穿心蓮花的解剖學(xué)研究

姬璇　杜勤　王振華　梁譽(yù)青

摘要：通過全花觀察、體視鏡下解剖、顯微鑒別等方法對(duì)穿心蓮花的形態(tài)及顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行探究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，穿心蓮的花序?yàn)榭偁罨ㄐ颍』ㄩL度1.3～1.5 cm，全花附腺毛和微毛;花萼5片，披針形;唇形花冠，上唇瓣2瓣合生1淺裂，白色;下唇瓣3瓣合生2深裂，有深紫色斑紋;雄蕊2枚，花藥連生，花絲有白色絨毛;雌蕊1枚，柱頭伸至兩花藥之間，子房上位，2心皮，2室，中軸胎座;花粉粒長橢圓形或圓球形，表面具淺紋，有縱溝，3個(gè)萌發(fā)孔;穿心蓮花藥壁由表皮、藥室內(nèi)壁和絨氈層組成;花粉小孢子有單核期、雙核期與成熟期，單核期的小孢子又分為單核居中期與單核靠邊期。上述鑒別特征可用于穿心蓮的鑒別，也可為穿心蓮繁殖研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：穿心蓮;花;解剖;形態(tài);顯微結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)： S681.901? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）04-0117-03

穿心蓮來源于爵床科植物穿心蓮[Andrographis paniculata （Burm.f.） Nees]，以地上部分入藥。氣微，味極苦，具有清熱解毒、涼血、消腫等功效，用于治療感冒發(fā)熱、咽喉腫痛、口舌生瘡、頓咳勞嗽、泄瀉痢疾、癰腫瘡瘍、蛇蟲咬傷等[1]，含穿心蓮內(nèi)酯、脫水穿心蓮內(nèi)酯等有效成分[2]，被譽(yù)為“植物抗生素”。穿心蓮原產(chǎn)于菲律賓、印度、斯里蘭卡、泰國等熱帶地區(qū)，50年代由華僑引入我國廣東、福建栽培（主產(chǎn)地），后北移至湖南、湖北、江西、四川、陜西、北京等地[3]。由于長期人工栽培，穿心蓮品種退化、產(chǎn)量下降、有效成分含量降低等現(xiàn)象嚴(yán)重[4]。目前，對(duì)穿心蓮繁殖器官的研究報(bào)道較少，尤其缺乏對(duì)穿心蓮花結(jié)構(gòu)的研究，本試驗(yàn)開展了穿心蓮全花形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察、體視鏡下結(jié)構(gòu)解剖、顯微結(jié)構(gòu)鑒別、觀察花粉小孢子的發(fā)育時(shí)期等研究，以了解穿心蓮花的形態(tài)及顯微結(jié)構(gòu)，為穿心蓮鑒定、生殖發(fā)育、栽培、單倍體育種等方面的研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

穿心蓮花于2017年8月采自廣州中醫(yī)藥大學(xué)藥圃，經(jīng)廣州中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物教研室杜勤教授鑒定，為爵床科植物穿心蓮[Andrographis paniculata （Burm.f.） Nees]。

1.2 試劑與儀器

試劑：蒸餾水、水合氯醛、稀甘油、碘液、冰醋酸（廣州化學(xué)試劑廠）、胭脂紅（Macklin）、堿性品紅（廣州化學(xué)試劑廠）、偏重亞硫酸鈉（天津大茂化學(xué)試劑廠）。

儀器：光學(xué)顯微鏡（NIKON YS100）、體視鏡（NIKON SM2 1000）、解剖刀、解剖針、鑷子、冷凍切片機(jī)（Thermo Cryostar NX70）、載玻片、蓋玻片、烘箱、乙醇燈。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 穿心蓮花序及小花形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察 （1）全花形態(tài)觀察：8月盛花期在廣州中醫(yī)藥大學(xué)藥圃，肉眼觀察穿心蓮花序和小花在植株上的生長情況，采集穿心蓮花，帶回藥用植物學(xué)實(shí)驗(yàn)室做進(jìn)一步觀察、測(cè)量、拍照，并且作好記錄。（2）體視鏡下觀察：穿心蓮花置于體視鏡下，用解剖針和手術(shù)刀分離花萼、花冠、雄蕊、雌蕊、子房，觀察、拍照，作好記錄。

