天女木兰演化结构及抗寒机理研究

摘要

本文应用石蜡连续切片、木材三切、木材离析技术，对天女木兰（Magnolia sieboldii K．Koch）幼苗的初生维管系统、不同生境下三种营养器官和木材解剖结构的演化进行了研究。同时，从质膜相对透性与膜脂过氧化作用、可溶性糖含量、活性氧与保护酶等方面探讨了天女木兰的抗寒生理机制。结果表明： 天女木兰幼苗为下胚轴伸长、双子叶出土幼苗。其子叶节区很长（11-13 mm），属向基移位型。子叶节区可分为子叶节区上部、中部、下部三部分。本研究完全证实了子叶节区的客观存在及子叶节区理论的正确性，发现天女木兰子叶节区下部的四原型管状中柱是迄今尚未发现的一种新的中柱结构，特称之为木兰型（Magnolia type），研究结果能够证实蕨类植物与被子植物确有共同起源。同时，本研究也为幼苗初生维管组织从子叶节区分别向根端和苗端演化提供了依据。在此研究中还可证实Zimmermann提出的髓起源的向基移位理论是完全正确的。 天女木兰叶片的原始特征表明其在系统演化上处于原始地位。 较干旱生境的天女木兰与较湿润生境的天女木兰相比，其叶片单位长度下表皮气孔数减少而栅海比和单位叶宽叶肉组织中油细胞的数目增加。在其它环境因子相同的情况下，光照强度增大可使天女木兰叶片栅栏组织厚度、栅海比、主脉维管束枚数和单位叶宽叶肉组织中油细胞的数目增加。在其它环境因子相同的情况下，土壤含水量较低，树龄较大的天女木兰与土壤含水量较高，树龄较小的天女木兰相比，其叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅海比以及单位叶宽叶肉组织中油细胞的数目均大于后者。 较干旱生境的天女木兰与较湿润生境的天女木兰相比，其叶柄角质层厚度、皮层厚度均增大，而木质部导管的直径减小。在其它环境因子相同时，土壤含水量较低、树龄较大的天女木兰与土壤含水量较高、树龄较小的天女木兰相比，其叶柄角质层厚度增大。 较干旱生境的天女木兰与较湿润生境的天女木兰相比，其幼茎的角质层厚度和皮层厚度增大。在其它环境因子相同的条件下，光照强度增加使天女木兰幼茎的皮层厚度和髓直径增大。在其它环境因子相同时，土壤含水量较低、树龄较大的天女木兰与土壤含水量较高、树龄较小的天女木兰相比，其幼茎角质层厚度增大。 天女木兰的次生木质部在系统演化中，保留着很多原始特征的同时，也有进化趋势。因此天女木兰在进化地位上属于保存了较原始特征的树种，由于对环境的适应，其次生木质部中也产生了具有进化趋势的结构。 1．导管和纤维 同一生境下，通化县天女木兰的茎材和枝材相比，导管直径、导管壁厚、纤维长度、纤维壁厚和纤维直径5项指标，两者间的差异显著，其中前4项为茎材大于枝材，最后1项为枝材大于茎材。较干旱生境的天女木兰与较湿润生境的天女木兰相比，其枝材的导管长度、导管长度与直径的比值、纤维长度和纤维壁厚均减小。 2．射线 同一生境下，通化县天女木兰的茎材和枝材相比，横切面上射线频率和横卧细胞宽度2项指标为枝材大于茎材。较干旱生境的天女木兰与较湿润生境的天女木兰相比，其枝材多列射线的高度减小，弦切面上射线频率增大。 12℃的低温胁迫使天女00木兰的MDA含量、可溶性糖含量增加，POD活性降低，SOD活性增大。 在低温胁迫过程中，10℃处理的MDA含量先显著增加，而后开始回落，15℃处理的MDA含量变化趋势与10℃处理的大致相同。而对照植株的MDA含量表现出一定的稳定性。可溶性糖的积累随温度的降低而增加，随着胁迫时间的持续，其含量先增加而后有所回落。低温胁迫后，POD活性呈现出降低—升高—降低的变化趋势，10℃低温处理POD活性降低的幅度比15℃处理大。SOD活性表现出先升高而后降低的趋势，10℃低温处理SOD活性升高的幅度大于15℃处理。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

一、被子植物幼苗初生维管系统发育的研究现状

(一)传统根—茎过渡区研究

(二)被子植物子叶节区理论

二、环境与植物形态解剖结构演化

(一)植物形态解剖结构对水分因子变化的响应与适应

(二)植物形态解剖结构对光照强度变化的响应与适应

(三)植物形态解剖结构对温度变化的响应与适应

三、植物抗寒机理研究进展

(一)植物抗寒性与细胞膜系的关系

(二)植物抗寒性与渗透调节物质的变化

(三)植物抗寒性与生物自由基及保护酶活性的关系

四、天女木兰简介及国内外研究现状

五、立题依据和目的意义

天女木兰幼苗初生维管系统解剖结构研究

一、材料与方法

二、观察结果

(一)子叶节区结构

(二)上胚轴苗区

(三)下胚轴根区

三、分析与讨论

不同生境天女木兰营养器官解剖结构比较研究

一、材料与方法

二、观察结果

(一)通化天女木兰叶片、叶柄与幼茎横切面观察

(二)长春动植物园天女木兰叶片、叶柄与幼茎横切面观察

(三)长春杨家屯天女木兰叶片、叶柄与幼茎横切面观察

(四)吉林省林科院苗圃天女木兰叶片、叶柄与幼茎横切面观察

三、分析与讨论(天女木兰叶片、叶柄与幼茎横切面及演化)

不同生境天女木兰木材解剖结构比较研究

一、材料与方法

(一)材料

(二)实验方法

二、观察结果

(一)通化县天女木兰茎材

(二)通化县天女木兰枝材

(三)长春杨家屯天女木兰枝材

三、分析与讨论(天女木兰木材结构及其演化)

天女木兰抗寒机理研究

一、低温处理对天女木兰生理特性的影响

(一)实验设计与研究方法

(二)实验结果与讨论

二、持续低温对天女木兰生理特性的影响过程

(一)实验设计与研究方法

(二)实验结果与讨论

结 论

图版说明

图版I-1-图版II-42

图版II-43-图版III-6

图版III-7-图版III-31

参考文献

致 谢