四種蘆薈屬植物葉片結構對比研究

張力凡，吳 過

（通化師范學院生命科學學院，吉林通化 134002）

蘆薈屬植物（Aloe L.）為百合科（Liliaceae）多年生常綠肉質草本植物[1]。蘊含75 種元素，有抗炎、殺菌、解毒和止痛等作用，具有促進潰面愈合的功效[2-4]。

蘆薈葉片是利用價值最大的器官，當前對蘆薈的利用已達很高的水平[2]，國內蘆薈藥用研究大多都是依據民間以蘆薈應用于病癥而進行的，對幾種蘆薈分類規(guī)范性、嚴謹性也需要提升[5]。紀萍等人對不同種蘆薈通過組織培養(yǎng)，完成蘆薈復壯及快繁的目的[6]。傅術琳開發(fā)了大田蘆薈快速繁殖的新途徑[7]。這些都為蘆薈的研究及國內蘆薈產業(yè)的開發(fā)提供了基礎。但是不同種類的蘆薈的藥用價值和使用價值不同，現(xiàn)今不同種類的蘆薈使用率比較混亂[8]。筆者利用顯微技術對蘆薈屬庫拉索蘆薈、中國蘆薈、木立蘆薈、多葉蘆薈的葉片結構進行系統(tǒng)的解剖結構學研究，重點為蘆薈屬植物的葉片外形結構和特點，通過研究，區(qū)分出不同種類蘆薈屬多肉植物葉片結構的異同點，為蘆薈屬植物的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器和試劑

1.1.1 材料。本研究所用材料均為網絡平臺購買的植株幼苗，經溫室大棚培育2 年后形成的形態(tài)良好的成株。所用材料為中華蘆薈、庫拉索蘆薈、木立蘆薈、多葉蘆薈4 種蘆薈的健康葉片。

1.1.2 儀器。手搖式石蠟切片機、組織自動包埋機、萊卡冰凍切片機、漂烘烤片機、奧林巴斯攝影生物顯微鏡、日立S3000N 掃描電子顯微鏡、燒杯、膠頭滴管、解剖器具等。

1.1.3 試劑。切片石蠟、蜂蠟、固綠、番紅、二甲苯、95%酒精、無水乙醇、丙酮、甲醛、冰醋酸、純凈水等。

1.2 試驗方法

1.2.1 取樣。將培養(yǎng)種植成熟的4 種蘆薈屬多肉植物的肉質葉片進行修整，切成5mm2的葉塊。一半浸入冰凍切片包埋劑中浸潤，另一半用FAA 固定液固定。

1.2.2 冰凍切片制備。萊卡冰凍切片機樣品臺上冰凍。樣品頭溫度-10℃，樣品室溫度-5℃，10min 后切成20μm 左右的冰凍切片粘到載玻片上，解凍，去膠，染色，脫水，透明，中性樹膠封片，烘干制成永久裝片。

1.2.3 掃描電子顯微鏡制樣與觀察。通過取材植物葉片→固定與沖洗→脫水與置換→臨界點干燥→粘樣→離子濺射鍍膜導電處理等一系列技術處理，最后利用S3000N 型掃描電子顯微鏡，在高真空度20～25kv 環(huán)境下二次電子模式中進行觀察并拍攝。

2 研究結果

2.1 木立蘆薈葉片特征

木立蘆薈葉片較小，葉子呈灰綠色細而長，互生，節(jié)間較長，有顯著枝干性且易于節(jié)節(jié)處生側枝。

2.1.1 表皮特征。木立蘆薈蠟膜厚且分散均勻，表皮細胞呈小的六邊形。副衛(wèi)細胞體積較大，并在氣孔上方與蠟被共同形成一個氣孔下陷窩。氣孔保衛(wèi)細胞開合度好，直徑約為6.47～18.53μm。近軸面表皮氣孔分部均勻平均密度約為22 個/mm2，遠軸面氣孔平均密度約為40 個/mm2。氣孔附近的蠟顆粒較大，排列規(guī)律。葉片外表形成的葉裂形成刺，其上無氣孔分布。

