神農(nóng)香菊表皮毛特征及腺毛分泌物成分1)

何淼 劉穎竹 張蕊 孫穎

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

神農(nóng)香菊表皮毛特征及腺毛分泌物成分1)

何淼 劉穎竹 張蕊 孫穎

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

以原產(chǎn)于神農(nóng)架地區(qū)的神農(nóng)香菊為研究對(duì)象，采用熒光顯微鏡及電子顯微鏡觀察神農(nóng)香菊表皮毛結(jié)構(gòu)及腺毛密度，通過(guò)GC/MS分析腺毛分泌物。結(jié)果表明：神農(nóng)香菊表皮毛的主要類型分為不具有分泌功能的T型非腺毛、具有分泌功能的頭狀腺毛。神農(nóng)香菊葉片分別生長(zhǎng)到3、4、5個(gè)月時(shí)，頭狀腺毛密度分布規(guī)律由多到少分別體現(xiàn)為上部葉、中部葉、下部葉；中部葉、上部葉、下部葉；中部葉、下部葉、上部葉?；ú肯倜置谖镏饕獮棣?蒎烯、β-蒎烯、α-水芹烯、雙戊烯、樟腦、合成右旋龍腦等。

神農(nóng)香菊；頭狀腺毛；T型非腺毛；腺毛密度；分泌物

神農(nóng)香菊(Dendranthemaindicumvar.aromaticum)系菊科菊屬野菊(Dendranthemaindicum)的一個(gè)新變種[1]。1982年由劉啟宏[1]在神農(nóng)架首先發(fā)現(xiàn)并將其命名為神農(nóng)香菊，因其與同為菊科菊屬的野菊花中所含有的化學(xué)成分[2-3]基本一致。因此，從植物化學(xué)分類學(xué)的角度可初步認(rèn)定神農(nóng)香菊即為野菊的變種。它是一種新的藥用資源植物[4]。其花、葉及根均具有濃郁的香氣,且具有平肝明目、清熱解毒、散風(fēng)降壓的功效[5]。從花、葉、莖中提煉出的浸膏還是一種配制高檔香精的優(yōu)質(zhì)原料。1988年,魏學(xué)元[6]就對(duì)高等植物的表皮毛進(jìn)行了研究,指出其根據(jù)形態(tài)、結(jié)構(gòu)可分為單細(xì)胞、多細(xì)胞的表皮毛和具有分泌功能的腺毛。腺毛大多數(shù)都由柄細(xì)胞以及腺頭組成，既有短柄腺毛(單細(xì)胞柄、多細(xì)胞頭)，也有長(zhǎng)柄腺毛(多細(xì)胞柄、單細(xì)胞或多細(xì)胞腺頭)[7]。對(duì)腺毛和腺毛分泌物的研究主要集中在煙草這種植物上。研究證明：煙草腺毛的形態(tài)結(jié)構(gòu)與其分泌功能有密切的關(guān)系[8-11]。煙葉腺毛密度及其分泌物對(duì)煙葉香氣有重要作用[12],分泌物主要成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與腺毛密度呈正比[13]。同時(shí)前人還證實(shí)了腺體和腺毛普遍分布于大部分菊科植物上[14]。植物揮發(fā)油是一類天然植物性添加劑，能夠矯正食品的異味，賦予香氣，具有著色、抗菌消炎、抗氧化等作用[15]。研究表明，腺毛是揮發(fā)油合成和分泌的主要場(chǎng)所，因此揮發(fā)油的產(chǎn)生與分泌和腺毛的分布、類型及其結(jié)構(gòu)等有著直接聯(lián)系[16]。

呂明月[17]對(duì)神農(nóng)香菊表皮毛進(jìn)行了初步研究。顯微鏡觀察結(jié)果顯示，神農(nóng)香菊葉片表皮毛密度的分布特點(diǎn)為:幼葉大于成熟葉;下表皮大于上表皮;一級(jí)葉脈處大于二級(jí)葉脈處大于葉邊緣。表皮毛類型主要為單列毛和T型毛兩種。神農(nóng)香菊葉片腺毛分泌物的主要成分為燴烯、桉葉油醇、p-側(cè)柏醇、樟腦、攬香烯和a-紅沒(méi)藥烯。其中萜烯類占鑒定總成分的22.29%、醇類占31.43%、酸類占11.56%,除此之外，還包括7.05%的苯類和6.53%的烷類。針對(duì)目前的研究進(jìn)展，關(guān)于神農(nóng)香菊表皮毛的研究尚處于初步階段，文中進(jìn)一步完善神農(nóng)香菊植株表皮毛在葉、莖、花上的結(jié)構(gòu)類型，并對(duì)不同發(fā)育時(shí)間、不同葉位的腺毛密度、分泌物的化學(xué)成分進(jìn)行分析并作出多重比較。以期為神農(nóng)香菊未來(lái)致香機(jī)理的研究做出一定貢獻(xiàn)，為神農(nóng)香菊的推廣應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

