長白山區(qū)狼爪瓦松花器結(jié)構(gòu)初步觀察

樸哲虎， 全雪麗， 金英花*

(1.延邊州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 龍井 133400；2.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

長白山區(qū)狼爪瓦松花器結(jié)構(gòu)初步觀察

樸哲虎1， 全雪麗2， 金英花2*

(1.延邊州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 龍井 133400；2.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

以長白山區(qū)野生狼爪瓦松新鮮花朵為試驗材料，采用常規(guī)石蠟切片法觀察了狼爪瓦松花器的顯微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：狼爪瓦松每朵花有5枚花萼與5枚花瓣，其中包含10枚雄蕊和5枚雌蕊；雄蕊的每個花藥具有4個花粉囊，成熟花粉粒為2-細胞型，有3個萌發(fā)溝，3個萌發(fā)孔；雌蕊屬離生雌蕊，子房上位，每個子房包含多個胚珠，胎座屬側(cè)膜胎座類型。

狼爪瓦松；雄蕊；雌蕊；顯微結(jié)構(gòu)

景天科瓦松屬(OrostachysFisch.)植物在全世界約有20種，分布在亞洲溫帶地區(qū)，其中，我國有10種，產(chǎn)于東部、東北部[1]、西北部[2]及西藏。吉林省長白山區(qū)景天科瓦松屬植物有狼爪瓦松(O.cartilagineus)、鈍葉瓦松(O.malacophyllus)、黃花瓦松(O.spinosus)等。其中狼爪瓦松是代表長白山區(qū)的典型瓦松種類。狼爪瓦松的別稱有遼瓦松、瓦松、干滴落、查干-斯琴-額布蘇(蒙語)[3]，是2年生或多年生草本植物。蓮座葉長圓狀披針形，背凸出，全緣，先端中央有白色軟骨質(zhì)的刺?；ㄇo不分枝，高10～35 cm。莖生葉互生，條形或披針狀條形，長1.5～3.5 cm，寬2～4 mm，先端漸尖，有白色軟骨質(zhì)的刺，無柄總狀花序圓柱形，緊密多花，長10～30 cm，花瓣5個，白色，長圓狀披針形，長5～6 mm,寬2 mm，花果期9～10月[4]。本地區(qū)的狼爪瓦松分布于長白山脈延伸的山坡或高山巖石、石縫、林緣石礫地中。生長環(huán)境十分惡劣，是一種生命力極強的植物。狼爪瓦松可作為多肉植物應(yīng)用于盆栽和居住空間裝飾[5]。

《中國藥典》2005年版首次收載瓦松藥源，據(jù)記載，其味酸性平，歸肝、肺、脾經(jīng)[6]?，F(xiàn)代藥理研究表明，該植物具有抗癌、抗炎、抗菌、強心、抗病毒和免疫調(diào)節(jié)等作用[7]。近年來研究表明，從瓦松屬植物中分離得到的黃酮類化合物主要有山奈素類、槲皮素類和異槲皮素類[8-13]。對狼爪瓦松愈傷組織有效物質(zhì)積累的研究中發(fā)現(xiàn)[14-15]，MS+6-BA 3.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L組合，最有利于愈傷組織生長和多糖、總酚及黃酮的積累。MS+6-BA 3.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L培養(yǎng)基中加入30 g/L的蔗糖時，愈傷組織生長最佳，有效物質(zhì)含量最高，在此蔗糖濃度下可生產(chǎn)711.2 mg/L多糖、165.1 mg/L酚和154.5 mg/L黃酮。

隨著人們對狼爪瓦松藥用價值的認(rèn)識的提高，使其野生資源遭到破壞，又加上欠缺栽培技術(shù)和方法的研究[16]，長白山區(qū)野生狼爪瓦松資源處于自生自滅的狀態(tài)。在植物細胞生物學(xué)的研究中，通過植物的葉[17-18]、莖、根、花[19]、花粉[17]、果實和種子[20]及其他器官[21]的細胞學(xué)特征，可以了解更多該植物的發(fā)育特性，以便為人工栽培時提供理論依據(jù)。因此，本研究采用常規(guī)石蠟切片法，觀察研究長白山區(qū)野生狼爪瓦松的花器結(jié)構(gòu)，為進一步研究狼爪瓦松的生物學(xué)和栽培技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

長白山區(qū)野生狼爪瓦松采自吉林省龍井地區(qū)，經(jīng)鑒定后移栽到延邊州農(nóng)業(yè)科學(xué)院生態(tài)園，待植株開花后(2015年9月25日)取植株上不同大小的花蕾備用(圖1)。