2.1.2 解剖結構。木立蘆薈橫切面可見表皮細胞1 層，排列緊密，細胞橫截面正方形，細胞壁均勻增厚。表皮細胞外側為透明的蠟質層，內側為3～5 層含有葉綠體葉肉細胞。葉肉細胞外側2～3 層為柱狀，排列緊密的柵欄組織，內層細胞為球形，但相較正常海綿組織排列更緊密，無細胞間隙。葉橫切面中央為透明的凝膠狀髓部，由大量的被含膠質液體的液泡充滿的薄壁細胞形成。髓部與葉肉細胞之間為16～20 條平行維管束形成的葉脈組織，末端導管分支，導管對生。在中間髓的部分分支，導管向中間髓的部分運輸水分，導管有向髓內分布的類似于梯形的網絡狀結構。葉脈維管束外有維管束鞘，其外有1 條與葉脈維管束平行走向的分泌管結構并行，分泌管由1～2 個長軸與維管束平行的長管狀細胞首尾銜接形成，細胞內無葉綠體，含有少量有色體，細胞內部充滿黃褐色蘆薈皂苷。切片可見木立蘆薈分泌管較發(fā)達，含有大量皂苷。

圖1 木立蘆薈結構圖

2.2 中華蘆薈葉片特征

中華蘆薈葉片較薄，呈翠綠色，葉面兩面都有白色斑點，葉片互生節(jié)間較短，有明顯枝干性。

2.2.1 表皮特征。中華蘆薈上表皮細胞界限特別明顯，排列也很緊密，規(guī)則，細胞近長方形，葉表面是一層比較薄的蠟被，顆粒狀紋飾不突出，整個葉片的顆粒狀紋飾比較均勻，大小區(qū)別不明顯，氣孔副衛(wèi)細胞橫列型，氣孔附近無特殊結構，氣孔微微下陷于蠟被及保衛(wèi)細胞下。氣孔平均密度約為12 個/mm2，氣孔直徑約13.10～28.19μm。上下表皮差別不大，下表皮細胞稍微短一些，下表皮蠟被更薄，氣孔下陷更淺。氣孔平均密度約為15 個/mm2，氣孔直徑約為11.90～34.51μm。

圖2 中華蘆薈結構圖

2.2.2 解剖結構。等面葉，表皮細胞一層，葉肉細胞球形4～6 層，排列緊密但不規(guī)則，平行葉脈維管束14～18條，髓層較厚，其間有枝末葉脈深入，上下葉脈不連通，分泌管不發(fā)達。

2.3 庫拉索蘆薈葉片特征

庫拉索蘆薈葉子呈螺旋狀排列，葉片數量較少，通常不超過20 片，葉片寬厚，幼苗葉片有白色斑點，隨植株生長斑點逐漸消失。

2.3.1 表皮特征。庫拉索蘆薈表皮細胞形態(tài)規(guī)則，近六邊形，蠟質層薄，表面有蠟質顆粒，但大多數呈片層狀，氣孔微微下陷，氣孔附近區(qū)域蠟質層較厚，蠟顆粒較大，上表皮氣孔平均密度約為7 個/mm2，氣孔直徑約為13.43～29.84μm。下表皮氣孔平均密度為8 個/mm2，氣孔直徑約為20.00～36.80μm，上表皮氣孔平均密度約為17 個/mm2。

2.3.2 解剖結構。等面葉，表皮細胞小，內側為同化作用葉肉細胞，其橫截面近正方形。葉脈的枝末導管深入到髓部中央，上下葉表面的葉脈枝末導管為一段縱向對生的螺紋導管。髓部角質層較厚。分泌管與主葉脈并行，特別發(fā)達，含有大量皂苷。

圖3 庫拉索蘆薈結構圖

2.4 多葉蘆薈葉片特征

多葉蘆薈葉片近三角楔形，葉片兩側邊緣及遠軸面中線縱脊處均生有白色半透明肉質尖刺，葉片螺旋互生排列呈蓮座狀，節(jié)間急劇縮短，葉片綠色至黃綠色。

2.4.1 表皮特征。表皮細胞小角質層及蠟被特別薄，能明顯看到表層細胞，氣孔結構較為特殊，數量特別多，氣孔基本都處于打開狀態(tài)，氣孔形態(tài)呈銅錢型，圓形開口，不易閉合，表皮細胞是規(guī)則的正六邊形細胞，氣孔是不等型，在保衛(wèi)細胞外有3 個副衛(wèi)細胞，其中2 個較小。氣孔平均密度約為120 個/mm2，氣孔直徑約為5.20～6.76μm。上下表皮結構幾乎沒有差別，下表皮氣孔密度稍小一些，氣孔平均密度約為100 個/mm2，氣孔直徑約為8.10～12.15μm。

