馬清溫

植物進行光合作用、呼吸作用以及蒸騰作用等基本生理活動需要二氧化碳、氧氣和水蒸氣等氣體進出植物體，氣體進出植物體的通氣口在哪里？植物的通氣孔就位于植物體的表面，由于比較小，平時“粗心”的我們難以注意到它們的蹤跡。在植物科學(xué)上，這些通氣孔被稱為氣孔。

氣孔就是植物與外界環(huán)境之間進行氣體交換的通道，主要位于植物體葉片的表面，除了葉片之外，剛長出的幼莖上也有一些氣孔分布。單個氣孔非常小，是兩個特殊形態(tài)的細胞（即保衛(wèi)細胞）以及由其圍繞形成的開口的總稱。單靠肉眼不能分別出單個的氣孔，要想看清楚單個氣孔的形態(tài)和結(jié)構(gòu)需要借助顯微鏡才行，在用顯微鏡觀察之前還要進行一些處理。

觀察植物氣孔的形態(tài)結(jié)構(gòu)和分布數(shù)量等信息，主要用電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡。要觀察植物的氣孔，一般就是觀察植物的葉片上的氣孔。氣孔在葉片表面的分布狀況和數(shù)量的多少與植物種類有關(guān)，處理之前對葉片進行仔細觀察，有時能得到一些氣孔分布的信息。雖然肉眼分辨不出單個的氣孔，在植物葉片表面，有時肉眼可以很清晰的分辨出氣孔分布集中的區(qū)域，如有的松柏類植物的氣孔集中分布在葉片下表面，肉眼可見的葉片中脈兩側(cè)白色的條帶，就是很多氣孔聚集形成的氣孔帶。

用清水和小毛筆把要觀察的葉片表面清洗干凈，借助放大鏡或直接把葉片放在解剖鏡（體式顯微鏡）下，有時可以分辨出單個的氣孔。掃描電子顯微鏡主要觀察材料的表面，是觀察氣孔的極好工具。把簡單清洗過的葉片放在掃描電子顯微鏡下觀察，有時就能顯示出清晰的氣孔區(qū)域。對于不同的植物葉片，在掃描電子顯微鏡仔細尋找，有時能找到清晰的小孔，這些小孔就是由兩個保衛(wèi)細胞圍成的氣孔口。這種簡單處理的方法，由于葉片表面雜質(zhì)較多，有的植物氣孔下陷，加上有的葉片表面有很多如表皮毛等附屬結(jié)構(gòu)，有時僅能分辨出小孔，保衛(wèi)細胞以及其他細胞的形態(tài)也不容易看清楚，觀察效果不理想。

觀察植物氣孔比較簡易的處理方法是用無色指甲油，也就是把指甲油涂抹在葉片表面。指甲油干后從葉片揭下，葉片表面的細胞形態(tài)，包括氣孔的形態(tài)都印在了指甲油上，把印有葉片形態(tài)的指甲油放在顯微鏡下觀察，有時能取得理想的效果。

要觀察到更清晰的保衛(wèi)細胞及其周圍細胞的形態(tài)，需要先對葉片進行化學(xué)處理。三氧化鉻的水溶液浸泡法是比較常用的處理方法，對干燥或新鮮的植物葉片均適用。這種方法把葉片剪成小塊后直接放入三氧化鉻的水溶液，對于干燥葉片可以預(yù)先用水煮沸幾分鐘，再放入三氧化鉻的水溶液，便于充分浸泡，縮短處理時間。浸泡到葉表皮與葉肉組織部分分離，也就是能分離出單層的表皮。把經(jīng)三氧化鉻的水溶液浸泡過的葉片放入到清水中，小心漂洗。在解剖鏡下用解剖針小心分開葉片的上下表面，用小毛筆刷去葉肉部分及纖維等雜質(zhì)。把表皮用甘油制成臨時裝片，用普通光學(xué)顯微鏡觀察，或把表皮放在掃描電鏡的載物臺，用掃描電子顯微鏡觀察。

