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（。｛ ００（｝５９３ 山西农业大学学报】９９３，１３（２）：９８～１０１ Ｊ。肼 ；由％ ｗ｛ ． 同源四倍体玉米叶片细胞 结构特征的观察① 泼 （山西农业太学农拳系，太往）（山西省敏科院， 摘要奉研究以人工请变的同源口倍体玉米为研究对象，惜助石蜡切片，叶整装的显氍挂木，观 察井分析了玉米同潦口倍体叶片细胞结构的变化，统计了单位面积内气孔的数日，大小，以麓叶 埠休奢量的多少，都进抒了详细的分析，结果表明，同源口倍体玉米叶片艟切面的表皮细鼻邑比二 倍休玉米大．角盾屠犀，叶肉细胞大、叶掉体含量多．进过叶整装片的观察统计，同潦四倍俅玉 米叶片单位面积内气孔箍目战少妁１８～４２．７个／哪 ，而体积变大，＿莨约增大１３．３７５￣２３．３７ ５ＩＩ．宽 的增大 ８７５２８·８ 染 关键调苎叁苎矍竺堡整． １材料与方法 舞蜡、包堙、修正、切片、粘片、染色等步骤、封 片后，选择细胞结构完整．染色清晰的片于在０１一 １．１材料 ∞ ｉａｇｐａｓ日幸显徽镜下拍片，按常规方法处理腔片． １．１．１玉米（Ｚｅａｍａｙｓ Ｌ）中单２号 只是显影液改用Ｄ－一冲洗放大∞。 ２ｎ＝２ｘ＝２０ ㈣ １．２．２叶整装片的制ｆ拉；方ｊ岳： 】．１．２ 玉米同源西倍体；（ｚ哺ｍａｙｓ Ｌ ａＵｌ Ｏｔｅ－ ａ、分别韧取玉米２ｘ和４ｘ（成互）叶片，用 ｔｍＤｌｏ］ｄ）化学诱变 卡诺固定菠固定２４ 小时． ２ｎ＝４ｘ＝４Ｏ Ｉｏ ｂ、水洗１～２小时，把叶片放在载玻片上，用 １９９０年４月２５日在山西农业大学农学系试 新的保险刀片剥破上袁皮，尽可能刮去上袁疫和 验田同时播种中单２号厦同源四倍体玉米种子， 叶内细胞，清洗后，放入约２ 纤维索酶水溶液 宽行６７厘米、窄行４Ｏ厘米，随生长发育的不同 中，于２８￣３７＂Ｃ温箱中分解４～８小时不等。 时期，观察叶片的厚虚、茎杆的粗细厦叶片细胞 ｃ、取出置于水中，用毛笔刷去叶内细胞，再 气孔的变化． 用固定菠固定３Ｏ分钟。 在大面积玉米中单２号和同源四倍体玉米 ｄ、用卡宝品红染色菠染色３Ｏ分钟，使校枭 地上．采取对角线五点取样，每点三株，取其第 色，取出水洗，然后在７０ 的乙醇 ：等 １００ 的 二、三、四对成互叶片，将同一部位的叶片 切成小块进行固定（Ｆ＾＾）．和甩石蜡切片，厦叶 无水乙醇嚣亮绿 ㈣ 乙醇｛警树脏 整装技术进行形态解剖学观察。 封片。 Ｊ．ｚ细胞学方法 ｅ、气孔的观察 】．２．１石腊切片法 将叶下表皮细胞的制片放在显微镜下，用接 将大田采捌的２ｘ和４ｘ的玉米叶片，按标准 目测微足量气孔和保卫细驰的长和宽，然后谢定 的显微技术制备切片，材料经固定，脱水、透明、 单位面积的气孔数目，求其平均值。 ０ １９９２－－０９－－０５收稿 致谢：本文ｍ北京大学生物景孝懋学先生审阅，乖按孝炳韩先生在显微照相方面给 帮助·在北一并 · 维普资讯 http://www.cqvip.com
