苦参种子形态解剖结构研究

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苦参种子形态解剖结构研究

宋芸，崔芬芬，陈亮，王立，乔永刚
(山西农业大学生命科学学院， 山西 太谷 030801)

用体视显微镜观察苦参种子的形态，并且对用常规石蜡切片法制作的苦参种子横切结构进行观察。结果表明：苦参的种子呈卵圆形，平滑而有光泽，种皮呈黄褐色，有明显的种脐。苦参种子的横切面解剖结构特征为：最外层为栅栏组织逐渐加厚而形成的角质层；表皮层下面为“工”字形的骨状石细胞；种脐部位有较为发达的维管系统；苦参子叶较大，富含大量的淀粉粒。加厚的角质层和骨状石细胞增强了苦参种皮的保护功能，这一特征可能是苦参种子休眠的原因之一。苦参种子形态解剖结构观察为进一步研究苦参种子休眠和硬实性的形成奠定基础。

苦参种子; 石蜡切片； 形态解剖结构

中药苦参为豆科(Leguminosae)槐属(Sophora)植物苦参(SophoraflavescensAit)的干燥根，又名苦骨、川参、地槐等，多生于山坡、草地、路旁的向阳处，全国各地均有分布，产量很高，是我国传统中药之一[1]。苦参性味苦寒，有清热燥湿、杀虫、利尿的功效，主要用于热痢、便血、黄疸尿闭、湿热带下、阴肿阴痒、湿疹、湿疮、皮肤瘙痒、疥癣麻风等症，外治滴虫性阴道炎[2]。苦参的主要成分为黄酮类化合物和生物碱，具有抗菌、抗病毒、抗过敏的作用，同时也在平喘、抗心律失常、抗肿瘤和调节免疫等方面有作用[3]。

苦参在中药和医学领域有着重要的地位，以往对苦参研究多集中在其化学成分和生物碱的分离提纯及药理作用方面[3-5]，而对其解剖结构的研究很少。目前，市场对苦参需求量较大，而野生资源在逐渐的减少，苦参已形成规范化栽培技术并建立了规范化栽培基地。在人工栽培过程中，苦参种子在自然状态下发芽率较低的问题影响着苦参的生产。苦参种子存在硬实性现象，从而导致自然状态下发芽率低。

为了探索苦参种子硬实性形成的原因，通过对苦参种子解剖结构的观察，试图从解剖学层面进行探索研究。石蜡切片技术是组织学研究的重要手段之一[6]，利用石蜡切片技术制作苦参种子的解剖切片，在显微镜下详细观察苦参种子各部分的解剖结构，为建立苦参种子的鉴定与探索硬实性形成的原因提供细胞学证据。

图1 苦参种子的背面(a)和腹面(b)

注：a为种脐；b为种皮；c为子叶；CU为角质层；PT为栅栏组织；BS为骨状石细胞；FR为珠柄残余物；VS为维管系统；SC为石细胞；MC为叶肉细胞；SG为淀粉粒。图2 苦参种子横切面解剖结构特征

1 材料与方法

1.1材料

苦参种子由山西农业大学生命科学学院药用植物育种实验室提供，经赵晓明教授鉴定。

1.2 方 法

1.2.1 种子形态特征的观察

选取典型的苦参种子30粒，用OLYMPUS SZX 16体视显微镜观察果实的外形并摄像。利用游标卡尺对其大小进行测量，并记录。

1.2.2 苦参种子石蜡切片制作及观察

苦参种子石蜡切片的制作方法主要参考孙晓梅等[7]的方法。具体过程为：先将挑选好的苦参种子用蒸馏水浸泡24 h，使种子充分吸胀。利用FAA固定液固定，抽气下沉后4 ℃过夜。用蒸馏水冲洗多次后开始脱水，利用无水乙醇顺序浓度梯度脱水。利用二甲苯透明，然后浸蜡并包埋。切片时使用YD-1508 R轮转式切片机切片，切片厚度8μm。切片干燥后，再进行脱蜡、透明，然后用无水乙醇逆浓度梯度复水，番红与甲苯胺蓝染色。最后再透明后利用用中性树胶封片固定。所得切片利用OLYMPUS BX 51显微镜观察并拍照。凭证标本保存在山西农业大学生命科学学院药用植物育种实验室。

2 结果与分析

2.1 苦参种子的形态特征

苦参种子为卵圆形，种皮颜色为黄褐色(如图1 a)，有的为深褐色，平滑而有光泽，有明显的种脐(如图1 b)。种子的长度为5.11～5.38 mm，种子的宽度为3.92～4.18 mm，长宽比为1.27～1.41。

2.2 苦参种子的横切面解剖结构

2.2.1 种皮的解剖结构

苦参种子的种皮硬而致密(如图2 b)，种皮是种子在形成过程中由外珠被的外层细胞进行垂周分裂而形成的。由图2可以看出，苦参种子最外层为角质层，角质层是由珠被最外层细胞发育成的栅栏细胞逐渐加厚形成的。表皮层下面是由厚壁细胞组成，厚壁细胞两端膨大成“工”字形，厚壁细胞之间有很大细胞间隙，称为骨状石细胞。

