生命科学专业的重要专业基础课之一[1]，在植物学、植物与植物生理课程中，实验课对于学生认识、学习植物有很重要的作用。通过实验课，学生能直接观察、实验，较为直接地获取知识和实践操作技能，并能掌握一定的实验方法和技能，通过技能的迁移，为学生以后的学习和工作打下坚实的基础。在植物学、植物与植物生理等课程实验中，有植物组织观察、生长物质对植物的影响等实验，在教学过程中，应用过多种植物材料，在诸多植物材料中发现燕子掌是一种较好的试验材料，有容易获得、观察效果好等优点。

燕子掌（Crassula arborescens）为景天科青锁龙属植物。多年生亚灌木，常绿植物，俗称金钱树，又名玉树、景天树、花月等。植株高1~3 m，肉质茎肥厚，二岐分枝，叶对生，肉质卵圆形，长3~5 cm，宽2~3 cm，叶肉组织发达，叶绿色，表皮细胞较薄。花径2 mm，白色或淡粉色，燕子掌原产非洲南部，喜肥沃砂质土壤，耐干旱，易繁殖，易成活，广布世界各地。现将燕子掌叶片在植物叶组织结构等试验中的应用总结如下。

1 试验方法及步骤

1.1 试验材料

试验材料于12月中旬采自陇南师专北校区实训楼一楼门厅处，植株高约60 cm，肉质茎直径约8 cm。采叶时选取叶色浓绿，叶柄较长，易于做徒手切片的叶片。

学生用显微镜：N-101B生物显微镜（宁波永新光学股份有限公司）。

萘乙酸（NAA）试剂为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 临时装片法

在洁净的载玻片中央滴一滴蒸馏水，将新鲜植物材料浸入水中，盖上盖玻片置显微镜下观察。

1.2.2 徒手切片法切片

燕子掌叶用徒手切片法横切，徒手切片时叶片的叶柄朝上，切下的切片置于盛蒸馏水的培养皿中，肉眼观察，挑选平整且较薄、较透的切片直接做水封临时装片。

1.2.3 气孔数量的计算

撕取燕子掌叶片表皮做临时装片置于显微镜上观察，观察时任意选取3个视野进行拍照，然后仔细数出每个视野中的气孔数目，求得平均值为燕子掌叶片气孔数量的最终值。

燕子掌表皮单位面积气孔器密度计算公式[2]如下：

1.2.4 燕子掌叶片扦插实验

配制不同浓度的萘乙酸：20 mg·L-1、40 mg·L-1、60 mg·L-1、80 mg·L-1、100 mg·L-1溶液，将燕子掌叶片基部浸入不同浓度萘乙酸溶液中5 min，处理的燕子掌叶片平铺在装有育苗基质的发芽盒内，发芽盒放置在陇南师专智能温室培养，以蒸馏水为对照，每隔20 d进行观察记录其生长不定根、不定芽的情况。摘取燕子掌叶片时尽量选茎干上同等位置的叶片。

2 结果与分析

2.1 叶绿体观察

用徒手切片法将燕子掌叶片横切，挑选较薄的切片做临时装片，置学生显微镜下观察拍照，显微镜下可见叶肉细胞中的叶绿体，白天光照下叶绿体多排列于细胞壁附近，轮廓清晰，呈圆形或椭圆形绿色颗粒状。如图1箭头所示：

图1 燕子掌叶肉细胞叶绿体（箭头所示处为叶绿体，400×）Fig.1 Chloroplast of Crassula arborescens mesophyll cell

2.2 燕子掌叶的横切结构观察

水封临时装片制作方法同2.1，置显微镜下观察，见图2，叶片的横切结构由外向内依次为：表皮细胞、叶肉细胞、叶脉。表皮细胞1层，呈长方形，结构紧密，在显微镜下亮度高，几乎透明，无表皮毛等附属结构。表皮下一层细胞不含叶绿体。燕子掌叶的叶肉细胞无明显栅栏组织和海绵组织区分，叶肉细胞圆形至略椭圆形，细胞轮廓清晰，细胞含叶绿体，为等面叶；叶柄基部叶脉韧皮部和木质部结构完整，木质部导管直径稍大且明显，学生用显微镜下能明显区分木质部和韧皮部。

