冬凌草叶片形态多样性分析论文

【摘要】目的通过对 8 种不同叶型冬凌草叶片形态特征、叶表皮特征的观察及叶片主 要性状的测量，探讨冬凌草种质资源的多样性，为其新品种的选育提供一定的依据。方法 对冬凌草叶型多样性进行了观察描述，并采用直尺对叶片主要性状如：叶长、叶宽、叶先 端长、宽度进行了测量；对不同叶型冬凌草叶表皮进行了剥离和临时制片，并在光学显微 镜下观察了其叶表皮特征。结果不同叶型的冬凌草其表皮细胞的形状、气孔类型均相同， 但其叶基形状、叶长、叶宽、叶表皮微形态特征（上表皮细胞和下表皮细胞的数目、气孔 长度、宽度及气孔密度等）存在明显的差异。结论冬凌草在长期栽培过程中叶外部形态特 征及叶表皮的微形态特征出现了一定的变异。 【关键词】冬凌草叶型叶表皮特征气孔 StudyontheDiversityofMorphologicalCharacteristicsofLeavesofRabdosiarub escens(Hemls.)Hara Abstract:Objective8typesofleavesofRabdosiarubescens(Hemls.)wereemplo yedtofinditsgermplasmresourcesdiversitybyobservingthemorphologicalparam etersofleaf,thecharacteristicsofleafepidermis,andmeasurementitsmaincharact ers.MethodsThediversityofleaftypewasdescribed;themaincharacteristicssuchas leaflength,leafwidth,theleafapexlengthandwidthweremeasured;thecharacterist icsofleafepidermiswereobservedbymeansoflightmicroscopeaftertheleaveswere exfoliatedandtemporarysectioned.ResultsTheformofepidermalcells,thepattern sofanticlinalwalls,thestomataindexwereanomocytic.Butthereexistedsignificant differenceintheformofleafbase,leaflength,leafwidthandmicromorphologycharacteristicsoftheleafepidermis（thecellnumberoftheadaxialepid ermisandabaxialepidermis,thestomallength,thestomalwidth,thestomaldensity ）.ConclusionItexhibitedmutationinmorphologicalcharacteristicsoftheleafandm icro-morphologycharacteristicsoftheleafepidermisinalongtermcultivationprocess. Keywords:Rabdosiarubescens(Hemls.)Hara;Leaftype;Leafepidermischaract eristic;Stoma 冬凌草 Rabdosiarubescens(Henmsl.)Hara 为唇形科香茶菜属多年生植物。因其地 上部分含有丰富的冬凌草甲素和乙素，而具有清热解毒,消炎止痛,健胃活血及抗肿瘤之功 效。临床实验证明冬凌草对食道癌、贲门癌等疾病有一定的疗效［1］。目前河南省许多 制药企业生产的冬凌草含片、冬凌草片、冬凌草糖浆等中成药主要以冬凌草为原料植物。 据报道冬凌草药材的年需求量约 700 万 kg。但目前冬凌草的野生资源远远不能满足市场 的需求，人工栽培的先进技术及对其新品种的选育势在必行。 