同｛ｌ；【四倍体玉米叶片细胞结构特征的观察 视野面积的计算，用目镜测微尺量祝野的直 米叶面积的气孔数目。 径，按公式：ｓ 求其面积，换算出每平方毫 接目测微尺每格长度（ ）兰 接塑型煎星鼙墼 接目测微尺格数 ２观察结果 摹 ＾ ２．１形态解剖学观察（图版Ｉ、２） － 通过放大的切片照片看到．玉米同源四倍体 胞体积明显大于叶肉细胞，壁较厚，含有许多大型 叶片和玉米二倍体叶片的细胞结构有明显的不 叶绿体，密集在细胞里呈离心式排列．蛰色很探． 同，从它们之同的横切面比较，叶片厚度（同一放 外层是细胞壁较薄，体积较小的叶内细胞，所含叶 大倍数）相差一倍以上，从解剖结构上看，玉米４ｘ 绿体比较小，与＝倍体相比，四倍体叶内细胞所含 壳譬 一 叶片导管细胞在同一位置上明显变粗（直径变 叶绿件较多，一般７～¨个，＝倍体叶内细胞所含 羹 大），表皮和叶肉细胞体积增大，数目减步，所有 叶绿件较少，一般６～８个，还可以看出同潭四倍 的绿色组织细胞排列成两层同心西状，紧紧环绕 体叶片表皮细胞发达，角质层比二倍体的厚，形成 着维管束组织，里边的一层是发育良好的维管束 突出的细胞学特征。 鞘，由５～７个｝田胞组成，排列较松散．有空隙，细 ２．２叶整装片的观察（觅图版３、４） · 堍 燕潦草 簿 ¨。ｌ、 ｜＿ 圈】玉米＝倍体叶横切面ｌＯ００ｘ 圉２玉米同蕊四倍体叶横切面１ＯＤＯｘ 圈３玉米二倍体叶下表皮气孔】Ｏ００ｘ 圈｛玉米同潭四倍体叶下表皮气孔ｌＯ００ｘ 番誊 ｜÷ 维普资讯 http://www.cqvip.com
００ 山西农业大学学报ｌ ３（２）１ ９９３ 通过测量，同攮四倍体玉米叶片单位面积由气孔数目减少、而体积变大（见袁】，表２） 表ｌ 玉米 和４ｘ气孑Ｌ数目的变佗 （ 化：十鼓／ｍｍ ， ２ ＩＩＰ Ｊ｝ 气丁Ｌ，视 气孔／ｈｉｍ２ 气孔／粗野 气孔／ｒａｍ 差 １１．【 第一对互叶 ＡＩ 】４５．６ ９８】 －Ｆ ｄ２．３ 】２２．２ ８３．８ ５６．ｄ 中２５．Ｂ Ｂ】 ｌ】９．２ ８０．３ ８】．ｄ ５ ｄ．８ —２５．５ 第＝对互叶 Ｂ２ ９５．０ ６４．０ ５ ．３ ３６．６ 工２７． Ｃ｜ ａ７．２ ５８．７ ５】．２ ３１．５ 十２４．２ 第三对互叶 Ｃ２ ８６．０ ５８．０ ４９．３ ３３．２ ２４．８ 第四对互叶 ＤＩ ８ ５ ５６ ２ ｊ６．６ ３８．１ －Ｆ１８．】 ８２．０ ５５ ２ ５．５．ｄ ３７．３ ＋１７．９ 注：放大】００ｘ 税野直径Ｄ土１３．７５杆（接物ｉＩｌＩ敲尺衢觳）Ｘ】０ 一】３７ 税野 觏ｓ： ：３．Ｉ ４Ｉ￣Ｘ（ ＝ｌ，ｔ８＇ｔ８９６ ８７５ ＝】．４８，ｔ９ｍｍ２ 表２ 玉米２ｘ和４ｘ叶片气孔大小的变化 （单位： ） 叶片数日 尺度 日尺＿Ｉ｝｝数 ２ｘ 实际值 日尺格靛 ｄｘ 际位 越值 长 ２７．５ ３ ｄ】．２５ 一】３．７５ ＡＩ —７ ８７５ 对互叶 宽 七乏 ２ ２７．５ ２７２．５ ３ｄ．３７５ ５ ３ 】．２５ 一】３．７５ 宽 ２ ２７．５ ３ 】．２５ —１３．７５ 托 ２ ２７．５ ３．５ １８．】２５ —２Ｏ．６２５ Ｂ｜ 第二对互叶 宽 】．５ ２Ｏ－６２５ ３ ｄ】２５ ——２０．６２５ Ｂ长 ５ ３｛．３７５ ｄ ５５．０ —２０．６２５ ２ 宽 ｌ＿５ ２Ｏ６２５ ３．