蕤核莖解剖結(jié)構(gòu)和組織化學(xué)定位研究

馬 茵，鄧榮華，王 慧，郭曉宏，陳 婧，朱廣龍，魏學(xué)智

(山西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041004)

蕤核莖解剖結(jié)構(gòu)和組織化學(xué)定位研究

馬 茵，鄧榮華，王 慧，郭曉宏，陳 婧，朱廣龍，魏學(xué)智*

(山西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041004)

采用解剖學(xué)和組織化學(xué)法，研究蕤核(PrinsepiaunifloraBatal.)莖的顯微結(jié)構(gòu)，并對莖中的黃酮類、生物堿類及多糖的組織化學(xué)定位進(jìn)行了研究。研究表明：蕤核幼莖表皮細(xì)胞的細(xì)胞壁厚，木質(zhì)部含有較多的導(dǎo)管，初生木質(zhì)部為內(nèi)始式發(fā)育，維管束在橫切面上呈“V”形，莖中髓部發(fā)達(dá)；老莖有突起的皮孔，次生維管組織呈一個完全閉合的環(huán)狀。組織化學(xué)定位顯示黃酮,生物堿,糖類和脂類物質(zhì)多分布于皮層。

蕤核；莖；結(jié)構(gòu)；組織化學(xué)；黃酮；生物堿；多糖；脂類

蕤核(PrinsepiaunifloraBatal.)，是薔薇科(Rosaceae)扁核木屬(Prinsepia)多年生落葉小灌木。分布在甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、四川、云南和東北等省區(qū)。它主要生長于山坡陽處或山下稀疏灌叢中和干旱沙丘上，海拔900～1100 m[1]。蕤核的根、葉、果均可入藥或食用，具有清熱、解毒、消炎、止痛、消食、健胃等作用[2]。其根可治療虛咳，莖和葉可治牙痛。嫩尖主治癰疽、毒瘡和結(jié)核病，也可制作成咸菜食用。主治消化不良，食積[3]。目前研究有蕤核果實營養(yǎng)成分分析[4]、扁核木葉片黃酮提取工藝[5]、同屬植物東北扁核木的引種栽培[6]，扁核木的果油成分[2]以及蕤核葉子的解剖結(jié)構(gòu)和葉中藥用成分的研究[7]等。但有關(guān)蕤核莖的解剖結(jié)構(gòu)以及莖中藥用成分的研究尚未報道。

本文通過對蕤核莖的解剖結(jié)構(gòu)以及莖中黃酮類化合物、生物堿類化合物及多糖和脂類的組織化學(xué)定位研究，探討其在莖中的分布特征，旨在為以后深入對蕤核資源提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料的采集

材料于2011年7月采自山西省臨汾市堯都區(qū)西趙村南。取成熟、健康新鮮的蕤核莖作為材料。

1.2 研究方法

1.2.1 石蠟切片

取新鮮的蕤核莖幼嫩部位，切取0.5 cm的小段，F(xiàn)AA固定24 h以上，用全自動組織脫水機(jī)(LEICA TP 1020,德國)脫水，石蠟包埋機(jī)(LEICA EG 1150H ，德國)包埋，自動旋轉(zhuǎn)薄切片機(jī)(LEICA RM 2265，德國)切片，厚度為8～10 μm，番紅-固綠染色。置于OLYMPUS-BX51顯微鏡觀察并拍照。

1.2.2 組織化學(xué)定位

黃酮類化合物(氫氧化鈉溶液染色法)：在-20 ℃下，新鮮材料用冰凍切片機(jī)(LEICA CM 1900)切片，切片厚度為14～16 μm，放于載玻片上，滴加5% NaOH水溶液顯色，制成臨時裝片[8]，置于顯微鏡觀察。

生物堿類化合物(改良碘化鉍鉀試劑)：在-20 ℃下，新鮮材料用冰凍切片機(jī)(LEICA CM 1900)切片，切片厚度為14～16 μm，用改良的碘化鉍鉀試劑[9](由0.85 g次硝酸鉍溶于10 mL冰醋酸和40 mL蒸餾水后，再與20 ml 40%的碘化鉀混合而成)處理5 min，制成臨時裝片，置于顯微鏡觀察。

