蓮初生葉發育過程顯微觀察

徐國鑫 ，尹靜靜 ，王茜 ，李效尊 ，高潔 ，陰筱 ，吳修

（1.山東省水稻研究所/山東省農業科學院水生生物研究中心，濟南，250100；2.山東濟寧市微山縣農業局）

蓮初生葉發育過程顯微觀察

徐國鑫1，尹靜靜1，王茜2，李效尊1，高潔1，陰筱1，吳修1

（1.山東省水稻研究所/山東省農業科學院水生生物研究中心，濟南，250100；2.山東濟寧市微山縣農業局）

利用樹脂切片技術，分析了蓮初生葉不同發育時期的內部結構，發現初生葉的腹面具有乳突結構，乳突細胞下層具有結構特殊的柵欄狀細胞；靠近下表皮的部分細胞特化為分泌細胞，其液泡中的分泌物質經歷了先積累再消耗的變化過程。

蓮；初生葉；發育；顯微結構

蓮（Nelumbo nucifera Gaertn.），又名蓮藕、荷、水芙蓉等，是蓮科蓮屬多年生水生植物，主要分布于我國熱帶、亞熱帶和溫帶淡水資源豐富的湖泊和沼澤等地區。蓮的葉片又稱為荷葉，其顏色青綠，氣味芬芳，含有蓮堿（Roemerine）、原荷葉堿（Pronuciferine）和荷葉堿（Nuciferine）等多種生物堿及維生素，自古就是藥膳中經常選用的原料。傳統醫學認為，荷葉苦平，歸肝、脾、胃，具有清解暑熱、升發清陽、涼血止血的作用，可以用于暑熱煩渴、暑濕泄瀉、便血便漏[1]。近代研究表明，荷葉有良好的降血脂、降膽固醇和減肥的作用[2～4]。

近年來，對荷葉的研究主要集中于其物質成分和藥用價值方面，關于荷葉結構和發育過程的研究較少，陳維培等[5]和李長春等[6]研究認為蓮的葉片有3種形式，分別為沉水葉、浮水葉和挺水葉，3種類型葉片的顯微結構有不同。刁英等[7]對10份蓮屬植物進行了研究，認為蓮屬植物的葉片均有明顯的柵欄組織和海綿組織之分，但細胞結構緊密度（CTR）有一定的差別。目前尚缺少關于蓮葉片（荷葉）發育過程和精細結構的研究。本研究利用樹脂切片結合組織化學技術，分析了蓮初生葉不同發育時期的內部結構，觀察了蓮初生葉中特殊的柵欄狀細胞和分泌細胞的發育過程，并對其功能進行了討論。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

蓮野生品種微山紅蓮種植于山東省農業科學院飲馬泉試驗基地水泥池中，于2016年秋季采收成熟的蓮籽。將蓮籽破殼后浸泡于4～5 cm深的清水中，置于28℃的培養箱中，16 h光照、8 h黑暗培養。 取吸漲后2、4、6、8 d的初生葉（第一片真葉）為材料。

1.2 試驗方法

①試劑 a.戊二醛固定液。2.5%戊二醛溶液，用0.1mol/L的磷酸緩沖液（pH值6.8）配制。

b.番紅染色液。1 g番紅溶于10%乙醇，加入4mL苯胺油，用10%乙醇定容至100mL，50℃加熱溶解，冷卻至室溫后用濾紙過濾。

c.改良甲苯胺藍染色液。稱取0.5 g甲苯胺藍，加入 100 mL 30%的乙醇，加熱至 65℃，攪拌30min，濾紙過濾后避光保存。

②制片與染色 樹脂切片方法參照Wei等[13]的方法，將蓮藕葉片切成邊長1 mm的小塊，經脫水、樹脂包埋后獲得3μm厚的切片。將粘附有樹脂切片的載玻片浸入番紅染色液中染色6 h，自來水沖洗，蒸餾水浸洗2次，每次3 min；再浸入甲苯胺藍染色液中，染色10min，自來水沖洗，蒸餾水浸洗2次，每次5min，35℃烘干。中性樹膠封片，鏡檢拍照。

2 結果與分析

2.1 蓮初生葉發育過程

蓮籽吸漲后2 d，初生葉開始突出果皮，葉柄為彎曲狀態；吸漲后4 d，初生葉及葉柄伸出果皮5～10 cm，葉片為卷曲狀態；吸漲后6 d，葉柄伸出果皮10～20 cm，葉片仍為卷曲狀態。吸漲后8 d，初生葉展開，直徑4～5 cm。

圖1 蓮初生葉表皮及葉肉細胞發育過程

2.2 蓮初生葉發育過程顯微結構

在顯微鏡下觀察吸漲后2 d的初生葉橫切面，可以看到腹面的第一層細胞高度約為15μm，表面已經發育出小乳突。第二層細胞截面呈較規則的正方形，這層細胞之下有2～3層排列較為緊密的葉肉細胞，形狀呈不太規則的多邊形，之后的4～6層細胞具有比較明顯的海綿組織特征，細胞間形成10～20μm的空隙；初生葉背面的2層細胞形狀規則，葉片背面無乳突（圖1A）。

吸漲后4 d，葉片腹面第1層乳突細胞的高度達到約20μm；第2層細胞細胞質濃厚，細胞核位于細胞中央，細胞內未見明顯的淀粉粒。葉肉細胞體積增大，內部可見較多的淀粉粒，小液泡開始融合。海綿組織間的空隙擴大到50μm以上?？拷卤砥さ囊粚尤~肉細胞中，有大約一半細胞開始在液泡內部積累染色較深的分泌物質，特化為分泌細胞（圖 1B、E，圖 2A）。

