蕤核茎解剖结构和组织化学定位研究

马 茵，邓荣华，王 慧，郭晓宏，陈 婧，朱广龙，魏学智

(山西师范大学 生命科学学院，山西 临汾 041004)

蕤核茎解剖结构和组织化学定位研究

马 茵，邓荣华，王 慧，郭晓宏，陈 婧，朱广龙，魏学智*

(山西师范大学 生命科学学院，山西 临汾 041004)

采用解剖学和组织化学法，研究蕤核(PrinsepiaunifloraBatal.)茎的显微结构，并对茎中的黄酮类、生物碱类及多糖的组织化学定位进行了研究。研究表明：蕤核幼茎表皮细胞的细胞壁厚，木质部含有较多的导管，初生木质部为内始式发育，维管束在横切面上呈“V”形，茎中髓部发达；老茎有突起的皮孔，次生维管组织呈一个完全闭合的环状。组织化学定位显示黄酮,生物碱,糖类和脂类物质多分布于皮层。

蕤核；茎；结构；组织化学；黄酮；生物碱；多糖；脂类

蕤核(PrinsepiaunifloraBatal.)，是蔷薇科(Rosaceae)扁核木属(Prinsepia)多年生落叶小灌木。分布在甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、四川、云南和东北等省区。它主要生长于山坡阳处或山下稀疏灌丛中和干旱沙丘上，海拔900～1100 m[1]。蕤核的根、叶、果均可入药或食用，具有清热、解毒、消炎、止痛、消食、健胃等作用[2]。其根可治疗虚咳，茎和叶可治牙痛。嫩尖主治痈疽、毒疮和结核病，也可制作成咸菜食用。主治消化不良，食积[3]。目前研究有蕤核果实营养成分分析[4]、扁核木叶片黄酮提取工艺[5]、同属植物东北扁核木的引种栽培[6]，扁核木的果油成分[2]以及蕤核叶子的解剖结构和叶中药用成分的研究[7]等。但有关蕤核茎的解剖结构以及茎中药用成分的研究尚未报道。

本文通过对蕤核茎的解剖结构以及茎中黄酮类化合物、生物碱类化合物及多糖和脂类的组织化学定位研究，探讨其在茎中的分布特征，旨在为以后深入对蕤核资源提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料的采集

材料于2011年7月采自山西省临汾市尧都区西赵村南。取成熟、健康新鲜的蕤核茎作为材料。

1.2 研究方法

1.2.1 石蜡切片

取新鲜的蕤核茎幼嫩部位，切取0.5 cm的小段，FAA固定24 h以上，用全自动组织脱水机(LEICA TP 1020,德国)脱水，石蜡包埋机(LEICA EG 1150H ，德国)包埋，自动旋转薄切片机(LEICA RM 2265，德国)切片，厚度为8～10 μm，番红-固绿染色。置于OLYMPUS-BX51显微镜观察并拍照。

1.2.2 组织化学定位

黄酮类化合物(氢氧化钠溶液染色法)：在-20 ℃下，新鲜材料用冰冻切片机(LEICA CM 1900)切片，切片厚度为14～16 μm，放于载玻片上，滴加5% NaOH水溶液显色，制成临时装片[8]，置于显微镜观察。

生物碱类化合物(改良碘化铋钾试剂)：在-20 ℃下，新鲜材料用冰冻切片机(LEICA CM 1900)切片，切片厚度为14～16 μm，用改良的碘化铋钾试剂[9](由0.85 g次硝酸铋溶于10 mL冰醋酸和40 mL蒸馏水后，再与20 ml 40%的碘化钾混合而成)处理5 min，制成临时装片，置于显微镜观察。

多糖类化合物(PAS染色法[10])：在-20 ℃下，新鲜材料用冰冻切片机(LEICA CM 1900)切片，切片厚度为14～16 μm，滴加高碘酸溶液处理3 min，70%乙醇漂洗后，滴加希夫试剂处理1 min，PAS漂洗液冲洗，树胶封片，置于显微镜观察。

油脂类化合物(苏丹Ⅲ染色法[11])：在-20 ℃下，新鲜材料用冰冻切片机(LEICA CM 1900)切片，切片厚度为14～16 μm，滴加1滴苏丹Ⅲ染液处理30 min后，微微加热可加速染色时间，然后用50%乙醇去余色，甘油封片，置于显微镜观察。