目前国内外对冬凌草的相关研究主要集中在其化学成分、药理作用、临床应用、栽培 技术等方面［2，3］，但在新品种选育方面的研究尚未见报道。从生态型角度筛选优良中 药材品种资源在丹参等药用资源上已取得成功［4］。我们在对冬凌草长期栽培过程中发 现其出现了叶片形态上的变异。与传统的种质筛选方法相比，据叶片形态对冬凌草种质资 源进行粗筛，无疑能加快高含量种质筛选的进程，这方面的研究对于冬凌草的栽培将具有 重要的意义。本实验以不同叶型的冬凌草为材料，对其叶片外部形态的多样性及表皮的微 形态学特征进行了研究，以期为冬凌草良种选育提供依据，同时亦为进一步探讨其种内的 多样性奠定基础。 1 材料与方法 1.1 材料本实验冬凌草材料均来源于河南中医学院冬凌草规范化种植基地（河南省济 源市）。 1.2 方法 1.2.1 叶片性状的观察及测量 2006050505 于冬凌草叶片的全展期，从每个叶型的冬凌草 中，随机选取 10 株，观察不同叶型冬凌草叶片的外部形态特征，从其顶端向下的第 3 对 叶片，用直尺，测量其叶长、叶宽、叶先端长（叶的尖端至第 1 个锯齿的距离）、叶先端 宽，并统计其叶边缘锯齿。所测数据采用 SPSS 软件进行分析。 1.2.2 不同叶型冬凌草表皮特征的观察取材时间和部位同上，叶片采集后立即放入 FAA 固定液中，带回实验室作为表皮观察的材料。撕表皮时先用蒸馏水冲洗后，用 20% 次氯酸钠离析液在常温下离析，待叶片发白时剥离上下表皮。撕取的表皮部位均为叶片中 部叶脉两侧 5mm 处，1%番红滴染，凡士林临时封片。拍照时均用 CanonA60520 数码相 机连接 XS-A4 型显微镜完成。 1.2.3 光镜下观察测量对每个叶型分别统计单位面积 mm2 下的上（12 个视野）、下 表皮细胞数目（10 个视野）、气孔数目（10 个视野）。气孔指数根据蔡志全［5］ （2004）方法计算:SI=SD/(SD+ED)式中,SI 为气孔指数,SD 为气孔密度，ED 为表皮细 胞密度。测量气孔大小时每个叶型随机选取 30 个气孔分别测其气孔长度和宽度。并采用 SPSS 软件对以上各测定项目进行差异显著性分析。 2 结果与分析 2.1 冬凌草叶形态变异的观察观察发现冬凌草在栽培过程中叶的外部形态上出现了一 定的变异。由表 1～2 可知，1 号材料，叶绿色，卵状三角形，叶端骤尖，叶先端长约为宽 的 3.44 倍，叶边缘具较密的粗锯齿，平均为 9.85cm，叶基平截，渐狭成具狭翅的柄， 叶长为叶宽的 2.08 倍。2 号材料，叶黄绿色，卵状三角形，叶端渐尖，叶先端长约为宽的 2.1605 倍，叶边缘具密的粗锯齿，平均为 10.6053，叶基平截，叶长为叶宽的 2.17 倍。3 号 材料，叶绿色，卵状菱片形，叶端渐尖，叶先端长约为宽的 2.31 倍，叶边缘具较密的粗 锯齿，平均为 8.93cm，偶有重锯齿，叶基渐狭成楔形。叶长为叶宽的 2.27 倍。4 号材料， 叶绿色，卵形，叶端渐尖，叶先端长约为宽的 1.81 倍，叶边缘具较密的腺体状锯齿，平 均为 8.5cm，叶基平截，渐狭成楔形，叶长为叶宽的 1.70 倍。5 号材料，叶绿色，卵形， 叶端渐尖，叶先端长约为宽的 2.10 倍，叶边缘具密的腺体状粗锯齿，平均为 10.03cm， 叶基平截，渐狭成楔形，叶长为叶宽的 1.99 倍。605 号材料，叶深绿色，卵形，叶端渐尖， 叶先端长约为宽的 2.33 倍，叶边缘具密的粗锯齿，平均为 9.88cm，叶基微凹，渐狭成 楔形，叶长为叶宽的 1.87 倍。7 号材料，叶黄绿色，卵状披针形，叶端渐尖，叶先端长约 为宽的 2.03 倍，叶边缘具密的腺体状粗锯齿，平均为 9.05cm。叶基渐狭成楔形，叶长 为叶宽的 2.27 倍。8 号材料，叶绿色，卵状披针形，叶端渐尖，叶先端长约为宽的 3.03 倍，叶边缘具较为稀疏的粗锯齿，平均为 7.78cm，叶基渐狭成楔形。叶长为叶宽的 2.33 倍。表 1 不同叶型冬凌草叶片外部形态特征的比较（略） 2.2 不同叶型的冬凌草叶片性状的测量见表 2。