桂花花冠裂片結構及其花期表皮細胞變化

張澤宏，郭世群

（閩南師范大學生物科學與技術學院，福建漳州363000）

桂花花冠裂片結構及其花期表皮細胞變化

張澤宏，郭世群

（閩南師范大學生物科學與技術學院，福建漳州363000）

運用葉片離析法和石蠟切片法制片，通過光學顯微鏡觀察，研究了桂花（Osmanthusfragrans）花冠裂片的基本形態解剖結構以及釋香過程中細胞的變化，并將桂花花冠和成熟葉片的部分數量特征進行了測量比較，探討了桂花釋放香氣的細胞結構基礎.結果表明：（1）桂花花冠裂片主要由上表皮、基本薄壁組織、分枝較小的維管系統和下表皮幾部分組成，表皮細胞微向外突起，且其細胞表面布滿規則的突起條棱.（2）桂花花冠與成熟葉片的解剖結構存在差異.（3）在桂花開放過程中，花冠裂片表皮細胞發生變化，且基本薄壁組織增厚，細胞不斷膨大，但未發現異細胞.花冠裂片的這些結構及變化與桂花散發香氣有一定的相關性.

桂花；花冠裂片；石蠟切片法；解剖結構

桂花為常綠闊葉灌木或小喬木經濟樹種，是木犀科木犀屬模式種植物[1]，花簇生，3～5朵生于葉腋，花冠分裂至基部，香氣濃郁.全世界約有桂花品種40余種，我國桂花種質資源極其豐富，有27種[2]，目前主要分布在南嶺以北至秦嶺以南的廣大北亞熱帶和中亞熱帶地區[3].桂花的花是其最重要的觀賞和利用器官，國內在桂花的花器官發育以及花香方面開展了不少研究[4]，但多以桂花凈油或浸膏為研究對象[5-7]，較少有從花冠裂片的顯微結構方面去研究其在開花過程中的結構變化與香氣釋放的相關性.本試驗通過桂花成熟葉片及花冠裂片的顯微觀察，初步研究桂花花冠裂片的基本解剖結構以及香氣釋放過程中細胞的變化，為進一步探討桂花釋香機理，合理開發利用我國桂花資源提供理論依據，同時，對規范桂花的適宜采摘時期也有一定的指導作用.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料所用桂花花冠裂片和成熟葉片均采自閩南師范大學校園內，根據花冠裂片自然開張狀況和香味程度分為5個時期采取整朵花：Ⅰ期，苞片完全包裹著花冠，無香味；Ⅱ期，苞片包裹著花冠，但花冠略展開，微香；Ⅲ期，苞片脫落，花半開放，濃香；Ⅳ期，花冠飽滿，完全展開，濃香；Ⅴ期，花冠裂片發黃，有余香.在樹上選擇上述形態特征的花朵，采摘后立即帶回實驗室固定.葉片選取桂花的成熟葉片.

1.2 試驗方法

1.2.1 葉表皮制片

取葉浸水0.5h，葉中部切成1cm×1cm的小塊，放入2%的NaOH溶液中，室溫下過夜，蒸餾水沖洗，剝離表皮，10%的H2O2溶液漂白5～10min，蒸餾水沖冼，1%番紅酒精溶液染色5min，1%甘油封片.

1.2.2 石蠟制片

葉取最寬不超過1.5cm，葉脈居中的局部葉片，洗凈，用鋒利刀片截為縱長3～4mm的片段.花為整朵，不做處理.然后經過固定及保存→整染→脫水→透明→浸蠟→包埋→切片→展片及粘片→脫蠟→復水→染色→脫水及透明→封藏等程序，完成制片全過程并保存備用.

1.2.3 顯微觀察及測量

將葉的橫切面，葉的上、下表皮細胞，不同開花階段的花冠裂片的橫切面在光學顯微鏡下觀察.

成熟葉片的測量：葉片厚度，上、下蠟質層厚度，上、下表皮厚度，柵欄組織厚度，海綿組織厚度，柵欄組織細胞長度和寬度，海綿組織細胞長度和寬度.

花冠裂片的測量：不同開花階段的花冠裂片厚度，上、下表皮厚度，基本薄壁組織厚度，基本薄壁組織細胞的長度和寬度.

2 結果與分析

2.1 花冠裂片基本結構及其特點

對桂花花冠裂片的切片觀察可知，其橫切面由外到內主要由上下表皮、基本薄壁組織和維管系統幾部分組成（如圖1），各部分均可見細胞核.

