摘要：对茶树品种利川红[Camellia sinensis （L.） O. Ktze. cv. Lichuanhong]不定根的解剖和屏障结构时空发育特征采用不同组织化学染色方法，在光学和荧光显微镜下观察形态结构。结果表明，利川红不定根初生结构由表皮、皮层和维管柱组成，皮层有内、外皮层分化，维管柱由初生木质部和初生韧皮部组成。次生结构由次生维管组织和木栓层组成，次生维管组织结构由次生木质部和次生韧皮部组成，以次生木质部为主。利川红不定根初生结构的屏障结构由外侧的具凯氏带、木质化和栓质化的表皮与外皮层组成，内侧为凯氏带和栓质化，微弱木质化的内皮层组成。次生结构的屏障结构为栓质化和木质化的木栓层。利川红不定根屏障结构具有适应旱生环境的特征，并可调节根尖的水与离子运输，对根系具有保护作用。
关键词：茶树（Camellia sinensis （L.） O. Ktze.）；不定根；解剖结构；屏障结构；组织化学
中图分类号：S571.1+54 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）14-3662-04
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.030
Abstract： Histochemical staining methods were applied to study the anatomy and barrier structure spatial-temporal developmental characters of Camellia sinensis（L.） O. Ktze. cv. Lichuanhong adventitious root， the morphological structure was observed under light and epifluorescence microscope. The results show that the primary structure of C. sinensis cv. Lichuanhong adventitious roots has epidermis， cortex and vascular cylinder； While cortex has endodermis and exodermis； And vascular cylinder has primary xylem and primary phloem. Secondary structure has secondary vascular cylinder and phellem； While secondary vascular cylinder has extensively secondary xylem and secondary phloem. The primary barriers structure in adventitious roots includes outer layers of lignified and suberized epidermis and exodermis with Casparian bands； And inner layers of suberized and weakly lignified endodermis with Casparian bands. The secondary structure has suberized and lignified phellem layer. The barrier structure in adventitious roots of C. sinensis cv. Lichuanhong is adaptation character to dry environment， and could control water and ions transport and protect root system.
Key words： Camellia sinensis （L.） O. Ktze.； adventitious root； anatomy； barrier structure； histochemistry
茶树[Camellia sinensis（L.）O. Ktze.]是世界上著名的三大饮料作物之一，广泛分布和栽培于中国南方各地，在农业产业中占有重要的经济地位[1]。有报道称茶树品种Fener-3（C. sinensis cv. Fener-3）扦插苗易形成不定根而容易成活[2]。Yabukita（C.sinensis cv. Yabukita）在温室珍珠岩和营养液等栽培条件下，种子发出的根粗大，具薄壁细胞组成面积较大的髓，且在根尖的根毛区域，内、外皮层具凯氏带发育；而不定根细小，无髓，根尖表面无根毛，根尖凯氏带发育更接近根尖顶端；推测根尖提早发育的屏障结构有助于调节根尖的径向运输[3]。植物根中的质外体屏障结构由根中内、外皮层初生壁的凯氏带、次生壁栓质化和木质化及植物体表角质层组成，可控制和调节植物与环境中水、矿质离子及氧气等物质的扩散与交换，保证植物各种生理代谢在稳定的内部环境中进行，是植物适应各种逆境的重要屏障[4-7]。根中质外体屏障结构在植物适应干旱、洪涝灾害、离子胁迫和病虫害的侵袭等方面具有重要的作用，在探索适应并修复极端生态环境的植物资源中有着广阔的应用前景。近年来，研究湿地植物的屏障结构与其对湿地环境的适应性引起了人们的关注[5-11]，而对耐旱植物如茶树还缺乏这方面的研究[12]。目前，已有可靠的细胞壁组织化学研究方法，如硫氢酸黄连素-苯胺蓝对染，可使凯氏带在荧光下呈现出生动的黄色，木质化细胞壁呈浓厚、呆滞的黄色[13]，细胞壁木栓质在蓝色激发光下呈现出棕色[5-7，10，11]；用苏丹红7B染色的细胞壁木栓质呈现红色[14]；盐酸-间苯三酚染色的细胞壁木质素呈现樱桃红色；初生壁凯氏带经浓硫酸消化后呈波浪形，而木质化细胞壁呈直线形，且炭化为黑色[15]。现在国内尚缺少茶树不定根的解剖和屏障结构研究，为此，试验对产于湖北省的茶树品种利川红（C.sinensis cv. Lichuanhong）在特定小气候和地形条件下，不定根的解剖与屏障结构时空发育特征进行了比较，现将结果报告如下。 1 材料与方法
