羅田蒼術(shù)形態(tài)及性別遺傳觀察研究

余夕帆 ，段院生

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡 438002)

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羅田蒼術(shù)形態(tài)及性別遺傳觀察研究

余夕帆 ，段院生

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡 438002)

羅田蒼術(shù)為茅蒼術(shù)的一個(gè)亞種，本文通過(guò)對(duì)羅田蒼術(shù)植株形態(tài)及性別遺傳進(jìn)行觀察和研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，羅田蒼術(shù)植株較為高大，根莖呈連珠狀或結(jié)節(jié)狀，揮發(fā)油含量高，藥材質(zhì)量?jī)?yōu)；葉片較大，花序頂生，總苞片層數(shù)6-8?；ǘ鄶?shù)，兩性，或單性，在自然條件下主要通過(guò)根莖無(wú)性繁殖，這是長(zhǎng)期以來(lái)羅田蒼術(shù)對(duì)其生長(zhǎng)環(huán)境響應(yīng)的結(jié)果。羅田蒼術(shù)無(wú)性繁殖植株性別的穩(wěn)定性，為單性花和兩性花植株藥用成分差異性研究奠定了基礎(chǔ)，從而為羅田蒼術(shù)栽培用種是否考慮植株性別提供了理論依據(jù)。

蒼術(shù)形態(tài)；性別遺傳；繁殖特性；觀察研究

蒼術(shù)系菊科植物茅蒼術(shù)Atractylodes lancea (Thunb.)DC.或北蒼術(shù)Atractylodes chinensis(DC.)Koidz.的干燥根莖，春、秋二季采挖，除去泥沙，曬干，撞去須根。辛、苦、溫，歸脾、胃、肝經(jīng)，具有健脾燥濕，祛風(fēng)散寒，明目的作用，用于濕阻中焦，脘腹脹滿，泄瀉，水腫，腳氣痿蹵，風(fēng)濕痹痛，風(fēng)寒感冒，夜盲，眼目昏澀。蒼術(shù)歷來(lái)備受醫(yī)藥學(xué)家重視，是燥濕健脾的常用中藥，《神農(nóng)本草經(jīng)》將其列為上品，九味羌活丸、午時(shí)茶顆粒等眾多中成藥均用到該藥，屬大宗交易中藥材，歷史悠久，暢銷(xiāo)國(guó)內(nèi)外。

蒼術(shù)根據(jù)其形態(tài)、地域及傳統(tǒng)栽培習(xí)慣，常分為南蒼術(shù)和北蒼術(shù)，南蒼術(shù)主要分布在江蘇、河南、湖北、安徽、浙江等省，其中江蘇茅山地區(qū)所產(chǎn)為道地藥材，故又稱為茅蒼術(shù)。而產(chǎn)自湖北省羅田縣、英山縣一帶的南蒼術(shù)，與江蘇茅山及其他地區(qū)所產(chǎn)蒼術(shù)在植株形態(tài)上，有明顯不同，主要表現(xiàn)在其植株、花序較大，其中花序直徑可達(dá)4cm，揮發(fā)油含量更高達(dá)7.3%，且有一定的地理分布，故被分為一個(gè)新亞種，即蒼術(shù)羅田亞種。在連續(xù)多年實(shí)地實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上，對(duì)羅田蒼術(shù)的植株形態(tài)、繁殖與性別遺傳進(jìn)行研究，以期為該藥材的鑒定和栽培管理提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

觀察點(diǎn)位于湖北省英山縣陶家河鄉(xiāng)種植蒼術(shù)的靠山坡地。陶家河鄉(xiāng)位于大別山南麓，北緯N30°54′44.59″，東經(jīng)E115°56′16.89″，英山縣東北部，東南與安徽省岳西縣交界；北與安徽省霍山縣相鄰；西與本縣楊柳、草盤(pán)兩鎮(zhèn)接壤；海拔在550米-1100米之間，境內(nèi)土地肥沃，氣候適宜，季風(fēng)明顯，雨量適中，冬冷夏熱，四季分明，適宜蒼術(shù)種植生產(chǎn)。觀察的蒼術(shù)植株為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶多年連續(xù)種植的蒼術(shù)，為原產(chǎn)地藥材。