三氧化鉻的水溶液浸泡的這個過程有時僅需十幾分鐘，有時甚至長達數(shù)天，這與植物葉片的種類、三氧化鉻的濃度、以及處理溫度等因素有關(guān)，需要在實驗過程中摸索出最佳處理時間，也就是保衛(wèi)細胞最清楚，雜質(zhì)最少的處理時間。用雙氧水和冰醋酸的混合液取代三氧化鉻的水溶液有時也能取得較好的觀察效果。

化石植物是幾百萬年前、甚至幾億年前曾經(jīng)在地球上生活過的植物。這些植物氣孔特征的獲取是用舒氏液處理，再用5%的氫氧化鉀溶液沖洗。舒氏液由一份飽和氯酸鉀溶液和二三份冷的濃硝酸配制而成, 或于二三份冷的濃硝酸中置入一份氯酸鉀晶體，以新配制的試劑較好。將化石植物的葉片稍微用水浸濕后, 置于盛有不同濃度的舒氏液中, 隨時觀察葉片顏色的變化, 如由黑色轉(zhuǎn)化為黃褐色, 立即用吸管或滴管將其取出, 浸入蒸餾水中，洗至中性。用5-10%氫氧化鉀溶液滴在黃褐色的葉片上，有深褐色絲狀或霧狀物滲出, 解剖鏡下用蒸餾水小心清洗。發(fā)現(xiàn)表皮剝離后, 用解剖針將葉片上下分開。經(jīng)過處理之后獲得的葉表皮用甘油封片或制成掃描電子顯微鏡觀察的樣品。

葉片經(jīng)過化學(xué)處理后，獲得表皮后用哪種顯微鏡觀察獲得的效果更好，也是非常關(guān)鍵的。對于比較薄、各部分反差小的樣品，通常的方法是染色。表皮經(jīng)過了染色處理后，由于各組分的著色能力不同，有時可以取得很好的效果。但也增加了表皮破碎的幾率，有時難以獲得大塊的表皮特征。

利用相差顯微技術(shù)或微分干涉顯微技術(shù)，可以觀察到比普通明視野顯微鏡反差更大、更清晰的效果。在相差顯微鏡中觀察的反差是以樣品中的密度差別為基礎(chǔ)形成的，故相差顯微鏡的樣品不需染色，就可以取得非常理想的效果。微分干涉顯微鏡用的是平面偏振光，將樣品中厚度上的微小差別就會轉(zhuǎn)化成明暗區(qū)別，增加了反差并且具有很強的立體感。利用微分干涉顯微技術(shù)觀察未染色的角質(zhì)層，影像有浮雕感，用白光照明時可產(chǎn)生彩色影像，調(diào)借棱鏡旋鈕，背景顏色可以連續(xù)變化，可以更清晰的觀察植物角質(zhì)層的特征。

掃描電子顯微鏡有較大的景深，一般不受樣品大小、厚度的影響，能獲得具實感的三維物體圖象，已成為研究植物表皮和氣孔結(jié)構(gòu)的一種比較普遍的設(shè)備。利用透射電子顯微鏡研究氣孔的報道較少，還不是很普遍的一種方法。

對于不同的植物，獲取氣孔信息的方法不盡相同，需要在實驗過程中不斷的探索，找出適合特定植物的最好方法。獲取到氣孔的信息后，需要對氣孔的特征進行解讀，不同植物的氣孔形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分布特征有差別，并且這些特征相對固定，因而氣孔的特征可以作為植物分類的輔助標(biāo)準(zhǔn)。對于只有枝葉等營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的標(biāo)本，如化石植物來說，表皮特征及氣孔的信息是獲取細胞信息的重要來源，是分類鑒定的重要依據(jù)。同時氣孔的分布、數(shù)量和開閉等信息，受遺傳和環(huán)境因素等的綜合影響。反過來講，氣孔的這些信息在一定程度上也能反映出環(huán)境的質(zhì)量和變化的信息。

《知識就是力量》，2011年第4期