10种黔产薯蓣属植物叶表皮微形态特征及分类学意义

徐 梅，魏怡冰，杜富强，严福林，魏升华

（1.贵阳中医学院药学院，贵州贵阳 550000；2.贵州农业职业学院，贵州贵阳 551400）

薯蓣属（Dioscorea L.）植物为缠绕藤本，我国有52种［1-2］，其中贵州省分布有25种以及1个变种、1个引种［3］。在我国，薯蓣属植物可用作食品、药品、工业原料等，应用范围广泛，开发潜力巨大。贵州省薯蓣属植物常用作民族药，具有补肾健脾、祛风除湿、消肿止痛、强壮、止血等功效［4-7］。但薯蓣属植物的分类划分及鉴别方法并不完善，在民族药的使用过程中易出现混淆现象，导致用药不准确。近年来，许多研究发现，植物的叶表皮特征具有一定的遗传稳定性，是植物鉴定中的重要依据之一，在现代植物系统分类研究方面具有重要的价值［8-9］。目前对薯蓣属叶片的研究包括叶脉［10］、叶表皮微形态特征的电镜扫描分析、气孔器特征分析等，其中电镜扫描研究［11-12］较多，但电子显微镜造价较高，并不普遍适用，因此本试验在光学显微镜下对贵州省10种常见薯蓣属植物的上、下叶表皮进行观察比较，以期为薯蓣属植物的鉴别研究提供资料，完善其鉴别方法。

1 材料与方法

1.1 材料

野外采集薯蓣属活体植株，引种至贵阳中医学院种质圃，经魏升华教授鉴定，凭证标本保存于贵阳中医学院中药材种植（养殖）及加工研究所标本室，样本具体信息见表1。

1.2 方法

选取采集到的薯蓣属植物植株中部健康完整无病虫害的叶片，每株随机选取3张叶片，用洗耳球吹去叶片表面浮尘，用以下2种方法撕取叶片叶表皮。

1.2.1 徒手撕取法 使用镊子撕取每张叶片上、下叶表皮各4片，分别置于载玻片上，滴加适量稀甘油，盖上盖玻片，轻轻压去残留气泡，在显微镜下进行观察并拍照记录。

该方法可用于撕取叶表皮时叶肉残余少的植物，本试验中除薯莨、毛芋头薯蓣外，其余植物叶片均采用该方法撕取叶表皮。

1.2.2 直接刮取法［13］用解剖刀将叶片切为条状，若要取上表皮细胞，则将上表皮置于下方，从叶片背后用刀尖轻轻刮去多余的叶肉，直至剩余1层透明表皮细胞，用毛笔刷去残留的叶肉，每张叶片刮取上、下叶表皮各4片。将刮取的叶表皮置于载玻片上，滴加适量稀甘油，盖上盖玻片，轻轻压去残留气泡，在显微镜下进行观察并拍照记录。

该方法适用于叶脉多而细密或叶表皮难以徒手撕取的植物，本试验中薯莨叶片上、下表皮以及毛芋头薯蓣叶片下表皮采用该方法刮取。

1.3 试验相关指标计算

1.3.1 细胞大小 每份材料上、下表皮分别随机选取100个细胞，测量其长与宽，取平均值。

1.3.2 气孔大小 每份材料分别随机选取50个气孔器，测量其长与宽，取平均值。

1.3.3 气孔指数 气孔指数（I）参考成晓霞等的方法［9］测定：每份材料叶片的上、下表皮各随机观察10个视野，统计单位视野气孔数（S）和单位视野普通表皮数（E），计算公式为

表1 10种黔产薯蓣属植物叶表皮显微试验样品来源

I＝（S/E+S）×100%。

2 观察结果

2.1 叶表皮细胞特征

10种薯蓣属植物叶片上表皮细胞形状除薯蓣、黏山药为不规则形或多边形、薯莨为不规则形外，其余均为多边形至卵状多边形，其中毛胶薯蓣及黑珠芽薯蓣叶片上表皮有明显的褶皱。叶片上表皮细胞大小范围为（47.20μm×32.82μm）～（84.50μm×54.09μm），其中最大的是参薯，最小的为日本薯蓣（表2、图1）。

叶片下表皮细胞形状均为不规则形，其中薯莨叶片下表皮有明显的褶皱，黑珠芽薯蓣叶片下表皮细胞偶有不明显的褶皱，下表皮细胞大小范围为（46.80μm×22.95μm）～（85.02μm×36.24μm），其中最大的是薯蓣，最小的为薯莨（表3、图2）。