St:雄蕊；Pi:雌蕊；Pe:花瓣；Se:花萼

1.2 方法

采集的不同大小狼爪瓦松新鮮花蕾用FAA固定液固定并保存帶回實驗室，通過逐級脫水、透明、浸臘、包埋、修整、切片，之后用番紅-固綠雙重染色法染色，中性樹膠封片，最后用OLYIMPUS顯微鏡觀察狼爪瓦松花器結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與分析

2.1 狼爪瓦松花萼與花瓣的顯微結(jié)構(gòu)

長白山區(qū)狼爪瓦松花有花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊，屬完全花。狼爪瓦松每朵花包含5枚花萼，每個花萼由表皮細胞、薄壁組織和維管束(少)組成。薄壁組織里能觀察到葉綠體，說明薄壁組織能進行光合作用，表皮細胞中可觀察到氣孔(圖2-1)。狼爪瓦松每朵花包含5個花瓣，屬離瓣花?；ò觑@微結(jié)構(gòu)主要由表皮細胞、薄壁細胞和維管束組成。在花朵未完全開放時，花瓣表皮細胞有很多分泌細胞(圖2-2)，等花瓣完全開放后分泌細胞明顯減少(圖2-3)，具體分泌哪種物質(zhì)需要進一步研究。

1:花萼的橫切結(jié)構(gòu)×100；2:5枚花瓣橫切結(jié)構(gòu)×100；3:1枚花瓣橫切結(jié)構(gòu)×100；Ep:表皮；Pa:薄壁組織；Va:維管束；Se:分泌細胞

2.2 狼爪瓦松雄蕊的顯微結(jié)構(gòu)

雄蕊由花藥與花絲2部分組成?；ㄋ幨钱a(chǎn)生花粉的部位，由花藥壁與花粉粒組成。長白山區(qū)狼爪瓦松的花藥橫切面呈蝶形，由4個花粉囊組成?；ㄋ幈趶耐庀騼?nèi)依次為表皮(1層)、藥室內(nèi)壁(1層)、中層(1層)與絨氈層(1層)。藥室內(nèi)壁、中層與絨氈層都由初生周緣細胞分裂分化而來。表皮是整個花藥壁的最外一層細胞，至始至終一直存在。表皮細胞體積隨著花藥的成熟有所變大，而且細胞內(nèi)含豐富的內(nèi)容物，都被染紅色，具體是哪些物質(zhì)需要進一步研究(圖3-4)。大多植物的藥壁表皮細胞都是扁平狀，而狼爪瓦松花藥壁表皮細胞體積卻很大，不表現(xiàn)為扁平狀，成波浪狀。在花藥開裂時表皮層依然完好存在，無干枯消失的現(xiàn)象，也沒有出現(xiàn)角質(zhì)化加厚。藥室內(nèi)壁體積也隨著花藥的發(fā)育變大，后期細胞壁上產(chǎn)生纖維帶狀加厚，這有利于花藥壁破裂與花粉粒散出。中層細胞1層，扁平狀。絨氈層細胞是花藥壁的最內(nèi)層?；ㄋ幊墒旌笾袑优c絨氈層解體消失(圖3-5)。

4:1枚雄蕊縱切結(jié)構(gòu)×100；5:1枚花藥橫切結(jié)構(gòu)×100；6:成熟花粉粒×400；7：2-細胞型花粉粒；8:花粉敗育×400；9:花絲橫切結(jié)構(gòu)×400；10:花絲縱切結(jié)構(gòu)×100;An:花藥；Fi：花絲；PG:花粉粒；Fl:纖維層； PA:花粉敗育

圖3 狼爪瓦松雄蕊的顯微結(jié)構(gòu)
Fig.3 Stamen microstructure ofOrostachyscartilagineus

花粉囊內(nèi)的花粉粒由造胞細胞經(jīng)過分裂形成?；ǚ勰讣毎?jīng)過減數(shù)分裂后形成小孢子，小孢子再發(fā)育后形成成熟的花粉粒。在整個發(fā)育過程中狼爪瓦松的花粉粒體積由小變大，成熟后花粉粒為近球形，并表面出現(xiàn)3條萌發(fā)溝與3個萌發(fā)孔(圖3-6)。花藥成熟后在2個花粉囊中間開裂，花粉散出，花粉屬2-細胞型(圖3-7)。本試驗觀察發(fā)現(xiàn)，狼爪瓦松的個別花粉有敗育的現(xiàn)象(圖3-8)，整個花藥干癟，內(nèi)側(cè)花粉粒也受到擠壓而變成皺癟的形狀?；ǚ勰乙膊婚_裂，也沒形成纖維層。

