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中药凌霄花两种原植物的花被表皮微形态研究

2021-07-12邵世光刘新波

关键词:花萼凌霄凌霄花

邵世光,郑 霞,刘新波,刘 军

(连云港师范高等专科学校海洋港口学院,江苏连云港 222006)

中药凌霄花是紫葳科凌霄属(Campsis)的凌霄(C.grandiflora)和厚萼凌霄(C.radicans)的干燥花。凌霄原产我国,《神农本草经》早有其入药的记载,为正品[1]。厚萼凌霄又名美国凌霄、美洲凌霄、美凌霄,原产美国东南部,20 世纪30 年代前作为观赏花卉引入我国南方,后陆续在华东、华南和华中等地区栽培[2]12,并被《中华人民共和国药典》(1985 年版)作为中药凌霄花的另一种基原植物收录,明确了它的中药地位。1968 年前后,厚萼凌霄作为观赏植物引入连云港市南城镇,后扩大种植作为药材栽培,在国内中药凌霄花市场占据重要地位。

花是被子植物重要的繁殖器官,在系统发育过程中较为保守,对药材原植物的鉴别及花类药材的鉴定有着重要意义[3]13。花被是花的重要组成部分,结构上具有叶片的一般性质,其表皮微形态特征(表皮细胞的形态、大小,气孔和附属物的有无、类型、分布情况,以及相关显微常数等)是生药鉴定的重要依据[4]340。多年来,中药凌霄花的性状鉴定主要借助对整花的外观、气味,花萼和花冠的形态、颜色、质地、纵脉纹,雄蕊的数目、类型、着生部位、花药着生方式,雌蕊的数目、花柱长度、柱头形态、胚珠数量等特征的观察,从而与混淆品玄参科的泡桐花(泡桐属Paulownia的白花泡桐P.fortunei、毛泡桐P.tomentosa和兰考泡桐P.elongata)[5-15]、茄科的洋金花(曼陀罗属Datura的白花曼陀罗D.metel和毛曼陀罗D.inoxia)[16-22]、锦葵科的木槿(Hibiscus syriacus)[13-14][23]、杜鹃花科的闹羊花(羊踯躇Rhododendron molle)[14][19],以及同科的硬骨凌霄(Tecoma capensis)[8]区别开来。中药凌霄花的显微鉴定,着重对两种凌霄花原植物及其混淆品的花被腺毛和非腺毛的有无、形态、大小,以及花粉粒形态进行比较[7-9][13-14]。目前,有关研究成果对两种原植物花被的表皮细胞和气孔以及它们的附属物在形态、分布等方面的重要特征的描述不够详尽,且缺乏定量的数据分析。本研究通过徒手制片技术,对两种中药凌霄花原植物的花被微形态进行观察、分析,为中药凌霄花的鉴定提供参考。

一、实验材料与方法

(一)实验材料

实验用厚萼凌霄、凌霄的花分别采自江苏省连云港市海州区南城镇和该市石棚山风景区旁的小刘庄,采集来的鲜花晒干后备用。

(二)所用仪器

BM2000 显微成像系统(南京江南永新光学有限公司)。

(三)实验方法

参照秦卫华等人的方法[24],将实验用干燥花整花(方便分辨内外表皮)在开水中浸泡5—10 min,用5%的NaOH 溶液解离20—30 min;清洗后取1 片花瓣或花萼放到玻璃片上,用排笔和软毛笔轻刷至透明,翻转后截取材料中部(部分材料观察基部、顶部及裂片边缘)置于载玻片中央,以番红染色1—2 h,清水洗去多余染料后,用50%甘油水溶液封片,制成两种植物花瓣、花萼的内外表皮临时水装片,显微成像系统拍摄其表皮细胞、气孔和表皮附属物的形态。

同一材料取3 张装片(每花1 张),测量、统计各数据。然后随机观察30 个表皮细胞,测量其长、宽,计算长宽比;测量30 个气孔的长与宽,计算长宽比;统计10 个视野的气孔数和表皮细胞数,计算气孔指数[25]132;统计20 个视野内的腺毛数和非腺毛数,计算其密度,并测量有关数据。