2.2 叶表皮的附属物特征

10种黔产薯蓣属植物叶片上、下表皮均具有多细胞腺毛，呈鳞片状。其中褐苞薯蓣还具有多个表皮细胞聚成的腺点，黏山药、毛胶薯蓣、毛芋头薯蓣、黑珠芽薯蓣叶片上表皮具单细胞非腺毛，黏山药非腺毛长而柔软弯曲，黑珠芽薯蓣非腺毛粗短且多呈黄棕色（表2）。

黏山药、毛胶薯蓣、日本薯蓣、毛芋头薯蓣叶片下表皮具单细胞非腺毛，其中黏山药及毛胶薯蓣非腺毛长且柔软弯曲，日本薯蓣非腺毛纤细呈黑棕色（表3）。

2.3 叶表皮气孔器特征

由表2、表3可见，10种黔产薯蓣属植物叶片下表皮均具不定式或不等式气孔，仅有黄独与日本薯蓣叶片上表皮具气孔，其中黄独叶片上表皮气孔分为不定式与不等式，日本薯蓣叶片上表皮气孔偶见，为不定式。根据形状不同气孔器可分为椭圆形与长椭圆形，两者并无明显界限，在实际观察中可能会存在2种形状出现于同一视野的情况。叶片下表皮气孔器最大的是薯蓣，最小的为薯莨，其大小分别为32.35μm×25.16μm、24.65μm×16.97μm；叶片下表皮气孔指数最高的是黑珠芽薯蓣，最低的为薯莨，气孔指数分别为27.02%、

15.20 %。

3 10种黔产薯蓣属植物叶表皮微形态分种检索表

1.叶表皮具有单细胞非腺毛。

2.上、下叶表皮均有单细胞非腺毛。

3.单细胞非腺毛长且柔软弯曲。

4.上、下表皮非腺毛均长且柔软弯曲……………………………………黏山药Dioscorea hemsleyi Prain et Burkill

4.仅下表皮非腺毛长且柔软弯曲……………………………………毛胶薯蓣Dioscorea subcalva Prain et Burkill

3.单细胞非腺毛不弯曲……………………………………………………毛芋头薯蓣Dioscorea kamoonensis Kunth

表2 10种黔产薯蓣属植物在光学显微镜下的叶片上表皮微形态特征

表3 10种黔产薯蓣属植物在光学显微镜下的叶片下表皮微形态特征

2.上、下表皮仅一侧有单细胞非腺毛。

5.仅上表皮有单细胞非腺毛…………………………………黑珠芽薯蓣Dioscorea melanophyma Prain et Burkill

5.仅下表皮有单细胞非腺毛……………………………………………………日本薯蓣Dioscorea japonica Thunb.

1.叶表皮不具有单细胞非腺毛

6.上表皮细胞多边形

7.上表皮具有气孔器………黄独Dioscorea bulbifera L.

7.上表皮不具有气孔器

8.上表皮偶见多个细胞聚成腺点……………………………………褐苞薯蓣Dioscorea persimilis Prain et Burkill

8.上表皮仅有鳞片状多细胞腺毛，无腺点……………………………………………………参薯Dioscorea alata L.

6.上表皮细胞为多边形或不规则形

9.上表皮细胞垂周壁为浅波状…………………………………………………………薯莨Dioscorea cirrhosa Lour.

9.上表皮细胞垂周壁为平直-弓形…………………………………………………薯蓣Dioscorea opposita Thunb.

4 讨论

4.1 10种薯蓣属植物叶表皮微形态共性

10种黔产薯蓣属植物叶表皮微形态表现出较高的一致性。（1）叶片上表皮细胞多为多边形，少数为不规则形，叶片下表皮细胞均为不规则形。（2）叶片上、下表皮均具有鳞片状多细胞腺毛，少数具有单细胞非腺毛。（3）气孔器类型均为不定式或不等式，除黄独与日本薯蓣外均为下生型。（4）叶片上表皮细胞垂周壁为平直-弓形与浅波状，下表皮垂周壁为浅波状或深波状。

4.2 10种薯蓣属植物叶表皮微形态分类依据

叶表皮微形态特征为薯蓣属植物提供了重要的分类学依据：（1）叶片上表皮细胞形状分为多边形与不规则形2类；（2）叶片下表皮细胞可分为有褶皱与无褶皱2类；（3）气孔器可分为下生型与上、下叶表皮均具有气孔器2类；（4）依据细胞毛可分为仅具有鳞片状多细胞腺毛、同时具有鳞片状多细胞腺毛与单细胞非腺毛2类。

通过对不同产地与生长环境的10种黔产薯蓣属植物叶片上、下表皮微形态特征进行观察发现，在不同生长环境下上述特征可能会有一定变异，比如毛胶薯蓣叶片下表皮细胞垂周壁在不同环境下为深波状或浅波状，差异较为明显，作为种或种下等级有待进一步研究。