多糖類化合物(PAS染色法[10])：在-20 ℃下，新鮮材料用冰凍切片機(jī)(LEICA CM 1900)切片，切片厚度為14～16 μm，滴加高碘酸溶液處理3 min，70%乙醇漂洗后，滴加希夫試劑處理1 min，PAS漂洗液沖洗，樹膠封片，置于顯微鏡觀察。

油脂類化合物(蘇丹Ⅲ染色法[11])：在-20 ℃下，新鮮材料用冰凍切片機(jī)(LEICA CM 1900)切片，切片厚度為14～16 μm，滴加1滴蘇丹Ⅲ染液處理30 min后，微微加熱可加速染色時間，然后用50%乙醇去余色，甘油封片，置于顯微鏡觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 蕤核莖的解剖結(jié)構(gòu)

2.1.1 初生結(jié)構(gòu)

幼莖的橫切面為近圓形。從外向內(nèi)分為表皮、皮層和初生維管柱三部分(圖版Ⅰ：1)。表皮由一層大小較相近緊密排列的細(xì)胞構(gòu)成。表皮細(xì)胞的細(xì)胞壁普遍加厚，其中外壁加厚明顯。緊鄰表皮內(nèi)方的1～2層為連續(xù)的厚角組織，細(xì)胞較小、略扁圓、不規(guī)則。之內(nèi)是皮層，由4～7層薄壁細(xì)胞組成，細(xì)胞較大，形狀不規(guī)則，排列疏松，有明顯的胞間隙。維管柱是皮層以內(nèi)的部分，占有較大比例，包括維管束、髓和髓射線。維管束很發(fā)達(dá)，通常6大6小共12個維管束相間分布，環(huán)形排列于皮層內(nèi)側(cè)。初生木質(zhì)部與次生韌皮部由內(nèi)向外逐漸切向擴(kuò)展，因而使維管束在橫切面上呈“V”形。莖中初生木質(zhì)部發(fā)育方式為內(nèi)始式,由內(nèi)向外管狀分子的管腔逐漸增大。莖的中心部分為大型薄壁細(xì)胞構(gòu)成的髓，其髓薄壁細(xì)胞近等徑形，具有明顯的胞間隙(圖版Ⅰ：2)。

次生結(jié)構(gòu)：次生結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依次包括表皮、皮層、木栓層、韌皮部、形成層、木質(zhì)部以及髓這六部分(圖版Ⅰ：3)。在木栓層形成后，表皮及皮層細(xì)胞因養(yǎng)分缺乏而逐漸死亡破損，因此只留下殘存的表皮和破損的皮層結(jié)構(gòu)。表皮和皮層之內(nèi)是木栓層，由3～4層體積較大、排列緊密的長方形木栓細(xì)胞組成(圖版Ⅰ：4)。緊接著是3～4層排列不規(guī)則的厚壁細(xì)胞。形成層在初生生長結(jié)束后開始活動，原來髓射線中相對于束中形成層部位的一些薄壁細(xì)胞恢復(fù)分裂能力成為束間形成層，兩者連接起來形成一個連續(xù)的形成層環(huán)，向外產(chǎn)生次生韌皮部，次生韌皮部由篩管薄壁細(xì)胞和韌皮射線組成。向內(nèi)產(chǎn)生次生木質(zhì)部，次生木質(zhì)部屬環(huán)孔材，生長輪明顯。主要由導(dǎo)管分子、木纖維、木射線和木薄壁組織細(xì)胞組成(圖版Ⅰ：5)。次生維管組織呈一完全閉合的完整環(huán)狀。木質(zhì)部發(fā)達(dá)，約有導(dǎo)管9～12層。莖的中心為薄壁細(xì)胞組成的髓，其外圍有3～4層體積較大、排列不規(guī)則的厚壁細(xì)胞構(gòu)成的環(huán)髓帶(圖版Ⅰ：6)。

