10種黔產薯蕷屬植物葉表皮微形態特征及分類學意義

徐 梅，魏怡冰，杜富強，嚴福林，魏升華

（1.貴陽中醫學院藥學院，貴州貴陽 550000；2.貴州農業職業學院，貴州貴陽 551400）

薯蕷屬（Dioscorea L.）植物為纏繞藤本，我國有52種［1-2］，其中貴州省分布有25種以及1個變種、1個引種［3］。在我國，薯蕷屬植物可用作食品、藥品、工業原料等，應用范圍廣泛，開發潛力巨大。貴州省薯蕷屬植物常用作民族藥，具有補腎健脾、祛風除濕、消腫止痛、強壯、止血等功效［4-7］。但薯蕷屬植物的分類劃分及鑒別方法并不完善，在民族藥的使用過程中易出現混淆現象，導致用藥不準確。近年來，許多研究發現，植物的葉表皮特征具有一定的遺傳穩定性，是植物鑒定中的重要依據之一，在現代植物系統分類研究方面具有重要的價值［8-9］。目前對薯蕷屬葉片的研究包括葉脈［10］、葉表皮微形態特征的電鏡掃描分析、氣孔器特征分析等，其中電鏡掃描研究［11-12］較多，但電子顯微鏡造價較高，并不普遍適用，因此本試驗在光學顯微鏡下對貴州省10種常見薯蕷屬植物的上、下葉表皮進行觀察比較，以期為薯蕷屬植物的鑒別研究提供資料，完善其鑒別方法。

1 材料與方法

1.1 材料

野外采集薯蕷屬活體植株，引種至貴陽中醫學院種質圃，經魏升華教授鑒定，憑證標本保存于貴陽中醫學院中藥材種植（養殖）及加工研究所標本室，樣本具體信息見表1。

1.2 方法

選取采集到的薯蕷屬植物植株中部健康完整無病蟲害的葉片，每株隨機選取3張葉片，用洗耳球吹去葉片表面浮塵，用以下2種方法撕取葉片葉表皮。

1.2.1 徒手撕取法 使用鑷子撕取每張葉片上、下葉表皮各4片，分別置于載玻片上，滴加適量稀甘油，蓋上蓋玻片，輕輕壓去殘留氣泡，在顯微鏡下進行觀察并拍照記錄。

該方法可用于撕取葉表皮時葉肉殘余少的植物，本試驗中除薯莨、毛芋頭薯蕷外，其余植物葉片均采用該方法撕取葉表皮。

1.2.2 直接刮取法［13］用解剖刀將葉片切為條狀，若要取上表皮細胞，則將上表皮置于下方，從葉片背后用刀尖輕輕刮去多余的葉肉，直至剩余1層透明表皮細胞，用毛筆刷去殘留的葉肉，每張葉片刮取上、下葉表皮各4片。將刮取的葉表皮置于載玻片上，滴加適量稀甘油，蓋上蓋玻片，輕輕壓去殘留氣泡，在顯微鏡下進行觀察并拍照記錄。

該方法適用于葉脈多而細密或葉表皮難以徒手撕取的植物，本試驗中薯莨葉片上、下表皮以及毛芋頭薯蕷葉片下表皮采用該方法刮取。

1.3 試驗相關指標計算

1.3.1 細胞大小 每份材料上、下表皮分別隨機選取100個細胞，測量其長與寬，取平均值。

1.3.2 氣孔大小 每份材料分別隨機選取50個氣孔器，測量其長與寬，取平均值。

1.3.3 氣孔指數 氣孔指數（I）參考成曉霞等的方法［9］測定：每份材料葉片的上、下表皮各隨機觀察10個視野，統計單位視野氣孔數（S）和單位視野普通表皮數（E），計算公式為

表1 10種黔產薯蕷屬植物葉表皮顯微試驗樣品來源

I＝（S/E+S）×100%。

2 觀察結果

2.1 葉表皮細胞特征

10種薯蕷屬植物葉片上表皮細胞形狀除薯蕷、黏山藥為不規則形或多邊形、薯莨為不規則形外，其余均為多邊形至卵狀多邊形，其中毛膠薯蕷及黑珠芽薯蕷葉片上表皮有明顯的褶皺。葉片上表皮細胞大小范圍為（47.20μm×32.82μm）～（84.50μm×54.09μm），其中最大的是參薯，最小的為日本薯蕷（表2、圖1）。

葉片下表皮細胞形狀均為不規則形，其中薯莨葉片下表皮有明顯的褶皺，黑珠芽薯蕷葉片下表皮細胞偶有不明顯的褶皺，下表皮細胞大小范圍為（46.80μm×22.95μm）～（85.02μm×36.24μm），其中最大的是薯蕷，最小的為薯莨（表3、圖2）。

