三種重樓屬(Paris)植物營養(yǎng)器官的比較解剖學(xué)研究

簡 興，王桂芹

重樓是百合科(Liliaceae)重樓屬(Paris)植物的統(tǒng)稱，本屬約有20個(gè)種(含種下單位，下同)，中國有 7 種［1］.除根狀莖細(xì)長的北重樓(Paris verticillata)不作重樓入藥外，該屬其他絕大部分植物的根狀莖均供藥用［2，3］.重樓屬的主要化學(xué)成分是甾體皂苷，有很強(qiáng)的生理和藥理活性，有止血、抗毒抑菌、鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛，止咳平喘、抗癌等作用，臨床上用于治療功能性子宮出血、神經(jīng)炎和骨癌等，具顯著療效［4，5］，是云南白藥、奪命丹和宮血寧等一些重要中成藥和新藥的主要成分［6］.因此，該屬植物具有廣闊的應(yīng)用和研發(fā)前景.

重樓屬植物在中國南北均有分布，但以西南各省區(qū)分布較多［7-9］.國內(nèi)對重樓屬植物的研究多集中于生態(tài)分布［10］、繁殖生物學(xué)［11］、野生植物馴化及化學(xué)成分分析等方面［12-16］.重樓屬植物分類主要依賴于形態(tài)學(xué)鑒定［17］，以及分子水平鑒定［18］.但是，由于形態(tài)學(xué)特征易受環(huán)境條件影響，分子生物學(xué)鑒定方法仍處于技術(shù)發(fā)展成熟階段.重樓屬植物顯微特征由于表現(xiàn)較為穩(wěn)定，在分類中具有一定的科學(xué)性，被認(rèn)為是其他分類方法的有益補(bǔ)充，目前逐漸受到重視［19，20］.重樓屬植物中，某些變種之間較難區(qū)分，在生產(chǎn)實(shí)踐和應(yīng)用上常帶來諸多不便.七葉一枝花(P．polyphylla)與其兩變種狹葉重樓(P．polyphylla var．stenophylla)和寬葉重樓(P．polyphylla var．latifolia)從植物形態(tài)上很難區(qū)分［12］.本文利用石蠟切片和光學(xué)顯微技術(shù)，對這3種植物的營養(yǎng)器官進(jìn)行比較解剖學(xué)研究，旨在為這些植物的應(yīng)用和研發(fā)提供易于區(qū)別的解剖學(xué)依據(jù)，為其準(zhǔn)確利用打下基礎(chǔ).

1 材料和方法

實(shí)驗(yàn)材料于2012年5月采自安徽省大別山鷂落國家級自然保護(hù)區(qū)，不定根和根狀莖用凈水沖洗，去掉泥土，分別截取根、根狀莖、莖和葉各約0.5 cm長小段，F(xiàn).A.A固定液固定，梯度乙醇脫水，使用HM355S型全自動(dòng)石蠟切片機(jī)進(jìn)行常規(guī)法制片，切片厚度12 μm，番紅-固綠雙重染色，在Olympus BH2型顯微鏡下觀察，使用萬能視頻成像裝置(LY-WN-HP SUPER CCD)進(jìn)行照相.

2 觀察結(jié)果

2.1 根的橫切結(jié)構(gòu)特征

所研究的3種重樓屬植物根(不定根)的橫切面結(jié)構(gòu)(初生結(jié)構(gòu))，大致結(jié)構(gòu)與其他單子葉植物根相似，即由表皮、皮層和維管柱3部分組成，但在結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上又具有特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在:根的橫切面形狀、表皮細(xì)胞形態(tài)、皮層的細(xì)胞形態(tài)和排列方式、木質(zhì)部的束數(shù)及維管柱中髓的有無.

