金毛狗孢子体显微结构研究

刘光华，左有为，肖铁江

（怀化学院1.生物与食品工程学院；2.民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室，湖南怀化418008）

金毛狗孢子体显微结构研究

刘光华1，2，左有为1，肖铁江1

（怀化学院1.生物与食品工程学院；2.民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室，湖南怀化418008）

金毛狗为国家Ⅱ级重点保护野生植物和著名的药用植物，取其孢子体进行显微结构观察和分析，结果如下：（1）金毛狗的不定根其横切面从外向内依次为表皮层、皮层和中柱三层.中柱为星状中柱类型，木质部的发育方式是外始式.（2）金毛狗叶脉是原始的羽状分离脉序.小羽轴和中脉包括表皮、厚角组织和维管柱三部分.表皮外有角质层，内有发达的厚角组织.中脉为原生中柱类型，小羽轴为网状中柱类型.（3）根状茎由表皮、皮层、中柱及髓构成.表皮细胞结构扁平，细胞壁较厚，与皮层之间界限参差不齐，外侧密被金黄色的节状毛.紧接表皮下的皮层细胞壁加厚，呈金黄色；皮层有大量淀粉粒分布.中柱为典型的多环网状中柱，包括外环中柱和内环中柱，木质部的主要成分是螺纹管胞.髓位于中部，由薄壁细胞构成.（4）金毛狗孢子体的显微结构既表现出许多进化特征，也显示出一些原始特征，体现其在高等蕨类植物中处于中间类型的地位.

金毛狗；孢子体；显微结构

金毛狗（Cibotium barometz）属真蕨亚门、蚌壳蕨科多年生高大蕨类植物，我国仅1属1种，为国家Ⅱ级保护植物[1]和著名的药用植物[2]，据《神农本草本经》中记载：其味苦甘、性温，有止血、补肝肾、强腰、祛风湿的功效；其茸毛外用治疗外伤出血.金毛狗整个植株的大型羽状叶四季常绿、雅致清新，在园林中是十分奇特的观赏植物，具有良好的开发前景.金毛狗的根状茎密被金色长柔毛，状似绒毛玩具狗，可作为很好的装饰品.陈晓端等人对金毛狗进行了孢子微形态学的研究[3]；许重远等人对其化学成分、生药做了详细的研究[4-7]；伍莲等人对其多样性分化及群落特征进行了研究[8-10]；邓洪平等人则集中对其发育过程进行了相关研究[11-17]；国外对金毛狗属孢子体的内源赤霉素有研究[18]，对金毛狗孢子体显微结构的研究还未见报道.

1 材料与方法

1.1 实验材料

金毛狗采自怀化市通道侗族自治县木脚乡龙底村.不定根、叶保存于FAA固定液，根状茎保存于-4℃冰箱.

1.2 实验方法

1.2.1 材料预处理

选取新鲜的不定根、根状茎和叶分别切成合适大小，放入FAA固定液中固定至少24 h.将不定根切成5 mm左右的一段，叶片沿叶脉切成宽约3 mm、长约5 mm小片，根状茎切成长5 mm、宽和高约3 mm的小块，分别装入贴好标签的小玻璃瓶中.用自来水冲洗3次，每次2 h，然后用蒸馏水浸没过夜.

1.2.2 切片制作

前期处理的材料用Ehrich苏木精染色，浸洗，2%的氨水碱处理；然后用酒精梯度脱水，二甲苯透明，石蜡饱和透蜡，包埋、固着及修整后，在Leica RM2245轮转式切片机上切片；将切好的蜡带移到载玻片，置于40℃烘片机上进行展片干燥，经二甲苯的梯度脱蜡后，用加拿大树胶进行封片.

1.2.3 显微观察与记录

选取金毛狗孢子体各组成部分的切片，在Nikon Eclipse80i和Nikon ACT-2U系统下显微观察与拍摄[19]，分析其结构特征.

图版Ⅰ金毛狗根的显微结构

图版Ⅱ金毛狗叶的形态和显微结构

2 结果

2.1 不定根的显微结构

金毛狗的根为不定根，一般有一级和二级不定根之分，其横切面从外向内依次为表皮、皮层、中柱三部分.