狼爪瓦松的雄蕊花絲結(jié)構(gòu)簡單，由3個部分來組成，即表皮、薄壁組織和維管束組成，且薄壁細胞由3～4層細胞組成。最中間是維管束，與花藥的藥隔維管束是連在一起的。狼爪瓦松的花絲表皮細胞與花藥壁中的表皮細胞一樣，細胞內(nèi)有很多顆粒狀內(nèi)容物(圖3-9)。花絲表皮細胞比任何部位細胞體積都要大，這比較少見(圖3-10)。

2.3 狼爪瓦松雌蕊的顯微結(jié)構(gòu)

長白山區(qū)狼爪瓦松雌蕊屬離生雌蕊，5枚雌蕊完全分離，其雌蕊由柱頭、花柱與子房組成(圖4-11)。柱頭稍膨大，沒有明顯的乳突狀結(jié)構(gòu)，花柱細，但不是很長，屬于實心型花柱(圖4-12)。狼爪瓦松子房屬于上位，每個子房含1個子房室，每個子房室含很多胚珠，側(cè)膜胎座。子房的子房壁表皮細胞也包含分泌細胞，子房壁細胞由4層細胞左右組成(圖4-13)。

11:一枚雌蕊縱切結(jié)構(gòu)×100；12:柱頭與花柱縱切結(jié)構(gòu)×400；13:子房縱切結(jié)構(gòu)×100；14: 一個子房橫切結(jié)構(gòu)×100;Sti:柱頭；Sty:花柱；Ova:子房；Lo:子房室；Ovu:胚珠

圖4 狼爪瓦松雌蕊顯微結(jié)構(gòu)

Fig.4 Pistil microstructure ofOrostachyscartilagineus

3 結(jié)論與討論

長白山區(qū)瓦松屬植物中狼爪瓦松為典型瓦松種類。近期人們對狼爪瓦松有效物質(zhì)含量分析顯示，里面有較多黃酮類物質(zhì)[15,22]，且抑菌效果好[23]，因此，開發(fā)本地區(qū)野生狼爪瓦松資源，研究生態(tài)特性[24]和人工繁殖，具有重要的生態(tài)意義和社會經(jīng)濟價值。該試驗觀察了長白山區(qū)野生狼爪瓦松的花器，了解其結(jié)構(gòu)與花粉受精特征，對今后進一步研究長白山區(qū)野生狼爪瓦松的栽培新技術(shù)提供理論依據(jù)。

觀察結(jié)果顯示，狼爪瓦松每朵花有10枚雄蕊與5枚雌蕊，每個雄蕊具4個花粉囊，花藥壁由表皮、藥室內(nèi)壁、中層和絨氈層組成，成熟花粉為2-細胞型，有3條萌發(fā)溝，3個萌發(fā)孔。狼爪瓦松雌蕊屬離生雌蕊，子房上位，側(cè)膜胎座，每個子房內(nèi)有1個子房室，每個子房室內(nèi)有多數(shù)胚珠。本研究觀察到花粉敗育的現(xiàn)象，如表現(xiàn)空癟，變形等，但為少數(shù)，其他花粉粒發(fā)育都很正常，不影響正常傳粉受精。

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Preliminary observation of floral organ for orostachys cartilagineus in Changbai Mountain

PIAO Zhehu1, QUAN Xueli2, JIN Yinghua2*

(1.AgriculturalSciencesAcademyofYanbian,LongjingJilin133400,Chnia; 2.AgriculturalCollegeofYanbianUniversity,YanjiJilin133002,China)

In this study, microstructure ofOrostachyscartilaginouscalyx, petal, stamen, pistil were observed by paraffin method. The result showed thatOrostachyscartilaginousflower had five calyxes and five petals. One flower had ten stamens and five pistils, and every anther of stamen had four clinandriums. Mature pollen grains were two-cell type, each had three germinal apertures and three germinal pores. The pistil of Orostachys cartilaginous was apocarpouspistil and superior ovary; each ovary had multiple ovule and it's belonged to parietal placenta.

OrostachyscartilaginousA.Ber.; stamen; pistil; microstructure

2017-04-10 基金項目：吉林省博士后科研項目(RB201307)

樸哲虎(1977—)男(朝鮮族)，吉林龍井人，實習(xí)研究員，研究方向為野生植物的馴化栽培。金英花為通信作者，

E-mail: yhuajin@ybu.edu.cn

1004-7999(2017)02-0047-06

10.13478/j.cnki.jasyu.2017.02.008

S567.239

A