不同品種頭花蓼葉片的比較解剖學研究

高凱悅，廖海民，劉世會，趙德剛，2* (．貴州大學生命科學學院/農(nóng)業(yè)生物工程研究院，山地植物資源保護與種質(zhì)創(chuàng)新省部共建教育部重點實驗室，貴州貴陽 550025;2．貴州省農(nóng)業(yè)生物工程重點實驗室，貴州貴陽 550025;3．貴州大學藥學院，貴州貴陽 550025)

頭花蓼(Polygonum capitatum Ham ex D．Don)為蓼科(Polygonaceae)多年生匍匐草本植物，又稱四季紅、石莽草、太陽草等，主要分布于貴州、西藏、四川、廣西、云南等省(區(qū))。頭花蓼全草入藥，具有清熱解毒、利尿通淋與活血止痛等功效［1］，是貴州傳統(tǒng)苗藥。隨著頭花蓼在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，其市場需求也在急速上升。近年來，一些學者對頭花蓼組織培養(yǎng)、人工栽培技術(shù)進行了大量研究［2－3］，為頭花蓼產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。但是，有關(guān)頭花蓼解剖結(jié)構(gòu)的研究尚未見報道，僅賽明蘭等［4］對頭花蓼藥材進行過顯微鑒定。筆者對野生頭花蓼、GAP基地種植頭花蓼、貴州省農(nóng)業(yè)生物工程重點實驗室選育的四倍體及其二倍體頭花蓼品種葉片進行了解剖研究，以期為頭花蓼優(yōu)良品種的選育提供解剖學參考依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 材料 供試材料4個，來源見表1。表1中的I、II、III品種由貴州大學熊源新教授鑒定，IV品種由貴州大學農(nóng)業(yè)生物工程重點實驗室誘導(dǎo)培育經(jīng)流式細胞儀鑒定。

表1 供試頭花蓼材料

1．2 方法

1．2．1 表皮撕片法。取相同部位葉片中部，采用指甲油印跡法撕取上下表皮［5］。表皮毛長度、表皮細胞和氣孔大小均取50個的平均值;表皮細胞、氣孔和表皮毛的密度取10個視野的平均值。

1．2．2 石蠟切片法。將新鮮葉片經(jīng)濃度70%FAA固定，乙醇脫水，二甲苯透明，石蠟包埋。切片厚度10 μm，番紅—固綠染色，加拿大樹膠封片［6］。葉片、主脈、表皮細胞、柵欄組織及海綿組織的厚度均為30個的平均值，并且計算組織緊密度(CTR)、疏松度(SR)以及柵/海比。計算公式如下:

CTR=柵欄組織厚度/葉片厚度×100%

SR=海綿組織厚度/葉片厚度×100%

柵/海比=柵欄組織厚度/海綿組織厚度×100%

1．3 數(shù)據(jù)處理 用EXCEL和SPSS19．0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理、統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 葉表皮特征 頭花蓼葉片表皮由表皮細胞、氣孔器和表皮毛組成(圖1)。

2．1．1 表皮細胞。頭花蓼葉表皮細胞均排列緊密，其中上表皮細胞垂周壁近平直，細胞近方形，細胞較大，密度小;下表皮細胞垂周壁呈波狀彎曲長條形，細胞較小，密度較大。由表2可知，在頭花蓼4個材料中，相對于其他3個品種，多倍體細胞較大，密度更小，且差異在0．05水平顯著。

表2 葉表皮細胞特征

2．1．2 氣孔器。頭花蓼氣孔器均呈為無規(guī)則型，由2個腎形保衛(wèi)細胞和氣孔組成，上表皮氣孔數(shù)明顯少于下表皮。由表3可知，多倍體上表皮氣孔明顯大于其他3個品種，上、下表皮的氣孔密度均較低。

表3 葉表皮氣孔特征

2．1．3 表皮毛。頭花蓼的表皮毛僅分布于葉脈上，為單細胞表皮毛類型。由表4可知，上、下表皮的表皮毛長度均為多倍體較長，且與其他3個品種差異在0．05水平顯著;上、下表皮的表皮毛密度無顯著性差異。

表4 葉表皮毛特征

2．2 葉片解剖結(jié)構(gòu) 由圖2可知，頭花蓼葉片為典型的異 面葉結(jié)構(gòu)，即橫切面由表皮、葉肉和葉脈3個部分組成，葉肉包括柵欄組織和海綿組織2個部分。

