不同居群栝楼叶表皮气孔形态研究.docx
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不同居群栝楼叶表皮气孔形态研究
不同居群栝楼叶表皮气孔形态研究
（作者:
___________单位:
___________邮编:
___________）
【摘要】目的对采集于河南、河北、湖北和贵州四省共14个居群栝楼进行叶片气孔显微特征观察，为栝楼种质资源多样性研究提供参考。
方法利用光学显微镜，观察不同居群栝楼叶表皮细胞和气孔的形态及分布特性，并对观测结果进行聚类分析。
结果不同居群栝楼气孔在叶片上分布较均匀，呈随机分布。
气孔大小、气孔密度、气孔指数及表皮细胞数在居群之间有所差别。
结论叶表皮气孔及表皮细胞形态、气孔密度和气孔指数可以作为栝楼种质资源多样性研究的一个指标。
【关键词】栝楼；叶表皮；气孔；表皮细胞 Abstract：
ObjectiveTostudythebiodiversityofTrichosantheskirilowiiMaxim..Thestomatalmorphologyof14differentgeographicalpopulationswereobservedunderlightmicroscope（LM）.MethodsWefoundthatdifferentpopulationsweresimilarinmorphologyofstomataandepidermalcell,butdifferentinsize,density.ResultsTheresultsshowedthatthemorphologyofstomataandepidermalcellcouldbethecommoncharacterofT.kirilowii,andthedifferenceinsizeanddensitybetweengeographicalpopulationscouldshowthespeciesbiodiversity.ConclusionThestomatalmorphologyisoneofindexestostudythespeciesbiodiversityofT.KirilowiiMaxim. Keywords：
TrichosantheskirilowiiMaxim;Stomatalmorphology;Stomata;Epidermalcell 栝楼TrichosantheskirilowiiMaxim.葫芦科栝楼属TrichosanthesL.植物，雌雄异株，多年生草质藤本，是一种药用价值很高的植物。
其果实（瓜蒌）、根（天花粉）和种子（瓜蒌子）都是常用中药材。
瓜蒌有清热化痰、润肺止咳的功效；天花粉可用于中止妊娠、抗癌、抗艾滋病毒；瓜蒌子富含大量人体所需的脂肪、蛋白质、亚油酸、维生素E和钙、镁、钾、铁、锌等多种微量元素，具有较高的营养价值［1，2］。
栝楼在河南、山西、河北、山东、甘肃、四川、贵州、江西、云南等地都有种植，多生于山坡、山谷、灌丛和林缘等地方，种质资源非常丰富。
通过长期演化，栝楼不同居群间株型相似，叶形多变，果型相似，表型十分复杂，并因外在形态上的差异而形成不同的近缘类群［3］。
在植物种质资源多样性研究中，植物叶表皮气孔的显微特征是一个重要的指标。
不少研究者通过比较植物叶表皮气孔形态，分析其与地理环境的关系［4，5］，也有研究者根据叶表皮气孔形态探求其植物遗传变异的可能轨迹［6，7］。
另外，叶表皮气孔形态在分类学上也有较重要的意义［8～14］。
查阅文献后笔者发现对栝楼叶表皮气孔显微观察的研究较少。
本文主要通过对14个不同居群栝楼叶表皮气孔形态进行观察比较，探索其在栝楼种质资源研究中的作用。
1材料 材料于2006年采自河南、河北、湖北和贵州四省的不同地方，共14个居群。
经湖北中医学院刘合刚教授鉴定为正品栝楼，现种植于华中农业大学药用植物资源圃。
居群编号与采集地见表1。
表1居群编号与采集地（略） 2方法 2.1制片方法于晴天上午10：
00采集不同居群栝楼成熟植株茎中部叶片，洗净。
参照杨丽华［9］的方法，用镊子撕取叶片中部表皮，用0.5％亚甲基蓝染色15min，蒸馏水洗去多余染料，30％甘油封片。