1.1 材料

顯微鏡、水浴鍋、解剖針、冰箱、蒼術(shù)植株、乙醇、冰醋酸、鹽酸、卡寶品紅染色液等。

1.2 方法

1.2.1 植物形態(tài)觀察

自2002年開(kāi)始，每年7月至9月，研究者到陶家河鄉(xiāng)種植蒼術(shù)的基地，選取不同的地塊進(jìn)行形態(tài)觀察，記錄株高、不同部位的葉形狀、花序大小、小花大小與顏色、果形及大小等，觀察記錄羅田蒼術(shù)的植物形態(tài)。

1.2.2 性別遺傳研究

為觀察無(wú)性繁殖植株性別遺傳的穩(wěn)定性，在2013年7月至9月蒼術(shù)開(kāi)花時(shí)，從實(shí)驗(yàn)田選取兩性花植株300株，用紅繩標(biāo)記；選取單性花植株300株，用黃繩標(biāo)記，并于當(dāng)年11月將標(biāo)記的兩種羅田蒼術(shù)母體植株，截取根莖移栽到兩塊相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)田中，待次年(2014年7月至9月)移栽的兩種羅田蒼術(shù)開(kāi)花時(shí)，觀察記錄性別結(jié)果(見(jiàn)表1)。按照上述方法，2014年7月至2016年7月重復(fù)兩輪觀察實(shí)驗(yàn)，并記錄結(jié)果。

為觀察花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂，在第二年取未完全開(kāi)放的花序，放入95%乙醇：冰醋酸=3:1的固定液中，靜置過(guò)夜，次日轉(zhuǎn)入70%乙醇溶液中，置于4℃的冰箱中冷藏備用。觀察時(shí)，用自來(lái)水洗去花序上的乙醇溶液，用解剖針挑出花藥，置于1M鹽酸溶液的小杯中，并水浴(60℃)水解3分鐘；取出花藥，滴加1滴卡寶品紅染色液染色，置顯微鏡下觀察，辨認(rèn)細(xì)胞分裂的時(shí)期及特點(diǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 莖的形態(tài)

羅田蒼術(shù)為多年生草本植物，莖直立，其莖高通常為30-90cm，觀察平均莖高58.63cm，少數(shù)能達(dá)到95cm以上，相對(duì)于其他地區(qū)茅蒼術(shù)，植株較為高大。莖圓柱形，下部木質(zhì)化，頂端常分枝(圖1a)，少數(shù)莖變態(tài)成扁化莖(圖1b)。

圖1

2.2 根莖形態(tài)及藥材性狀

具有結(jié)節(jié)狀圓柱形橫走根莖，呈不規(guī)則連珠狀或結(jié)節(jié)狀圓柱形，略彎曲，偶有分支，長(zhǎng)3-11cm，直徑1-3cm。藥材表面灰棕色，有皺紋、橫皺紋及殘留的須根，頂端具莖痕及殘留的莖基。質(zhì)地堅(jiān)實(shí)，斷面黃白色或灰白色，散有多數(shù)橙黃色或棕紅色油點(diǎn)，習(xí)稱“朱砂點(diǎn)”；暴露稍久，?？晌龀霭咨麽槧罱Y(jié)晶，習(xí)稱“起霜”，氣象特異，味微甘、辛、苦。胡世林等人研究發(fā)現(xiàn)，羅田蒼術(shù)揮發(fā)油以茅術(shù)醇為主，含量高達(dá)7.3%，較其它產(chǎn)地的茅蒼術(shù)高。

2.3 葉的形態(tài)

葉互生，薄革質(zhì)，上部葉一般不分裂，平均長(zhǎng)7.56cm，寬1.95cm，無(wú)柄，卵狀披針形或橢圓形，邊緣有刺狀鋸齒，下部葉多為3-5深裂或半裂，頂端裂片較大，圓形，倒卵形，中裂片長(zhǎng)4cm以上；側(cè)裂片1-2對(duì)，橢圓形，側(cè)裂片長(zhǎng)2cm以上(圖2)。

圖2

2.4 花序形態(tài)

頭狀花序頂生(圖2b)，花序直徑4.41cm，花序長(zhǎng)2.19cm，葉狀苞片3-4層(圖2c)，苞葉長(zhǎng)2-4cm，羽狀深裂，裂片刺狀(圖2c)；總苞圓柱形，總苞片7-8層，卵形至披針形。

2.5 花果的形態(tài)