2.2 蕤核莖的組織化學(xué)定位研究

2.2.1 黃酮類化合物

在新鮮的蕤核莖冷凍切片上滴加5% NaOH水溶液后，會立即產(chǎn)生特征性的顯色反應(yīng)，變色范圍從淡黃色至橙色。通過鏡檢后，表明在蕤核的莖中，黃酮類化合物分布相對較少，主要集中在皮層(圖版Ⅰ：7)。

2.2.2 生物堿類化合物

新鮮的蕤核莖冷凍切片，通過碘化鉍鉀一種檢測試劑的鑒定，染色結(jié)果呈現(xiàn)不定型橘紅色或黃色的沉淀。鏡檢結(jié)果表明：生物堿不僅在皮層中有分布(圖版Ⅰ:8)，而且在維管束的髓射線中也有許多大而明顯的的深色沉淀(圖版Ⅰ:9)。

2.2.3 多糖類化合物

新鮮的蕤核莖冷凍切片經(jīng)過 PAS 染色后，會立即產(chǎn)生特征的顯色反應(yīng)，變色范圍從淡紅色至深紅色或紫紅色。莖的多糖顯色反應(yīng)相對于其他的次生代謝物而言，更加直觀明顯。鏡檢表明：多糖類物質(zhì)主要分布于皮層(圖版Ⅰ:10),以及維管束的髓射線中(圖版Ⅰ:11)。

2.2.4 油脂類化合物

新鮮莖冷凍切片，立即與蘇丹Ⅲ溶液反應(yīng)，顏色變化有淡黃色至紅色。鏡檢表明，主要僅集中在表皮細(xì)胞及皮層中(圖版Ⅰ:12)。

3 討 論

蕤核莖的表皮細(xì)胞一層，橫切面呈不規(guī)則矩圓形。具有較厚的角質(zhì)層，韌皮部不發(fā)達(dá)，木質(zhì)部發(fā)達(dá)，莖內(nèi)木質(zhì)部管狀分子孔徑不一，分布的頻率高，蕤核莖的這些結(jié)構(gòu)能有效降低蒸騰作用,有利于水分快速、有效地運(yùn)輸,并有助于有利于疏導(dǎo)組織的完善和進(jìn)化[12]。蕤核莖的維管形成層的活動使莖加粗，導(dǎo)致表皮破壞。蕤核莖的表皮或皮層、甚至韌皮部的薄壁細(xì)胞可恢復(fù)分裂能力，形成木栓形成層。木栓形成層切向分裂的結(jié)果，向外產(chǎn)生木栓層，向內(nèi)產(chǎn)生栓內(nèi)層，形成次生保護(hù)結(jié)構(gòu)即周皮。木栓形成層發(fā)生于與蕤核干旱的環(huán)境分不開的[13]。研究表明：許多旱生、鹽生植物，如藜科植物中假木賊、梭梭(Haloxylonspp.)，由于在夏季形成從韌皮部薄壁組織發(fā)生的周皮，結(jié)果有光合作用的皮層從成熟的莖中脫落，這是一種適應(yīng)特征[14]。綜合以上蕤核器官的結(jié)構(gòu)，使蕤核具有強(qiáng)化的疏導(dǎo)和機(jī)械支持作用，從而保證蕤核能夠在惡劣環(huán)境下生存。初生結(jié)構(gòu)分化完成時，束中形成層和束間形成層的活動在橫切面上形成微管形成層環(huán)，維管形成層向外產(chǎn)生次生韌皮部，向內(nèi)形成次生木質(zhì)部，且和大多數(shù)植物一樣向內(nèi)產(chǎn)生的木質(zhì)部多于向外形成的韌皮部[15]。在蕤核莖的發(fā)育過程中，在莖的皮層與次生韌皮部之間發(fā)育出一圈排列緊密的厚壁細(xì)胞，我們推測這圈厚壁細(xì)胞具有質(zhì)外體屏障作用，可有效得防止維管組織細(xì)胞水分喪失和離子泄露，對于保護(hù)莖內(nèi)部組織免受干旱的傷害具有積極的作用[16]。