５ ｛ｅ １２５ ｉ一２７．５ Ｃ】 长 ３ ｛】．２５ ｛．５ ６】 Ｂ７５ —２０．６２５ 第三对互叶 宽 ２ ２７．５ ３．６ ９．５ —２２ Ｃ２ 长 ３ ｛】．２５ ｛．５ ６１ ８７ —２Ｏ．６２５ 宽 ２ ２７．５ ３．８ ５２．２５ —２３．２５ Ｄ｜ 长 ３．３ ｄ５．３７５ ５ ６８．７５ —２３．３７５ 第四对互叶 宽 ２．３ ３】．６２５ ｄ ５５ —２３．３７５ Ｄ２ 长 ３．３ ｄ丘３７５ ５ ６Ｂ．７５ —２３ ３７５ 宽 ２．２ ３ｍ ２５ ４．３ ５９．Ｉ２Ｓ 一２８．８７５ 注：放大】ＯＸ１０ 在】０Ｘ１０的视野里 按日测精月辞船＊鹰： ：旦鼍 一． 从表ｌ和表２可以看出，对于第一、二、三、 四对互叶的下表层来说，不论二倍体或四倍体，从 ３分析讨论 第一对互叶到第四对互叶单位面积内气孔数目遥 渐减少，但＝倍体与四倍件的同位叶相比，４ｘ叶下 ３ １ 同源四倍体玉米呼吸作用与光合作用的关 表皮气孔数目均比２ｘ的气孔数减少约１８￣４２．７ 系 个／ｒａｍ 。同时就气孔大小而言，４ｘ的气孔体积与 本试验韶步看出缸和２ｘ玉米虽宴晕所处的栽 ２ｘ的相比也具有一定的差异， ｘ玉米叶下表皮气 培条件相同，从叶片内部结构分析差异明显，其主 孔体积比２ｘ的在同一位置的气孔体积普遍增大， 要表现在导管细胞直径在同一位置上明显增粗， 长约增大Ｉ ３ ３７５￣２３．３７，５￣，宽约增大７．８７，５ 其单位面积上的气孔数目减步而体积变大．叶肉 ２８．８７，５１￣ 细胞叶绿体含量增高，从试验结果看出，人为诱变 维普资讯 http://www.cqvip.com
同源四倍体玉米叶片细胞结构特征的观察 １０ｌ 的同源四倍体与原来的二倍体作比较，多倍化以 碳索固定的关键酶二磷酸核酮糖援化酶（ＲＵＢＰＣ） 后发生的变化主要是体形增大，细胞也随之增大。 对ＣＯ 的ｋｌａｌ值为４５０ｇｍ。在２Ｏ。～３Ｏ℃气体平街 般说来，多倍体植物的气孔、花器、花糟粒、果 的溶液中ＣＯ 浓度只有＆ｔｍ，这还不到使ＲＵＢＰＣ 实和种子郡明显地增太，茎杆比较粗壮，叶片比较 反应达到饱和所需的浓度的１ 。当温度升高时、 肥厚．关于这些特点在我们的试验中经过测量已 ｃ０ 在水中溶解度下降，细胞渡里的ＣＯ：含量就台 初步证实，这里主要讨论一下呼吸作用与光台作 大太减少 ），光合速率下降。 用的关系问题。 强光高温往往伴随着水份供应不足，致使保 经查阅太量的资料表明，在许多植物中都证 卫细胞膨压下降，气孔部分关闭，以阻止不必要的 明多倍体的呼吸强度都比二倍体弱一些，一般来 水分散失。这对植物生存是必要的，但是同时也阻 说四倍体比二倍体的呼吸强度低２０￣３０ ，关于 止了太气中的ＣＯ：进入叶片，使细胞间隙里的ＣＯｔ 植物多倍化以后光合作用强度的变化，各种植物 量迅速减少，困而跟制光台作用的进行。在低ＣＯ： 测得结果有矛盾，如果按单位面积表面上排出的 浓度下，ＲＵＢＰＣ表面加氧酶活性，促进光呼吸作 ＣＯ２估计，因为四倍体的器官比较肥厚，得到的数 用，进一步减步净光合产物。如果在羧化反应位置 字就会失之过高，如果按植物体重为基础测定的 上存在一种浓缩ＣＯ：的过程，这十问题就很窖易 光合强度也不合适，一方面四倍体细胞巨大，另一 解决了。 