每个居群重复3次。
制成的临时玻片置于OlimpusBH显微镜下观察，Nikon710拍照。
2.2表皮细胞与气孔形态比较对不同居群栝楼叶片下表皮细胞与气孔形态比较观察。
2.2.1气孔密度放大10×40时，随机观测统计叶片中部30个视野的气孔数，求其平均值，并换算成单位面积（mm2）上气孔数。
2.2.2表皮细胞数放大10×40时，随机观测统计叶片中部30个视野的表皮细胞数，求其平均值，并换算成单位面积（mm2）上表皮细胞数。
2.2.3气孔大小放大10×40时，用测微尺随机测量20个气孔的长、宽，计算长宽比，求其平均值。
2.2.4气孔指数（I）放大10×40时，随机测量叶片中部20个视野的气孔数（S）和表皮细胞数（P）。
I（%）=［S/（S+P）］×100（%）。
求平均值。
2.3数据分析观测数据用SAS软件进行方差分析及聚类分析。
3结果 3.1叶表皮细胞形态在光学显微镜下，不同居群栝楼叶表皮细胞均为不规则形，垂周壁呈波浪型，其长轴方向大多与叶脉走向一致。
根据波纹的深浅将表皮细胞分为深波状和浅波状。
表皮细胞垂周壁属于深波状的居群有XH。
YC，HD，HC，GZ，XY1，XY2，NX2，DZ4和DZ5；为浅波状的有NX1，DZ1，DZ2和DZ3。
具体形态见图1。
3.2叶表皮气孔形态栝楼叶片上表皮气孔较少，下表皮气孔较密集，对14个不同居群栝楼下表皮细胞与气孔形态观察，结果见表2。
表214个不同居群栝楼叶片下表皮气孔形态比较（略） 方差分析在0.01水平上进行 图1不同居群栝楼叶表皮气孔形态（40×）（略） 从图1可以看出，不同居群栝楼叶片气孔分布较均匀，呈随机分布。
气孔只分布在叶脉之间，叶脉处无气孔分布。
气孔均属于无副卫细胞型。
保卫细胞呈肾形，其长轴大部分与叶脉平行。
【摘要】目的对采集于河南、河北、湖北和贵州四省共14个居群栝楼进行叶片气孔显微特征观察，为栝楼种质资源多样性研究提供参考。
方法利用光学显微镜，观察不同居群栝楼叶表皮细胞和气孔的形态及分布特性，并对观测结果进行聚类分析。
结果不同居群栝楼气孔在叶片上分布较均匀，呈随机分布。
气孔大小、气孔密度、气孔指数及表皮细胞数在居群之间有所差别。
结论叶表皮气孔及表皮细胞形态、气孔密度和气孔指数可以作为栝楼种质资源多样性研究的一个指标。
【关键词】栝楼；叶表皮；气孔；表皮细胞 Abstract：
ObjectiveTostudythebiodiversityofTrichosantheskirilowiiMaxim..Thestomatalmorphologyof14differentgeographicalpopulationswereobservedunderlightmicroscope（LM）.MethodsWefoundthatdifferentpopulationsweresimilarinmorphologyofstomataandepidermalcell,butdifferentinsize,density.ResultsTheresultsshowedthatthemorphologyofstomataandepidermalcellcouldbethecommoncharacterofT.kirilowii,andthedifferenceinsizeanddensitybetweengeographicalpopulationscouldshowthespeciesbiodiversity.ConclusionThestomatalmorphologyisoneofindexestostudythespeciesbiodiversityofT.KirilowiiMaxim. Keywords：
TrichosantheskirilowiiMaxim;Stomatalmorphology;Stomata;Epidermalcell 栝楼TrichosantheskirilowiiMaxim.葫芦科栝楼属TrichosanthesL.植物，雌雄异株，多年生草质藤本，是一种药用价值很高的植物。
其果实（瓜蒌）、根（天花粉）和种子（瓜蒌子）都是常用中药材。