表皮：根最外面一层排列紧密的细胞（图版I：1，2），向外一侧细胞壁略加厚，保护着内部的皮层薄壁细胞.许多表皮细胞向外突起形成根毛（图版I：3），承担吸收水和无机盐的功能.

皮层：皮层组织位于表皮和中柱之间，在二级根中，一般有2-3层细胞；在一级根中则达到7-10层的细胞（图版I：3，5）.皮层占根横切面很大比例，有内外皮层之分，外皮层为靠近表皮的几层细胞，细胞大而细胞壁较薄（图版I：3），越向内，细胞渐小而胞壁加厚，变成了厚壁细胞，并出现大量的色素（图版I：4）.最内的一层细胞为内皮层，其细胞成一薄层，把皮层与中柱隔开（图版I：5），横切面上其细胞呈明显的长方形.

图版Ⅲ金毛狗根状茎的显微结构

中柱：金毛狗中柱类型为原生中柱中的星状中柱（图版I：6）.根的中央全为木质部，呈辐射状.辐射角的尖端为原生木质部，是较早分化成熟的，管径小而管壁厚，后生木质部靠近轴心，是较晚分化的，管径较大，为外始式发育方式.中柱外围与内皮层相毗邻的地方有一层或者几层薄壁细胞组成的中柱鞘（图版I：6）.

2.2 叶的显微结构

金毛狗的叶片常为三回羽状复叶，羽片横切从外到里依次为表皮、叶肉和中柱.

叶脉：金毛狗的叶脉侧脉单一，其叶脉类型是原始的羽状分离脉序；叶脉从羽片下侧分出来，所以是下行脉序（图版II：1）.

表皮：表皮细胞一层（图版II：2，3），细胞壁较厚，细胞腔小，大小较为一致，为长方形.表皮细胞外壁上覆有角质层，表皮下分布有少量厚角组织（图版II：4）.

叶肉：叶肉是位于表皮与中柱之间的细胞群，这些细胞体积一般较大，细胞壁较薄，结构也较为疏松，它们在叶脉横切中占有较大比例.

中柱：位于中央部分，呈柱状，但小羽轴的中柱中部靠近下表皮的一面向内凹陷（图版II：2），这种结构与叶柄的向地一面向内凹的外形结构极为类似.中柱的外面是内皮层（图版II：5），这一层细胞将维管柱和薄壁细胞鲜明地隔开，它们结构扁平，排列紧密，在横切面上将木质部和韧皮部围在中间.中柱中间全为初生木质部，外周为韧皮部，为原生中柱（图版II：6）.在小羽轴横切中，中柱有被分成一束束的趋势，其中柱类型为网状中柱（图版II：5）.

2.3 根状茎的显微结构

金毛狗根状茎由于连接根和叶，结构相对复杂.基本结构中有表皮、皮层、中柱及髓（图版III：1，2）.

表皮：金毛狗根状茎最外层的表皮细胞密被金黄色的表皮毛，这些表皮毛是多细胞节状结构（图版III：3）.表皮细胞结构扁平，细胞壁较厚，表皮与皮层之间界限参差不齐，有些老茎表皮破裂.

皮层与髓：介于表皮和中柱之间的组织称皮层组织（图版III：4）.表皮下的几层细胞壁加厚，呈金黄色，有的有淀粉粒（图版III：4，6），有的没有（图版III：5）.髓部位于中部，由薄壁细胞构成（图版III：2）.皮层最内侧为内皮层，是由一层薄壁细胞构成，细胞相对较小，包围在中柱外侧（图版III：6）.

中柱：金毛狗的中柱位于根状茎内部，由外环中柱和内环中柱构成（图版III：7，8，9），其中外环中柱由多束中柱组成，为典型的多环网状中柱（图版III：7）.中柱内部为初生木质部，周围是初生韧皮部，而初生韧皮部外再围着内皮层（图版III：10）.在内环中柱上常有通向叶或不定根的维管束（图版III：11），外环中柱在横剖面上看被割成一束束，这就成了网状中柱.在这些中柱中，初生木质部的主要成分是螺纹管胞（图版III：12）.

3 讨论

金毛狗在系统进化地位上，处于真蕨亚门薄囊蕨纲蚌壳蕨科，其有许多进化特征，但也有部分原始特征.金毛狗孢子体的显微结构也与这一规律相吻合.