2 结果与分析

2.1 蕤核茎的解剖结构

2.1.1 初生结构

幼茎的横切面为近圆形。从外向内分为表皮、皮层和初生维管柱三部分(图版Ⅰ：1)。表皮由一层大小较相近紧密排列的细胞构成。表皮细胞的细胞壁普遍加厚，其中外壁加厚明显。紧邻表皮内方的1～2层为连续的厚角组织，细胞较小、略扁圆、不规则。之内是皮层，由4～7层薄壁细胞组成，细胞较大，形状不规则，排列疏松，有明显的胞间隙。维管柱是皮层以内的部分，占有较大比例，包括维管束、髓和髓射线。维管束很发达，通常6大6小共12个维管束相间分布，环形排列于皮层内侧。初生木质部与次生韧皮部由内向外逐渐切向扩展，因而使维管束在横切面上呈“V”形。茎中初生木质部发育方式为内始式,由内向外管状分子的管腔逐渐增大。茎的中心部分为大型薄壁细胞构成的髓，其髓薄壁细胞近等径形，具有明显的胞间隙(图版Ⅰ：2)。

次生结构：次生结构从外到内依次包括表皮、皮层、木栓层、韧皮部、形成层、木质部以及髓这六部分(图版Ⅰ：3)。在木栓层形成后，表皮及皮层细胞因养分缺乏而逐渐死亡破损，因此只留下残存的表皮和破损的皮层结构。表皮和皮层之内是木栓层，由3～4层体积较大、排列紧密的长方形木栓细胞组成(图版Ⅰ：4)。紧接着是3～4层排列不规则的厚壁细胞。形成层在初生生长结束后开始活动，原来髓射线中相对于束中形成层部位的一些薄壁细胞恢复分裂能力成为束间形成层，两者连接起来形成一个连续的形成层环，向外产生次生韧皮部，次生韧皮部由筛管薄壁细胞和韧皮射线组成。向内产生次生木质部，次生木质部属环孔材，生长轮明显。主要由导管分子、木纤维、木射线和木薄壁组织细胞组成(图版Ⅰ：5)。次生维管组织呈一完全闭合的完整环状。木质部发达，约有导管9～12层。茎的中心为薄壁细胞组成的髓，其外围有3～4层体积较大、排列不规则的厚壁细胞构成的环髓带(图版Ⅰ：6)。

2.2 蕤核茎的组织化学定位研究

2.2.1 黄酮类化合物

在新鲜的蕤核茎冷冻切片上滴加5% NaOH水溶液后，会立即产生特征性的显色反应，变色范围从淡黄色至橙色。通过镜检后，表明在蕤核的茎中，黄酮类化合物分布相对较少，主要集中在皮层(图版Ⅰ：7)。

2.2.2 生物碱类化合物

新鲜的蕤核茎冷冻切片，通过碘化铋钾一种检测试剂的鉴定，染色结果呈现不定型橘红色或黄色的沉淀。镜检结果表明：生物碱不仅在皮层中有分布(图版Ⅰ:8)，而且在维管束的髓射线中也有许多大而明显的的深色沉淀(图版Ⅰ:9)。

2.2.3 多糖类化合物

新鲜的蕤核茎冷冻切片经过 PAS 染色后，会立即产生特征的显色反应，变色范围从淡红色至深红色或紫红色。茎的多糖显色反应相对于其他的次生代谢物而言，更加直观明显。镜检表明：多糖类物质主要分布于皮层(图版Ⅰ:10),以及维管束的髓射线中(图版Ⅰ:11)。