寬葉重樓根的橫切面近圓形，表皮由1層細(xì)胞組成，排列整齊緊密，表皮細(xì)胞形態(tài)多樣，有三角形、方形、楔形等.皮層由多層薄壁細(xì)胞組成，細(xì)胞排列疏松，緊鄰表皮的是外皮層，由2～3層細(xì)胞構(gòu)成，靠近表皮的1層外皮層細(xì)胞略大于表皮細(xì)胞，形態(tài)不一，細(xì)胞的長軸與橫切面的半徑一致;構(gòu)成皮層薄壁組織的細(xì)胞較大，在橫切面上近圓形，排列疏松，具有發(fā)達(dá)的胞間隙;內(nèi)皮層細(xì)胞方形或長方形，除通道細(xì)胞外內(nèi)皮層的細(xì)胞壁六面加厚.皮層薄壁細(xì)胞部分較窄，僅由5～6層細(xì)胞構(gòu)成，且細(xì)胞的構(gòu)成較均勻.維管束由中柱鞘、初生木質(zhì)部、初生韌皮部和薄壁細(xì)胞構(gòu)成，中柱鞘由1層細(xì)胞構(gòu)成，十分明顯，初生木質(zhì)部五原型，每個(gè)初生木質(zhì)部導(dǎo)管僅1個(gè)，發(fā)育良好，根的中央是由少量的薄壁細(xì)胞構(gòu)成的髓(圖1a).狹葉重樓根的橫切面呈多邊形，表皮由1層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞均為不規(guī)則形;外皮層的細(xì)胞排列十分疏松，構(gòu)成網(wǎng)狀的通氣組織;靠近內(nèi)皮層的5～7層細(xì)胞較小，比較規(guī)則;內(nèi)皮層中的通道細(xì)胞數(shù)目較多，位于木質(zhì)部束的頂端，其余的內(nèi)皮層細(xì)胞均呈五面加厚.維管柱中無髓結(jié)構(gòu)，中央被后生木質(zhì)部占據(jù)，初生木質(zhì)部多原型(圖1b).

七葉一枝花根的橫切面呈圓形.構(gòu)成表皮的大部分細(xì)胞為五邊形.皮層較寬，由18～20層細(xì)胞構(gòu)成，外皮層由2～3層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞形狀多樣、排列緊密，無胞間隙;皮層薄壁細(xì)胞較小，排列緊密;內(nèi)皮層明顯，其細(xì)胞的徑向壁加厚明顯.維管柱的中央有髓.木質(zhì)部為五原型，后生木質(zhì)部由一個(gè)較大的導(dǎo)管構(gòu)成，原生木質(zhì)部由數(shù)個(gè)孔徑很小的導(dǎo)管或管胞組成(圖1c).

圖1 三種重樓屬植物根橫切結(jié)構(gòu)

2.2 根狀莖橫切面結(jié)構(gòu)

重樓屬根狀莖由次生表皮，結(jié)合組織和維管束構(gòu)成，維管束散生，周木型或半周木型.3種植物不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在:構(gòu)成次生表皮的細(xì)胞類型、分泌腔的數(shù)量、結(jié)合組織細(xì)胞的大小及排列特點(diǎn)、維管束的類型.

寬葉重樓根狀莖次生表皮由2層細(xì)胞組成，細(xì)胞近圓形，少見帶尾尖或凹刻.皮層中具有分泌腔，內(nèi)含針晶體，分泌腔較少，平均每個(gè)視野內(nèi)約為1.5個(gè)(100×，下同).構(gòu)成結(jié)合組織的細(xì)胞較大，呈圓形，排列較疏松，具有較發(fā)達(dá)的胞間隙.維管束周木型，外輪維管束稀少，平均每個(gè)視野不足一個(gè)(圖2a).

狹葉重樓根狀莖次生表皮由3～4層細(xì)胞組成，表皮細(xì)胞呈長圓柱形，切向顯著延長，同時(shí)細(xì)胞一端中央帶尾尖，而另一端中央具凹刻.皮層中有分泌腔，但較少，平均每個(gè)視野內(nèi)約為1.5個(gè).維管束半周木型，外輪維管束個(gè)體較小但各數(shù)較多，平均每個(gè)視野為2個(gè)(圖2b).

七葉一枝花根狀莖次生表皮由兩層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞排列緊密，外層細(xì)胞呈方形或圓形，外壁稍增厚，一端中央帶尾尖另一端中央具凹刻;皮層中有大量的分泌腔，平均每個(gè)視野內(nèi)約為3個(gè);維管束周木型，分布在根狀莖的中央，外輪維管束稀少，平均每個(gè)視野不足1個(gè)，但較大(圖2c).

圖2 三種重樓屬植物根狀莖橫切結(jié)構(gòu)

2.3 莖的橫切面結(jié)構(gòu)

寬葉重樓、狹葉重樓和七葉一枝花莖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致，不同的是:構(gòu)成初生保護(hù)組織細(xì)胞的層數(shù)不同、構(gòu)成基本組織細(xì)胞的大小和形態(tài)不同.

寬葉重樓莖的初生結(jié)構(gòu)為復(fù)表皮，由3層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞呈圓形，第一層細(xì)胞外壁具有厚的角質(zhì)膜.基本組織細(xì)胞層數(shù)較少，維管束分布較密集(圖3a).