由湖北神農(nóng)架地區(qū)(109°56′～110°58′E，31°15′～31°75′N)引種，經(jīng)東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院苗圃基地成功栽培的神農(nóng)香菊。2013年11月份以細(xì)沙進(jìn)行腳芽扦插，兩周后待已生根時(shí)換土，置于溫室中進(jìn)行培養(yǎng)，次年3月初以直徑為12 cm的花盆上盆，每周澆水一次；至5月初移至東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院154實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)裝置下進(jìn)行培養(yǎng)，作為試驗(yàn)材料備用。

腺毛密度統(tǒng)計(jì)及形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察：神農(nóng)香菊苗培養(yǎng)到3、4、5個(gè)月時(shí)分別取5盆長(zhǎng)勢(shì)一致的植株第2、7、12片葉，作為不同苗齡上部葉、中部葉、下部葉，將每個(gè)葉位的葉片按葉基、葉中、葉尖分割成3部分。采用熒光顯微鏡對(duì)葉片每個(gè)取材部位進(jìn)行觀察拍照，每個(gè)視野約1.84 mm2，觀察時(shí)每個(gè)葉片的葉基、葉中、葉尖各取4個(gè)視野，5盆植株一共20個(gè)視野，進(jìn)行頭狀腺毛密度的觀察統(tǒng)計(jì)。以培養(yǎng)4個(gè)月最具代表性苗齡的神農(nóng)香菊苗葉片、莖作為腺毛形態(tài)、結(jié)構(gòu)研究的材料，花則直接取花瓣、子房用于掃描電鏡觀察。10月末待神農(nóng)香菊開花時(shí)，進(jìn)行花部器官腺毛形態(tài)、密度的研究。

腺毛分泌物提取方法：參考朱曉宇等[18]的方法。每個(gè)樣品共用300 mL二氯甲烷進(jìn)行提取。每處理選取20個(gè)葉片。將取自不同葉位的葉片樣品備好，每個(gè)樣品首先放入裝有100 mL二氯甲烷的1號(hào)燒杯中浸提1次，侵提時(shí)間為2 s，取出待二氯甲烷稍揮發(fā)后，再進(jìn)行第2次、第3次浸提。將2號(hào)燒杯中同樣倒入100 mL二氯甲烷，將在1號(hào)燒杯中處理過(guò)的葉片在2號(hào)燒杯中再次浸提，浸提3次，每次浸提時(shí)間2 s，具體操作同步驟1。將2號(hào)燒杯中浸提過(guò)的葉片放入裝有100 mL二氯甲烷的3號(hào)燒杯中進(jìn)行第3次浸提，操作方法同上。用天平稱取15 g無(wú)水硫酸鈉倒入裝有濾紙的漏斗中。將3次浸提得到的浸提液倒入加有無(wú)水硫酸鈉的漏斗中，緩慢地濾入圓底燒瓶中。將每個(gè)燒杯中再倒入20 mL二氯甲烷，進(jìn)行清洗，然后將清洗液一并濾入圓底燒瓶中。將圓底燒瓶連入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，保持恒溫40 ℃，轉(zhuǎn)數(shù)適宜。待旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)結(jié)束后，用槍頭將濃縮液轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣瓶中，然后將樣品置于冰箱中4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

腺毛分泌物分析及鑒定方法：色譜條件GC條件為色譜柱，HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)彈性石英毛細(xì)管柱，進(jìn)樣量1 μL，分流比5∶1，50 ℃保持30 min，升溫速度5 ℃·min-1，升到160 ℃，再以10 ℃·min-1升溫至270 ℃，溶劑延遲3.5 min。MS條件為電離方式，EI模式，電離能量為70 eV，四極桿溫度150 ℃，離子源溫度230 ℃，電子倍增器電壓2 100 V，接口溫度280 ℃，掃描范圍4 500 μm，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫(kù)NIST08L。物質(zhì)分析鑒定是根據(jù)檢測(cè)結(jié)果得出的Cas號(hào)進(jìn)行物質(zhì)成分鑒定，得到相關(guān)數(shù)據(jù)；利用excel軟件進(jìn)行作圖。