圖3

花多數(shù)，兩性，或單性，未發(fā)現(xiàn)同株，全為管狀花，白色或淡紫色，花冠裂片在展開(kāi)后常反卷，兩性花雄蕊5枚，雄蕊長(zhǎng)0.89cm，花藥長(zhǎng)0.62cm，花柱長(zhǎng)0.99cm，子房密被長(zhǎng)冠毛(圖3a)；單性花一般為雌花，退化雄蕊5枚(圖3b)?；ㄆ?月中旬至9月上旬，8月中旬為盛花期，兩性花的柱頭先包于聚藥雄蕊中，后向上伸長(zhǎng)高于花藥；雄蕊由最初的紫色變?yōu)楹稚涡源苹ǖ闹^兩裂比兩性花的快，可于花冠裂片展開(kāi)的當(dāng)天完成。頭狀花序內(nèi)，小花開(kāi)放的順序?yàn)橥馐际?，即外部的先開(kāi)放。瘦果密被黃白色毛柔毛，冠毛長(zhǎng)約8mm，羽狀(圖3c)。

2.6 性別遺傳

2.6.1 花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂

2.6.1.1 細(xì)線期

如圖4a，在此時(shí)期，花粉母細(xì)胞呈圓形或卵園形，細(xì)胞輪廓清晰，細(xì)胞質(zhì)染色均一，染色體呈團(tuán)線狀纏繞在一起，邊緣隱約可見(jiàn)單條染色體。除此之外，還觀察到一個(gè)至數(shù)個(gè)不等的體積較小染色較深的染色團(tuán)，其來(lái)源可能是細(xì)胞融合時(shí)所發(fā)出的染色質(zhì)穿壁，從而使其它細(xì)胞的部分染色體轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)。

2.6.1.2 偶線期

如圖4.b，染色體變粗，分布在整個(gè)細(xì)胞內(nèi)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了一些額外的染色質(zhì)，這種現(xiàn)象曾在某些植物的減數(shù)分裂過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)，可能會(huì)引起群體中染色體數(shù)目的變異，這種觀察現(xiàn)象也為蒼術(shù)染色體數(shù)的變異提供了一定的解釋。

2.6.1.3 雙線期及終變期

在此期間，如圖4c，染色體變得較為短粗，多數(shù)染色體并排為成對(duì)染色體出現(xiàn)，未觀察到明顯的交叉結(jié)，僅有體積較大的二價(jià)體存在明顯的交叉結(jié)。

2.6.1.4 中期/后期/末期

圖4 花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程

在中期I時(shí)，二價(jià)體排列在細(xì)胞中央，每條染色體定向排列在細(xì)胞兩極，可見(jiàn)較小二價(jià)體的兩條染色體雖已分開(kāi)，但仍有染色質(zhì)絲相聯(lián)，而較大二價(jià)體的兩條染色體，仍有末端交叉結(jié)連接，見(jiàn)圖4d。在后期與末期I時(shí)，染色體達(dá)到兩極，形成兩個(gè)子細(xì)胞(圖4e)，無(wú)細(xì)胞質(zhì)分裂，進(jìn)入第二次減數(shù)分裂。在中期II，如圖4f，在同一個(gè)細(xì)胞內(nèi)，染色體分兩組呈“一”字型排列。在后期/末期II，染色體分裂后產(chǎn)生四個(gè)子細(xì)胞，細(xì)胞外的胼胝質(zhì)壁出現(xiàn)(圖4g)。四個(gè)子細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)育成花粉粒(圖4h), 形成三孔花粉(圖4g)。由此可見(jiàn)，羅田蒼術(shù)在減數(shù)分裂中細(xì)胞質(zhì)只分裂一次。在觀察的材料中，蒼術(shù)花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)染色體落后及微核，顯示正常的染色體配對(duì)與分離，最后產(chǎn)生較高可育的花粉，從而為蒼術(shù)的較高結(jié)實(shí)率，提供了細(xì)胞學(xué)解釋。

2.6.2 繁殖特性

羅田蒼術(shù)在自然條件下主要是通過(guò)根莖無(wú)性繁殖，在少數(shù)情況下，羅田蒼術(shù)還進(jìn)行分株繁殖。當(dāng)?shù)厮庌r(nóng)于每年11月份收獲時(shí)，選取部分健壯根狀莖，切出小塊，將每塊具有2-3個(gè)根芽的“芽頭”作“種”用，進(jìn)行栽種。在次年春季出芽后視情況進(jìn)行分株補(bǔ)苗。同時(shí)，由于羅田蒼術(shù)兩性花植株具有一定的結(jié)實(shí)率而產(chǎn)生種子，故也能進(jìn)行較為正常的種子繁殖。因此，羅田蒼術(shù)在栽培中以根莖繁殖為主，輔以分株繁殖；而種子繁殖更多是在野生狀態(tài)以及科研和野生撫育情況下進(jìn)行的。筆者通過(guò)2013年、2014年、2015年、2016年連續(xù)四年三輪的性別遺傳穩(wěn)定性觀察標(biāo)記，未發(fā)現(xiàn)植株性別性狀發(fā)生分離，表明羅田蒼術(shù)無(wú)性繁殖性別遺傳穩(wěn)定(如表1)。