有效藥用成分的組織化學(xué)定位，來確定在植物器官和組織的分布和積累是一種有效的研究工具。蕤核的莖主要在皮層中積累了大量的黃酮類化合物、多糖類化合物，維管束中糖類物質(zhì)積累較多, 油脂類化合物集中于莖中的皮層中。對不同植物干旱環(huán)境下的可溶性糖[17-19]等生理指標(biāo)進(jìn)行了測定分析，得出以下結(jié)論：在干旱脅迫情況下，植物通過可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累來提高自身的抗旱性[20]。對蕤核的多糖分布的測定結(jié)果顯示多糖含量較多而且多糖類物質(zhì)主要分布于皮層以及維管束的髓射線中，推測其與蕤核的抗旱性以及營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸有關(guān)。研究化學(xué)成分貯藏場所定位，對蕤核的生藥鑒定和合理采收和加工提取提供結(jié)構(gòu)學(xué)方面依據(jù)。進(jìn)一步研究可針對蕤核莖進(jìn)行化學(xué)成分含量的研究，針對不同年份的材料進(jìn)行功能物質(zhì)含量的動態(tài)研究。

[1] 陸玲娣.中國植物志:第 38 卷[M].北京:科學(xué)出版社，1986．

[2] 張旺軍,楊曉盆．扁核木的開發(fā)價值與栽培技術(shù)[J]．山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36(2):82-83．

[3] 楊榮喜.開發(fā)總花扁核木(青刺果)前景廣闊[J].攀枝花科技與信息，2006,31(2)：40-42.

[4] 斯琴，敖特根．蕤核果實營養(yǎng)成分分析[J]．內(nèi)蒙古草業(yè)，2007，19(1):55-56．

[5] 張秀秀，魏學(xué)智．響應(yīng)面法優(yōu)化扁核木葉片總黃酮提取工藝[J]．中國野生植物資源，2011，30(2):27-31．

[6] 付強(qiáng)，孫曉梅，李雪飛．東北扁核木育苗方法[J]．遼寧林業(yè)科技，2001，6:35-39．

[7] 陳 婧,楊瑞林,朱廣龍,等.蕤核葉片解剖結(jié)構(gòu)和組織化學(xué)定位研究[J].植物研究,2012，32(3):275-278.

[8] 沈宗根，呂洪飛．蘆薈屬植物葉內(nèi)蒽醌類物質(zhì)的組織化學(xué)定位研究[J]．西北植物學(xué)報，2002，22(6):1384-1370．

[9] 閆晉晉，慕小倩，崔宏安，等．烏頭營養(yǎng)器官中生物堿組織化學(xué)與積累動態(tài)研究[J]．西北植物學(xué)報，2008，28(1):85-89．

[10] 匡海學(xué)．中藥化學(xué)[M]．北京:中國中醫(yī)藥出版社，2003．

[11] 格日樂,陳肖,朱學(xué)藝,等.藍(lán)豬耳花藥發(fā)育中多糖和脂滴的組織化學(xué)研究[J].西北植物學(xué)報,2010,30(6)：1123-1127.

[12] 楊春雪,卓麗環(huán),柳參奎.植物顯微及超微結(jié)構(gòu)變化與其抗逆性關(guān)系的研究進(jìn)展[J].分子植物育種,2008,6(2):341-346.

[13] 孫憲芝,鄭成淑,王秀峰.木本植物抗旱機(jī)理研究進(jìn)展[J].西北植物學(xué)報,2007,27(3):0629-0634.

[14] Durante M, Maseda P H,Fernandez R J.Xylem efficiency vs.safety:Acclimation to drought of seeding root anatomy for six Patagonian shrub species. [J].Journal of Arid Environments.2011,75:397-402.

[15] Charilaos Y, Yiannis M. Leaf and green stem anatomy of the drought deciduous Mediterranean shrub Calicotome villosa(Poiret)Link.(Leguminosae)[J].Folra，2006,201:102-107.