2.2 葉表皮的附屬物特征

10種黔產薯蕷屬植物葉片上、下表皮均具有多細胞腺毛，呈鱗片狀。其中褐苞薯蕷還具有多個表皮細胞聚成的腺點，黏山藥、毛膠薯蕷、毛芋頭薯蕷、黑珠芽薯蕷葉片上表皮具單細胞非腺毛，黏山藥非腺毛長而柔軟彎曲，黑珠芽薯蕷非腺毛粗短且多呈黃棕色（表2）。

黏山藥、毛膠薯蕷、日本薯蕷、毛芋頭薯蕷葉片下表皮具單細胞非腺毛，其中黏山藥及毛膠薯蕷非腺毛長且柔軟彎曲，日本薯蕷非腺毛纖細呈黑棕色（表3）。

2.3 葉表皮氣孔器特征

由表2、表3可見，10種黔產薯蕷屬植物葉片下表皮均具不定式或不等式氣孔，僅有黃獨與日本薯蕷葉片上表皮具氣孔，其中黃獨葉片上表皮氣孔分為不定式與不等式，日本薯蕷葉片上表皮氣孔偶見，為不定式。根據形狀不同氣孔器可分為橢圓形與長橢圓形，兩者并無明顯界限，在實際觀察中可能會存在2種形狀出現于同一視野的情況。葉片下表皮氣孔器最大的是薯蕷，最小的為薯莨，其大小分別為32.35μm×25.16μm、24.65μm×16.97μm；葉片下表皮氣孔指數最高的是黑珠芽薯蕷，最低的為薯莨，氣孔指數分別為27.02%、

15.20 %。

3 10種黔產薯蕷屬植物葉表皮微形態分種檢索表

1.葉表皮具有單細胞非腺毛。

2.上、下葉表皮均有單細胞非腺毛。

3.單細胞非腺毛長且柔軟彎曲。

4.上、下表皮非腺毛均長且柔軟彎曲……………………………………黏山藥Dioscorea hemsleyi Prain et Burkill

4.僅下表皮非腺毛長且柔軟彎曲……………………………………毛膠薯蕷Dioscorea subcalva Prain et Burkill

3.單細胞非腺毛不彎曲……………………………………………………毛芋頭薯蕷Dioscorea kamoonensis Kunth

表2 10種黔產薯蕷屬植物在光學顯微鏡下的葉片上表皮微形態特征

表3 10種黔產薯蕷屬植物在光學顯微鏡下的葉片下表皮微形態特征

2.上、下表皮僅一側有單細胞非腺毛。

5.僅上表皮有單細胞非腺毛…………………………………黑珠芽薯蕷Dioscorea melanophyma Prain et Burkill

5.僅下表皮有單細胞非腺毛……………………………………………………日本薯蕷Dioscorea japonica Thunb.

1.葉表皮不具有單細胞非腺毛

6.上表皮細胞多邊形

7.上表皮具有氣孔器………黃獨Dioscorea bulbifera L.

7.上表皮不具有氣孔器

8.上表皮偶見多個細胞聚成腺點……………………………………褐苞薯蕷Dioscorea persimilis Prain et Burkill

8.上表皮僅有鱗片狀多細胞腺毛，無腺點……………………………………………………參薯Dioscorea alata L.

6.上表皮細胞為多邊形或不規則形

9.上表皮細胞垂周壁為淺波狀…………………………………………………………薯莨Dioscorea cirrhosa Lour.

9.上表皮細胞垂周壁為平直-弓形…………………………………………………薯蕷Dioscorea opposita Thunb.

4 討論

4.1 10種薯蕷屬植物葉表皮微形態共性

10種黔產薯蕷屬植物葉表皮微形態表現出較高的一致性。（1）葉片上表皮細胞多為多邊形，少數為不規則形，葉片下表皮細胞均為不規則形。（2）葉片上、下表皮均具有鱗片狀多細胞腺毛，少數具有單細胞非腺毛。（3）氣孔器類型均為不定式或不等式，除黃獨與日本薯蕷外均為下生型。（4）葉片上表皮細胞垂周壁為平直-弓形與淺波狀，下表皮垂周壁為淺波狀或深波狀。

4.2 10種薯蕷屬植物葉表皮微形態分類依據

葉表皮微形態特征為薯蕷屬植物提供了重要的分類學依據：（1）葉片上表皮細胞形狀分為多邊形與不規則形2類；（2）葉片下表皮細胞可分為有褶皺與無褶皺2類；（3）氣孔器可分為下生型與上、下葉表皮均具有氣孔器2類；（4）依據細胞毛可分為僅具有鱗片狀多細胞腺毛、同時具有鱗片狀多細胞腺毛與單細胞非腺毛2類。

通過對不同產地與生長環境的10種黔產薯蕷屬植物葉片上、下表皮微形態特征進行觀察發現，在不同生長環境下上述特征可能會有一定變異，比如毛膠薯蕷葉片下表皮細胞垂周壁在不同環境下為深波狀或淺波狀，差異較為明顯，作為種或種下等級有待進一步研究。