不同品種頭花蓼葉片的比較解剖學研究

高凱悅　廖海民　劉世會等

摘要[目的]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解剖學研究，期望為頭花蓼優(yōu)良品種的選育提供解剖學參考依據(jù)。 [方法]采用石蠟切片法和指甲油印跡法，分別對4種頭花蓼葉片結構和葉表皮進行觀測。 [結果]頭花蓼葉片氣孔器為無規(guī)則型，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，其中柵欄組織2列，細胞呈長柱形；海綿組織細胞近圓形，排列疏松。葉脈為外韌維管束類型，主脈具兩個維管束，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。 [結論]在研究的4個頭花蓼材料中，與其他3個二倍體品種相比，多倍體形態(tài)解剖結構特征有明顯差異。四倍體品種氣孔密度較小，葉片較厚，柵欄組織發(fā)達，表明該品種具有較強的抗寒性，對環(huán)境的適應能力更強。

關鍵詞頭花蓼；葉片；四倍體；比較解剖

中圖分類號S567.23+9；Q944.5文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）16-011-03

Comparative Anatomy of Blades from Different Varieties of Polygonum capitatum

GAO Kaiyue1，LIAO Haimin1，LIU Shihui2，3*， ZHAO Degang1，2*

（1. Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region （Ministry of Education）， College of Life Sciences and Institute of AgroBioengineering，Guiyang，Guizhou 550025； 2. Guizhou Key Laboratory of Agricultural Bioengineering， Guiyang，Guizhou 550025； 3. College of Pharmacy， Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025）

Abstract[Objective] The anatomy relationship of four different varieties of Polygonum capitatum was compared to provide the anatomical reference for breeding the good varieties. [Method] Using paraffin section method and nail polish imprinting method， the blade structure and leaf epidermis of four varieties of Polygonum capitatum were observed. [Result] Blade stomata of Polygonum capitatum is anomocytic， and the number of the upper epidermis stomatal is significantly less than that of the lower epidermis. The trichomes distribute only on the veins and the number of trichomes is relatively more than that of lower epidermis. The mesophyll is consists of palisade tissue and spongy tissue. The palisade tissue cells show long column shapes and are arranged vertically. The spongy tissue cells are nearly suborbicular and are loosely arranged. The veins are collateral bundle type and the main vein with two vascular bundles arranges up and down. Adaxial vascular bundle is smaller， and the phloem is downward and the xylem is upward. Abaxial bundle is relatively large， and the phloem and the xylem are arranged instead of adaxial vascular. [Conclusion] Compared to the other three diploid varieties of Polygonum capitatum， tetraploid variety showed obvious differences in anatomical structure characteristics. The results showed that tetraploid variety had certain superiority and could adapt to environment better.

Key wordsPolygonum capitatum； Blade； Tetraploid； Comparative anatomy

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。但是，有關頭花蓼解剖結構的研究尚未見報道，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培育經(jīng)流式細胞儀鑒定。

表1供試頭花蓼材料

品種產(chǎn)地特性

I興義市白碗窯鎮(zhèn)野生植株

II施秉縣牛大場鎮(zhèn)GAP基地二倍體植株

III貴州大學試驗農(nóng)場二倍體植株

IV貴州大學試驗農(nóng)場四倍體植株

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?。幌卤砥ぜ毎怪鼙诔什顝澢L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。

注：1.I號的上表皮（×400）；2.I號的下表皮（×400）；3.II號的上表皮（×400）；4.II號的下表皮（×400）；5.III號的上表皮（×400）；6.III號的下表皮（×400）；7.IV號的上表皮（×400）；8.IV號的下表皮（×400）。