(四)数据处理

将测得的相关数据用数据统计软件Spss 22.0 进行统计分析,计算各处理对象的性状平均数、标准差,并进行方差分析。

二、实验结果与分析

(一)表皮细胞

1.花瓣的表皮细胞

就花瓣外表皮的细胞形态而言,厚萼凌霄基部细胞为纵向拉长的多角形,垂周壁较平直(见图1 左);中上部细胞形态不规则,垂周壁为波形(见图1 右)。凌霄基部及中下部细胞为多角形,垂周壁较平直(见图2 左);上部细胞形态不规则,垂周壁以波形为主(见图2 右)。

图1 厚萼凌霄花瓣外表皮细胞形态(1000×)

厚萼凌霄花瓣内表皮的细胞为多角形,垂周壁较平直(见图3)。凌霄花瓣内表皮中下部细胞为多角形,垂周壁为弧形(见图4 左);上部细胞形态不规则,垂周壁为波形(见图4 右)。

图2 凌霄花瓣外表皮细胞形态(1000×)

图3 厚萼凌霄花瓣内表皮细胞形态(1000×)

图4 凌霄花瓣内表皮细胞形态(1000×)

这两种植物花瓣内外表皮细胞的大小差异较大。凌霄花瓣外表皮、内表皮细胞的平均长度分别为50.83 μm、52.92 μm,外表皮、内表皮细胞的平均宽度分别为40.25 μm、40.83 μm。凌霄花瓣外表皮、内表皮细胞的长宽差异较小。厚萼凌霄花瓣的外表皮、内表皮细胞的平均长度分别为47.33 μm、44.67 μm,平均宽度分别为25.29 μm、35.92 μm。厚萼凌霄花瓣外表皮细胞长宽比最大,平均为1.93,细胞长约为宽的2倍。厚萼凌霄的内表皮与凌霄内外表皮细胞的长宽比相近(见表1、表2)。

表1 花瓣外表皮细胞大小及长宽比

表2 花瓣内表皮细胞大小及长宽比

2.花萼的表皮细胞

两种植物花萼内外表皮细胞的形态均为多角形。厚萼凌霄花萼外表皮细胞(见图5 左)、内表皮细胞(见图5 右)的垂周壁一般为弓形;凌霄花萼外表皮的垂周壁以弓形为主(见图6 左),内表皮则以平直占优(见图6 右)。

图5 厚萼凌霄花萼表皮细胞形态(1000×)

图6 凌霄花萼表皮细胞形态(1000×)

两种植物花萼外表皮细胞大小相近:厚萼凌霄花萼外表皮细胞平均长42.25 μm,平均宽26.67 μm;凌霄花萼外表皮细胞平均长45.00 μm,平均宽28.33 μm。二者的长宽比大体相当(见表3)。两种植物花萼内表皮细胞大小相当,但厚萼凌霄的细胞(平均长68.33 μm、宽48.50 μm)略大于凌霄的细胞(平均长68.00 μm、宽42.83 μm),详见表4。

表3 花萼外表皮细胞大小及长宽比

表4 花萼内表皮细胞大小及长宽比

(二)气孔

1.气孔的形态与大小

两种植物花瓣外表皮具气孔,内表皮一般无气孔,但厚萼凌霄花瓣内表皮基部有少量气孔分布。厚萼凌霄的气孔类型为轮列中源型(见图7 左),凌霄为无副胞周源型(见图7 右)[26]74-79。

两种植物花萼外表皮具气孔,内表皮无气孔。厚萼凌霄花萼的气孔类型与花瓣气孔类型相同(见图8左),但凌霄花萼外表皮气孔为无副胞周源型或多副胞周源型(见图8 右)。

图7 花瓣外表皮上的气孔形态(1000×)

图8 花萼外表皮上的气孔形态(1000×)

就气孔的平均大小而言,厚萼凌霄花瓣外表皮气孔平均长50.00 μm、宽29.75 μm,凌霄花瓣外表皮气孔平均长36.38 μm、宽27.13 μm,两者差异显著(见表5)。厚萼凌霄花萼外表皮气孔平均长33.13 μm、宽24.75 μm,略大于凌霄(平均长31.38 μm、宽21.38 μm)(见表6)。厚萼凌霄花瓣外表皮上气孔的长宽比最大,平均为1.70;而凌霄花萼外表皮上的气孔长宽比平均为1.49。此外,凌霄花瓣外表皮和厚萼凌霄花萼外表皮的气孔长宽比最小,平均为1.35。

