三种重楼属(Paris)植物营养器官的比较解剖学研究

简 兴，王桂芹

重楼是百合科(Liliaceae)重楼属(Paris)植物的统称，本属约有20个种(含种下单位，下同)，中国有 7 种［1］.除根状茎细长的北重楼(Paris verticillata)不作重楼入药外，该属其他绝大部分植物的根状茎均供药用［2，3］.重楼属的主要化学成分是甾体皂苷，有很强的生理和药理活性，有止血、抗毒抑菌、镇静镇痛，止咳平喘、抗癌等作用，临床上用于治疗功能性子宫出血、神经炎和骨癌等，具显著疗效［4，5］，是云南白药、夺命丹和宫血宁等一些重要中成药和新药的主要成分［6］.因此，该属植物具有广阔的应用和研发前景.

重楼属植物在中国南北均有分布，但以西南各省区分布较多［7-9］.国内对重楼属植物的研究多集中于生态分布［10］、繁殖生物学［11］、野生植物驯化及化学成分分析等方面［12-16］.重楼属植物分类主要依赖于形态学鉴定［17］，以及分子水平鉴定［18］.但是，由于形态学特征易受环境条件影响，分子生物学鉴定方法仍处于技术发展成熟阶段.重楼属植物显微特征由于表现较为稳定，在分类中具有一定的科学性，被认为是其他分类方法的有益补充，目前逐渐受到重视［19，20］.重楼属植物中，某些变种之间较难区分，在生产实践和应用上常带来诸多不便.七叶一枝花(P．polyphylla)与其两变种狭叶重楼(P．polyphylla var．stenophylla)和宽叶重楼(P．polyphylla var．latifolia)从植物形态上很难区分［12］.本文利用石蜡切片和光学显微技术，对这3种植物的营养器官进行比较解剖学研究，旨在为这些植物的应用和研发提供易于区别的解剖学依据，为其准确利用打下基础.

1 材料和方法

实验材料于2012年5月采自安徽省大别山鹞落国家级自然保护区，不定根和根状茎用净水冲洗，去掉泥土，分别截取根、根状茎、茎和叶各约0.5 cm长小段，F.A.A固定液固定，梯度乙醇脱水，使用HM355S型全自动石蜡切片机进行常规法制片，切片厚度12 μm，番红-固绿双重染色，在Olympus BH2型显微镜下观察，使用万能视频成像装置(LY-WN-HP SUPER CCD)进行照相.

2 观察结果

2.1 根的横切结构特征

所研究的3种重楼属植物根(不定根)的横切面结构(初生结构)，大致结构与其他单子叶植物根相似，即由表皮、皮层和维管柱3部分组成，但在结构细节上又具有特点，主要表现在:根的横切面形状、表皮细胞形态、皮层的细胞形态和排列方式、木质部的束数及维管柱中髓的有无.

宽叶重楼根的横切面近圆形，表皮由1层细胞组成，排列整齐紧密，表皮细胞形态多样，有三角形、方形、楔形等.皮层由多层薄壁细胞组成，细胞排列疏松，紧邻表皮的是外皮层，由2～3层细胞构成，靠近表皮的1层外皮层细胞略大于表皮细胞，形态不一，细胞的长轴与横切面的半径一致;构成皮层薄壁组织的细胞较大，在横切面上近圆形，排列疏松，具有发达的胞间隙;内皮层细胞方形或长方形，除通道细胞外内皮层的细胞壁六面加厚.皮层薄壁细胞部分较窄，仅由5～6层细胞构成，且细胞的构成较均匀.维管束由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁细胞构成，中柱鞘由1层细胞构成，十分明显，初生木质部五原型，每个初生木质部导管仅1个，发育良好，根的中央是由少量的薄壁细胞构成的髓(图1a).狭叶重楼根的横切面呈多边形，表皮由1层细胞构成，细胞均为不规则形;外皮层的细胞排列十分疏松，构成网状的通气组织;靠近内皮层的5～7层细胞较小，比较规则;内皮层中的通道细胞数目较多，位于木质部束的顶端，其余的内皮层细胞均呈五面加厚.维管柱中无髓结构，中央被后生木质部占据，初生木质部多原型(图1b).

七叶一枝花根的横切面呈圆形.构成表皮的大部分细胞为五边形.皮层较宽，由18～20层细胞构成，外皮层由2～3层细胞构成，细胞形状多样、排列紧密，无胞间隙;皮层薄壁细胞较小，排列紧密;内皮层明显，其细胞的径向壁加厚明显.维管柱的中央有髓.木质部为五原型，后生木质部由一个较大的导管构成，原生木质部由数个孔径很小的导管或管胞组成(图1c).

图1 三种重楼属植物根横切结构

2.2 根状茎横切面结构

重楼属根状茎由次生表皮，结合组织和维管束构成，维管束散生，周木型或半周木型.3种植物不同点主要表现在:构成次生表皮的细胞类型、分泌腔的数量、结合组织细胞的大小及排列特点、维管束的类型.