數(shù)據(jù)分析：試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果，分別對(duì)長(zhǎng)勢(shì)一致不同苗齡的植株進(jìn)行上部葉、中部葉和下部葉的處理，同一苗齡不同葉位的上/下表皮、葉基、葉中、葉尖，腺毛總數(shù)量進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan法對(duì)各測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較；采用Excel 2010制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 神農(nóng)香菊表皮毛形態(tài)結(jié)構(gòu)與類型

通過(guò)觀察，如圖1為神農(nóng)香菊表皮毛的形態(tài)、結(jié)構(gòu)，觀察發(fā)現(xiàn)，神農(nóng)香菊表皮毛分布于整個(gè)植株，在它的葉、莖、花上均有分布；其中在葉片和莖上有兩類表皮毛分布，它們分別是T型非腺毛和頭狀腺毛[19]。而在花器官上的分布則只有頭狀腺毛。T型非腺毛一般由1個(gè)基細(xì)胞，嵌入葉肉細(xì)胞中；2～15個(gè)(3～7個(gè)居多)柄細(xì)胞，柄細(xì)胞呈圓柱狀；2個(gè)翼狀頭部細(xì)胞組成。頭狀腺毛呈蠶豆?fàn)?，一般?個(gè)基細(xì)胞，嵌入葉肉細(xì)胞中；1個(gè)柄細(xì)胞和1個(gè)頭部細(xì)胞組成，中間有明顯的縊痕。

A．兩類表皮毛；B.T型非腺毛結(jié)構(gòu);C.頭狀腺毛結(jié)構(gòu);D.頭狀腺毛;E.T型非腺毛;F.頭部細(xì)胞;G.柄細(xì)胞;H.基細(xì)胞。

2.2 神農(nóng)香菊葉片頭狀腺毛密度

2.2.1 神農(nóng)香菊同一苗齡頭狀腺毛密度

以具有代表性的4個(gè)月苗齡神農(nóng)香菊頭狀腺毛密度作為研究對(duì)象(圖2)，神農(nóng)香菊上部葉(1～3片)葉片腺毛呈小且干癟的狀態(tài)，隨著葉位的下降，到第5片葉時(shí)，呈現(xiàn)大而飽滿與小而干癟的頭狀腺毛相間狀態(tài)，隨著葉位繼續(xù)下降，到第7～9片葉，全部呈現(xiàn)為大而飽滿的頭狀腺毛，葉位繼續(xù)下降，植株底部葉片的腺毛雖仍為大而飽滿的頭狀腺毛，但此時(shí)已出現(xiàn)部分腺毛表面破裂，分泌物外泄的狀況。

A.上部葉；B.中部葉；C.下部葉。

2.2.2 神農(nóng)香菊不同苗齡頭狀腺毛密度

由表1可看出，當(dāng)苗齡為3個(gè)月時(shí)，葉片不同葉位下表皮頭狀腺毛密度分別為28.40、22.90、18.70個(gè)·視野-1，而上表皮則為0.50、1.60、2.75個(gè)·視野-1，由此可知，神農(nóng)香菊葉片的頭狀腺毛集中分布于下表皮，在上表皮的分布極少。此時(shí)，葉片頭狀腺毛密度分布規(guī)律由多到少體現(xiàn)為上部葉、中部葉、下部葉。

表1 神農(nóng)香菊不同苗齡頭狀腺毛密度

當(dāng)苗齡為4個(gè)月時(shí)，葉片不同葉位下表皮頭狀腺毛密度分別為19.35、27.05、15.40個(gè)·視野-1，而上表皮則為0.90、1.20、1.55個(gè)·視野-1。此時(shí)，葉片頭狀腺毛密度分布規(guī)律由多到少體現(xiàn)為中部葉、上部葉、下部葉。

苗齡為5個(gè)月時(shí)，葉片不同葉位下表皮頭狀腺毛密度分別為15.40、25.95、16.52個(gè)·視野-1，而上表皮則分別為0.68、0.94、2.11個(gè)·視野-1。此時(shí)，葉片頭狀腺毛密度分布規(guī)律由多到少體現(xiàn)為中部葉、下部葉、上部葉。