2.2.4 油脂类化合物

新鲜茎冷冻切片，立即与苏丹Ⅲ溶液反应，颜色变化有淡黄色至红色。镜检表明，主要仅集中在表皮细胞及皮层中(图版Ⅰ:12)。

3 讨 论

蕤核茎的表皮细胞一层，横切面呈不规则矩圆形。具有较厚的角质层，韧皮部不发达，木质部发达，茎内木质部管状分子孔径不一，分布的频率高，蕤核茎的这些结构能有效降低蒸腾作用,有利于水分快速、有效地运输,并有助于有利于疏导组织的完善和进化[12]。蕤核茎的维管形成层的活动使茎加粗，导致表皮破坏。蕤核茎的表皮或皮层、甚至韧皮部的薄壁细胞可恢复分裂能力，形成木栓形成层。木栓形成层切向分裂的结果，向外产生木栓层，向内产生栓内层，形成次生保护结构即周皮。木栓形成层发生于与蕤核干旱的环境分不开的[13]。研究表明：许多旱生、盐生植物，如藜科植物中假木贼、梭梭(Haloxylonspp.)，由于在夏季形成从韧皮部薄壁组织发生的周皮，结果有光合作用的皮层从成熟的茎中脱落，这是一种适应特征[14]。综合以上蕤核器官的结构，使蕤核具有强化的疏导和机械支持作用，从而保证蕤核能够在恶劣环境下生存。初生结构分化完成时，束中形成层和束间形成层的活动在横切面上形成微管形成层环，维管形成层向外产生次生韧皮部，向内形成次生木质部，且和大多数植物一样向内产生的木质部多于向外形成的韧皮部[15]。在蕤核茎的发育过程中，在茎的皮层与次生韧皮部之间发育出一圈排列紧密的厚壁细胞，我们推测这圈厚壁细胞具有质外体屏障作用，可有效得防止维管组织细胞水分丧失和离子泄露，对于保护茎内部组织免受干旱的伤害具有积极的作用[16]。

有效药用成分的组织化学定位，来确定在植物器官和组织的分布和积累是一种有效的研究工具。蕤核的茎主要在皮层中积累了大量的黄酮类化合物、多糖类化合物，维管束中糖类物质积累较多, 油脂类化合物集中于茎中的皮层中。对不同植物干旱环境下的可溶性糖[17-19]等生理指标进行了测定分析，得出以下结论：在干旱胁迫情况下，植物通过可溶性糖等渗透调节物质的积累来提高自身的抗旱性[20]。对蕤核的多糖分布的测定结果显示多糖含量较多而且多糖类物质主要分布于皮层以及维管束的髓射线中，推测其与蕤核的抗旱性以及营养物质的运输有关。研究化学成分贮藏场所定位，对蕤核的生药鉴定和合理采收和加工提取提供结构学方面依据。进一步研究可针对蕤核茎进行化学成分含量的研究，针对不同年份的材料进行功能物质含量的动态研究。

[1] 陆玲娣.中国植物志:第 38 卷[M].北京:科学出版社，1986．

[2] 张旺军,杨晓盆．扁核木的开发价值与栽培技术[J]．山西农业科学，2008，36(2):82-83．

[3] 杨荣喜.开发总花扁核木(青刺果)前景广阔[J].攀枝花科技与信息，2006,31(2)：40-42.

[4] 斯琴，敖特根．蕤核果实营养成分分析[J]．内蒙古草业，2007，19(1):55-56．

[5] 张秀秀，魏学智．响应面法优化扁核木叶片总黄酮提取工艺[J]．中国野生植物资源，2011，30(2):27-31．

[6] 付强，孙晓梅，李雪飞．东北扁核木育苗方法[J]．辽宁林业科技，2001，6:35-39．

[7] 陈 婧,杨瑞林,朱广龙,等.蕤核叶片解剖结构和组织化学定位研究[J].植物研究,2012，32(3):275-278.

[8] 沈宗根，吕洪飞．芦荟属植物叶内蒽醌类物质的组织化学定位研究[J]．西北植物学报，2002，22(6):1384-1370．

[9] 闫晋晋，慕小倩，崔宏安，等．乌头营养器官中生物碱组织化学与积累动态研究[J]．西北植物学报，2008，28(1):85-89．

[10] 匡海学．中药化学[M]．北京:中国中医药出版社，2003．

[11] 格日乐,陈肖,朱学艺,等.蓝猪耳花药发育中多糖和脂滴的组织化学研究[J].西北植物学报,2010,30(6)：1123-1127.

[12] 杨春雪,卓丽环,柳参奎.植物显微及超微结构变化与其抗逆性关系的研究进展[J].分子植物育种,2008,6(2):341-346.

