非洲凤仙茎叶的解剖结构特征

孔红+王宝增+马建军+姚虹+刘敬利+张燕

摘要：制作非洲凤仙茎叶的石蜡切片，在光学显微镜下首次对非洲凤仙茎叶进行解剖结构观察，为非洲凤仙的分类及多倍体育种提供解剖学资料。结果表明，非洲凤仙茎的解剖结构与凤仙花属其他植物相似，由表皮、皮层和维管柱3个部分组成，仅皮层厚角组织和薄壁组织细胞层数、维管束数略有不同。茎的皮层薄壁细胞和髓部薄壁细胞中均有草酸钙结晶分布，为针晶束、针晶簇2种类型，且在形态、大小、排列方式及数量等与凤仙花属其他植物有所不同。叶的解剖结构由表皮、叶肉、叶脉3个部分组成，具有耐阴植物叶的结构特征。叶肉细胞中分布有草酸钙针晶束，与茎中的草酸钙针晶束特征一致。茎中草酸钙结晶特征对凤仙花属植物分类具有重要意义。

关键词：非洲凤仙；茎；叶；解剖结构；草酸钙结晶

中图分类号： S682.390.1 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）09-0211-02

非洲凤仙（Impatiens walleriana Hook.f.）为凤仙花科凤仙花属植物，原产于非洲东部热带及少数暖温带地区，喜温暖湿润的环境，是较好的耐阴花卉之一。非洲凤仙茎秆透明，叶片亮绿，繁花满株，色彩绚丽，全年开花不断，是著名的装饰性盆花，在国际上十分流行[1-2]。但非洲凤仙进入我国时间不长，品种少，抗性差，发展速度不快，有关非洲凤仙的研究报道也较少[1-5]。本试验对非洲凤仙茎叶结构进行研究，并与凤仙花属其他植物茎叶的解剖学进行比较，旨在为非洲凤仙的分类研究及多倍体育种积累解剖学方面的资料。

1 材料与方法

1.1 材料

材料为非洲凤仙盆花，购于河北省廊坊市花卉市场。

1.2 方法

1.2.1 石蜡切片方法 取正常植株上部的茎及中部的完整成熟叶片，FAA固定液固定，常规乙醇系列脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，切片，厚度12 μm，番红-固绿对染，中性树胶封片，Olympus显微镜观察并照相[6-7]。

1.2.2 叶片表皮水封片法 取正常植株叶片中部非边缘非叶脉部位，用镊子撕取叶片的上、下表皮，置于洁净的载玻片上，加1滴蒸馏水使表皮展开，然后盖上盖玻片，制好的装片在Olympus显微镜上观察并照相[8]。

2 结果与分析

2.1 非洲凤仙茎的结构

在横切面上，非洲凤仙茎由表皮、皮层和维管柱3个部分组成（图1-A）。

表皮为单层细胞，细胞小，排列紧密，外壁角质层薄，外切向壁常加厚。

皮层由厚角组织和薄壁细胞构成，厚角组织即紧挨表皮内侧角隅加厚的细胞群，3～4层，薄壁组织由薄壁细胞组成，具细胞间隙，4～5层。

维管柱由维管束、髓及髓射线组成。维管束多束，呈环状排列，外韧型；髓和髓射线均由薄壁细胞组成。

茎的皮层薄壁细胞和髓部薄壁细胞中均有草酸钙针晶分布，针晶长棒形，聚集成针晶束，与茎的长轴垂直排列，分布数量多（图1-B）。

2.2 非洲凤仙叶片结构

在横切面上非洲凤仙叶片结构由表皮、叶肉、叶脉3个部分组成（图2-A）。

叶肉分栅栏组织和海绵组织。栅栏组织由1层长柱形细胞紧密排列而成，细胞长轴和叶表面相垂直。海绵组织排列疏松，间隙较多，层次不明显。栅栏组织的叶绿体比海绵组织多。叶肉中可观察到草酸钙针晶，长棒形，聚集成针晶束，分布数量较少（图2-B）。

叶脉中的主脉由维管束和薄壁组织组成，机械组织不发达。木质部位于叶片近轴面，导管发达，韧皮部位于叶片远轴面，细胞较小；薄壁组织5～7层，细胞较大（图2-C）。

上、下表皮细胞均为不规则形，排列紧密，外壁角质层均不明显，上表皮不具气孔器，下表皮气孔器发达，为不规则形，保卫细胞中叶绿体明显，无副卫细胞，保卫细胞大小为（21.30±0.85）μm（图3）。

3 结论与讨论

草酸钙结晶在植物中的分布具有一定的规律性，且形态特征较稳定，可作为植物分类的重要依据之一[9]。草酸钙结晶主要有3种类型，即针晶、柱晶和簇晶，相关学者认为，它们可能代表系统进化树上3个独立的分支[10]，其中针晶最为常见[11]。陈薇等通过对7种凤仙花属植物茎的解剖学特征进行研究，发现凤仙花属植物茎的解剖学结构特征相近[9]，对于本属的分类学价值十分有限。而茎中草酸钙针晶的形态、长度、排列方式及丰富程度等在不同的物种中差异明显（表1），提出草酸钙针晶的特征差异对凤仙花属植物的分类具有一定的科学意义。

本研究结果表明，非洲凤仙茎解剖结构与其他凤仙花属植物[9，12]基本相似，仅皮层厚角组织和薄壁细胞层数、维管束数略有不同，与凤仙花属植物的研究结果吻合，表明凤仙花属茎解剖结构较稳定，对于不同生态条件没有发生大的差异，作为一个自然类群在茎解剖结构方面体现出一致性。但与7种凤仙花属植物比较可以看出，非洲凤仙茎细胞中草酸钙针晶为长棒形、聚集成针晶束、与茎的长轴垂直排列、分布数量多等与其他凤仙花有明显的区别，凤仙花属茎解剖结构中草酸钙针晶多样性丰富，支持了草酸钙结晶特征对凤仙花属植物的分类具有一定科学意义的观点。

关于凤仙花属植物叶表皮及解剖结构，丛义艳等报道6种凤仙花属植物气孔仅分布在叶片的下表面，呈不规则排列[13]。高萌等报道，中国石灰岩地区6种凤仙花的叶上表皮细胞一般不具气孔器，下表皮细胞均为不规则形，均具气孔器，气孔器多为不等型[14]。余明艳报道，野生观赏植物天全凤仙的叶片结构具有耐阴植物叶的结构特征，未提到叶片中有草酸钙结晶[15]。本研究结果显示，非洲凤仙叶表皮特点、气孔器类型及分布与丛义艳等报道[13]基本一致，可见作为同属植物在叶表皮体现出的共性。高萌等报道，气孔器多为不等型[14]，但从图片看应为不规则形，可能是表述有误。非洲凤仙叶片结构与天全凤仙[15]相似，也具有耐阴植物叶的结构特征，但在叶肉中观察到数量较少的草酸钙针晶束，与茎中草酸钙针晶束特征一致。由于叶结构报道较少，凤仙花属植物叶解剖结构及草酸钙结晶的特征是否具有分类学意义还有待进一步研究。另外，还开展了用秋水仙素诱导非洲凤仙多倍体的试验，结果表明，用秋水仙素处理后的植株叶片比普通植株叶片厚，有明显差异，可为多倍体育种提供解剖学方面的依据。

参考文献：

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[8]马 红，陶 波. 不同叶龄鸭跖草叶片显微结构观察[J]. 作物杂志，2008（4）：39-42.

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