湖南地區5種黃精屬植物葉表皮的顯微特征比較研究

龔力民 何瑾 周準 楊梅 林桐婕 彭彩云 曾曉艷 王智 王煒

〔摘要〕 目的 比較研究湖南地區黃精屬5種植物的葉表面顯微特征。方法 采用剝撕法分別撕取葉上下表皮，用水合氯醛透化法制片，利用光學顯微鏡對植株成熟葉片中氣孔的幾項指標：氣孔密度、氣孔大小、氣孔指數、氣孔形態、氣孔分布特點等進行觀察;同時觀察不同種植株的上下表皮細胞的異同。結果 5種黃精屬植物的葉表皮細胞存在一定的相似性，但在表皮細胞的大小、垂周壁的樣式、氣孔特征等方面存在著一定的差異。結論 這5種植物的葉表面顯微特征可作為湖南地區黃精屬植物種間分類的參考依據。

〔關鍵詞〕 黃精屬;葉表面;氣孔;表皮細胞

〔中圖分類號〕R282.5 ? ? ? 〔文獻標志碼〕A ? ? ? 〔文章編號〕doi：10.3969/j.issn.1674-070X.2019.05.008

〔Abstract〕 Objective To comparatively study on leaf surface microscopic characteristics of 5 species of Polygonatum in Hunan province. Methods The upper and lower epidermis of leaves were separately torn by peeling method， making these tablets with Chloral Hydrate， and the stomatal indexes of mature leaves were observed by optical microscope， including stomatal density， stomatal size， stomatal index， stomatal morphology and stomatal distribution characteristics; the similarities and differences of the upper and lower epidermis cells of different plants were also observed at the same time. Results There were some similarities in leaf epidermal cells of 5 species of Polygonatum， but there were some differences in the size of epidermal cells， the pattern of vertical wall and stomatal characteristics. Conclusion The leaf surface microscopic characteristics of these 5 species can be used as a reference number for interspecific taxonomy of Polygonatum in Hunan province.

〔Keywords〕 Polygonatum; leaf surface; stomatal; epidermal cells

黃精屬（Polygonatum）屬于被子植物門百合科，全世界約40個種，主要分布于北溫帶[1]。我國現有黃精屬植物有31種，《中國植物志》中均有記錄[2]。

目前，關于黃精屬植物的研究報道已有很多，如細胞分類學[3]、花粉形態研究[4]、葉片解剖比較分析[5]等研究，這些研究為黃精屬植物種間準確分類作了大量工作。本文擬對湖南地區5種黃精屬植物的葉表面顯微特征進行研究，包括氣孔的形態及大小、氣孔密度和氣孔指數以及表皮細胞等，旨在為百合科黃精屬植物物種劃分提供更多的實驗依據。

1 材料與方法

1.1 ?試驗材料

本試驗所用材料均取自于湖南中醫藥大學藥植園，分別為長梗黃精（Polygonatum filipes Merr.）、玉竹（Polygonatum odoratum （Miller） Druce）、多花黃精（Polygonatum cyrtonema Hua）、黃精（Polygonatum sibiricum Redoute）、湖北黃精（Polygonatum zanlanscianense Pampanini）等5種黃精屬植物。這些材料的原產地為湖南省懷化市洪江市雪峰山的野外及黃精人工種植基地、瀏陽市大圍山林下蔭蔽地，2017年5-10月之間陸續移植到湖南中醫藥大學藥植園內，所有試驗材料經湖南中醫藥大學藥學院中藥鑒定教研室劉塔斯教授鑒定。

1.2 ?試驗方法

本試驗采用剝撕法撕取葉上下表皮，采用水合氯醛透化制片法制片。取各種植株基部的完整新鮮葉片。洗凈后，撕取葉表皮。將撕下的葉表皮置于干凈的載玻片上，滴加2～3滴水合氯醛試液，用解剖針和鑷子將材料小心攤平;于酒精燈的火焰上微熱透化，防止試液燒干或有水合氯醛晶體析出。待切片透化完全后，加1～2滴稀甘油至適量混勻后蓋上蓋玻片（不要出現氣泡），用濾紙吸去多余的試液。

將制成的裝片置于光學顯微鏡（MOTIC BA200正置生物顯微鏡）下觀察，用圖像采集儀（Moticam Pro 282B）及其配套的軟件采集圖像，用Motic Image Advanced 3.2（數碼顯微圖像分析軟件系統）軟件測量統計以下的數據：

氣孔密度：在10×10的視野中隨機觀測并記錄葉片下表皮中部10個視野中的氣孔數目，求這10個視野中氣孔數平均值。

氣孔大?。涸?0×40的視野中隨機測量50個氣孔的大小，求其平均值。

氣孔指數：在10×40的視野中，隨機觀測葉片下表皮中部20個視野中的氣孔數目（S）和表皮細胞數目（P）。根據公式I=[S/（S+P）]×100計算出每個視野中的氣孔指數I，求I的平均數。