瓜蒌有清热化痰、润肺止咳的功效；天花粉可用于中止妊娠、抗癌、抗艾滋病毒；瓜蒌子富含大量人体所需的脂肪、蛋白质、亚油酸、维生素E和钙、镁、钾、铁、锌等多种微量元素，具有较高的营养价值［1，2］。
栝楼在河南、山西、河北、山东、甘肃、四川、贵州、江西、云南等地都有种植，多生于山坡、山谷、灌丛和林缘等地方，种质资源非常丰富。
通过长期演化，栝楼不同居群间株型相似，叶形多变，果型相似，表型十分复杂，并因外在形态上的差异而形成不同的近缘类群［3］。
在植物种质资源多样性研究中，植物叶表皮气孔的显微特征是一个重要的指标。
不少研究者通过比较植物叶表皮气孔形态，分析其与地理环境的关系［4，5］，也有研究者根据叶表皮气孔形态探求其植物遗传变异的可能轨迹［6，7］。
另外，叶表皮气孔形态在分类学上也有较重要的意义［8～14］。
查阅文献后笔者发现对栝楼叶表皮气孔显微观察的研究较少。
本文主要通过对14个不同居群栝楼叶表皮气孔形态进行观察比较，探索其在栝楼种质资源研究中的作用。
1材料 材料于2006年采自河南、河北、湖北和贵州四省的不同地方，共14个居群。
经湖北中医学院刘合刚教授鉴定为正品栝楼，现种植于华中农业大学药用植物资源圃。
居群编号与采集地见表1。
表1居群编号与采集地（略） 2方法 2.1制片方法于晴天上午10：
00采集不同居群栝楼成熟植株茎中部叶片，洗净。
参照杨丽华［9］的方法，用镊子撕取叶片中部表皮，用0.5％亚甲基蓝染色15min，蒸馏水洗去多余染料，30％甘油封片。
每个居群重复3次。
制成的临时玻片置于OlimpusBH显微镜下观察，Nikon710拍照。
2.2表皮细胞与气孔形态比较对不同居群栝楼叶片下表皮细胞与气孔形态比较观察。
2.2.1气孔密度放大10×40时，随机观测统计叶片中部30个视野的气孔数，求其平均值，并换算成单位面积（mm2）上气孔数。
2.2.2表皮细胞数放大10×40时，随机观测统计叶片中部30个视野的表皮细胞数，求其平均值，并换算成单位面积（mm2）上表皮细胞数。
2.2.3气孔大小放大10×40时，用测微尺随机测量20个气孔的长、宽，计算长宽比，求其平均值。
2.2.4气孔指数（I）放大10×40时，随机测量叶片中部20个视野的气孔数（S）和表皮细胞数（P）。
I（%）=［S/（S+P）］×100（%）。
求平均值。
2.3数据分析观测数据用SAS软件进行方差分析及聚类分析。
3结果 3.1叶表皮细胞形态在光学显微镜下，不同居群栝楼叶表皮细胞均为不规则形，垂周壁呈波浪型，其长轴方向大多与叶脉走向一致。
根据波纹的深浅将表皮细胞分为深波状和浅波状。
表皮细胞垂周壁属于深波状的居群有XH。
YC，HD，HC，GZ，XY1，XY2，NX2，DZ4和DZ5；为浅波状的有NX1，DZ1，DZ2和DZ3。
具体形态见图1。
3.2叶表皮气孔形态栝楼叶片上表皮气孔较少，下表皮气孔较密集，对14个不同居群栝楼下表皮细胞与气孔形态观察，结果见表2。
表214个不同居群栝楼叶片下表皮气孔形态比较（略） 方差分析在0.01水平上进行 图1不同居群栝楼叶表皮气孔形态（40×）（略） 从图1可以看出，不同居群栝楼叶片气孔分布较均匀，呈随机分布。
气孔只分布在叶脉之间，叶脉处无气孔分布。
气孔均属于无副卫细胞型。
保卫细胞呈肾形，其长轴大部分与叶脉平行。
各居群栝楼气孔大小差异比较显著，这种差异不仅表现在不同居群之间，还体现在同一居群中。
从表2可以看出，DZ5气孔长宽比最大，为16.3，与其它居群达到极显著差异。
XH的比值则最小，为2.5。
YC，HC，GZ，NX1，NX2，DZ3，DZ4以及XH，HD，XY1，XY2的气孔密度较为接近，无显著差异。
各居群栝楼气孔密度也体现出较为显著的差异，NX2和DZ2有着较大的气孔密度，气孔数在300个/mm2以上，而DZ4的气孔密度最小，仅为206个/mm2。
气孔指数在同一居群中较为稳定，而在不同居群间呈现出一定差异。
HD，NX2和DZ2；XH，GZ，NX1，DZ1，DZ3，DZ4以及DZ5的气孔指数较为一致。
3.3聚类分析为研究栝楼叶表皮气孔形态与原生境是否有关，对上述6个指标数据采用最短距离法进行聚类分析。
聚类分析结果见图2。