圖1 花冠裂片橫切結構（10×40）

花冠裂片的上表皮細胞微向外凸起，與空氣接觸的表面積較大，細胞較飽滿，大多呈長圓形、橢圓形和方形等不規則狀，下表皮細胞較小，形狀較規則，上下表皮細胞均有密集的條紋刷狀毛（如圖2）.基本薄壁組織細胞排列緊密，大小不一，但無異細胞存在.

圖2 花冠裂片表皮細胞（10×40）

2.2 花冠裂片與葉片顯微結構差異比較

桂花的花冠裂片實質上是一種變態葉，但與葉片的功能不同，在解剖結構上也存在較大差異.對桂花的花冠裂片和成熟葉片的顯微結構觀察發現，其結構差異主要有以下三個方面：

（1）花冠裂片表皮細胞無蠟質層（如圖1），成熟葉片表皮細胞具蠟質層，該蠟質層在光鏡下形成一條清晰的亮帶（如圖3）.

圖3 葉表皮細胞的蠟質層（10×40）

（2）成熟葉片表皮細胞排列緊密，形狀不規則，有腺毛分布，多個長圓形的腺毛細胞呈輻射狀排列，腺毛周圍的細胞呈二到多層同心環狀排列在腺毛周圍，腺毛細胞與周圍的表皮細胞一起構成花環式結構（圖4）.葉片表皮細胞垂周壁光滑，沒有密集的條紋刷狀毛，而成熟的花冠裂片表皮層無腺毛和花環式結構，上下表皮細胞上均有密集的條紋刷狀毛.

（3）花冠裂片基本薄壁組織細胞排列緊密，不含葉綠體，無石細胞，無柵欄組織和海綿組織分化.而成熟葉片葉肉中含葉綠體和石細胞，有柵欄組織和海綿組織的分化（如圖5）.柵欄組織由2～4層柱狀細胞構成，排列整齊緊密，含葉綠體較多.在海綿組織中，緊靠下表皮的一層細胞排列較緊密，其它細胞排列疏松，含葉綠體較少.

桂花花冠裂片與成熟葉片解剖結構的數量特征差異有：（1）花冠裂片的表皮比葉片的更厚.葉片頂面觀上下表皮細胞形狀和大小極不一致，下表皮細胞邊界不清，形狀不規則，而花冠裂片的上下表皮細胞頂面觀大小與形狀均較為一致.（2）花冠裂片基本薄壁組織細胞與成熟葉片海綿組織細胞的形狀相似，長寬比均為1.25左右，但基本薄壁組織細胞要大很多.詳見表1、表2.

圖4 表皮腺毛橫切面（10×40）

圖5 葉片橫切結構（10×40）

表1 桂花成熟葉片解剖結構數量特征（單位／μm）

表2 桂花花冠裂片解剖結構的數量特征（單位／μm）

2.3 釋香過程中花冠裂片細胞形態結構的變化

對桂花自然開放的5個時期花冠裂片橫切面的光學顯微鏡觀察結果表明（見圖6-10）：（1）從Ⅰ期開始，表皮細胞便可見條紋刷狀毛，隨著花的開放程度增加而稍微變粗.在開花過程中，花冠裂片上、下表皮細胞先變飽滿，呈凸狀，隨后又由凸變凹，Ⅴ時期與其余時期相比，上、下表皮細胞出現內陷、變形，細胞縮水.（2）在桂花開放過程中，基本薄壁組織增厚，細胞不斷膨大，但無異細胞產生，到Ⅴ時期基本薄壁細胞全部脹破（見表3）.花冠裂片的這些結構變化與桂花香氣釋放之間的分子機理，尚待進一步深入研究.

