香料烟腺毛的形态发生和分泌活动研究

刘国顺，周世民,2，高致明，时向东

（1.河南农业大学，国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州 450002；2.长沙市烟草专卖局，长沙 410007）

烟叶腺毛是烟叶表面具有分泌功能的毛状体，其分泌物是烟叶重要的香气和吃味前体物，对烟叶的香气品质具有重要贡献[1-2]。有关烟草腺毛的形态发生研究不多，陈淑珍等1993年以2个烤烟品种、1个香料烟品种为材料，利用石蜡切片法对腺毛的发育作了一些研究[3]，但在腺毛起源和分化方面研究还不够深入。烟草腺毛的分泌活动已有国内外有关学者开展了研究[2-9]，但腺毛在叶片调制陈化过程中的分泌活动尚未有研究报道，针对香料烟长柄腺毛和短柄腺毛从叶片生长成熟直至调制陈化的分泌活动也尚未有系统研究报道。试验对香料烟腺毛的形态发生和分泌活动进一步开展了相对系统的观察研究，旨在丰富烟草腺毛研究素材，为优质香料烟的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 腺毛的形态发生

2002年在新疆伊犁优质香料烟示范田分别取第3、7、11、15片叶产生时的茎尖各3个，取0.5、1、2 cm幼叶各3片，保存于FAA固定液中，在河南农业大学用石蜡切片法制片，Olympus显微镜观察腺毛形态发生过程并拍照。

1.2 腺毛的分泌活动观察

取香料烟未熟、欠熟、适熟、过熟叶以及适熟叶调制第2 d、4 d叶，撕取下表皮中部，制成水封片，在Olympus显微镜下观察叶片生长成熟及调制过程中腺毛分泌状况并拍照。同时，取欠熟、适熟、过熟叶，在冰块上用刀片切取宽0.2 mm、长0.5 mm的小叶块，用4%戊二醛固定24 h，1%锇酸固定2 h，经脱水、置换、干燥、粘台、喷金，PHILIPS SEM-505型扫描电镜观察腺毛形态及分泌状况并拍照作为辅助研究材料。

取陈化中的干烟叶，剪取0.1 mm2，经粘台、喷金，在PHILIPS SEM-505型扫描电镜下观察烟叶陈化过程中腺毛分泌状况并拍照。

腺毛分泌和分泌物多少判定参照参考文献[8]方法，以光学显微镜及扫描电镜下腺头细胞外可见胶状物质相对多少为依据。

2 结 果

2.1 香料烟腺毛的形态发生

经观察发现，腺毛原初细胞大部分发育成长柄腺毛，少部分发育成短柄腺毛。腺毛的形态发生因腺毛类型不同而明显不同。

长柄腺毛产生较早，最早可在茎尖第1对叶原基高约100～200 µm时观察到(图版Ⅰ-1、2)。原表皮上腺毛原初细胞细胞核变大，细胞变长，细胞外切向壁向外突出，突出部分尖削，细胞核移到突出部位(图版Ⅰ-3、4)，细胞下部迅速液泡化，接着这个细胞进行一次不均等的平周分裂，形成上下两个子细胞(图版Ⅰ-5)。下方的细胞较小，液泡化程度高，原生质稀薄，是基细胞；上方的细胞较大，原生质浓，液泡小，是柄和腺头的原始细胞。上方的细胞在体积增大的同时，细胞核上移(图版Ⅰ-6)，下方则明显液泡化，接着再进行一次不等的平周分裂，形成上下两个子细胞。下方的细胞较小，与基细胞相连，迅速液泡化形成第1个柄细胞，上方较大的细胞再重复上述过程，形成另外 2～4个柄细胞。柄形成后，最上方的细胞，成为分泌细胞的原始细胞，可不再分裂形成单细胞腺头的长柄腺毛(图版Ⅰ-7)，也可进行次数不等的平周分裂，形成由2～4个细胞组成的单列细胞腺头(图版Ⅰ-8、9)，单列细胞腺头中部细胞也可进行垂周分裂，从而形成由更多细胞组成的双列或单双列细胞腺头(图版Ⅰ-10、11)。极个别长柄腺毛发育为长柄分枝腺毛(图版Ⅰ-12)。