由此可見，神農(nóng)香菊葉片頭狀腺毛發(fā)生發(fā)育遵循一定的規(guī)律，不同苗齡葉片的不同葉位，頭狀腺毛數(shù)分布不一，呈現(xiàn)先上部葉腺毛數(shù)分布最多，之后中部葉腺毛數(shù)居上，而后下部葉腺毛數(shù)有所提高，但仍以中部葉數(shù)量最多。神農(nóng)香菊葉片不同葉位的葉基、葉中、葉尖頭狀腺毛密度并無(wú)明顯規(guī)律可言。

2.3 神農(nóng)香菊花瓣腺毛密度及分泌物

由表2可知，神農(nóng)香菊花瓣上，只有一類表皮毛分布，即頭狀腺毛，而沒(méi)有T型非腺毛的分布；且頭狀腺毛只分布于花瓣背部。

表2 神農(nóng)香菊花瓣頭狀腺毛密度

花的腺毛分泌提取物主要有α-蒎烯、β-蒎烯、α-水芹烯、雙戊烯以及樟腦、合成右旋龍腦等物質(zhì)，烯類總質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)25.66%、樟腦及龍腦總質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)8.58%，兩類物質(zhì)占了分泌物總質(zhì)量分?jǐn)?shù)很大的比例，因此，神農(nóng)香菊花才具有濃郁的香氣。

3 結(jié)束語(yǔ)

神農(nóng)香菊作為罕見的具有濃郁香味的種，為菊科菊屬中難得的芳香植物,其植株中提取的芳香油具有廣闊的開發(fā)潛力和應(yīng)用前景。而揮發(fā)油的產(chǎn)生和分泌與腺毛的結(jié)構(gòu)類型、分布密度等有著密不可分的聯(lián)系。分泌物主要成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與腺毛密度呈正比[13]。通過(guò)對(duì)神農(nóng)香菊葉、莖、花上的表皮毛形態(tài)、結(jié)構(gòu)、類型等進(jìn)行觀察和研究，比較了不同苗齡不同葉位的神農(nóng)香菊頭狀腺毛密度，雖然頭狀腺毛分布不一，呈現(xiàn)先上部葉腺毛數(shù)分布最多，之后中部葉腺毛數(shù)居上，而后下部葉腺毛數(shù)有所提高，但綜合比較仍以神農(nóng)香菊的中部葉數(shù)量最多，進(jìn)而得出中部葉的分泌物質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較高。以此可為今后繼續(xù)研究神農(nóng)香菊的制香機(jī)理、開發(fā)與利用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)應(yīng)用芳香植物來(lái)營(yíng)造園林景觀，既可以起到美化環(huán)境的作用又可產(chǎn)生良好的生態(tài)效果,以期為未來(lái)園林建設(shè)發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值。

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Dendranthemaindicumvar.aromaticumEpidermal Hairs and Glandular Hair Secretions//

He Miao, Liu Yingzhu, Zhang Rui, Sun Ying

(Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2015,43(9)：117-120.

WithDendranthemaindicumvar.aromaticumin the Shennongjia area, we used fluorescence microscope and electron microscope to observe trichome and trichome density, and analyzed the glandular hairs secretions by GC/MS. The main types of trichomes ofD.indicumvar.aromaticumwere T type non-glandular with a secretory function, and capitate glandular hairs with a secretory function. When the leaves ofD.indicumvar.aromaticumwere grown to 3, 4 and 5 months, the capitate glandular trichome density distribution in descending order were upper leaves, middle leaves and lower leaves; middle leaves, upper leaves and lower leaves; middle leaves, lower leaves and upper leaves, respectively. The glandular in the flower secretions wereα-pinene,β-pinene,α-phellandrene, dipentene, camphor, and synthetic borneol.

Dendranthemaindicumvar.aromaticum; Capitate glandularhairs; T type non-glandular trichome; Density of glandular trichome; Secretion

1)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31400590)。

何淼，女，1975年9月生 ，東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，副教授。E-mail:hemiao_xu@126.com。

孫穎，東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院,副教授。E-mail：littlesuning@126.com。

2015年4月18日。

S682.1+1；Q944.68+1

責(zé)任編輯：任 俐。