3.1 根

金毛狗的根有一个很明显的特点是不具备形成层，所以在完成初生生长后，并不进行次生生长，在此后的生长过程中根的直径也不再无限增大，根中只有初生结构，不具备次生结构.金毛狗不定根外具根毛，内有发达的厚壁组织，是较进化的具吸收能力的真根，但其中柱类型仍为原始的原生中柱.

根的中央为木质部所占，呈辐射状，辐射角的尖端为原生木质部，是较早分化成熟的，管径小而管壁厚，后生木质部靠近轴心，是较晚分化的，管径较大.木质部呈外始式的分化成熟方式，它缩短了营养物质由根毛经过皮层到达管胞的途径，对保证物质的快速运输有其积极的意义[20].

3.2 叶

金毛狗叶的上表皮有角质层的存在，可以减少水分的散失；表皮下有发达的厚角组织和厚壁组织，可支撑起长达2-3 m的大型羽状复叶.厚角组织有一定坚韧性，并具有可塑性和延伸性，既可以支持器官的直立，又适应于器官的迅速生长[20].金毛狗叶脉类型是较原始的羽状分离脉序，中柱是既有原始的原生中柱也有较进化的网状中柱类型，运输系统并不甚发达.

3.3 茎

金毛狗根状茎最外层的表皮细胞密被金黄色的表皮毛，它们起源于表皮细胞，为节状结构.长长的表皮毛能很好地保护内部组织，减缓水分散失.另外，金毛狗根状茎中含有大量的厚壁组织，薄壁组织中富含淀粉，其中柱类型为较进化的多环网状中柱.这些特征都表明金毛狗具有一定的抵御不良环境的能力.

在金毛狗孢子体显微结构中，原始和进化的特征并存，它有原生中柱向散生中柱方向发展的趋势[21].不同的中柱类型和演化息息相关，金毛狗中柱形成的过程及有何进化意义值得进一步研究.另外，在金毛狗孢子体显微结构中我们发现了大量的含色素的厚壁组织，它们时常出现在不定根和叶的形成部位.这些结构除具备保护和支持作用外，还有何其他作用，其产生的机制又是什么，也值得去探究.

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Study on Microstructure of the Sporophyte of Cibotium barometz

LIU Guang-hua1，2，ZUO You-wei1，XIAO Tie-jiang1
（1.The College of Biology and Food Engineering；2.Key Laboratory of Research and Utilization of Ethnomedicinal Plant Resources of Hunan Province，Huaihua University，Huaihua，Hunan，418008）

Cibotium barometz，the famous medicinal plants，belonged to the secondary protected wild plants in the country that take its sporophyte microscopic observation of analysis，the results are as follows：（1）From the outside to the inside Cibotium barometz's transverse section can be divided into three parts，covering the epidermis layer，the cortex and the stele.the stele is actinostele and the differentiation of the xylem is exarch.（2）Cibotium barometz's veins are the original pinnate separation veins.Rachis of pinnule and midrib included the epidermis，the parenchyma tissue and the vascular cvlinder.The cuticle has the epidermis outside，with well-developed collenchyma inside.The midrib is protostele，while the small plume is the type of dictyostele.（3）Rhizomes consist of epidermis，cortex，stele and pith. Epidermal cell has a flat structure，thicker cell walls，and its boundaries between the cortices and epidermis cells is uneven，outside densely covered with golden ganglioneous hair.The thicken cell walls of cortex that immediately below the epidermis are golden，and there is a lot of amyloid in cortex cell.Stele is typically polycyclic dictyostele，including the stele of outer ring and the stele of inner ring.The main components of the xylem is spiral tracheid.Pith is located in the central.Its pith is located in the central，consists of parenchyma cells.（4）The microstructure of sporophyte of Cibotium barometz shows not only many evolution features，but also some original ones.That shows Its middle status in the field of higher fens.

Cibotium barometz；sporophyte；microstructure

Q942

A

1671－9743（2017）05－0009－05

2017-04-27

湖南省“十二五”植物学重点建设学科资助项目（201142）；湖南省高校科技创新团队支持计划资助项目（2010212）；湖南省教育厅一般项目（15C1088）；湖南省怀化市科技局科技计划指导性项目（201404）.

刘光华，1972年生，男，重庆石柱人，讲师，研究方向：药用植物学.