苦參種子形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)研究

， ， ， ， (山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 山西 太谷 030801)

苦參種子形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)研究

宋蕓，崔芬芬，陳亮，王立，喬永剛
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 山西 太谷 030801)

用體視顯微鏡觀察苦參種子的形態(tài)，并且對(duì)用常規(guī)石蠟切片法制作的苦參種子橫切結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。結(jié)果表明：苦參的種子呈卵圓形，平滑而有光澤，種皮呈黃褐色，有明顯的種臍。苦參種子的橫切面解剖結(jié)構(gòu)特征為：最外層為柵欄組織逐漸加厚而形成的角質(zhì)層；表皮層下面為“工”字形的骨狀石細(xì)胞；種臍部位有較為發(fā)達(dá)的維管系統(tǒng)；苦參子葉較大，富含大量的淀粉粒。加厚的角質(zhì)層和骨狀石細(xì)胞增強(qiáng)了苦參種皮的保護(hù)功能，這一特征可能是苦參種子休眠的原因之一。苦參種子形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)觀察為進(jìn)一步研究苦參種子休眠和硬實(shí)性的形成奠定基礎(chǔ)。

苦參種子; 石蠟切片； 形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)

中藥苦參為豆科(Leguminosae)槐屬(Sophora)植物苦參(SophoraflavescensAit)的干燥根，又名苦骨、川參、地槐等，多生于山坡、草地、路旁的向陽處，全國各地均有分布，產(chǎn)量很高，是我國傳統(tǒng)中藥之一[1]?？鄥⑿晕犊嗪?，有清熱燥濕、殺蟲、利尿的功效，主要用于熱痢、便血、黃疸尿閉、濕熱帶下、陰腫陰癢、濕疹、濕瘡、皮膚瘙癢、疥癬麻風(fēng)等癥，外治滴蟲性陰道炎[2]?？鄥⒌闹饕煞譃辄S酮類化合物和生物堿，具有抗菌、抗病毒、抗過敏的作用，同時(shí)也在平喘、抗心律失常、抗腫瘤和調(diào)節(jié)免疫等方面有作用[3]。

苦參在中藥和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著重要的地位，以往對(duì)苦參研究多集中在其化學(xué)成分和生物堿的分離提純及藥理作用方面[3-5]，而對(duì)其解剖結(jié)構(gòu)的研究很少。目前，市場對(duì)苦參需求量較大，而野生資源在逐漸的減少，苦參已形成規(guī)范化栽培技術(shù)并建立了規(guī)范化栽培基地。在人工栽培過程中，苦參種子在自然狀態(tài)下發(fā)芽率較低的問題影響著苦參的生產(chǎn)?？鄥⒎N子存在硬實(shí)性現(xiàn)象，從而導(dǎo)致自然狀態(tài)下發(fā)芽率低。

為了探索苦參種子硬實(shí)性形成的原因，通過對(duì)苦參種子解剖結(jié)構(gòu)的觀察，試圖從解剖學(xué)層面進(jìn)行探索研究。石蠟切片技術(shù)是組織學(xué)研究的重要手段之一[6]，利用石蠟切片技術(shù)制作苦參種子的解剖切片，在顯微鏡下詳細(xì)觀察苦參種子各部分的解剖結(jié)構(gòu)，為建立苦參種子的鑒定與探索硬實(shí)性形成的原因提供細(xì)胞學(xué)證據(jù)。

圖1 苦參種子的背面(a)和腹面(b)

注：a為種臍；b為種皮；c為子葉；CU為角質(zhì)層；PT為柵欄組織；BS為骨狀石細(xì)胞；FR為珠柄殘余物；VS為維管系統(tǒng)；SC為石細(xì)胞；MC為葉肉細(xì)胞；SG為淀粉粒。圖2 苦參種子橫切面解剖結(jié)構(gòu)特征

1 材料與方法

1.1材料

苦參種子由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院藥用植物育種實(shí)驗(yàn)室提供，經(jīng)趙曉明教授鑒定。

