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。
參考文獻(xiàn):
[1]國家藥典委員會(huì).中華人民共和國藥典(一部)[M]. 北京:中國醫(yī)學(xué)科技出版社,2005:268-269.
[2]龔寧波,呂麗娟,劉 超,等. 不同莖葉比例的穿心蓮藥材中穿心蓮內(nèi)酯與脫水穿心蓮內(nèi)酯的X射線衍射定量分析方法的探討[J]. 藥學(xué)學(xué)報(bào),2010,45(5):673-676.
[3]王振華,杜 勤,陳伶俐,等. 引種不同來源穿心蓮葉中穿心蓮內(nèi)酯及脫水穿心蓮內(nèi)酯積累分析[J]. 中藥新藥與臨床藥理,2007,18(2):120-123.
[4]陳元生,羅戰(zhàn)勇,郭尚志,等. 穿心蓮種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)與利用初報(bào)[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,1(1):5-7.
[5]歐行奇,周 巖. 對(duì)植物白花授粉和異花授粉概念的探析[J]. 生物學(xué)通報(bào),2007,42(11):23-25.
[6]楊期和,楊和生,李姣清. 植物自花授粉的類型及其適應(yīng)性進(jìn)化[J]. 嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,8(8):55-64.
[7]馬婷玉,李 明,吳燕燕,等. 穿心蓮染色體制片優(yōu)化及核型分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,45(7):33-36.王強(qiáng)盛,楊 娟,祁明華,等. 幾種作物種植模式在林下套種的實(shí)際產(chǎn)量和效益評(píng)價(jià)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2019,47(4):120-122.