圖1不同品種頭花蓼葉表皮結構

表2葉表皮細胞特征

品種上表皮

細胞大小∥mm2細胞密度∥mm2/個

下表皮

細胞大小∥mm2 細胞密度∥mm2/個

I0.001 8±0.000 47aA671.39±75.938 1aA0.000 9±0.000 04aA1 293.9±108.464 2abAB

II0.001 6±0.000 50aA744.39±47.091 4bA0.000 8±0.000 06aA1 424.7±387.290 9aA

III0.001 2±0.000 35bB807.74±91.645 2cAB0.000 6±0.000 04bB1 420.6±366.843 0aA

IV0.002 3±0.000 77cC560.53±42.349 4dC0.001 0±0.000 07cC1 124.5±106.836 9bB

注：同列不同大小寫字母分別表示差異在0.01、0.05水平顯著。

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

品種

上表皮

氣孔大小∥mm2 氣孔密度∥mm2/個

下表皮

氣孔大小∥mm2 氣孔密度∥mm2/個

I0.000 4±0.000 06aA81.944 6±9.436 16aA0.001 0±0.000 35aAB260.29±30.068 42aA

II0.000 4±0.000 06aA94.339 5±9.210 11bA0.000 8±0.000 29bB267.18±52.019 29aA

III0.000 4±0.000 03aB83.321 8±16.694 7aA0.000 6±0.000 26cB216.22±58.895 50bAB

IV0.000 6±0.000 06bC44.759 6±8.115 30cB0.001 0±0.000 41aA180.42±25.311 60bB

注：同列不同大小寫字母分別表示差異在0.01、0.05水平顯著。

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

品種

上表皮

毛長度∥mm毛密度∥mm2/個

下表皮

毛長度∥mm毛密度∥mm2/個

I0.492 5±0.109 65a A1.379 1±0.334 46ab AB 0.536 7±0.107 68a A2.220 6±0.285 06a A

II0.500 0±0.106 60aA1.953 7±0.227 09aA0.462 5±0.111 04aA 2.600 2±0.690 04aA

III0.503 1±0.117 57aA0.965 8±0.629 42bB0.509 4±0.156 22aA2.112 1±0.378 94aA

IV0.752 5±0.178 79bB1.274 4±0.296 28bAB0.770 0±0.194 94bB2.050 4±0.312 81aA

注：同列不同大小寫字母分別表示差異在0.01、0.05水平顯著。

2.2葉片解剖結構

由圖2可知，頭花蓼葉片為典型的異面葉結構，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。

葉肉二型，分化為柵欄組織和海綿組織，在一些葉肉細

注：1～2.I號的葉片橫切（×400）；3～4.II號的葉片橫切（×400）；5～6.III號的葉片橫切（×400）；7～8.IV號的葉片橫切（×400）。

圖2不同品種頭花蓼葉解剖結構

表5葉片主脈和表皮結構特征

品種上表皮厚度∥mm 下表皮厚度∥mm原角組織厚度∥mm葉片厚度∥mm葉脈直徑∥mm

I0.019 5±0.001 50aA0.014 3±0.001 50abA0.012 4±0.001 30bB0.223 6±0.009 37aA0.676 0aA

II0.017 2±0.004 38aA0.013 0±0.001 97bA0.005 5±0.001 67aA 0.206 7±0.002 18abA0.520 0bB

III0.027 9±0.004 91bB0.013 3±0.001 67abA0.007 1±0.001 84aA0.196 6±0.009 00aA0.416 0cC

IV0.029 7±0.004 47bB0.015 9±0.002 87aA0.012 4±0.001 30bB0.314 6±0.024 59cB 0.613 6dD

注：同列不同大小寫字母分別表示差異在0.01、0.05水平顯著。

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葉肉的解剖結構特征

品種柵欄組織厚度∥mm海綿組織厚度∥mm CTRSR柵/海比

I 0.103 0±0.007 08aA0.099 1±0.009 16bAB0.464 1±0.031 88aA0.446 5±0.041 26aA1.040aA

II 0.088 8±0.009 06aA0.088 0±0.008 00aA0.428 8±0.043 77aA0.425 3±0.038 67aAC1.011aA

III0.060 8±0.005 39bB0.105 6±0.005 70bB0.308 8±0.027 37bB0.535 8±0.028 92bB0.575bB

IV0.167 7±0.016 09cC0.119 0±0.011 61cBC0.532 4±0.051 07cC0.377 6±0.036 85cC1.412cC

注：同列不同大小寫字母分別表示差異在0.01、0.05水平顯著。

在頭花蓼葉片中分布有大量的維管組織，構成各級葉脈，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。

43卷16期

高凱悅等不同品種頭花蓼葉片的比較解剖學研究

3結論與討論

3.1頭花蓼葉片的解剖結構

頭花蓼葉片為典型的異面葉結構。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]。

選育和栽培中合理株型性狀的重要性，說明良好的株型性狀是群體高產(chǎn)的基礎。

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