2.2.2 种脐的解剖结构

图2 a所示为苦参种子的种脐部位，在种脐部位可看到维管系统与珠柄残余物。珠柄残余物的内侧是排列整齐的栅栏细胞层。已木质化的珠柄残余物的凹陷处中间形成的缝隙为苦参种子的脐缝，脐缝下是发达的维管系统。在栅栏细胞层下为疏散的石细胞。

2.2.3 子叶的解剖结构

图2 c所示为苦参子叶横切面，可看出子叶的表皮细胞排列整齐。另外子叶的细胞中含有大量的淀粉粒，这些淀粉粒是种子的萌发重要的营养物质。

3 讨 论

种子硬实性在植物界普遍存在，硬实种子一般表现为种皮致密，透水透气较差，萌发受阻，引起种子休眠。关于硬实性引起种子休眠的机理，很多学者都进行了相应的探索。杨期和等认为，硬实性种子休眠的形成与栅栏组织细胞壁紧缩有很大关系[8]。Egley也认为，由高度木质化的栅栏组织所组成的种皮不透水不透气是引起种子休眠的主要原因[9]。Hyde研究了几种豆科类植物种脐结构和功能，认为种脐是重要的水分交换通道。种脐的结构与种子休眠的形成也有很大关系[10]。

从苦参种子横切片看，苦参的子叶占据了种子的绝大部分。苦参种子种皮的角质层排列非常紧密，角质层下狭长而致密的细胞结构加强了种皮的厚度同时也保证了种皮的致密性，从而阻碍了外界的水分渗入种皮内部，使得种子不能吸胀萌发，这可能是种子形成休眠和硬实的一个重要原因。同时观察到，发芽孔和种脐已经明显的融合在了一起，这种结构也阻碍了种子对外界水分的吸收，可能是种子形成硬实的另外一个主要原因，这种特殊的种脐结构是否对调节外界的环境有着密切的关系，有待进一步研究。

[1]李丽丽,金哲雄.苦参现代研究进展[J].黑龙江医学,2012,25(5).

[2]国家药典委员会.中华人民共和国药典(2015年版,一部)[M].北京:中国医药科技出版社,2015.

[3]张钟媛.苦参的化学成分和药理作用研究进展[J].云南中医中药杂志,2015,36(6):104-106.

[4]张翅,马悦,高慧敏,等.苦参化学成分研究进展[J].中国实验方剂学杂志,2014,20(4):205-214.

[5]任欣,于昉,闫建义,等.苦参不同器官中的生物碱含量分析[J].大连大学学报,2006,27(4):79-81.

[6]王金平,张俊梅.白头翁花的石蜡切片制作[J].信阳师范学院学报(自然科学版),2008,21(4):573-576.

[7]孙晓梅,刘广林,陆秀君,等.一种芍药成熟种胚的石蜡切片制作方法[P].中国专利:103630421A,2014.

[8]杨期和,尹小娟,叶万辉.硬实种子休眠的机制和解除方法[J].植物学报,2006,23(1):108-118.

[9]Egley G H.Seed Coat Impermeability and Germination of Showy Crotalaria(Crotalaria spectabilis)Seeds[J].Weedence,1979,27(4):355-361.

[10]Hyde E O C.The Function of the Hilum in Some Papilionaceae in Relation to the Ripening of the Seed and the Permeability of the Testa[J].Annals of Botany,1954,18(70):239-256.

Study on Morphological and Anatomical Structure ofSophoraflavescensSeeds

SONGYun，CUIFenfen，CHENLiang，WANGLi，QIAOYonggang
(College of Life Science,Shanxi Agricultural University,Taigu Shanxi 030801,China)

The experiment observed the morphological structure ofSophoraflavescensseeds with stereomicroscope and the crosscutting structure ofSophoraflavescensseeds made by general paraffin section method.The results showed thatSophoraflavescensseeds are oval,smooth and glossy,tan seed coat and obvious hilum.Characteristics of longitudinal section anatomical structure ofSophoraflavescensseeds showed as follow:The outer layer is cuticle gradually thickened and formed by palisade tissue;Under the epidermis layer is I-shaped osteosclereid;Hilum site has more developed vascular system;Sophoraflavescenscotyledon is large and rich in plentiful starch grains.Thicken cuticle and osteosclereid enhance the protection function ofSophoraflavescensseed coat,which maybe one of reasons for the seed dormancy ofSophoraflavescens.The observation on morphological and anatomical structure ofSophoraflavescensseeds provided a foundation for the further study on the formation ofSophoraflavescensseeds dormancy and hard.

Sophoraflavescensseeds; paraffin section; morphological and anatomical structure

2017-02-22

山西省科技攻关项目(20140312001-2)；山西农业大学横向项目(2014 HX60)；山西省高等学校教学改革项目(J 2015028、J 2017031)。

宋 芸(1978—)，女，副教授，硕士研究生导师，研究方向：药用植物逆境生理；E-mail:songyun0283@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.07.048

S 567.23+9

A

1001-4705(2017)07-0048-03