表1 2013年至2016年羅田蒼術(shù)無(wú)性繁殖性別遺傳觀察記載

3 討論

3.1 生態(tài)環(huán)境對(duì)羅田蒼術(shù)藥材的影響

植物的形態(tài)特征和生長(zhǎng)特性的改變是其適應(yīng)環(huán)境的重要策略。羅田蒼術(shù)生長(zhǎng)的環(huán)境位于大別山南麓，屬北亞熱帶溫暖濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，具有典型的山地氣候特征，氣候適宜，季風(fēng)明顯，雨量適中，冬冷夏熱，四季分明，適宜蒼術(shù)種植生產(chǎn)，因此，該地區(qū)所產(chǎn)的羅田蒼術(shù)，在植物形態(tài)上，與江蘇茅山及其他群體蒼術(shù)有明顯不同，主要表現(xiàn)在其植株高、花序大、揮發(fā)油含量高、藥材質(zhì)量上乘等幾個(gè)方面。

3.2 生態(tài)環(huán)境對(duì)羅田蒼術(shù)繁殖特性的影響

在觀察羅田蒼術(shù)母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)羅田蒼術(shù)染色體正常配對(duì)與分離，未發(fā)現(xiàn)未配對(duì)染色體、落后染色體及微核，花粉可育率較高，從而為其較高的種子結(jié)實(shí)率、穩(wěn)定的染色體數(shù)目，奠定了細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。羅田蒼術(shù)開(kāi)花時(shí)間為每年7月至9月，正值大別山南麓高溫濕熱的氣候環(huán)境，加之其本身花序內(nèi)花的密度大、透氣性差，這些因素都影響了羅田蒼術(shù)種子的后期發(fā)育與成熟，故而在自然條件下，羅田蒼術(shù)主要是通過(guò)根莖無(wú)性繁殖，而單性花植株的遺傳演化與無(wú)性繁殖方式密切相關(guān)。

3.3 性別遺傳機(jī)理深入研究對(duì)藥材生產(chǎn)的意義

羅田蒼術(shù)無(wú)性繁殖后代植物性別的穩(wěn)定性，表明植株的性別控制性狀應(yīng)為質(zhì)量性狀。性別控制的基因研究可進(jìn)一步揭示植株性別差異的物質(zhì)基礎(chǔ)和遺傳機(jī)理；而單性花和兩性花植株藥用成分差異性研究，能為羅田蒼術(shù)栽培是否考慮植株性別提供理論依據(jù)，從而更好地指導(dǎo)藥材生產(chǎn)中種苗的選擇問(wèn)題。

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[責(zé)任編輯：秦春娥]

Observation Study on Luotian Atractylodes Rhizome and Sex Heredity

Yu Xifan,Duan Yuansheng

(HuanggangPolytechnicCollege，Huanggang438002Hubei)

Luotian atractylodes rhizome is a subspecies of atractylodes lancea, through observation and research on Luotian atractylodes plant morphology and sex heredity, the results showed that Luotian atractylodes plants are tall, the rhizome was beaded or nodular, high content of volatile oil, with good medicinal quality; larger leaves, inflorescences, 6-8 bracts layers. Numerous flowers, bisexual or unisexual, mainly through rhizomes asexual reproduction under natural conditions, it is a result for Luotian atractylodes to responde to environment. The stability of Luotian atractylodes’ asexual reproduction laid the foundation for the unisexual and bisexual flowers differences of plant medicinal ingredients, so as to provide a theoretical basis for cultivating Luotian atractylodes if considering the plant sex or not.

Atractylodes rhizome; Sex heredity; Reproductive characteristics; Observation research

2017-03-02

黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院重點(diǎn)科研課題“羅田蒼術(shù)植株性別遺傳研究”(2014C2022117)。

余夕帆，男，安徽岳西人，講師。研究方向：中藥種植加工研究。

R282.3

A

1672-1047(2017)02-0090-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2017.02.25