1.2 方 法

1.2.1 種子形態(tài)特征的觀察

選取典型的苦參種子30粒，用OLYMPUS SZX 16體視顯微鏡觀察果實(shí)的外形并攝像。利用游標(biāo)卡尺對(duì)其大小進(jìn)行測量，并記錄。

1.2.2 苦參種子石蠟切片制作及觀察

苦參種子石蠟切片的制作方法主要參考孫曉梅等[7]的方法。具體過程為：先將挑選好的苦參種子用蒸餾水浸泡24 h，使種子充分吸脹。利用FAA固定液固定，抽氣下沉后4 ℃過夜。用蒸餾水沖洗多次后開始脫水，利用無水乙醇順序濃度梯度脫水。利用二甲苯透明，然后浸蠟并包埋。切片時(shí)使用YD-1508 R輪轉(zhuǎn)式切片機(jī)切片，切片厚度8μm。切片干燥后，再進(jìn)行脫蠟、透明，然后用無水乙醇逆濃度梯度復(fù)水，番紅與甲苯胺藍(lán)染色。最后再透明后利用用中性樹膠封片固定。所得切片利用OLYMPUS BX 51顯微鏡觀察并拍照。憑證標(biāo)本保存在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院藥用植物育種實(shí)驗(yàn)室。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦參種子的形態(tài)特征

苦參種子為卵圓形，種皮顏色為黃褐色(如圖1 a)，有的為深褐色，平滑而有光澤，有明顯的種臍(如圖1 b)。種子的長度為5.11～5.38 mm，種子的寬度為3.92～4.18 mm，長寬比為1.27～1.41。

2.2 苦參種子的橫切面解剖結(jié)構(gòu)

2.2.1 種皮的解剖結(jié)構(gòu)

苦參種子的種皮硬而致密(如圖2 b)，種皮是種子在形成過程中由外珠被的外層細(xì)胞進(jìn)行垂周分裂而形成的。由圖2可以看出，苦參種子最外層為角質(zhì)層，角質(zhì)層是由珠被最外層細(xì)胞發(fā)育成的柵欄細(xì)胞逐漸加厚形成的。表皮層下面是由厚壁細(xì)胞組成，厚壁細(xì)胞兩端膨大成“工”字形，厚壁細(xì)胞之間有很大細(xì)胞間隙，稱為骨狀石細(xì)胞。

2.2.2 種臍的解剖結(jié)構(gòu)

圖2 a所示為苦參種子的種臍部位，在種臍部位可看到維管系統(tǒng)與珠柄殘余物。珠柄殘余物的內(nèi)側(cè)是排列整齊的柵欄細(xì)胞層。已木質(zhì)化的珠柄殘余物的凹陷處中間形成的縫隙為苦參種子的臍縫，臍縫下是發(fā)達(dá)的維管系統(tǒng)。在柵欄細(xì)胞層下為疏散的石細(xì)胞。

2.2.3 子葉的解剖結(jié)構(gòu)

圖2 c所示為苦參子葉橫切面，可看出子葉的表皮細(xì)胞排列整齊。另外子葉的細(xì)胞中含有大量的淀粉粒，這些淀粉粒是種子的萌發(fā)重要的營養(yǎng)物質(zhì)。

3 討 論

種子硬實(shí)性在植物界普遍存在，硬實(shí)種子一般表現(xiàn)為種皮致密，透水透氣較差，萌發(fā)受阻，引起種子休眠。關(guān)于硬實(shí)性引起種子休眠的機(jī)理，很多學(xué)者都進(jìn)行了相應(yīng)的探索。楊期和等認(rèn)為，硬實(shí)性種子休眠的形成與柵欄組織細(xì)胞壁緊縮有很大關(guān)系[8]。Egley也認(rèn)為，由高度木質(zhì)化的柵欄組織所組成的種皮不透水不透氣是引起種子休眠的主要原因[9]。Hyde研究了幾種豆科類植物種臍結(jié)構(gòu)和功能，認(rèn)為種臍是重要的水分交換通道。種臍的結(jié)構(gòu)與種子休眠的形成也有很大關(guān)系[10]。