狹葉重樓莖的初生保護(hù)組織也是復(fù)表皮，由2～3層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞微小，排列十分緊密.構(gòu)成基本組織的細(xì)胞外方略小，內(nèi)方略大，細(xì)胞圓形，排列疏松，細(xì)胞間隙發(fā)達(dá)(圖3b).

七葉一枝花莖的表皮由1層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞較小，近圓形;緊鄰表皮的基本組織細(xì)胞較小，排列緊密，大部分基本組織的細(xì)胞個(gè)體較大，排列較疏松，形狀最不規(guī)則(圖3c).

圖3 三種重樓屬植物莖橫切結(jié)構(gòu)

2.4 葉的橫切面結(jié)構(gòu)

寬葉重樓、狹葉重樓和七葉一枝花葉的橫切面結(jié)構(gòu)差別不大，其細(xì)微差別主要表現(xiàn)在構(gòu)成表皮的細(xì)胞形態(tài)上不同.

寬葉重樓葉的上表皮的細(xì)胞形狀均為長方形或方形.葉肉構(gòu)造為不典型的等面葉，近軸面葉肉細(xì)胞排列類似于柵欄組織，細(xì)胞較長，排列較緊密，葉肉細(xì)胞較大，形狀不規(guī)則，胞間隙較發(fā)達(dá)(圖4a).

狹葉重樓葉的上表皮的細(xì)胞較大，上表皮細(xì)胞在橫切面上多為圓球形或棍棒形，葉肉為典型的等面葉，葉肉細(xì)胞狹長，具有發(fā)達(dá)的通氣組織(圖4b).

圖4 三種重樓屬植物葉橫切結(jié)構(gòu)

七葉一枝花葉的上表皮細(xì)胞多數(shù)為三角形，少數(shù)為彎曲的棍棒狀.葉肉構(gòu)造也是等面葉，柵欄組織不明顯，通氣組織發(fā)達(dá)(圖4c).

3 討論

3.1 三種重樓屬植物的結(jié)構(gòu)差異

三者根的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)最為突出，表現(xiàn)在:橫切面的整體形狀不同，寬葉重樓的根近圓形，狹葉重樓的根呈多邊形，而七葉一枝花的根圓形;寬葉重樓的根是五原型，狹葉重樓的木質(zhì)部是多原型，而七葉一枝花的木質(zhì)部是五原型，同時(shí)狹葉重樓的根中無髓.其次，三者的根狀莖中次生表皮特點(diǎn)差異顯著，狹葉重樓與七葉一枝花的表皮細(xì)胞在切向上均是一端凹，另一端帶尾尖，但二者細(xì)胞形狀不同，前者細(xì)胞在切向上顯著延伸，呈長棍棒形，后者呈方形或近圓形.葉結(jié)構(gòu)上的差異不是十分明顯，僅反映在上表皮細(xì)胞的形狀方面.狹葉重樓的上表皮多呈圓形或棍棒形，寬葉重樓的是長方形或方形;而七葉一枝花的是三角形.植物的變種與種之間盡管從營養(yǎng)器官的外部形態(tài)上不易區(qū)分，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)早已出現(xiàn)了明顯的差異，利用這些結(jié)構(gòu)差異區(qū)分它們是比較容易的.種或種以下單位結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著差異，與生存環(huán)境不同有關(guān)，環(huán)境改變著植物體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)［21］.

3.2 七葉一枝花及其兩變種植物體結(jié)構(gòu)的相似之處

狹葉重樓和寬葉重樓的植物體中，無論是根還是莖與葉，均具有發(fā)達(dá)的通氣組織，說明三者的生存環(huán)境中有著相似的地方，即它們的生活環(huán)境中是缺氧的;此外三者的莖中均具有復(fù)表皮，復(fù)表皮是旱生植物的特點(diǎn)［22］，濕生植物中具有復(fù)表皮鮮見報(bào)道.復(fù)表皮是防止植物體內(nèi)的水分過渡喪失，避免因水分脅迫對植物體造成傷害.從狹葉重樓和寬葉重樓的生境(均分布于林下的溝谷或溪流邊)分析，它們的生存環(huán)境中一般情況而言是不缺水的，復(fù)表皮的產(chǎn)生與其體內(nèi)發(fā)達(dá)的通氣組織是相輔相成的，結(jié)構(gòu)和功能是相互依賴的統(tǒng)一體［21］，進(jìn)一步說明了水對重樓植物的重要性.因此，在3種植物的馴化栽培中，不僅要為其營造陰涼的環(huán)境，更重要的是要有充足的水分供應(yīng)，使其生活環(huán)境經(jīng)常保持濕潤狀態(tài)，以利于其正常的生長和發(fā)育.

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