表 2 不同叶型的冬凌草叶片性状的比 较（略） 统计检验结果显示：不同叶型冬凌草的叶片性状中，叶片宽差异最大 （F=37.587），其次为叶先端宽（F=35.353）及叶片长度（F=30.505），叶先端长 度（F=10.351）差异最小。在供试的 8 种不同叶型中 7 号型叶最长，为 9.39cm，与其 他叶型相比差异显著。叶片最宽的为 7 号叶型，为 4.14cm，其次为 4 号叶型、2 号叶型、 5 号叶型及 1 号叶型，方差分析表明，它们与其他叶型相比差异显著。叶先端最长的为 7 号叶型，为 1.6051cm；最短的为 3 号叶型，为 1.09cm，二者之间差异显著。叶先端最宽 的为 7 号叶型，为 0.79cm；最窄的为 1 号叶型,为 0.38cm，方差分析表明，二者之间差 异显著。由此可见，叶片长度、叶片宽度、叶先端长、叶先端宽可作为冬凌草不同叶型分 开鉴定的植株叶片特征指标。 2.3 不同叶型冬凌草叶表皮特征的研究见表 3 及图 1～1605。表 3 不同叶型的冬凌草叶 表皮在光学显微镜下的特征(略) 对 8 种不同叶型的冬凌草的叶表皮细胞特征观察发现，不同叶型冬凌草的上下表皮细 胞形状均为不规则形，垂周壁式样为波状弯曲。气孔器普遍存在于下表皮,上表皮均无气孔 分布,气孔类型为直轴式气孔器（图 1～1605）。但不同叶型冬凌草上、下表皮数目、气孔密 度等叶表皮微形态特征上存在明显差异（表 3），其中 1 号叶型下表皮数目最多为 60589.98 个/mm2，其次为 2 号叶型，为 60589.45 个/mm2，与其他叶型相比差异显著。上 表皮细胞数目 1 号叶型最多,为 6052605.21 个/mm2，其次为 2 号叶型与 8 号叶型，分别为 60525.33，60514.29 个/mm2，与其他叶型相比差异显著。不同叶型气孔指数在 0.24～ 0.29 之间，变化不大。气孔密度最大的为 1 号叶型，245.3605 个/mm2，其次为 8 号，7 号和 2 号叶型、分别为 230.52，229.99，223.6054 个/mm2，4 者之间差异不显著。但 与气孔密度最小的 5 号叶型（180.71 个/mm2）相比差异显著。气孔长度最长的为 2 号 叶型，为 23.7605μmm，最短的为 7 号叶型，为 20.23μmm，二者之间差异显著。气孔宽度以 1 号叶型最宽，为 18.55μmm，其次为 2 号叶型，为 18.02μmm。与其他叶型相比差异显著， 而其他几个叶型之间则差异不显著。不同叶型的冬凌草叶表皮形态特征表明，它们之间有 共同的特征，体现了一定的遗传特性，但同时也表明冬凌草在长期的栽培过程中叶表皮的 形态特征有共同出现了一些变异。 3 讨论 3.1 冬凌草叶片形状的多样性本研究从叶基、叶先端、叶长、叶宽等形态特征上，揭 示了冬凌草种内的叶片差异，并且我们在种植过程中发现，冬凌草甚至是同株植物上也会 出现叶片的差异，这反映了冬凌草叶型上的多样性，表明冬凌草是一个叶“多型性”''''的种。 这种现象的存在很可能是其种质多样性的外在体现，这对于筛选冬凌草种质和保存有一定 的指导意义。但本实验仅表明冬凌草种质资源在其外部形态特征上出现变异，至于遗传特 性上是否也产生了变异，有待于进一步研究。 3.2 不同叶型冬凌草叶表皮特征 Culter 等［605］根据大量实验结果分析,认为叶表皮特 征受遗传因子的强烈控制。气孔是植物与外界环境交换气体及水分的通道，因此，植物的 光合作用、呼吸作用和蒸腾作用都离不开气孔。气孔生物学特性的研究,对于全面认识物种 具有重要意义［7］。本实验对不同叶型冬凌草叶表皮特征的观察表明，它们的叶表皮特 征表现出一定的共性,主要表现在表皮细胞的形状、其垂轴壁式样及气孔类型方面，这体现 了一定的遗传性，但不同叶型的冬凌草之间的微形态学特征又存在一定的差异。主要为气 孔密度及气孔的长、宽等方面。刘云等［8］发现不同桑树品种在气孔密度之间差异极显 著，而气孔类型和表皮细胞形状均具有共同的特征。