2.4.2 解剖結構。葉片表皮細胞排列規(guī)則，近圓形，細胞壁較薄，外部有一層很薄的革質保護層，表皮細胞下方有一層透明無葉綠體的皮層細胞。在葉片橫切結構中可見很有葉綠體的同化細胞并不連續(xù)，在同化組織葉肉細胞間斷處細胞為排列規(guī)則的厚角組織細胞，細胞外壁呈螺旋狀加厚，葉肉細胞呈長方形，鋸齒狀排列緊密嵌合。細胞透明度很高，形成縫型類似于“窗”結構。其內的葉片細胞中含有葉綠體，細胞呈長柱形，細胞規(guī)則緊密排列，葉肉細胞由外至內葉綠體密度變化不大.在含有葉綠體的細胞集中分布有氣孔凹陷的表皮細胞之下。髓層很薄，其內有連接上下葉脈的分枝導管穿過。無分泌管結構。

圖4 多葉蘆薈結構圖

3 分析與討論

4 種蘆薈葉片由外至內由表皮、同化葉肉組織、儲水薄壁組織、維管束4 部分構成。葉肉中柵欄組織和海綿組織多分化不明顯。葉片的厚度與其對水分的利用率相關。葉表皮外角質層越厚，蠟被越厚、越均勻，相對抗寒越好；氣孔密度越大，氣孔下陷深度越大，葉肉薄壁細胞越厚，相對抗旱性就越好。4 種蘆薈導管均是螺紋導管，水分疏導能力較好。

庫拉索蘆薈、中華蘆薈、木立蘆薈葉表面均有較厚角質層和蠟質包被，氣孔分布在遠軸葉面，多葉蘆薈相對葉片表面蠟質層薄，氣孔密度較少且氣孔周圍角質化，調控能力差，葉肉組織無分化，儲水能力發(fā)達，表明其減少水分流失的功能相對較弱。其中木立蘆薈蠟質最厚，比較適合北方氣候條件，可有效抗寒抗旱，而庫拉索蘆薈和中華蘆薈與木立蘆薈相比，蠟被相對較薄，氣孔分布相對少一些，下陷深度也較淺，薄壁細胞含量最多，可見抗寒抗凍性不如木立蘆薈好，但相對可以儲存更多的水分，抗旱保水性更好，相對更適合南方地區(qū)氣候。多葉蘆薈表面角質層與前面3 種蘆薈相比較薄，表層蠟被特別薄，葉片上有半透明“窗”區(qū)，氣孔密度大，為典型高原耐強紫外線植物特性，耐熱耐旱性較差。

蘆薈葉肉的薄壁細胞又稱“粘液組織”，有發(fā)達的儲水薄壁組織，其中庫拉索蘆薈葉片的儲水組織最發(fā)達，庫拉索蘆薈葉片寬大厚實，葉內蘆薈凝膠特別豐富，水含量高，適合應用于凝膠提取美容等用途，但對光照強度要求很高，水肥管理要求嚴格，不適宜做大量綠化種植或家庭養(yǎng)植；立木蘆薈維管束附近的分泌管結構明顯，分泌道里儲存著大量的蘆薈皂苷，蘆薈皂苷具有殺菌、消炎解毒、促進傷口愈合等作用，因此與其他蘆薈相比保健醫(yī)療功效更為顯著。中華蘆薈與相比木立蘆薈葉片稍厚，也含有豐富蘆薈凝膠，分泌管結構不如木立蘆薈發(fā)達，雖可直接用于藥用保健，但皂苷含量較少，不適合大量提取，同時其株型美觀，價位適中，適合用于家庭園藝綠化。多葉蘆薈又稱旋轉蘆薈，其葉片中無明顯分泌管結構，葉片中薄壁細胞含量較少，不適于作為醫(yī)藥保健用途，但其株型特異美觀，價格昂貴，適于作為高檔園藝造型或家庭綠植使用。

4 結語

現(xiàn)今，國內外對于蘆薈的快速繁殖已有極大進展，蘆薈日用品及食品與名貴觀賞植物已越來越普及。但是不同種類的蘆薈的藥用價值和使用價值是不同的，此次研究發(fā)現(xiàn)庫拉索蘆薈葉片最適于用于美容，木立蘆薈和中華蘆薈用于藥用醫(yī)療更好，多葉蘆薈更適合觀賞。對于蘆薈的植物解剖學、植物細胞化學及植物學的研究還需進一步深入，以期查明蘆薈的藥用部位及致毒特性，從而科學合理利用蘆薈，指導大規(guī)模種植。