從苦參種子橫切片看，苦參的子葉占據(jù)了種子的絕大部分。苦參種子種皮的角質(zhì)層排列非常緊密，角質(zhì)層下狹長而致密的細(xì)胞結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了種皮的厚度同時(shí)也保證了種皮的致密性，從而阻礙了外界的水分滲入種皮內(nèi)部，使得種子不能吸脹萌發(fā)，這可能是種子形成休眠和硬實(shí)的一個(gè)重要原因。同時(shí)觀察到，發(fā)芽孔和種臍已經(jīng)明顯的融合在了一起，這種結(jié)構(gòu)也阻礙了種子對(duì)外界水分的吸收，可能是種子形成硬實(shí)的另外一個(gè)主要原因，這種特殊的種臍結(jié)構(gòu)是否對(duì)調(diào)節(jié)外界的環(huán)境有著密切的關(guān)系，有待進(jìn)一步研究。

[1]李麗麗,金哲雄.苦參現(xiàn)代研究進(jìn)展[J].黑龍江醫(yī)學(xué),2012,25(5).

[2]國家藥典委員會(huì).中華人民共和國藥典(2015年版,一部)[M].北京:中國醫(yī)藥科技出版社,2015.

[3]張鐘媛.苦參的化學(xué)成分和藥理作用研究進(jìn)展[J].云南中醫(yī)中藥雜志,2015,36(6):104-106.

[4]張翅,馬悅,高慧敏,等.苦參化學(xué)成分研究進(jìn)展[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2014,20(4):205-214.

[5]任欣,于昉,閆建義,等.苦參不同器官中的生物堿含量分析[J].大連大學(xué)學(xué)報(bào),2006,27(4):79-81.

[6]王金平,張俊梅.白頭翁花的石蠟切片制作[J].信陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,21(4):573-576.

[7]孫曉梅,劉廣林,陸秀君,等.一種芍藥成熟種胚的石蠟切片制作方法[P].中國專利:103630421A,2014.

[8]楊期和,尹小娟,葉萬輝.硬實(shí)種子休眠的機(jī)制和解除方法[J].植物學(xué)報(bào),2006,23(1):108-118.

[9]Egley G H.Seed Coat Impermeability and Germination of Showy Crotalaria(Crotalaria spectabilis)Seeds[J].Weedence,1979,27(4):355-361.

[10]Hyde E O C.The Function of the Hilum in Some Papilionaceae in Relation to the Ripening of the Seed and the Permeability of the Testa[J].Annals of Botany,1954,18(70):239-256.

Study on Morphological and Anatomical Structure ofSophoraflavescensSeeds

SONGYun，CUIFenfen，CHENLiang，WANGLi，QIAOYonggang
(College of Life Science,Shanxi Agricultural University,Taigu Shanxi 030801,China)

The experiment observed the morphological structure ofSophoraflavescensseeds with stereomicroscope and the crosscutting structure ofSophoraflavescensseeds made by general paraffin section method.The results showed thatSophoraflavescensseeds are oval,smooth and glossy,tan seed coat and obvious hilum.Characteristics of longitudinal section anatomical structure ofSophoraflavescensseeds showed as follow:The outer layer is cuticle gradually thickened and formed by palisade tissue;Under the epidermis layer is I-shaped osteosclereid;Hilum site has more developed vascular system;Sophoraflavescenscotyledon is large and rich in plentiful starch grains.Thicken cuticle and osteosclereid enhance the protection function ofSophoraflavescensseed coat,which maybe one of reasons for the seed dormancy ofSophoraflavescens.The observation on morphological and anatomical structure ofSophoraflavescensseeds provided a foundation for the further study on the formation ofSophoraflavescensseeds dormancy and hard.

Sophoraflavescensseeds; paraffin section; morphological and anatomical structure

2017-02-22

山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20140312001-2)；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)橫向項(xiàng)目(2014 HX60)；山西省高等學(xué)校教學(xué)改革項(xiàng)目(J 2015028、J 2017031)。

宋 蕓(1978—)，女，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：藥用植物逆境生理；E-mail:songyun0283@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.07.048

S 567.23+9

A

1001-4705(2017)07-0048-03