2.气孔指数

两种植物花萼外表皮上的气孔指数均大于花瓣外表皮的气孔指数,前者约为后者的3 倍。厚萼凌霄花瓣、花萼外表皮的气孔指数均小于凌霄相应的气孔指数,且两者差别显著(见表7)。

表5 花瓣外表皮气孔大小及长宽比

表6 花萼外表皮气孔大小及长宽比

表7 花被的气孔指数

(三)附属物

花被附属物包括腺毛和非腺毛。

1.腺毛的形态

除厚萼凌霄花瓣外表皮未见腺毛外,厚萼凌霄花瓣内表皮、凌霄花瓣外表皮腺毛少见,凌霄花瓣内表皮基部腺毛较多、中部较少、上部未见,而厚萼凌霄、凌霄花萼的内外表皮均分布腺毛。腺毛顶面观为纽扣状(见图9 左),侧面观为由一层至多层细胞组成的球状头部,由1—3 个细胞组成1 柄(见图9 右)。头部直径平均为66.75 μm。厚萼凌霄花萼外表皮还有一种特大型腺体,头状、顶端内陷,直径平均为325.00 μm,数量极少。

图9 花萼腺毛的形态(1000×)

2.非腺毛的形态

厚萼凌霄与凌霄的花瓣内外表皮几乎无非腺毛,只在厚萼凌霄、凌霄花瓣裂片边缘处有分布。前者为3—5 个细胞单列而成的无分枝非腺毛(见图10 左),在裂片边缘较密集分布;后者呈指状突起(见图10右),稀疏分布。

厚萼凌霄花萼内表皮、凌霄花萼内外表皮均无非腺毛,仅厚萼凌霄花萼外表皮的基部散布由2—8 个细胞单列组成的非腺毛,中上部则无。

3.腺毛的数量特征

图10 花瓣裂片边缘非腺毛的形态(400×)

厚萼凌霄花萼内外表皮腺毛的密度分别为每平方毫米12.94 个、3.53 个,小于凌霄花萼内外表皮腺毛的密度(分别为每平方毫米32.35 个、11.18 个),且差异显著(见表8)。

表8 腺毛密度

三、讨论与结论

(一)表皮细胞的形态与大小

就表皮细胞形态而言,厚萼凌霄、凌霄花瓣的内外表皮细胞中下部一般为多角形,中上部形状不规则(但厚萼凌霄花被内表皮为多边形)、垂周壁为波形。两者花萼内外表皮细胞的形态均为多角形,其中厚萼凌霄细胞的垂周壁一般为弓形,凌霄细胞则以平直为主。就细胞大小而言,凌霄花瓣内外表皮细胞的长与宽均大于厚萼凌霄相应细胞的长与宽,但两者花萼的内外表皮细胞大小差别不大。厚萼凌霄花瓣外表皮细胞长宽比最大,长约为宽的2 倍,其他细胞长比宽略大。

(二)气孔的分布、类型与数量特征

厚萼凌霄和凌霄的花瓣、花萼的外表皮上均有气孔,内表皮上一般没有气孔,但厚萼凌霄花瓣外表皮基部有气孔分布。气孔类型方面,厚萼凌霄为轮列中源型,凌霄花瓣则以无副胞周源型为主,这与宋学华等人[8]的观察结果有所不同。厚萼凌霄花瓣、花萼上气孔的长宽均大于凌霄相应气孔的长宽。厚萼凌霄花瓣外表皮气孔的长宽比比较大。两种植物花萼外表皮上的气孔指数均大于花瓣外表皮的气孔指数,前者约为后者的3 倍。凌霄花瓣、花萼上的气孔指数均大于厚萼凌霄相应的气孔指数,且差异显著。

(三)表皮附属物的分布、类型与数量特征

就腺毛而言,厚萼凌霄与凌霄花瓣内外表皮一般仅基部有极少的分布,中上部未见,与许欣荣[7]、宋学华[8]等人的观察结果大体一致。厚萼凌霄与凌霄花萼的内外表皮均有腺毛。凌霄花萼内外表皮的腺毛密度,远大于厚萼凌霄相应的腺毛密度。此外,厚萼凌霄与凌霄的花被片几乎无非腺毛,仅在厚萼凌霄、凌霄花瓣裂片边缘,以及厚萼凌霄花萼外表皮基部有分布。非腺毛由一个或多个单列细胞构成,不分枝。

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