方面器官也比较巨大，与空气的接触面小，气体交 当气孔部分关闭时，Ｃ·植物仍然能以高速度 换都不及二倍体那样顺畅，于是常有四倍体的光 进行光合作用．这是由于和Ｃ。光合作用有关的两 合作用接叶面积计算比二倍体强，按体重计算不 种敉化酶在Ｋｒａｎｚ结构中分室隔离作用的结果。Ｃ。 及二倍体‘”． 途径的关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化醇（ＰＥＰＣ）分 根据我们的测量结果来看，同一单位面积内 布在叶内细胞里．卡尔文循环的关键酶ＲＵＢＰＣ分 气孔数目莲渐减少，同位叶相比，４ｘ叶下表皮气孔 布在ＶＢＳ细胞里，它对ＣＯ，的亲和力很低。ＰＥＰＣ 数目均比２ｘ的气孔数减少约ｌ８～４２，７十，ｍ ， 对ｃ０｜亲和力很高（Ｋ。一 ｍ），在叶内细胞里能 同时，就气孔的大小而盲，４ｘ的气孔体积与２ｘ的 以很高的效率固定ＣＯ２，形成四碳酸进入ＶＢＳ细 相比也具有根大的差异，经测量可知，４ｘ叶下表皮 胞里脱教，使ＶＢＳ细胞里的ＣＯ 浓度比叶内细胞 气孔的同一体积比２ｘ的普遍增大，长约增大 高５０倍。 ｌ ３，３７５￣２３．３７５｜ｌ，宽约增大７．８７５￣２８．８７５ｇ，叶 现在人们普遍承认Ｃ·途径的主要功能是在 内细胞所古的叶绿体较多，这就充分说明同源四 ＶＢＳ细胞里浓缩ＣＯ ，从而提高了卡尔 循环固定 倍体玉米由于气孔数目减少，细胞体积增大而呼 的ＣＯ：的效率∞。这一功能的结构基础就是Ｋｒａｎｚ 吸强度降低，而叶绿体数目增多，光合作用增强， 构造。至今鉴定过的所有Ｃ。植物都有这种结构 ． 这对干物质的积累是十分有利的，这就是多倍化 大量的试验说明Ｋｒａｎｚ结构车身并不引起Ｃ．途 以后产量增加的主要原因之一． 径．而Ｃ。光合作用的进行则必须有ｌ，ｈ－ａｎｚ－构造，它 ３．２同源四倍体玉米作为Ｃ。植物的理论基础． 为按化反应的分室隔离作用提供了理论基础。 根据观察所知，同源四倍体玉米具有明显的 本文只是以同辐［四倍体玉米叶片为研究材 Ｋｒａｎｚ结构，本试验与所获得的结果和有关文献记 料，在叶的形态解剖学方面以及对呼吸作用和光 载是一致的 ． 合作用之问的关系进行了观察和研究，有关同源 众所周知，水和ＣＯｔ，是光合作用合成碳水化 四倍体玉米的细胞遗传学研究在下文发袁。总之， 合物的厮ｃ料。在这里，水不是因素．而光合作 多倍性可能是物种起源的一种方式，也是人工创 用的生化反应过程常常赦ＣＯ 所。光合作用 造物种的一种手段。 参考文献 （】］北京大学．遗传育种学讲义．】９７９，Ｐ８０￣９０ Ｃ２３牟．１：｝垒，植物迪传显微技术．１５９０，９７￣Ｉ８５ （３）李榜汉，禾本科航物的形卷与解剖．上海科技出版杜，】９７９，３７９￣３９４ （４）Ｍａｓｓ，Ｄ．Ｎ，李明启译．载．植物生理生化译丛．科技出版杜．１９７７（３） ［５）Ｈａｌｅ￣Ｍ．Ｐ．ａｎｄ．Ｃ．Ｒ— Ａｎｎ Ｒｅｖ．ｐｌａｎｔ ｐｈｙｓｉｏ１．】９７０，２１±１４ｌ￣ｌ６２ （ ＢＬａｃｋ Ｃ．Ｃ．１９７６，Ｓｅｅ ｆ ８９．Ｐｎ４２５￣４２６