1.3.2 穿心蓮花藥及花粉的顯微結(jié)構(gòu)觀察 （1）取盛花期穿心蓮的花藥為試驗(yàn)材料，將小花浸入卡諾氏固定液24 h，蒸餾水沖洗以后按常規(guī)冷凍切片法制片，厚度為7 μm，在顯微鏡下觀察、拍照，作好記錄。（2）取花藥壁和花粉粒，置于載玻片上的水滴中，加蓋玻片做成玻片標(biāo)本（臨時(shí)裝片），或選用水合氯醛試液處理后在顯微鏡下觀察、拍照，作好記錄。（3）以不同發(fā)育程度的穿心蓮小花作為試驗(yàn)材料，將其按照花蕾長度分為0.2～<0.5、0.5～<0.8、0.8～<1.1、1.1～1.5 cm等4個(gè)等級(jí)，將其浸入卡諾氏固定液24 h，蒸餾水沖洗以后采用醋酸洋紅染色法、孚爾根染色法和蘇木精染色法對(duì)細(xì)胞核進(jìn)行染色，觀察、拍照，作好記錄;按常規(guī)冷凍切片法制片，厚度為7 μm，觀察花粉小孢子發(fā)育時(shí)期，拍照，作好記錄。

2 結(jié)果與分析

2.1 穿心蓮花序及小花形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察

2.1.1 全花形態(tài)觀察 穿心蓮花序?yàn)榭偁罨ㄐ?，花從近主莖段開始開放。小花盛花時(shí)長度1.3～1.5 cm，全花附腺毛和微毛;5花萼;唇形花冠，上唇瓣2瓣合生1淺裂，白色;下唇瓣3瓣合生2深裂，有深紫色斑紋;雄蕊2，雌蕊1。穿心蓮花序與小花形態(tài)見圖1。

2.1.2 體視鏡下觀察 穿心蓮花萼長度0.2～0.3 cm，淺綠色至深綠色，披針形，上有腺毛和微毛，腺毛頭部呈碗裝，半透明淺紫色?；ü谕獠坑邢倜臀⒚?，略有角質(zhì)樣光澤，下唇瓣

內(nèi)側(cè)深紫色花紋明顯，上唇瓣白色至淺黃色。雄蕊2枚，2室，花藥連生，著生點(diǎn)下方花絲有白色絨毛，花粉粒淺黃色;雌蕊1枚，柱頭伸至兩花藥之間，花藥包圍型，子房上位，圓錐形，上也有微毛，2心皮，2室，中軸胎座（圖2）。

2.2 穿心蓮花藥及花粉的顯微結(jié)構(gòu)觀察

2.2.1 穿心蓮花藥橫切結(jié)構(gòu) 通過對(duì)冷凍切片研究發(fā)現(xiàn)，可見藥隔中的維管束，穿心蓮花藥壁，花粉小孢子。穿心蓮花藥壁表皮細(xì)胞扁平，細(xì)胞壁壁薄，有腺毛;藥室內(nèi)壁細(xì)胞壁增厚，排列整齊;絨氈層細(xì)胞是花藥壁最內(nèi)的一層，可見殘余的絨毛。2個(gè)藥室遠(yuǎn)基端開口，利于花粉小孢子的暴露（圖3）。