陈曦等［9］认为不同烟草品种气孔 长度和气孔密度有所不同。冬凌草不同叶型之间这种现象的存在是否与出现了不同的品种 变异有关，尚需进一步探讨。 【摘要】目的通过对 8 种不同叶型冬凌草叶片形态特征、叶表皮特征的观察及叶片主 要性状的测量，探讨冬凌草种质资源的多样性，为其新品种的选育提供一定的依据。方法 对冬凌草叶型多样性进行了观察描述，并采用直尺对叶片主要性状如：叶长、叶宽、叶先 端长、宽度进行了测量；对不同叶型冬凌草叶表皮进行了剥离和临时制片，并在光学显微 镜下观察了其叶表皮特征。结果不同叶型的冬凌草其表皮细胞的形状、气孔类型均相同， 但其叶基形状、叶长、叶宽、叶表皮微形态特征（上表皮细胞和下表皮细胞的数目、气孔 长度、宽度及气孔密度等）存在明显的差异。结论冬凌草在长期栽培过程中叶外部形态特 征及叶表皮的微形态特征出现了一定的变异。 【关键词】冬凌草叶型叶表皮特征气孔 StudyontheDiversityofMorphologicalCharacteristicsofLeavesofRabdosiarub escens(Hemls.)Hara Abstract:Objective8typesofleavesofRabdosiarubescens(Hemls.)wereemplo yedtofinditsgermplasmresourcesdiversitybyobservingthemorphologicalparam etersofleaf,thecharacteristicsofleafepidermis,andmeasurementitsmaincharact ers.MethodsThediversityofleaftypewasdescribed;themaincharacteristicssuchas leaflength,leafwidth,theleafapexlengthandwidthweremeasured;thecharacterist icsofleafepidermiswereobservedbymeansoflightmicroscopeaftertheleaveswere exfoliatedandtemporarysectioned.ResultsTheformofepidermalcells,thepattern sofanticlinalwalls,thestomataindexwereanomocytic.Butthereexistedsignificant differenceintheformofleafbase,leaflength,leafwidthandmicromorphologycharacteristicsoftheleafepidermis（thecellnumberoftheadaxialepid ermisandabaxialepidermis,thestomallength,thestomalwidth,thestomaldensity ）.ConclusionItexhibitedmutationinmorphologicalcharacteristicsoftheleafandm icro-morphologycharacteristicsoftheleafepidermisinalongtermcultivationprocess. Keywords:Rabdosiarubescens(Hemls.)Hara;Leaftype;Leafepidermischaract eristic;Stoma 冬凌草 Rabdosiarubescens(Henmsl.)Hara 为唇形科香茶菜属多年生植物。因其地 上部分含有丰富的冬凌草甲素和乙素，而具有清热解毒,消炎止痛,健胃活血及抗肿瘤之功 效。临床实验证明冬凌草对食道癌、贲门癌等疾病有一定的疗效［1］。目前河南省许多 制药企业生产的冬凌草含片、冬凌草片、冬凌草糖浆等中成药主要以冬凌草为原料植物。 