二倍體和四倍體紫錐菊中葉形態(tài)結構及其光合效率的比較研究.pdf

1、紫錐菊（Echinacea purpureaL.）是迄今為止發(fā)現(xiàn)的極少數(shù)具有增強免疫力及抗炎雙重功效的藥用植物之一，具有非常高的藥用價值和極大的發(fā)展前景。通過生物技術方法獲得的紫錐菊多倍體不僅具有穩(wěn)定生物學特性，而且與其二倍體母本相比具有更高的生物量和藥用活性成分含量，這些優(yōu)良性狀對培育高產(chǎn)、優(yōu)質的紫錐菊新品種具有重要意義。由于光合作用是植物吸收CO2和H20，積累有機物的重要生理代謝過程，為了深入比較研究不同倍性紫錐菊光合效率的差異，

2、并通過比較不同倍性紫錐菊葉片形態(tài)和結構的差異來研究倍性變化對紫錐菊光合效率的影響，本文以四倍體和二倍體紫錐菊為材料，采用光飽和曲線的測定、葉綠素含量的測定、葉片表型分析、半薄切片、超薄切片、細胞離析及激光共聚焦顯微鏡觀察等方法對二者光合效率，葉片的形態(tài)特征、顯微和超微結構，葉肉細胞形態(tài)特征、葉綠體分裂頻率等進行了比較研究，探討了倍性增加對紫錐菊光合效率和葉片形態(tài)結構的影響，從形態(tài)學和細胞學的角度分析倍性變化對其光合效率的影響，主要結果和

3、結論如下：
　　1.四倍體紫錐菊比二倍體紫錐菊具有更強的光合效率。對不同發(fā)育時期的紫錐菊的光飽和效應曲線的測定結果表明，四倍體紫錐菊的最大凈光合速率在營養(yǎng)生長期、花蕾期、盛花期分別比二倍體高出51.84％、36.94%、8.50%。相應地四倍體紫錐菊的葉片中葉綠素含量在不同發(fā)育時期均高于二倍體。經(jīng)測定四倍體紫錐菊的總葉綠素含量在營養(yǎng)生長期、花蕾期、盛花期分別比二倍體高29.63%、11.51%、24.78%。
　　2.對不同

4、發(fā)育時期二倍體和四倍體紫錐菊成熟葉片的表型測量研究表明四倍體紫錐菊的葉長與葉寬均大于二倍體。在營養(yǎng)生長期、花蕾期、盛花期，四倍體相對于二倍體的葉長分別增加了：3.6％、8.8％、2.9％；四倍體相對于二倍體的葉寬分別增加了：25.5％、37.4％、10.8％。以上實驗數(shù)據(jù)表明四倍體葉片光合作用面積增大，有利于利用光能。
　　3.通過半薄切片比較二倍體和四倍體成熟葉片的顯微結構，發(fā)現(xiàn)四倍體葉片的厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度分別較

5、二倍體增加了30.37%、19.98%、38.8%。四倍體葉片柵欄組織發(fā)達，細胞層數(shù)增加，四倍體柵欄組織細胞和海綿組織細胞厚度相對二倍體分別增加了23.07%、26.37%。四倍體柵欄組織細胞和海綿組織細胞的單位細胞葉綠體數(shù)目相對二倍體分別增加了59.70%、54.72%，對二倍體和四倍體成熟葉片的超薄切片比較研究表明，四倍體紫錐菊葉綠體體積大，淀粉粒數(shù)目較少，基粒數(shù)量多，基粒片層垛疊緊密，更為發(fā)達。四倍體紫錐菊的葉綠體長、葉綠體寬、單

6、位葉綠體基粒數(shù)目、基粒厚度相對于二倍體分別增加了15.63%、24.32%、27.27%、55.56%。四倍體葉片的這些形態(tài)結構的改變，以及葉綠體結構的變化有利于四倍體紫錐菊光合能力的提高。
　　4.通過紫錐菊不同發(fā)育階段的葉片進行離析統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)葉綠體數(shù)目增加的時期是與葉肉細胞體積膨大時期相協(xié)調。葉肉細胞體積通常在葉生長至1cm（四倍體）和2cm（二倍體）時開始膨大，相應的葉綠體數(shù)目幾乎都在葉長3cm時快速增加。因此，我們的結

7、果支持四倍體紫錐菊葉肉細胞內葉綠體數(shù)目的持續(xù)增加可能是是通過持續(xù)增加的葉肉細胞體積為葉肉細胞中葉綠體數(shù)目的增加提供了充足的空間。
　　5.不同發(fā)育階段紫錐菊的超薄切片研究發(fā)現(xiàn)，在二倍體和四倍體紫錐菊中分裂的葉綠體可劃分為兩個類型：前質體和幼齡葉綠體。研究表明四倍體的葉綠體分裂頻率不僅高于二倍體，同時，四倍體還表現(xiàn)出持續(xù)分裂的現(xiàn)象，在葉長為6cm的葉片中仍存在正在分裂的葉綠體，而二倍體中當葉長達4cm，葉綠體就不再分裂。說明，四倍體