参试茶树品种利川红于2015年4月中旬采自湖北利川金利来茶业有限责任公司种植园，取扦插苗不定根，长约150 mm左右，用自来水冲洗干净，不定根用FAA固定备用。
在体视解剖镜下，用双面刀片在距利川红不定根根尖10、20、30、50 mm处和皮层脱落的老根分别切片，切片分别用甲苯胺蓝（TBO）、75%浓硫酸、盐酸-间苯三酚（PG）、硫氢酸黄连素-苯胺蓝对染（BAB）和苏丹红7B（SR7B）染色或消化处理。TBO染色2～3 min，用于观察切片解剖构造；75%浓硫酸消化处理切片10 min左右，观察初生壁凯氏带形状；PG染色5～8 min观察切片的胞壁；采用0.1% （质量分数，下同）硫氢酸黄连素和0.5%苯胺蓝对染切片后观察初生壁情况。用0.1%SR7B溶液染色切片，确定细胞壁栓质化的组织化学定位。试验得到的结果（原始图片）用Photoshop软件处理，加标尺，调整图片亮度和对比度，最后合成图片[10，11]。
2 结果与分析
试验测定的利川红扦插苗不定根解剖结构和不同组织化学染色方法显示结果见图1。从图1可见，在距利川红不定根根尖10 mm处，其解剖结构由外而内依次为具根毛的表皮细胞层、皮下层、皮层、内皮层和维管柱，维管柱由原生木质部和初生韧皮部组成（图1-A）。BAB处理后，在荧光下内皮层凯氏带不明显，表皮细胞层和皮下层木质化（图1-B）；采用75%浓硫酸消化后，内皮层具波浪形凯氏带（图1-C），外皮层凯氏带也呈波浪形，而未消化的表皮和皮下层细胞壁为黑色直线形（图1-D）。
距不定根尖20 mm处，在BAB处理后，内皮层明显具凯氏带，外皮层有1～2层细胞壁强烈木质化（图1-E），在SR7B处理后，内皮层和外皮层细胞壁具有木栓层（图1-F），PG染色也表明内皮层木质化较弱，而外皮层1～2层细胞壁则强烈木质化（图1-G），后生木质部出现（图1-E、图1-G）。距不定根尖10～20 mm切片的维管柱具有二、三和四原型初生木质部（图1-A、图1-B、图1-E、图1-F、图1-G）。
距不定根尖30 mm处，维管柱开始具次生木质部（图1-H、图1-I、图1-J），内皮层凯氏带明显，但木质化不显著（图1-H、图1-J），内皮层和外皮层强烈栓质化（图1-I）。
距不定根尖50 mm处，维管柱次生木质部呈圆形，内皮层、皮层和外皮层依旧保持完整，没有被破坏，内皮层和外皮层保持栓质化（图1-K）。随着不定根皮层的脱落，其解剖结构以次生木质部为主，具有木射线，其外侧为次生韧皮部和木栓层，木栓层具木栓质和木质素沉积，细胞壁木栓质在荧光下呈棕色[5-7，10，11]（图1-L、图1-M、图1-N、图1-O）。
利川红不定根约在距根尖30 mm处之前为初生结构，由表皮、皮层和维管柱组成，维管柱为初生木质部和初生韧皮部。在距根尖30～50 mm，维管柱具次生木质部，表皮和皮层仍存在。大约在距根尖50 mm以后皮层脱落，不定根完全为次生结构，由次生维管组织和木栓层组成，以次生木质部为主，次生维管组织包括次生木质部和次生韧皮部。利川红不定根质外体屏障结构发育较早，距根尖10 mm左右，表皮和外皮层木质化，内、外皮层具凯氏带。约在距根尖20 mm以后，内、外皮层栓质化，内皮层木质化仍不明显。因此在不定根初生结构发育时期，其外侧屏障结构由木质化表皮和具凯氏带、栓质化与木质化的外皮层组成；内侧屏障结构由凯氏带和栓质化的内皮层组成。当皮层脱落后，屏障结构为栓质化和木质化的木栓层保护组织。
3 讨论
3.1 不定根的解剖结构
观察结果显示，在距利川红根尖30 mm前，不定根为初生结构，由表皮、皮层和维管柱组成，皮层有内、外皮层分化[16]，维管柱由初生木质部和初生韧皮部组成。距根尖30～50 mm左右，维管柱次生木质部开始发育，表皮和皮层仍存在。在距根尖50 mm左右以后皮层脱落，不定根完全为次生结构，由次生维管组织和木栓层组成，以次生木质部为主，次生维管组织结构包括次生木质部和次生韧皮部。利川红不定根的初生结构、次生结构组成和发育过程与其他木本植物的根结构相同，而Yabukita茶品种的种子根具髓，其不定根无髓[3]，这与利川红不定根无髓结构相同。
3.2 不定根的屏障结构
利川红不定根初生结构的屏障结构由外侧的具凯氏带、木质化和栓质化的表皮与外皮层组成，内侧由凯氏带和栓质化，微弱木质化的内皮层组成。不定根次生结构的屏障结构为栓质化和木质化的木栓层。
在距不定根尖10 mm左右，利川红根表皮和外皮层木质化，内、外皮层具凯氏带，这与Yabukita茶品种的不定根结构类似 ，而双穗雀稗（Paspalum distichum L.）、牛鞭草[Hemarthria altissima（Poir.）Stapf et C. E. Hubb.]、菰[Zizania latifolia（Griseb.）Stapf]等植物根尖此时仅有微弱或者无凯氏带出现，或者微弱木质化和栓质化。这说明茶树根尖，特别是外皮层屏障结构发育很早[10，11]。在距根尖20 mm，内皮层仍没有明显木质化，此时内、外皮层栓质化，内皮层具木栓层，与Yabukit茶品种相同[3]。然而在皮层脱落前，内皮层没有明显木质化，与报道的双穗雀稗等不同，这些植物内皮层在栓质化的同时也发生显著的木质化[10，11]。在不定根次生结构的木栓层屏障结构上，通常认为木栓层仅为栓质化，少有报道木栓层发生木质化；不过天竺葵（Pelargonium hortorum Bailey）茎的木栓层具有凯氏带、并栓质化和木质化[17]。
利川红不定根初生结构和次生结构的屏障结构特征可能与其适应旱生环境有关，并调节根尖径向的水分和离子运输，特别是不定根表皮和外皮层过早木质化，以及外皮层栓质化，提高了在旱生环境下根尖与土壤的摩擦能力，这可严格控制水分和离子的输导，次生结构中栓质化和木质化木栓层也加强了对老根的保护[3，17]。 致谢：感谢湖北利川金利来茶业有限责任公司的大力支持和协助。
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