4种麻黄属植物种子的扫描电镜观察

武季玲,靳奇峰,牛俊义,高玉红

(1.甘肃农业大学生命科学技术学院,甘肃,兰州 730070;2.甘肃农业大学 草业学院,甘肃 兰州 730070;3.甘肃农业大学农学院,甘肃兰州 730070)

麻黄为麻黄科麻黄属(Ephedra)多年生草本状小灌木植物,我国现存15种2变种和1变型,麻黄是治疗风寒感冒、全身疼痛、咳嗽和气喘的良药,也是提取麻黄素的唯一原料。麻黄中所含麻黄碱、挥发油、黄酮类和鞣质及麻黄多糖等化学成分,具有平喘、生压、收缩血管、利尿、降压和降温的作用;除药用价值外,麻黄还具有重要的生态价值,麻黄多生长在沙丘、黄土丘陵,对防治水土流失,保护草地,改善沙地生态环境等发挥着巨大作用[1]。近年来叶表面细微结构的研究在植物分类学和植物鉴定上的应用价值倍受关注,将扫描电镜应用于叶类药材鉴定或植物学的研究以往多有报道[2-5]。有关麻黄化学成分、药理作用及临床应用等方面的研究,国内外学者已积累了丰富的资料[6-9],但对其微形态特征的研究报道较少,麻黄叶表面微形态特征的研究曾有报道[10]。本研究借助扫描电子显微镜,对草麻黄、中麻黄、膜果麻黄、木贼麻黄4种麻黄属植物的种子进行扫描电镜观察,探讨4种麻黄属植物种子表面细微结构特征的差异,以期为麻黄属植物的起源、进化、遗传育种及分类提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料及仪器

供试材料于2006年9月采自中国科学院新疆吐鲁番沙漠植物园,分别为膜果麻黄(Ephedra przewalskii)、草麻黄(E.sinisa)、中麻黄(E.intermedia)、木贼麻黄(E.equisitina)。仪器为SBC-2试样表面处理机,JEM-5600JV扫描电镜。

1.2 方法

选择发育良好的成熟种子,蒸馏水漂洗,超声波振荡清洗 5 min,蒸馏水漂洗 2～3次,依次用 30%,50%,70%,90%及100%乙醇处理,每次10 min。临界点干燥,粘贴,喷金,扫描电镜下观察照相。

2 结果与分析

2.1 草麻黄

种子狭卵形,背面隆起,腹面平;表面光滑,种子背面表皮细胞长条形,纵轴与种子长轴向相同,表面纹饰为纵条纹状,沟槽较浅;腹面表皮细胞、表面纹饰与背面略有不同,细胞呈长方形,表面有小凸起或凹陷。种子红褐色或灰褐色,有光泽(图1,1～2;图2,1～4)。

2.2 中麻黄

种子狭卵形,背面隆起,腹面平。种子表面光滑。种子背面表皮细胞长条形,纵轴与种子长轴向相同,表面纹饰为纵条纹状,有沟槽;腹面表皮细胞、表面纹饰与背面相似。种子栗褐色或淡红褐色,有光泽(图1,3～4;图2,5～ 8)。

2.3 膜果麻黄

种子狭卵形,三棱状,顶端缩小为尖头。淡黄褐色,稍有光泽。扫描电镜下,种子表面纹饰为不规则纵条纹状,条纹常有扭曲或倾斜交错现象;腹面有明显的纵向窄条状隆起和沟槽。种子淡黄褐色,稍有光泽(图1,7;图2,9～14)。

图1 4种麻黄属植物种子外观Fig.1 Seeds of Ephedra species

图2 4种麻黄属植物种子表面扫描电镜观察Fig.2 Seed epidermal of Ephedra species observed by SEM

2.4 木贼麻黄

种子长卵形,背腹两侧凸起。种子表面具疣状凸起。种子表面纹饰为纵条纹状,条纹较不规则。表皮细胞长条形,纵轴向与种子长轴向相同。种子棕褐色,光滑、有光泽(图1,5～6;图2,15～19)。

3 讨论

成熟麻黄种子具2层盖被,外盖被革质,内盖被膜质,外盖被是由2个叶性器官变态、融合形成,而并非由真正的珠被发育形成的种皮,膜质内盖被为其真正的珠被[11,12]。本研究集中在外盖被表面的饰纹式样。限于材料,仅对草麻黄等4个麻黄种的种子形状、颜色、表面特征进行了研究。结果表明,草麻黄和中麻黄种子在颜色、形状上较相似,较难区分,但与木贼麻黄容易辨别;草麻黄、中麻黄和木贼麻黄雌球花成熟后苞片呈肉质,在麻黄属植物分类中均属于肉苞组。膜果麻黄雌球花成熟后苞片具宽膜质翅,属于膜苞组,膜果麻黄也是我国仅有的一种属于膜苞组的麻黄属植物。木贼麻黄和膜果麻黄的种子在外形、大小和颜色上于其他2种有明显区别;麻黄种子表面微形态特征在种内相当稳定,每个种仅有一种类型的种子表面微形态,且几乎不受地理分布的影响,可作为分种的重要依据。草麻黄、中麻黄具有相似的种子表面特征,膜果麻黄和木贼麻黄具有独特的种子表面饰纹。由于种子表面特征与其他特征(如种子大小、数量等)存在一定的相关性,因此,种子表面微构造的特化式样可能也反映了麻黄属的属内分化的一些式样。这些性状为该属分类的自然性和种间密切的亲缘关系提供了又一佐证,对麻黄属植物的分类是有价值的。从植物分类学上看,草麻黄和中麻黄为欧亚麻黄亚派,属麻黄组;膜果麻黄为翅麻黄亚派,属膜果麻黄组;木贼麻黄为单子麻黄亚派。

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