2.2.2 穿心蓮花藥壁、柱頭與花粉粒結(jié)構(gòu) 穿心蓮花藥壁由表皮、藥室內(nèi)壁和絨氈層組成，穿心蓮花藥壁表皮有腺毛，頭部類似碗狀;藥室內(nèi)壁細(xì)胞疏松，略增厚;絨氈層細(xì)胞波浪狀，常見導(dǎo)管。柱頭干燥無毛絨，細(xì)胞小而密。穿心蓮花粉粒長橢圓形或圓球形，表面具淺紋，有縱溝，3個(gè)萌發(fā)孔（圖4）。

2.2.3 穿心蓮小花的花蕾長度與小孢子發(fā)育時(shí)期的對(duì)應(yīng)關(guān)系 穿心蓮花粉小孢子的發(fā)育方式與一般被子植物相似，可觀察到有小孢子單核期、雙核期與成熟期，單核期的小孢子又分為單核居中期與單核靠邊期（圖5）。

穿心蓮小花的花蕾長度與小孢子發(fā)育時(shí)期的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。

單核居中期小孢子細(xì)胞壁厚，有縱裂，細(xì)胞核居于細(xì)胞中央;單核靠邊期小孢子細(xì)胞壁厚，細(xì)胞體積變大，細(xì)胞核被中央大液泡擠至貼壁位置;雙核期細(xì)胞有2個(gè)細(xì)胞核，較大的為營養(yǎng)核，較小的為生殖核;成熟的小孢子花粉粒進(jìn)一步膨大，細(xì)胞內(nèi)含有較多的淀粉粒（表1）。

3 結(jié)論與討論

穿心蓮花為總狀花序，小花長度1.3～1.5 cm，全花附腺毛和微毛。花萼5片，披針形。唇形花冠，上唇瓣2瓣合生1淺裂，白色;下唇瓣3瓣合生2深裂，有深紫色斑紋。雄蕊2枚，花藥連生，花絲有白色絨毛;雌蕊1枚，柱頭伸至兩花藥之間，子房上位，2心皮，2室，中軸胎座;花粉粒長橢圓形或圓球形，表面具淺紋，有縱溝，3個(gè)萌發(fā)孔。

本試驗(yàn)在觀察花粉小孢子發(fā)育時(shí)期時(shí)，采用了醋酸洋紅染色法、孚爾根染色法和蘇木精染色法對(duì)細(xì)胞核進(jìn)行染色，但穿心蓮花粉小孢子存在細(xì)胞壁厚、染色劑很難著色的問題，觀察效果不佳，采用冷凍切片法觀察可取得較為理想結(jié)果。觀察結(jié)果表明，穿心蓮小花的花蕾長度與小孢子發(fā)育時(shí)期的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不是非常明確，同一花藥中的花粉小孢子處于不同的時(shí)期，其比例和花粉活性的關(guān)系可以進(jìn)行深一步的探究。

自花授粉的內(nèi)涵一般包括同一花朵內(nèi)花粉傳粉、同一植株上的花朵傳粉、同一品種內(nèi)或同一基因型不同個(gè)體間傳粉等。穿心蓮雌蕊柱頭由合生雄蕊包裹，使盛期前難以接觸到外來的花粉。大多數(shù)被子植物都能產(chǎn)生完全花，且相當(dāng)一部分表現(xiàn)為自交親和，因而是潛在的自花授粉者。對(duì)一些地區(qū)的調(diào)查表明，60%～70%的溫帶植物（主要是草本）和35%～78%的熱帶植物中是自花授粉者[5]。自花傳粉常被認(rèn)為是一種原始的傳粉方式，植物如果長期自花傳粉，必定會(huì)引起后代生活力逐漸衰退，這種近交衰退在環(huán)境脅迫時(shí)尤甚[6]。由于長期人工栽培，穿心蓮品種退化、產(chǎn)量下降、有效成分含量降低[7]，這可能與其生殖器官的形態(tài)及顯微結(jié)構(gòu)有一定的相關(guān)性，需要擴(kuò)大資源利用范圍，減緩衰退速度。

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