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重楼属是百合科中一类极具药用价值的植物资源,具有资源匮乏,繁殖困难,生长缓慢等特征。该属植物种类庞杂,不同的种间常复杂多变,具较大变异,且种与种间的特征性状常常有交叉或重叠的现象,各类型的鉴别界线常常模糊不清,现有的分类较为混乱。本文通过实验研究了神农架林区多叶重楼三个变种的形态解剖结构及光合生理特征,分析了它们叶片、根系形态结构的差异,及其光合色素和光合特性的生态适应性,实验主要结果如下:1.在形态方面:多叶重楼三个变种叶片的长度在9—16cm之间,白花重楼叶片长度显著长于宽叶重楼和滇重楼,后两者差异不显著;三个变种重楼的叶片宽度差异显著,变化范围在2-7cm之间;宽叶重楼的叶长/宽(4.21)显著高于白花重楼(2.43)和滇重楼(2.39),两者差异不显著;叶周长、叶面积及周长/叶面积在三个变种重楼间均差异显著,白花重楼的叶周长及叶面积最大,周长/叶面积最小。由叶片形态特征的相关性分析可知叶面积与叶长(0.956**)、叶宽(0.969**)、叶长×宽(0.984**)、叶周长(0.974**)极显著正相关,与周长/面积(-0.882**)极显著负相关。叶周长与叶宽相关系数为0.995**,表明叶长×宽是最能反映叶片面积的指标,叶周长最能被叶片长度所反映。三个变种重楼植物的不定根数量在16—33个之间,总长度在49—134cm之间,滇重楼根系无论是在数量上还是总长度上均占优势,总体来看多叶重楼三个变种根系不发达,且数量较少、长度较短。2.在解剖结构方面:经石蜡切片观察,三个变种重楼的植物叶片均为典型的异面叶,由表皮、叶肉及叶脉组成,各组织结构的大小及厚度有较大差异。叶片厚度在724.25—854.25μm之间;三个变种都有明显的栅栏组织与海绵组织的区分,但栅栏组织/海绵组织的比值在0.14—0.18之间,远远小于1,表明三变种重楼叶片海绵组织占比大、栅栏组织不发达,属于阴生植物。三变种重楼植物的中脉维管束各有不同,白花重楼的栅栏组织厚度、海绵组织厚度、主脉厚度均较大,输水速率较高;三个变种重楼植物的不定根均由表皮、皮层及维管柱组成,其直径变化范围为2209.25—3328.50μm,且不同变种的根直径及皮层厚度、维管束间均差异显著。宽叶重楼的皮层厚度(116.25μm)显著高于其他两个变种,后生木质部导管直径滇重楼最小(84.50μm),显著低于其他两个变种。无论是根系直径还是维管柱直径以及皮层厚度白花重楼均较大,表明白花重楼根系输水速率相对较大。3.在光合色素方面:三个变种重楼叶片的总叶绿素总量在0.61-1.23mg/g之间,白花重楼最高,表明白花重楼的光合作用相对较强。在P<0.05水平下,三个变种重楼的叶绿素a及叶绿素a+b之间差异显著,白花重楼叶绿素b及类胡萝卜素显著高于宽叶重楼和滇重楼。白花重楼的叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量最高,宽叶重楼与滇重楼相对较低,说明白花重楼在过高光强或紫外辐射较大的情况下,更能有效的保护植物不受损伤;叶绿素a/b的值在1.23-2.13之间,宽叶重楼最大,白花重楼最小,在P<0.05水平下,宽叶重楼和滇重楼差异不显著,白花重楼显著小于前两者,证明对弱光环境的适应性最强的是白花重楼。4.光合日变化方面:三个变种重楼植物的光合日变化表现为双峰型曲线,分别于11:00和14:00出现高峰,12:00至13:00出现光合午休现象。早晚弱光照条件下,宽叶重楼和滇重楼的光能利用率较低,白花重楼的光合作用最强;蒸腾速率与气孔导度日变化趋势与净光合速率相似。胞间CO2浓度日变化与净光合速率相反,但变化幅度较为平缓;水分利用效率日变化曲线无明显规律,但总体上白花重楼最高,宽叶重楼和滇重楼稍低,表明白花重楼在缺水的条件下水分利用效率更高;对气孔限制值日变化分析发现,三个变种重楼植物的光合午休现象是由非气孔限制引起的;分析三个变种重楼植物光合速率与各生态因子的关系发现净光合速率与光照强度极显著相关、与温度显著相关。5.在光响应方面:三个变种重楼植物光饱和点范围500-900μmol.m-2.s-1,滇重楼最低,而白花重楼的光饱和点最高,对强光的适应性更好。光补偿点的变化范围在4.707-6.538μmol.m-2.s-1之间,滇重楼最低,对弱光的适应性略强,具更高的弱光利用率。最大净光合速率、暗呼吸速率和表观量子效率分别为:白花重楼(2.335μmol.m-2.s-1、0.33μmol.m-2.s-1、0.057μmol.m-2.s-1)、宽叶重楼(2.387μmol.m-2.s-1、0.497μmol.m-2.s-1、0.09μmol.m-2.s-1)、滇重楼(2.333μmol.m-2.s-1、0.497μmol.m-2.s-1、0.126μmol.m-2.s-1)。综合三个变种重楼的光合参数分析,发现白花重楼对强光的适应能力较强,滇重楼适应弱光能力更好。6.净光合速率与叶片各特征参数的相关性方面:综合分析三个变种重楼植物叶片净光合速率与各叶片特征参数的相关性发现,除净光合速率与叶片厚度及叶绿素a/b相关系显著外,叶面积、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织/海绵组织厚度、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b与净光合速率均相关性不显著,表明不能以叶面积的大小、叶绿素的含量作为判断重楼光合作用强弱的标准。综合分析多叶重楼的三个变种植物的形态指标、解剖结构特征及光合特性发现:叶片面积最能被叶长×叶宽所反映,叶周长最能被叶片长度所反映。该种植物不定根不发达,且数量较少、长度较短,但在三个变种中滇重楼的根系相对较发达。白花重楼的光合作用较强,光能利用高,对强光和弱光的均具有较强适应性,同时在过高光强或紫外辐射时更能有效的保护自身,且具有更高的水分利用率。此外,滇重楼对弱光具有一定适应性。