宽叶重楼根状茎次生表皮由2层细胞组成，细胞近圆形，少见带尾尖或凹刻.皮层中具有分泌腔，内含针晶体，分泌腔较少，平均每个视野内约为1.5个(100×，下同).构成结合组织的细胞较大，呈圆形，排列较疏松，具有较发达的胞间隙.维管束周木型，外轮维管束稀少，平均每个视野不足一个(图2a).

狭叶重楼根状茎次生表皮由3～4层细胞组成，表皮细胞呈长圆柱形，切向显著延长，同时细胞一端中央带尾尖，而另一端中央具凹刻.皮层中有分泌腔，但较少，平均每个视野内约为1.5个.维管束半周木型，外轮维管束个体较小但各数较多，平均每个视野为2个(图2b).

七叶一枝花根状茎次生表皮由两层细胞构成，细胞排列紧密，外层细胞呈方形或圆形，外壁稍增厚，一端中央带尾尖另一端中央具凹刻;皮层中有大量的分泌腔，平均每个视野内约为3个;维管束周木型，分布在根状茎的中央，外轮维管束稀少，平均每个视野不足1个，但较大(图2c).

图2 三种重楼属植物根状茎横切结构

2.3 茎的横切面结构

宽叶重楼、狭叶重楼和七叶一枝花茎的内部结构基本一致，不同的是:构成初生保护组织细胞的层数不同、构成基本组织细胞的大小和形态不同.

宽叶重楼茎的初生结构为复表皮，由3层细胞构成，细胞呈圆形，第一层细胞外壁具有厚的角质膜.基本组织细胞层数较少，维管束分布较密集(图3a).

狭叶重楼茎的初生保护组织也是复表皮，由2～3层细胞构成，细胞微小，排列十分紧密.构成基本组织的细胞外方略小，内方略大，细胞圆形，排列疏松，细胞间隙发达(图3b).

七叶一枝花茎的表皮由1层细胞构成，细胞较小，近圆形;紧邻表皮的基本组织细胞较小，排列紧密，大部分基本组织的细胞个体较大，排列较疏松，形状最不规则(图3c).

图3 三种重楼属植物茎横切结构

2.4 叶的横切面结构

宽叶重楼、狭叶重楼和七叶一枝花叶的横切面结构差别不大，其细微差别主要表现在构成表皮的细胞形态上不同.

宽叶重楼叶的上表皮的细胞形状均为长方形或方形.叶肉构造为不典型的等面叶，近轴面叶肉细胞排列类似于栅栏组织，细胞较长，排列较紧密，叶肉细胞较大，形状不规则，胞间隙较发达(图4a).

狭叶重楼叶的上表皮的细胞较大，上表皮细胞在横切面上多为圆球形或棍棒形，叶肉为典型的等面叶，叶肉细胞狭长，具有发达的通气组织(图4b).

图4 三种重楼属植物叶横切结构

七叶一枝花叶的上表皮细胞多数为三角形，少数为弯曲的棍棒状.叶肉构造也是等面叶，栅栏组织不明显，通气组织发达(图4c).

3 讨论

3.1 三种重楼属植物的结构差异

三者根的结构特点最为突出，表现在:横切面的整体形状不同，宽叶重楼的根近圆形，狭叶重楼的根呈多边形，而七叶一枝花的根圆形;宽叶重楼的根是五原型，狭叶重楼的木质部是多原型，而七叶一枝花的木质部是五原型，同时狭叶重楼的根中无髓.其次，三者的根状茎中次生表皮特点差异显著，狭叶重楼与七叶一枝花的表皮细胞在切向上均是一端凹，另一端带尾尖，但二者细胞形状不同，前者细胞在切向上显著延伸，呈长棍棒形，后者呈方形或近圆形.叶结构上的差异不是十分明显，仅反映在上表皮细胞的形状方面.狭叶重楼的上表皮多呈圆形或棍棒形，宽叶重楼的是长方形或方形;而七叶一枝花的是三角形.植物的变种与种之间尽管从营养器官的外部形态上不易区分，但其内部结构早已出现了明显的差异，利用这些结构差异区分它们是比较容易的.种或种以下单位结构出现显著差异，与生存环境不同有关，环境改变着植物体的形态和结构［21］.

3.2 七叶一枝花及其两变种植物体结构的相似之处

狭叶重楼和宽叶重楼的植物体中，无论是根还是茎与叶，均具有发达的通气组织，说明三者的生存环境中有着相似的地方，即它们的生活环境中是缺氧的;此外三者的茎中均具有复表皮，复表皮是旱生植物的特点［22］，湿生植物中具有复表皮鲜见报道.复表皮是防止植物体内的水分过渡丧失，避免因水分胁迫对植物体造成伤害.从狭叶重楼和宽叶重楼的生境(均分布于林下的沟谷或溪流边)分析，它们的生存环境中一般情况而言是不缺水的，复表皮的产生与其体内发达的通气组织是相辅相成的，结构和功能是相互依赖的统一体［21］，进一步说明了水对重楼植物的重要性.因此，在3种植物的驯化栽培中，不仅要为其营造阴凉的环境，更重要的是要有充足的水分供应，使其生活环境经常保持湿润状态，以利于其正常的生长和发育.

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