短柄腺毛最早也可在茎尖第 1对叶原基高约100～200 µm时观察到(图版Ⅰ-1、2)，此时数量较少，在叶长1 cm时可观察到较多已形成和正在形成的短柄腺毛，总数少于长柄腺毛。原表皮上短柄腺毛原初细胞核变大，细胞变宽，体积变大，细胞外切向壁向外突出，呈扁平状或钝圆状，细胞核上移(图版Ⅰ-13、14)，下部迅速液泡化，然后进行第1次横分裂(图版Ⅰ-15)，下方的细胞液泡化程度高，原生质较稀薄，是基细胞；上方的细胞原生质浓，液泡小，是柄和腺头的原始细胞。接着进行第2次不等的横分裂(图版Ⅰ-16)，下方的小细胞迅速液泡化，纵向伸长很少，形成单细胞的短柄，并向原表皮弯曲。上方较大的细胞继续增大，原生质变浓，先进行一次横分裂(图版Ⅰ-17)，形成2个子细胞，接着这 2个子细胞再进行 2至 4次纵分裂(图版Ⅰ-18、21、22)，形成由 8～16个细胞组成的腺头(图版Ⅰ-19、20)。短柄腺毛几乎均向表皮弯曲成一定角度(图版Ⅰ-23)。

观察发现，腺毛原始细胞突起分裂时，细胞基本呈两种形态，一种细胞窄长，外切向壁尖削(图版Ⅰ-3、4)；另一种细胞短宽，外切向壁呈扁平状(图版Ⅰ-13、14)，这种现象说明，此时已开始细胞形态上的分化，前一种发育为长柄腺毛，后一种发育为短柄腺毛。

2.2 香料烟腺毛的分泌活动

以生长成熟过程中的鲜烟叶以及调制中的烟叶和陈化后的干烟叶为材料，在光学显微镜和扫描电镜下

观察叶片表面腺毛分泌状况，发现腺毛分泌活动的一些规律。

注：1) 1-2示腺毛最早产生位置：1茎尖叶原基，2第二叶原基。2) 3-12表示长柄腺毛形态发生：3原初细胞突起；4细胞核上移，准备分裂；5第一次平周分裂，基细胞形成；6柄和腺头原始细胞核上移，准备第二次平周分裂；7-12成型的具各种腺头的长柄腺毛。3) 13-23示短柄腺毛形态发生：13原初细胞突起；14细胞核上移，准备分裂；15第一次横分裂，基细胞形成；16第二次横分裂，柄和腺头原始细胞形成；17腺头原始细胞第一次分裂；18-20腺头细胞横切；21-22腺头细胞纵裂，短柄腺毛形成；23短柄腺毛头向表皮弯曲。

2.2.1 长柄腺毛分泌活动的一般规律 长柄腺毛的分泌活动与叶片发育尤其是叶片的成熟密切相关。幼叶腺毛腺头细胞外没有分泌物，随着叶片的生长，有少量的腺毛分泌物开始溢出腺头细胞(图版Ⅱ-1、2)，进入叶片的成熟期，分泌活动逐渐旺盛，欠熟叶大部分腺毛腺头细胞外开始有少量分泌物(图版Ⅱ-3、4、20、21)，叶片适熟时大部分腺毛腺头细胞明显分泌大量胶状分泌物(图版Ⅱ-5、6、23)，达到分泌高峰；叶片过熟时腺毛分泌物逐渐出现干缩(图版Ⅱ-7、25)。调制初期(2～4 d)，腺毛分泌物进一步干缩并伴随着腺毛柄的萎缩(图版Ⅱ-8、9)。在烟叶陈化过程中，通过扫描电镜可观察到腺头表面有大量干缩的分泌物(图版Ⅱ-27)。

2.2.2 长柄腺毛分泌活动的不同步性 观察发现适熟叶上部分腺毛只有少量分泌(图版Ⅱ-10)，在调制过程中才大量分泌(图版Ⅱ-11)，同时，也有少数腺毛在调制4 d后仍然只有少量分泌甚至不分泌(图版Ⅱ-12、13），出现这种现象可能是由于这些腺毛产生较晚，成熟和分泌较迟，也可能是这些腺毛自身不具备分泌功能。

2.2.3 短柄腺毛的分泌 通过观察，在叶片生长成熟过程中基本看不到短柄腺毛腺头细胞外有分泌物(图版Ⅱ-14、15、16、17、22、24、26)，这与Meyberg研究一致(Meyberg研究报道长柄腺毛明显分泌树脂物，短柄腺毛表面没有树脂物[8])，同时，本项研究发现在调制陈化中的烟叶上仍然观察不到短柄腺毛腺头表面有分泌物(图版Ⅱ-18、19、28)，说明短柄腺毛在烟叶成熟、调制、陈化过程中均不会在腺头细胞外分泌分泌物。已有研究结果表明短柄腺毛腺头细胞内有分泌物[7-8]，结合本项研究，说明短柄腺毛分泌活动可能仅限于腺头细胞内。