[16] 葉子葳,嚴(yán)慕婷,葉創(chuàng)興,等.紅樹植物白骨壤葉片的解剖結(jié)構(gòu)及其生態(tài)適應(yīng)性[J].廣西植物,2010,30(2):174-176.

[17] 吉增寶,王進(jìn)鑫.干旱脅迫對側(cè)柏幼樹某些生理特性的影響[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2009,24(6):6-9.

[18] 楊書運(yùn),嚴(yán)平,梅雪英.水分脅迫對冬小麥抗性物質(zhì)可溶性糖與脯氨酸的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2007,23(12):229-233.

[19] 譚艷,彭盡暉.植物抗旱機(jī)理及抗旱性鑒定方法研究進(jìn)展[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,41(5):423-426.

[20] 杜華棟,徐翠紅,劉萍.陜北黃土高原優(yōu)勢植物葉片解剖結(jié)構(gòu)的生態(tài)適應(yīng)性[J].西北植物學(xué)報,2010,30(2):293-300.

圖版Ⅰ:蕤核莖解剖結(jié)構(gòu)和組織化學(xué)定位

1.幼莖橫切，示初生結(jié)構(gòu)2.幼莖橫切面局部放大3.次生莖橫切面4.次生莖橫切面，示表皮、皮層5.次生莖橫切面，示木質(zhì)部6.次生木質(zhì)部示髓部7.示表皮、皮層經(jīng)NaOH溶液的顯色反應(yīng)8.示生物堿主要集中于莖皮層9.示生物堿分布于維管柱中10.示多糖分布于維管柱中11.示多糖分布于表層和皮層中12.示油脂分布于皮層中

Plate Ⅰ：1. The young stem cross-section, showing the primary structure2. Enlarged cross-section of young stem3.Secondary stem cross-section4.Secondary stem cross-section, showing the epidermis, cortex5. Secondary stem cross-section, showing the xylem6. Secondary stem cross-section, showing the pith7. Stem cross-section, showing the epidermis, cortex by the color reaction of the NaOH solution8. Show that the alkaloid is mainly concentrated in the stem cortex9. Show that the alkaloid is concentrated in the stem vascular cylinder10.Show polysaccharide uniformly distributed on the stem11. Show grease scattered in the cortex12.Show grease scattered in the vascular cylinder

Anatomical Structure and Histochemical Localization of the Stem ofPrinsepiaunifloraBatal.

Ma Yin, Deng Ronghua, Wang Hui, Guo Xiaohong, Chen Jing, Zhu Guanglong, Wei Xuezhi*

(College of Life Science, Shanxi Normal University, Linfen 041004, China)

The methods of anatomy and histochemistry were used to research the anatomical structure and histochemical localization of flavonoids，alkaloids and polysaccharides of the stem ofPrinsepiaunifloraBatal．The results showed that the structure of the stem ofP．unifloraBatal. was as follows:The young stem ofPrinsepiaunifloraBatal. cell wall thickness of the epidermal cells, contains more vessels in xylem, primary xylem within the beginning of development, vascular bundles in transverse section was "V" shaped. The pith of stem was developed. While the mature stem has protruding lenticels. Secondary vascular tissue was a completely closed ring. Histochemical localization showed that flavonoids, alkaloids, sugar and lipid throughout the cortex.

PrinsepiaunifloraBatal.;stem;structure;histochemical;flavonoids;alkaloids;polysaccharides;lipid

2014-08-19

國家自然科學(xué)基金(30972396；31300157)；山西省自然科學(xué)基金項目資助( 2009011041-1)。

馬茵(1990-)，女，碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)植物學(xué)研究。

*通訊作者: 魏學(xué)智(1956-)，男(漢族)，教授，主要從事植物學(xué)的科研和教學(xué)工作。E-mail:wxz3288@163.com

10.3969/j.issn.1006-9690.2015.02.005

Q944.55; Q944.62

A

1006-9690(2015)02-0017-04