圖6 I期花冠裂片橫切面（10×40）

圖7 II期花冠裂片橫切面（10×40）

圖8 III期花冠裂片橫切面（10×40）

圖9 IV期花冠裂片橫切面（10×40）

圖10 V期花冠裂片橫切面（10×40）

表3 桂花開放5個時期花冠裂片解剖結構數量特征（單位／μm）

3 結論與討論

植物體內的芳香油并非均勻分布，有的集中分布于根部和塊莖內，有的以莖干中含量較高，有的以花中含量較高[8].有研究表明，某些植物花瓣的基本薄壁組織或部分特殊表皮細胞的內含物具有揮發性香氣，該內含物可能為不溶性淀粉復合物或其它儲藏物[9-10].張麗霞等[11]用電鏡掃描觀察不同釋香階段的離體茉莉花瓣，發現茉莉花瓣細胞含有大量顆粒狀內含物，隨著香氣釋放進一步加劇，其內含物數量不斷減少，直至消失.由于實驗僅采用普通生物光學顯微鏡觀察，因而未能發現花冠裂片中存在顆粒狀細胞內含物，只能觀察到花冠裂片基本薄壁組織細胞排列緊密，大小有差異，未發現異細胞，并且在不同釋香階段，基本薄壁組織細胞不斷膨大，甚至脹破.推測細胞的這種形態結構變化與釋香進程有關，這有待于利用性能更高的電鏡對花冠裂片進行掃描觀察，探討其顆粒狀細胞內含物的具體化學成分，以及在細胞中的產生、形態、數量及位置的變化，進一步探討揮發性香氣的前體物產生與存在的部位和香氣揮發的途徑.

通過切片觀察，在桂花花冠裂片表面發現具有條紋狀皺褶形成的刷狀毛，類似腺毛結構.植物的分泌結構主要有內分泌結構和外分泌結構兩種類型[12]，腺毛屬于外分泌結構，這說明桂花的分泌結構是一種外分泌結構，其所分泌的芳香油類物質通過花冠裂片細胞間隙和細胞表面的刷狀毛向外溢出，再揮發到空氣中.這與尚富德[13]對桂花進行切片觀察的研究結果一致.

因此在合適的時間段采摘桂花，可以利用更多的芳香油，從而較好保持其品質.根據花冠裂片顯微結構觀察結果，結合不同開花階段桂花的香味程度可知，Ⅲ期和Ⅳ期桂花處在釋香濃烈階段，芳香油的含量最豐富，香氣的品質最好，因此，在半開期和盛開期階段采收桂花較為適宜.

[1]周媛,姚崇懷,王彩云.桂花切花品種篩選[J].浙江林學院學報, 2006,23(6):660-663.

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[13]尚富德.桂花(OsmanthusfragransLour)生物學研究[D].南京:南京林業大學,2004.

【編校：王露】

AnatomicalStructureofCorollaLobesandEpidermalCellChangesinFloweringStageofOsmanthus Fragrans

ZHANGZehong,GUOShiqun
（SchoolofBiologicalScienceandTechnology,MinnanNormalUniversity,Zhangzhou,Fujian363000,China）

ThebasicmorphologicalanatomystructureofcorollalobesofOsmanthusfragransandthechangesofcellin theprocessofaromareleasingwerestudiedunderopticalmicroscopebyusingthebladeisolationmethodandtheparaffin sectionmethod,andsomequantitativecharacteristicsofthecorollalobesandmatureleavesweremeasuredandcompared withtodiscussthecellularstructuralbasisofaromareleasing.Theresultsshowthat:(1)Thecorollalobeiscomposed mainlyofthreeparts—theupperandlowerepidermis,parenchymaandslightlybasicbranchesofthevascularsystem. Theepidermalcellsareslightlyoutward,andthecellsurfaceiscoveredwiththerulesoftheprotrudingribs.(2)Theana?tomicalstructureofcorollalobesandmatureleavesaredifferent.(3)Theepidermalcellsofcorollalobesarechangedin theprocessofflowering.Thebasicparenchymacellsbecomethickandthecellscontinuetoexpand,buttherearenoidio?blast.ThesestructuresandchangeshavearoleindistributingfragranceofOsmanthusfragrans.

Osmanthusfragrans;corollalobes;theparaffinsectionmethod;anatomicalstructure

Q944.58

A

1671-5365(2015)12-0112-05

張澤宏，郭世群.桂花花冠裂片結構及其花期表皮細胞變化[J].宜賓學院學報,2015,15(12):112-116. ZHANGZH,GUOSQ.AnatomicalStructureofCorollaLobesandEpidermalCellChangesinFloweringStageofOsmanthus Fragrans[J].JournalofYibinUniversity,2015,15(12):112-116.

2015-09-25修回：2015-10-10

漳州市科協資助項目（漳科重2014012）

張澤宏（1981-），男，實驗師，碩士研究生，研究方向為生物實驗技術

時間：2015-10-1020:20

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1630.z.20151010.2020.001.html