圖2 蓮初生葉分泌細胞發育過程

吸漲后6 d，腹面的第2層細胞伸長為短棒狀，液泡位于細胞兩端，細胞核位于細胞中央，這層細胞排列緊密、形似柵欄，由于細胞質濃厚被染成深藍色。葉片內部的葉肉細胞形成中央大液泡。分泌細胞液泡中的分泌物質累積呈液滴狀 （圖1C、F，圖 2B）。

吸漲后8 d，初生葉完全展開，腹面的乳突細胞膨大呈水滴狀。腹面第2層細胞的細胞核仍位于細胞中央，并且含有較濃厚的細胞質。葉肉細胞被大液泡充滿，細胞質和細胞核被推擠到細胞邊緣。分泌細胞液泡中染色較深的物質基本消失，葉片表現為成熟葉片的結構 （圖1D、G，圖 2C）。

3 討論與結論

有研究認為，蓮有3種類型的葉片，分別為沉水葉、浮水葉和挺水葉[5,6]，但我們在對蓮長期的種植及研究中并沒有觀察到沉水葉的存在。蓮籽萌發后，子葉并不突破果皮，第1、2片真葉依次突出種皮，并在節上著生不定根；從第一片真葉開始，前期的數張葉片均為浮水葉，后期出現的葉片均為挺水葉。據此我們認為，蓮只有浮水葉和挺水葉2種類型的葉片，所謂的“沉水葉”可能是一些浮水葉尚未穿透水面的早期生長階段。浮水葉和挺水葉結構差異尚需進一步研究。

已有報道蓮屬植物的葉片均有明顯的柵欄組織和海綿組織之分[7,9]，但是尚未見對蓮葉片結構的詳細描述。本研究發現，蓮初生葉腹面的第一層細胞形成乳突，第二層細胞逐漸發育為短棒狀，其排列緊密、形似柵欄，但是這層細胞內部結構比較特殊，其細胞質濃厚，細胞核位于細胞中央而液泡位于細胞兩端，在光鏡下未觀察到淀粉粒，目前不能確定是否含有葉綠體（圖1C、F）。由此可見，除外形像柵欄細胞外，這層細胞的內部結構與常見的葉肉柵欄組織差別較大，有可能是復表皮（Multiple epidermis）結構的一部分，其超微結構需進一步借助透射電鏡進行觀察。

靠近下表皮的分泌細胞的液泡中，在吸漲后第3～4 d可以觀察到分泌物質的積累，到葉片展開前達到最多，葉片展開后分泌物質減少。分泌物質的積累過程恰好是初生葉不斷生長、穿過水層的階段，推測這些分泌物質可能參與蓮初生葉穿透水層階段的防御，但分泌物質的成分尚需要進一步研究。

[1]國家藥典委員會．中國藥典（一部）[M]．北京：化學工業出版社，2000：231．

[2]范婷婷，法魯克，方芳，等.荷葉總生物堿降脂減肥作用的體內外試驗[J].浙江大學學報：農業與生命科學版，2013，39（2）：141-148.

[3]王俊杰，舒洋，龍婷，等.荷葉黃酮治療小鼠非酒精性脂肪肝的研究[J].中藥藥理與臨床，2011（2）：61-64.

[4]Zeng Z H,Yun Xu,Zhang B.Antidiabetic activity of a lotus leaf Selenium (Se)-polysaccharide in rats with gestational diabetes mellitus[J].Biological Trace Element Research,2017,176(2)：321-327.

[5]陳維培，張四美.蓮的生態解剖學研究[J].生態學報，1988，8（3）：277-282.

[6]李長春，黃天芳.蓮的形態結構及個體發育概述[J].生物學教學，2013，38（1）：4-5.

[7]刁英，胡蓉，游永寧，等.蓮屬植物葉片及花瓣的比較解剖學研究[J].湖北農業科學，2013，52（13）：3 059-3 061.

[8]Wei N,Tan C,Qi B,et al.Changes in gravitational forces induce the modification of Arabidopsis thaliana silique pedicel positioning[J].Journal of Experimental Botany,2010,61(14)：3 875-3 884.

[9]陳維培，張四美.睡蓮科葉比較解剖[J].植物分類學報，1992，30（5）：415-422.

Microscopic Observation on Development of Primary Leaves of Lotus Seed lings

XU Guoxin1,YIN Jingjing1,WANG Qian2,LIXiaozun1,GAO Jie1,YIN Xiao1，WU Xiu1
(1.Shandong Rice Research Institute/Hydrobiology Research Center,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100;2.Agricultural Bureau of Weishan County in Jining City of Shandong)

In this study,the tissue and cell structure of lotus primary leaves at different development stages were clearly analyzed by semi-thin sections.The results showed that papilla structure only existed on the dorsal side of primary leaves,and beneath that was one layer of palisade cells with special structure inside.Somemesophyll cells were adjacent to lower epidermis specialized to secretory cells,with secretory material inside firstly accumulated and then consumed.

Lotus;Primary leaves;Development;Microstructure

S645.4

A

1001-3547（2017）18-0108-03

10.3865/j.issn.1001-3547.2017.18.032

山東省自然科學基金（ZR2016CP23，ZR2015PC017）資助

徐國鑫（1985-），男，博士，主要研究方向為植物細胞生物學，E-mail：xuguoxin1985@163.com

吳修，男，通訊作者，研究員，主要研究方向為作物栽培學，電話：0531-83179090，E-mail：wuxiu9090@163.com

2017-08-21