据报道冬凌草药材的年需求量约 700 万 kg。但目前冬凌草的野生资源远远不能满足市场 的需求，人工栽培的先进技术及对其新品种的选育势在必行。 目前国内外对冬凌草的相关研究主要集中在其化学成分、药理作用、临床应用、栽培 技术等方面［2，3］，但在新品种选育方面的研究尚未见报道。从生态型角度筛选优良中 药材品种资源在丹参等药用资源上已取得成功［4］。我们在对冬凌草长期栽培过程中发 现其出现了叶片形态上的变异。与传统的种质筛选方法相比，据叶片形态对冬凌草种质资 源进行粗筛，无疑能加快高含量种质筛选的进程，这方面的研究对于冬凌草的栽培将具有 重要的意义。本实验以不同叶型的冬凌草为材料，对其叶片外部形态的多样性及表皮的微 形态学特征进行了研究，以期为冬凌草良种选育提供依据，同时亦为进一步探讨其种内的 多样性奠定基础。 1 材料与方法 1.1 材料本实验冬凌草材料均来源于河南中医学院冬凌草规范化种植基地（河南省济 源市）。 1.2 方法 1.2.1 叶片性状的观察及测量 2006050505 于冬凌草叶片的全展期，从每个叶型的冬凌草 中，随机选取 10 株，观察不同叶型冬凌草叶片的外部形态特征，从其顶端向下的第 3 对 叶片，用直尺，测量其叶长、叶宽、叶先端长（叶的尖端至第 1 个锯齿的距离）、叶先端 宽，并统计其叶边缘锯齿。所测数据采用 SPSS 软件进行分析。 1.2.2 不同叶型冬凌草表皮特征的观察取材时间和部位同上，叶片采集后立即放入 FAA 固定液中，带回实验室作为表皮观察的材料。撕表皮时先用蒸馏水冲洗后，用 20% 次氯酸钠离析液在常温下离析，待叶片发白时剥离上下表皮。撕取的表皮部位均为叶片中 部叶脉两侧 5mm 处，1%番红滴染，凡士林临时封片。拍照时均用 CanonA60520 数码相 机连接 XS-A4 型显微镜完成。 1.2.3 光镜下观察测量对每个叶型分别统计单位面积 mm2 下的上（12 个视野）、下 表皮细胞数目（10 个视野）、气孔数目（10 个视野）。气孔指数根据蔡志全［5］ （2004）方法计算:SI=SD/(SD+ED)式中,SI 为气孔指数,SD 为气孔密度，ED 为表皮细 胞密度。测量气孔大小时每个叶型随机选取 30 个气孔分别测其气孔长度和宽度。并采用 SPSS 软件对以上各测定项目进行差异显著性分析。 2 结果与分析 2.1 冬凌草叶形态变异的观察观察发现冬凌草在栽培过程中叶的外部形态上出现了一 定的变异。由表 1～2 可知，1 号材料，叶绿色，卵状三角形，叶端骤尖，叶先端长约为宽 的 3.44 倍，叶边缘具较密的粗锯齿，平均为 9.85cm，叶基平截，渐狭成具狭翅的柄， 叶长为叶宽的 2.08 倍。2 号材料，叶黄绿色，卵状三角形，叶端渐尖，叶先端长约为宽的 2.1605 倍，叶边缘具密的粗锯齿，平均为 10.6053，叶基平截，叶长为叶宽的 2.17 倍。3 号 材料，叶绿色，卵状菱片形，叶端渐尖，叶先端长约为宽的 2.31 倍，叶边缘具较密的粗 锯齿，平均为 8.93cm，偶有重锯齿，叶基渐狭成楔形。叶长为叶宽的 2.27 倍。4 号材料， 叶绿色，卵形，叶端渐尖，叶先端长约为宽的 1.81 倍，叶边缘具较密的腺体状锯齿，平 均为 8.5cm，叶基平截，渐狭成楔形，叶长为叶宽的 1.70 倍。5 号材料，叶绿色，卵形， 叶端渐尖，叶先端长约为宽的 2.10 倍，叶边缘具密的腺体状粗锯齿，平均为 10.03cm， 叶基平截，渐狭成楔形，叶长为叶宽的 1.99 倍。605 号材料，叶深绿色，卵形，叶端渐尖， 叶先端长约为宽的 2.33 倍，叶边缘具密的粗锯齿，平均为 9.88cm，叶基微凹，渐狭成 楔形，叶长为叶宽的 1.87 倍。7 号材料，叶黄绿色，卵状披针形，叶端渐尖，叶先端长约 为宽的 2.03 倍，叶边缘具密的腺体状粗锯齿，平均为 9.05cm。叶基渐狭成楔形，叶长 为叶宽的 2.27 倍。8 号材料，叶绿色，卵状披针形，叶端渐尖，叶先端长约为宽的 3.03