图2 燕子掌叶横切图（400×）Fig.2 Crosssection of Crassula arborescensleaf

2.3 燕子掌叶片表皮气孔器观察

用尖头镊子撕取长宽约0.3 cm×0.3 cm大小的叶表皮（燕子掌叶片较其他常见叶相比较，极易撕下几乎不带叶肉的表皮，表皮细胞观察明显），表皮白色膜状近透明，做水封临时装片，置显微镜下观察，表皮细胞呈不规则形，细胞彼此嵌合紧密，表皮细胞中散布气孔器见图3A，气孔器由两个肾形保卫细胞及气孔构成见图3B，光照下观察气孔开张数量的比例远低于关闭的气孔数量。

图3 燕子掌叶表皮气孔Fig.3 Epidermal stomata of Crassula arborescensleaf

生物显微镜观察时目镜放大倍数为10倍，物镜放大倍数为10倍，通过公式（1~3）计算得观察视野面积为0.242 2 mm2。燕子掌叶上表皮叶片气孔平均密度约为150.289 0±5.573个/mm2，燕子掌叶下表皮叶片气孔平均密度约为177.539 2±13.899 6个/mm2，气孔以闭合状态居多；叶上、下表皮均有气孔分布，单位面积下表皮气孔数量较上表皮气孔数量多，上表皮细胞较下表皮细胞排列紧密。

2.4 燕子掌叶片扦插生根实验

摘取燕子掌叶片，用自来水冲洗叶片，用滤纸拭去叶片表面水分，将叶片基部浸入不同浓度：20 mg·L-1、40 mg·L-1、60 mg·L-1、80 mg·L-1、100 mg·L-1萘乙酸溶液中5 min，取出后将燕子掌叶片平铺在发芽盒内，以蒸馏水为对照，每隔20 d观察一次，并统计不定根、不定芽发生情况[3-4]。

图4可以看出，植物激素对燕子掌叶片生根有一定影响。燕子掌叶片扦插后很快在叶柄基部开始长出不定根，不定根的长度随萘乙酸浓度的增加有明显的生长，与对照相比，萘乙酸处理组的不定根长度均增长明显，扦插60 d时，燕子掌叶片在低浓度（20~40 mg·L-1）萘乙酸作用下，发出不定芽，较高浓度（60~100 mg·L-1）萘乙酸处理下，基本不生不定芽，表明低浓度激素对植物的生长有积极促进作用，而高浓度对植物的生长有抑制作用，与韩玉红[5]等人的研究结果相同。

图4 燕子掌叶片扦插生根情况图Fig.4 Cutting and rooting of Crassula arborescens leaf

3 讨论

燕子掌叶片用于植物叶组织结构试验的报道较少，汪晓萍[6]用显微镜观察燕子掌叶表皮；徐小林[7]等对同属植物玉树（Crassula arborescenes）的根、茎、叶器官的结构特征进行研究，发现玉树叶有蜡质层，叶肉中有储水细胞，叶表皮有气孔，气孔分布少。

在长期的进化过程中，部分肉质植物为了适应干旱的环境，其叶肉细胞中通常有具有相应的储水结构[7]，细胞内含水量高。燕子掌叶肉细胞中无栅栏组织和海绵组织区分，为等面叶，叶肉细胞叶绿体呈圆形或椭圆形绿色颗粒状，叶上、下表皮均有气孔分布，单位面积上气孔数量差异不明显，白天气孔多关闭，有耐旱性细胞结构特征。

利用燕子掌叶片，不仅能细致完全地观察叶的结构，同时，也可观察植物组织成熟组织的保护组织—表皮（表皮细胞，气孔器）；基本组织—叶肉（同化组织）；输导组织—维管束；机械组织—导管。一片叶子做多个实验，实验效果佳。

燕子掌生命力强，耐旱、耐寒，是人们喜爱的家庭、园林花卉之一，其分布很广泛，实验取材不受时间、地域的限制，利用徒手切片制作临时装片观察植物叶绿体、叶片气孔以及双子叶植物叶片横切等组织结构的时，特征明显，易于区分，用常规学生用光学显微镜即可清晰观察。燕子掌叶是生物学、植物学实验教学的好材料。