頭花蓼上、下表皮均為一層細胞，細胞呈長方形，上表皮細胞較大且有明顯的角質(zhì)層。由表5可知，多倍體的葉片厚度較大，與其他3個品種差異在0．05水平顯著;上、下表皮的厚度均為多倍體較大，但差異不明顯。

表5 葉片主脈和表皮結(jié)構(gòu)特征

葉肉二型，分化為柵欄組織和海綿組織，在一些葉肉細胞中能看到草酸鈣簇晶。靠近上表皮的部位為柵欄組織，組織兩列，細胞呈長柱形，其組成細胞排列規(guī)則，細胞長軸垂直于葉表面;近下表皮部位的海綿組織，細胞近圓形，排列疏松，間隙較多。由表6可知，多倍體的柵欄組織和海綿組織厚度較大，與其他3個品種差異在0．05水平顯著;組織緊密度、柵/海比較高。

表6 葉肉的解剖結(jié)構(gòu)特征

在頭花蓼葉片中分布有大量的維管組織，構(gòu)成各級葉脈，屬典型網(wǎng)狀脈序。葉脈維管束為外韌維管束類型，由木質(zhì)部、形成層和韌皮部組成。木質(zhì)部靠近葉的近軸面，韌皮部靠近葉的遠軸面。頭花蓼主脈靠近上下表皮處且有較多厚角組織分布，其細胞排列較緊密。主脈具2個維管束，上下排列。近軸面維管束較小，其韌皮部朝下，木質(zhì)部朝上;遠軸面維管束相對較大，木質(zhì)部和韌皮部的排列與近軸面維管束相反，即其木質(zhì)部朝下，而韌皮部朝上。

3 結(jié)論與討論

3．1 頭花蓼葉片的解剖結(jié)構(gòu) 頭花蓼葉片為典型的異面葉結(jié)構(gòu)。橫切面由表皮、葉肉和葉脈3個部分組成。葉肉包括柵欄組織和海綿組織2個部分。表皮由表皮細胞、氣孔器和表皮毛組成。表皮細胞均排列緊密，上表皮細胞垂周壁近平直，細胞近方形，下表皮細胞垂周壁呈波狀彎曲長條形。氣孔器為無規(guī)則型，由呈腎形的2個保衛(wèi)細胞和氣孔組成，上表皮氣孔數(shù)明顯少于下表皮。表皮毛僅分布于葉脈上，下表皮相對較多。葉肉包括柵欄組織和海綿組織2個部分，靠近上表皮部位的為柵欄組織，其組成細胞排列規(guī)則，細胞呈長柱形，細胞長軸垂直于葉表面;近下表皮部位的為海綿組織，細胞近圓形，排列疏松，間隙較多。葉脈為外韌維管束類型，由木質(zhì)部、形成層和韌皮部組成，木質(zhì)部靠近葉的近軸面，韌皮部靠近葉的遠軸面。

頭花蓼主脈較特殊，具兩個維管束，上下排列，近軸面維管束較小，其韌皮部朝下，木質(zhì)部朝上;遠軸面維管束相對較大，木質(zhì)部和韌皮部的排列與近軸面維管束相反，即其木質(zhì)部朝下，而韌皮部朝上。主脈的這種維管束排列較少見，在同屬植物何首烏(Polygonum multiflorum Thunb．)有報道［7］。

3．2 不同品種頭花蓼葉片的結(jié)構(gòu)差異 在頭花蓼4個材料中，多倍體與所研究的其他3個材料間差異較大。其表皮細胞較大，細胞密度小;上表皮氣孔較大，上、下表皮的氣孔密度均較低;上、下表皮的表皮毛長度較長;葉片、上表皮和下表皮的厚度均較大;柵欄組織和海綿組織的厚度較大;其組織緊密度、柵/海比較高。這些形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)特征表明，多倍體品種具有一定的優(yōu)越性，對環(huán)境的適應(yīng)能力更強。一般認為，氣孔密度越小，角質(zhì)層越厚，葉肉的柵欄組織越發(fā)達，植物抗寒能力就越強［8－10］。多倍體品種氣孔密度最小，葉片最厚，CTR最大，SR最小。在抗寒性方面，與普通二倍體相比，多倍體具有明顯的優(yōu)勢。

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