沙柳（Salix psammophila）隶属于杨柳科柳属，别名筐柳、北沙柳等，原产地为毛乌素沙地、库布齐沙漠，现主要分布在华北、西北等地区。沙柳具有抗旱、抗风沙、耐盐碱及抗逆性强等优良特性，平茬复壮后萌蘖能力强，是营造防风固沙林的重要树种，能够有效解决沙区及山地等困难立地造林难的问题^［1-4］。

带化（Fasciations）是植物器官形态变异，常表现茎尖顶端分生组织加宽、茎变扁平、叶序混乱等现象^［5］。王洁等^［6］在对柿树带化病的研究中发现柿树茎表现出典型的带化症状，且新枝常伴随着簇生、节间变短等。在国槐、紫薇、拟南芥、茅苍术等物种中也曾报道过这类带化症状^［7］。引起植物扁茎的因素主要有遗传因素和非遗传因素两类。遗传因素是指由基因所控制的，目前研究较多的基因主要有mgo、clv、fa、fas等基因^［8］。而非遗传因素是由于自然环境条件（温度变化、病虫害入侵等，或人为因素，如施用生长调节剂、物理或化学诱变剂等）引起带化现象^［9］。扁茎变异有利有弊。扁化可以提高某些植物的观赏性，例如鸡冠花发生扁化变异产生带状花序而使观赏性大大增加；扁化也可降低某些植物的经济价值，如柿树发生带化导致果实产量下降，阻碍了产业发展^［10-15］。

本文基于国家沙柳资源圃发现的一个带化表型沙柳无性系，研究分析了该沙柳带化表型的外部形态变化和解剖构造变化，重点分析了该表型的维管发育变化。本研究为后续解析该带化表型的形成原因及其变化机制提供了重要的基础研究资料。同时，沙柳带化表型中维管发育的变化对于解析其对沙柳生长发育的影响，尤其对木本植物维管系统发育的影响具有重要意义，对于未来沙柳应用产业的发展具有重要意义。

材料采自国家沙柳种质资源保存库。带化沙柳的无性系号为6—23，对照野生型无性系号为11—30。

对沙柳带化表型无性系和对照野生型无性系进行取样，选择同一枝条由上至下分别间隔10 cm处，即顶端、中上部位、中部、中下部位、下部的茎节间切取3—4 cm长的样品，用毛笔清除样品表面的杂质，迅速置于75%乙醇中保存，带回实验室待用。

在国家沙柳资源保存库圃地，对呈现带化的沙柳无性系进行表型观测，用佳能数码相机记录当年生和2年生沙柳茎的表型变化，包括株型、顶芽形状、叶序等。将该无性系在内蒙古农业大学东苗圃进行扦插繁殖，对繁殖后的该无性系继续进行带化茎的表型观测。

将75%乙醇中的样品经由50%乙醇、30%乙醇、PBS缓冲液，逐级复水，每级保持2 h，备用。

将样品粘贴在样品台上，利用VT1200徕卡振动切片机切取厚度为30 μm的完整切片。将切片置于星蓝间苯三酚染液中染色5 min，盖片，封片，利用尼康全自动显微镜Ni-E拍照，保存。

利用imageJ软件将显微镜下拍好的图片进行大图拼接，获得完整切片图像。利用尼康全自动显微镜Ni-E中系统测量软件NIS-Elements对切片进行韧皮部厚度、木质部厚度、导管数量和导管直径的测量，同时利用SPSS24软件来处理分析实验数据。

当年生沙柳的带化茎呈扁平状生长、显著增粗并呈扭曲状，带化茎顶部集中分布着多个顶芽，茎尖呈现穗状或鸡冠状，叶片环绕扁平茎不规则生长（图1B）。而当年生的野生型沙柳嫩枝较细，呈圆柱形直立状，茎尖部位仅有一个顶芽，叶片互生（图1A）。

2年生沙柳带化茎的部分枝梢上部向下扭曲，扭曲部位枝条呈扁平状，枝条向地扭曲后丛生出多个枝条，丛生枝条继续向上生长，呈穗状或鸡冠状，扭曲部位不均匀地分布着多个芽点，枝条直径显著增加；但部分枝条干枯死亡（图1D）。而野生型多年生沙柳的枝条顶端有发育正常的芽，茎干表皮呈红褐色或灰色等，茎呈圆柱形，环绕分布着侧枝，生长状态良好，无干枯死亡现象（图1C）。

田间观测发现，该带化表型的同一无性系的不同单株间，均出现了同样的带化表型。将该无性系进行扦插繁殖后，后代仍然呈现带化表型，保持相同的性状和表型特征，该结果表明该沙柳无性系的带化表型可以稳定在下一代呈现，具有遗传稳定性。

野生型沙柳的茎横切面呈圆形，由外向内依次分布着表皮、皮层、韧皮部、形成层、木质部、髓心结构，为典型木本植物茎的解剖构造。沙柳带化茎的横切面同样存在与野生型相同的解剖构造，存在表皮、皮层、韧皮部、形成层、木质部、髓心等结构，但沙柳带化茎的解剖组织结构横切面呈现扁平状。向枝条基部进一步切片发现，带化茎的横切面逐渐恢复为圆形，与正常茎的解剖结构类似，带化表型消失（图2）。