[13] 孙宪芝,郑成淑,王秀峰.木本植物抗旱机理研究进展[J].西北植物学报,2007,27(3):0629-0634.

[14] Durante M, Maseda P H,Fernandez R J.Xylem efficiency vs.safety:Acclimation to drought of seeding root anatomy for six Patagonian shrub species. [J].Journal of Arid Environments.2011,75:397-402.

[15] Charilaos Y, Yiannis M. Leaf and green stem anatomy of the drought deciduous Mediterranean shrub Calicotome villosa(Poiret)Link.(Leguminosae)[J].Folra，2006,201:102-107.

[16] 叶子葳,严慕婷,叶创兴,等.红树植物白骨壤叶片的解剖结构及其生态适应性[J].广西植物,2010,30(2):174-176.

[17] 吉增宝,王进鑫.干旱胁迫对侧柏幼树某些生理特性的影响[J].西北林学院学报,2009,24(6):6-9.

[18] 杨书运,严平,梅雪英.水分胁迫对冬小麦抗性物质可溶性糖与脯氨酸的影响[J].中国农学通报,2007,23(12):229-233.

[19] 谭艳,彭尽晖.植物抗旱机理及抗旱性鉴定方法研究进展[J].广西农业科学,2010,41(5):423-426.

[20] 杜华栋,徐翠红,刘萍.陕北黄土高原优势植物叶片解剖结构的生态适应性[J].西北植物学报,2010,30(2):293-300.

图版Ⅰ:蕤核茎解剖结构和组织化学定位

1.幼茎横切，示初生结构2.幼茎横切面局部放大3.次生茎横切面4.次生茎横切面，示表皮、皮层5.次生茎横切面，示木质部6.次生木质部示髓部7.示表皮、皮层经NaOH溶液的显色反应8.示生物碱主要集中于茎皮层9.示生物碱分布于维管柱中10.示多糖分布于维管柱中11.示多糖分布于表层和皮层中12.示油脂分布于皮层中

Plate Ⅰ：1. The young stem cross-section, showing the primary structure2. Enlarged cross-section of young stem3.Secondary stem cross-section4.Secondary stem cross-section, showing the epidermis, cortex5. Secondary stem cross-section, showing the xylem6. Secondary stem cross-section, showing the pith7. Stem cross-section, showing the epidermis, cortex by the color reaction of the NaOH solution8. Show that the alkaloid is mainly concentrated in the stem cortex9. Show that the alkaloid is concentrated in the stem vascular cylinder10.Show polysaccharide uniformly distributed on the stem11. Show grease scattered in the cortex12.Show grease scattered in the vascular cylinder

Anatomical Structure and Histochemical Localization of the Stem ofPrinsepiaunifloraBatal.

Ma Yin, Deng Ronghua, Wang Hui, Guo Xiaohong, Chen Jing, Zhu Guanglong, Wei Xuezhi*

(College of Life Science, Shanxi Normal University, Linfen 041004, China)

The methods of anatomy and histochemistry were used to research the anatomical structure and histochemical localization of flavonoids，alkaloids and polysaccharides of the stem ofPrinsepiaunifloraBatal．The results showed that the structure of the stem ofP．unifloraBatal. was as follows:The young stem ofPrinsepiaunifloraBatal. cell wall thickness of the epidermal cells, contains more vessels in xylem, primary xylem within the beginning of development, vascular bundles in transverse section was "V" shaped. The pith of stem was developed. While the mature stem has protruding lenticels. Secondary vascular tissue was a completely closed ring. Histochemical localization showed that flavonoids, alkaloids, sugar and lipid throughout the cortex.

PrinsepiaunifloraBatal.;stem;structure;histochemical;flavonoids;alkaloids;polysaccharides;lipid

2014-08-19

国家自然科学基金(30972396；31300157)；山西省自然科学基金项目资助( 2009011041-1)。

马茵(1990-)，女，硕士研究生，主要从事结构植物学研究。

*通讯作者: 魏学智(1956-)，男(汉族)，教授，主要从事植物学的科研和教学工作。E-mail:wxz3288@163.com

10.3969/j.issn.1006-9690.2015.02.005

Q944.55; Q944.62

A

1006-9690(2015)02-0017-04