氣孔的類型和分布特征：觀察氣孔器的在下表皮分布情況、氣孔周圍是否有護衛細胞等。

表皮細胞的大?。涸?0×40的視野中隨機測量上表皮細胞和下表皮細胞各50個的大小，求其平均值。

表皮細胞的形狀：對葉片上表皮細胞和下表皮細胞分別進行觀察并進行對比。主要觀察其垂周壁、細胞長軸和細胞形態等。

文章中描述的術語見文獻[6-7]。實驗所使用的觀測方法見文獻[8]。

2 結果

本試驗觀察了湖南地區的5種黃精屬植物葉表面特征，初步研究和比較了這5種黃精屬植物成熟葉表皮的特征，以下為觀測結果：

結果表明，湖南地區這5種黃精屬植物即玉竹、長梗黃精、黃精、湖北黃精、多花黃精的成熟葉片的表皮細胞有較多的相似之處：上表皮細胞多為扁平的四邊形（有時可見細胞呈菱形緊密排列），少數的細胞形態不規則，細胞之間排列緊密，在上表皮中沒有觀測到氣孔的存在;下表皮細胞形狀不規則，除葉脈外均有氣孔隨機分布。這5種黃精屬植物的氣孔的類型均屬于無護衛細胞型。保衛細胞的長軸平行于葉脈方向，且保衛細胞呈啞鈴型。下表皮細胞的長軸也平行于葉脈的軸向。垂周壁平直或呈波狀。葉脈處的細胞緊密排列且狹長。

這5種黃精屬植物的葉表皮細胞也存在一定的差異。有關這5種黃精屬植物葉表面特征詳見表1和圖1。

3 討論

3.1 ?氣孔特征

5種黃精屬植物的氣孔大小和氣孔密度存在一定的差異。

從表1的統計可知：湖北黃精的氣孔密度和氣孔指數最小，分別是（102.10±15.66）個/mm2，（20.93±4.15）%;多花黃精和玉竹的氣孔密度和氣孔指數比較接近，都是較大的。多花黃精的氣孔密度和氣孔指數分別是（132.10±9.86）個/mm2，（33.49±4.95）%;而玉竹的氣孔密度和氣孔指數分別為（133.90±24.93）個/mm2，（30.84±4.15）%。湖北黃精的氣孔大小開口最寬，長寬比值為3.06。黃精的氣孔最長，長度為（20.23±2.11）μm。

由此可見各物種之間氣孔特征是存在著一定的差距的。

3.2 ?表皮細胞的特點

據觀察可知，湖南省內5種黃精屬植物的上表皮細胞的排列都是是緊密且有規則的。上表皮細胞的形狀多呈四邊形，偶見不規則形狀的細胞?？床坏綒饪椎姆植?，葉脈的細胞狹長且排列緊密。上表皮細胞的長軸平行于葉脈的走向。

下表皮細胞的形狀相較于上表皮細胞而言呈不規則型，有時甚至可見近圓形的細胞。除多花黃精的表皮細胞垂周壁呈波形外，其他物種細胞的垂周壁為平直。狹長的細胞在下表皮形成平行脈。氣孔分布于下表皮除了葉脈的細胞之間。保衛細胞呈啞鈴型，也平行于葉脈的走勢。

對比同一物種的葉片的上下表皮細胞，可以觀察出，一般上表皮細胞會比下表皮細胞更長，長寬比值也更大。如長梗黃精上表皮細胞年均長149.28 μm，長寬比約為5.28;而長梗黃精下表皮細胞年均82.28 μm，長寬比值約為3.06。這也就可以看出上表皮細胞的形狀呈現出四邊形，而下表皮細胞的形狀更加的不規格的原因。上表皮細胞的長寬比較大，所以細胞就顯得狹長，形狀也是偏平規則的。而下表皮細胞的長寬比較小，所以細胞顯得短而寬，呈不規則的橢圓形，沒有上表皮細胞的形狀規則。

對比5種黃精屬植物的表皮細胞大小，可知：長梗黃精的上表皮細胞最大（149.28 ？滋m×28.26 ？滋m）;玉竹的下表皮細胞最大（99.14 ？滋m×35.64 ？滋m）。相同單位面積上，若表皮細胞的面積越大，則表皮細胞的數目就會越少，相應的氣孔出現的頻率會更小，氣孔數目可能會更少。反之亦然。但玉竹的氣孔指數大于長梗黃精的氣孔指數。這也說明不同植物之間的氣孔指數的差異是穩定的[9]。

綜上所述，在黃精屬的各物種之間氣孔類型與分布、氣孔開口的大小、氣孔指數、氣孔密度都會有一定的差異。但據研究表明，不同環境條件如光照、溫度、水分等的影響會導致氣孔的一些指標產生一定的差異[10-11]。所以，氣孔相關的指標不能用作黃精屬植物種間分類的主要依據，但可以作為種間分類的參考依據。而不同物種的表皮細胞的大小以及垂周壁的式樣都存在著一定的差異，這些差異也可以作為參考依據。

參考文獻

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