3 讨 论

3.1 香料烟腺毛的形态发生

研究发现，长柄腺毛和短柄腺毛最早均可在茎尖第1对叶原基高约100～200 µm时观察到，短柄腺毛在叶长1 cm时可观察到已有大量产生，此时长柄腺毛很少脱落。这一结果与陈淑珍研究结果有所差异，陈淑珍研究认为长柄腺毛一般在叶原基高约200 µm时发生，短柄腺毛的出现伴随着长柄腺毛的萎缩现象[2]。我们认为研究结果的差异主要茎尖、叶片的选取有关，选取的茎尖发育程度越早，观察到的腺毛产生时间可能越早，同时，腺毛的脱落一般与叶片成熟有关，短柄腺毛开始大量产生时叶片仍处于幼叶期，除机械损伤外，此时长柄腺毛一般不会脱落。

研究发现，腺毛原始细胞突起时有两种细胞类型，已表现出发育为长柄腺毛或短柄腺毛的细胞形态上的差异，而陈淑珍 1993年研究认为原表皮的细胞突起没有发育成长柄或短柄腺毛之别[3]，可能与选材制片有关，有待进一步研究论证。

3.2 香料烟腺毛的分泌活动

研究发现，香料烟长柄腺毛在叶片生长成熟过程中分泌活动的一般规律与高致明 1993年对香料烟腺毛的研究结果基本一致[5]，但与时向东1998年对烤烟腺毛的研究结果有不同之处，时向东研究认为烤烟在叶片进入工艺成熟时，长柄腺毛的腺头部分与柄相连接的细胞开始萎缩，腺头细胞内含物全部溢出于腺毛顶部[6]，这种状况与香料烟过熟时腺毛的分泌状况相似，可能是两种类型烟草成熟采收标准不同所致。

研究发现，部分长柄腺毛分泌活动滞后，在叶片调制过程中才大量分泌，达到分泌高峰，因此，在香料烟调制过程中采取适宜措施促进这部分腺毛的继续分泌对提高香料烟品质具有积极意义。

研究发现，长柄腺毛在叶片成熟和调制过程中可在腺头细胞外分泌分泌物，而短柄腺毛则不能，由此推断长柄腺毛通过在腺头细胞外分泌分泌物对烟叶香气品质产生积极作用，而短柄腺毛则不能通过这种方式对烟叶香气品质产生积极作用，烟叶表面的油分主要与长柄腺毛的分泌有关而与短柄腺毛无关。短柄腺毛是否通过在腺头细胞内的分泌活动对烟叶香气品质产生积极作用有待进一步研究。

图版Ⅱ 香料烟腺毛的分泌活动观察(1-19为光学显微镜图片，20-28为电子显微镜图片。)Chart Ⅱ Secretion activity of glandular trichomes in oriental tobacco

[1]左天觉.烟草的生产、生理和生物化学[M].上海：上海远东出版社，1993.

[2]Severson R F,Johnson A W,Jackson D M.Cuticular constituents of tobacco:factors affecting their production and their role in insect and disease resistance and smoke quality [J].Rev Adv Tob Sci,1985,11:105-174.

[3]陈淑珍，高致明，马长力，等.烟草叶片腺毛发育及其分泌活动对烟叶品质的影响[J].烟草科技，1993(4)：32-36.

[4]高致明，刘国顺，符云鹏，等.香料烟叶片腺毛及分泌细胞的研究[J].河南农业大学学报，1996(4)：329-332.

[5]高致明，刘国顺，赵振山，等.香料烟叶片发育和结构与品质关系的研究[J].中国烟草学报，1993(4)：33-39.

[6]时向东.不同类型肥料对烤烟生长发育和烟叶品质影响机理的研究[D].南京：南京农业大学，1998.

[7]Akers P Carolyn,Weybrew A J,Long C R.Ultrastructure of glandular trichomes of leaves ofNicotiana tabacumL.cv Xanthi[J].Amer J Bot,1978，65(3):282-292.

[8]Merberg M,Krohn S,Bruemmer B,et al.Ultrastructure and secretion of glandular trichomes of tobacco leaves[J].Tob Aba,1994,38(4):595.

[9]Chakraborty M K.The chemistry of tobacco trichomes [J].Tob Sci,1963,7:122-127.