带化沙柳与野生型沙柳的表皮皆由细胞壁明显加厚的单层细胞组成，细胞排列紧密，无间隙且具有角质层（图3）。对比发现带化表型沙柳嫩枝枝梢端出现不规则凸起，使得表皮没有野生型表皮圆滑。沙柳的皮层主要是由厚角组织及皮层薄壁细胞组成，厚角组织2—3层，皮层薄壁细胞排列疏松，且形态、大小均有不同。在皮层厚度上，由于靠近枝梢处的带化表型沙柳表面有凸起，所以带化表型沙柳的部分区域皮层厚度出现不同程度加厚。

带化表型沙柳的韧皮纤维细胞群聚成大小不一的块状，以髓心为原点包围木质部，无明显的韧皮射线，薄壁细胞排列紧密（图3B）；随着茎粗度的增加，韧皮纤维的层数会有所增加，总体为1—3层；筛管的形状也有所变化，棱角越来越分明，筛管变小。韧皮部的生长进程与野生型相似，但随着茎增粗，带化沙柳茎韧皮部厚度显著大于野生型。随着枝条发育，带化茎中上部位和中部与野生型样本无显著性差异，中部向下部位带化茎的韧皮部厚度显著大于野生型（表1）。

由切片的结果分析可知，与野生型有明显不同的结构是木质部。带化表型的沙柳由于茎为扁平状，木射线不以髓心为原点，呈放射状分布，部分木射线趋近于平行分布（图4B）。导管大小不一，较大的导管通常靠近木质部的外围边缘。导管形状多近圆形或长条形，单个分布最多，2—3个导管簇生较多，4个以上导管簇生最少。纤维细胞排列紧密，无细胞间隙，细胞壁有明显的次生加厚。而野生型沙柳的茎具有单列木射线，以髓心为原点呈放射状分布（图4A）。由图2可知，带化沙柳的茎出现木质化早于野生型。对木质部厚度、1/4导管数量及导管直径进行显著性分析发现，带化茎的木质部厚度和1/4导管数量与野生型有显著差异（表2—4），均表现为带化植株显著大于野生型。两者的导管直径无显著性差异。

根据解剖结构分析可知，野生型沙柳的髓心能够看清薄壁细胞的形态大小，髓心的形状近似圆形，无髓射线。而带化表型沙柳的髓心薄壁细胞形态大小虽然与野生型相似，但分布凌乱，众多细胞错综缠绕在一起。枝条顶部髓心扁平化严重，随着枝条增粗，髓心扁平化逐渐减弱。

植物木质部的主要作用是运输水分，影响水分传输的因素主要为导管的大小及分布密度等^［16］。本研究发现，沙柳带化茎木质部厚度及导管数量大于野生型，可知带化茎的木质部面积大于野生型。带化茎的导管直径小于野生型，但差距较小。丁俊杰等^［17］、陈丽茹等^［18］相关研究表明，在干旱的处理方法下，沙柳出现导管密度增加但导管直径变小的情况，导管数量越多，导管直径越小，会对水分的疏导能力产生影响，疏导率变小，但对于维持水分运输的安全性起的作用更大；在增水的条件下，导管的直径及面积增加，说明增水条件下，沙柳的水力功能提高，即沙柳对水的适应性强。带化沙柳木质部的导管数量增加，导管直径变小，对水分的疏导能力可能会降低，但可以维持水分运输的安全性，说明带化沙柳对干旱环境的适应可能更强于野生型沙柳。带化茎的单列木射线明显，分布紧密。有研究发现射线的间隔越短、长度越长，说明它的横向运输能力就越强^［19］。由此推测带化沙柳的横向运输能力可能强于野生型沙柳。根据上述研究可以猜测带化沙柳具有更优越的对于干旱环境胁迫的适应性，但其准确性还需进一步实验来证实，对带化沙柳的木质部发育状态的研究对于解析其对沙柳生长发育的影响有重要意义。

国内外对植物带化病的研究在草本植物中开始的较早，且报道较多，但在木本植物中研究较少。本试验首次在沙柳中发现了带化表型，并进行了带化茎解剖结构的分析，丰富了沙柳的研究资源。带化表型引起当年生新枝的扁平化和多分枝，2年生枝条部分老化和死亡，这种表现可能不利于沙柳产业化的应用，应进一步对带化形成原因展开深入研究。根据已有对带化病的报道，可预测带化原因可能由基因调控或由植原体的入侵形成。若为植原体的侵染，则具有可传播性，需要对病源种类、传播方式等进一步研究。目前对带化表型沙柳的田间观测发现，该变异仅在该无性系的不同单株间存在，将该无性系扦插繁殖后带化表型能够再次出现，表现为可遗传的表型。因此，该表型变异是否由植原体引起，或由可遗传的基因突变引起，还有待对带化相关基因和植原体的存在进行检测。探究沙柳带化表型的发生因素和机制，可利用扁茎优势扬长避短，或降低带化的发生以减少经济损失。