图2不同居群栝楼叶表皮气孔形态聚类分析（略） 从图2可以看出，在距离0.2处，XY1和HC；NX1和DZ5首先被聚为一类。
根据各特征值占总方差的百分比和累计百分比2个指标，发现将14个居群聚为3类比较合适。
由图可见，在距离0.55处，14个居群栝楼可以被聚为3类，第一类包括XH，HD和DZ2等居群；NX-2单独聚为一类；YC，HC，GZ，XY1，XY2，NX1，DZ1，DZ3，DZ4和DZ5等10个居群被聚为一类。
聚类结果表明，采集地较为相近的居群如采自河南邓县等地的DZ1，DZ3，DZ4和DZ5以及采自河南信阳的XY1，XY2叶表皮气孔形态较为接近。
然而，同样来自河南内乡的NX1，NX2在气孔形态上有着较大差异。
4讨论 4.1气孔形态与原生境的关系有研究表明，植物叶片形态与地理环境息息相关，同一种属植物生长在不同生境下，其叶表皮气孔形态有着较显著的差异。
根据这些差异可以讨论与猜测植株进化与变异轨迹［6，7］。
本研究聚类分析结果并没有表现出不同居群栝楼叶表皮细胞和气孔形态与采集地明显的相关性。
究其原因，可能是由于栝楼标本采集地经纬度差异不大，各居群栝楼生长环境有一定相似性，也有可能是因为栝楼标本采集后种植于同一生境中，已适应新生境，受原生境影响减弱。
因此，判断栝楼植株叶表皮气孔形态与采集地是否相关还需要进一步的研究。
4.2气孔形态在栝楼种质资源多样性研究中的作用栝楼对生态环境的要求不高，在全国多个地区都有种植，种质资源十分丰富。
本研究比较观察了不同居群栝楼气孔的显微形态。
结果表明，各居群栝楼叶表皮气孔分布与表皮细胞形态具有高度的一致性，说明了其可能为同种植物具备的共同特征，可以作为鉴定植株是否为栝楼的依据。
气孔密度和气孔指数在不同居群中差异显著，在同一居群中则较为稳定。
气孔大小以及表皮细胞数不仅在不同居群间有较显著的差异，在同一居群中也有较大差异。
气孔密度、气孔大小、气孔指数以及表皮细胞数等指标体现了同种植物在进化过程或在不同环境下产生的差异。
因此，可以作为栝楼种质资源多样性研究的参考指标。
【参考文献】［1］郭庆梅,周凤琴,张卉.瓜蒌的药用部位采收加工和功效的考证［J］.中医药学刊,2006,24（10）:
1824. ［2］巢志茂,何波,敖平.瓜蒌的化学成分研究进展［J］.国外医学·中医中药分册,1998,20
（2）:
7. ［3］黄璐琦,乐崇熙,杨滨.栝楼属药用植物资源调查［J］.中国中药杂志,1995,20（4）:
195. ［4］彭华胜,王德群.4种苍术属药用植物叶表皮显微研究［J］.现代中药研究与实践,2006,20
（1）:
28. ［5］陈存武,李耀亭,周守标.大别山5种黄精属植物叶表皮的初步比较研究［J］.安徽农业大学学报,2006,33
（1）:
108. ［6］陆嘉惠,李学禹,周玲玲,等.甘草属植物叶表皮特征及其系统学意义［J］.云南植物研究,2005,27（5）:
525. ［7］李晓红,潘超,尹莉娟,等.濒危植物黄山梅及其相关植物的叶表皮特征研究［J］.安徽师范大学学报（自然科学版）,2005,28（3）:
329. ［8］徐如松.安徽皇甫山五种黄精属植物叶表皮气孔研究［J］.安徽农业技术师范学院学报,2001,15
（2）:
31. ［9］杨丽华,黄璜,陈灿,等.湖南省三种野生鱼腥草气孔显微观察［J］.作物研究,2006,20（3）:
243. ［10］唐自慧,逄云莉,何兴金,等.鹿药属植物叶表皮特征及其系统学意义［J］.武汉植物学研究,2007,25（6）:
550. ［11］王玉国,李光照,张文驹,等.中国杜鹃花属的叶表皮特征及其系统学意义［J］.植物分类学报,2007,45
（1）:
1. ［12］李爱花,管开云,王仲朗.斑龙芋属（天南星科）及近缘属植物的叶表皮形态［J］.云南植物研究,2005,27（6）:
629. ［13］潘月红,刘克明卜,雷立公.菖蒲属和天南星科5属植物叶表皮的比较［J］.湖南师范大学（自然科学学报），2003，26
（2）:
88. ［14］王伟,赵南先.天南星科叶表皮研究［J］.武汉植物学研究,2002,20（5）:
343.
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