張澤宏，郭世群

（閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建漳州363000）

桂花花冠裂片結(jié)構(gòu)及其花期表皮細(xì)胞變化

張澤宏，郭世群

（閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建漳州363000）

運(yùn)用葉片離析法和石蠟切片法制片，通過光學(xué)顯微鏡觀察，研究了桂花（Osmanthusfragrans）花冠裂片的基本形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)以及釋香過程中細(xì)胞的變化，并將桂花花冠和成熟葉片的部分?jǐn)?shù)量特征進(jìn)行了測(cè)量比較，探討了桂花釋放香氣的細(xì)胞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ).結(jié)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(tǒng)和下表皮幾部分組成，表皮細(xì)胞微向外突起，且其細(xì)胞表面布滿規(guī)則的突起條棱.（2）桂花花冠與成熟葉片的解剖結(jié)構(gòu)存在差異.（3）在桂花開放過程中，花冠裂片表皮細(xì)胞發(fā)生變化，且基本薄壁組織增厚，細(xì)胞不斷膨大，但未發(fā)現(xiàn)異細(xì)胞.花冠裂片的這些結(jié)構(gòu)及變化與桂花散發(fā)香氣有一定的相關(guān)性.

桂花；花冠裂片；石蠟切片法；解剖結(jié)構(gòu)

桂花為常綠闊葉灌木或小喬木經(jīng)濟(jì)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(guó)桂花種質(zhì)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(qū)[3].桂花的花是其最重要的觀賞和利用器官，國(guó)內(nèi)在桂花的花器官發(fā)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(duì)象[5-7]，較少有從花冠裂片的顯微結(jié)構(gòu)方面去研究其在開花過程中的結(jié)構(gòu)變化與香氣釋放的相關(guān)性.本試驗(yàn)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(jié)構(gòu)以及香氣釋放過程中細(xì)胞的變化，為進(jìn)一步探討桂花釋香機(jī)理，合理開發(fā)利用我國(guó)桂花資源提供理論依據(jù)，同時(shí)，對(duì)規(guī)范桂花的適宜采摘時(shí)期也有一定的指導(dǎo)作用.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)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(xué)校園內(nèi)，根據(jù)花冠裂片自然開張狀況和香味程度分為5個(gè)時(shí)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(fā)黃，有余香.在樹上選擇上述形態(tài)特征的花朵，采摘后立即帶回實(shí)驗(yàn)室固定.葉片選取桂花的成熟葉片.

1.2 試驗(yàn)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(zhǎng)3～4mm的片段.花為整朵，不做處理.然后經(jīng)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(fù)水→染色→脫水及透明→封藏等程序，完成制片全過程并保存?zhèn)溆?

1.2.3 顯微觀察及測(cè)量

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

成熟葉片的測(cè)量：葉片厚度，上、下蠟質(zhì)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(xì)胞長(zhǎng)度和寬度，海綿組織細(xì)胞長(zhǎng)度和寬度.

花冠裂片的測(cè)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(xì)胞的長(zhǎng)度和寬度.

2 結(jié)果與分析

2.1 花冠裂片基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

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

圖1 花冠裂片橫切結(jié)構(gòu)（10×40）

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

圖2 花冠裂片表皮細(xì)胞（10×40）

2.2 花冠裂片與葉片顯微結(jié)構(gòu)差異比較

桂花的花冠裂片實(shí)質(zhì)上是一種變態(tài)葉，但與葉片的功能不同，在解剖結(jié)構(gòu)上也存在較大差異.對(duì)桂花的花冠裂片和成熟葉片的顯微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)差異主要有以下三個(gè)方面：

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

圖3 葉表皮細(xì)胞的蠟質(zhì)層（10×40）

（2）成熟葉片表皮細(xì)胞排列緊密，形狀不規(guī)則，有腺毛分布，多個(gè)長(zhǎng)圓形的腺毛細(xì)胞呈輻射狀排列，腺毛周圍的細(xì)胞呈二到多層同心環(huán)狀排列在腺毛周圍，腺毛細(xì)胞與周圍的表皮細(xì)胞一起構(gòu)成花環(huán)式結(jié)構(gòu)（圖4）.葉片表皮細(xì)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(huán)式結(jié)構(gòu)，上下表皮細(xì)胞上均有密集的條紋刷狀毛.

（3）花冠裂片基本薄壁組織細(xì)胞排列緊密，不含葉綠體，無石細(xì)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(xì)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(xì)胞構(gòu)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(xì)胞排列較緊密，其它細(xì)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(jié)構(gòu)的數(shù)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(xì)胞形狀和大小極不一致，下表皮細(xì)胞邊界不清，形狀不規(guī)則，而花冠裂片的上下表皮細(xì)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(xì)胞與成熟葉片海綿組織細(xì)胞的形狀相似，長(zhǎng)寬比均為1.25左右，但基本薄壁組織細(xì)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(jié)構(gòu)（10×40）

表1 桂花成熟葉片解剖結(jié)構(gòu)數(shù)量特征（單位／μm）

表2 桂花花冠裂片解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)量特征（單位／μm）

2.3 釋香過程中花冠裂片細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化

對(duì)桂花自然開放的5個(gè)時(shí)期花冠裂片橫切面的光學(xué)顯微鏡觀察結(jié)果表明（見圖6-10）：（1）從Ⅰ期開始，表皮細(xì)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(xì)胞先變飽滿，呈凸?fàn)?，隨后又由凸變凹，Ⅴ時(shí)期與其余時(shí)期相比，上、下表皮細(xì)胞出現(xiàn)內(nèi)陷、變形，細(xì)胞縮水.（2）在桂花開放過程中，基本薄壁組織增厚，細(xì)胞不斷膨大，但無異細(xì)胞產(chǎn)生，到Ⅴ時(shí)期基本薄壁細(xì)胞全部脹破（見表3）.花冠裂片的這些結(jié)構(gòu)變化與桂花香氣釋放之間的分子機(jī)理，尚待進(jìn)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(gè)時(shí)期花冠裂片解剖結(jié)構(gòu)數(shù)量特征（單位／μm）

3 結(jié)論與討論

植物體內(nèi)的芳香油并非均勻分布，有的集中分布于根部和塊莖內(nèi)，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(xì)胞的內(nèi)含物具有揮發(fā)性香氣，該內(nèi)含物可能為不溶性淀粉復(fù)合物或其它儲(chǔ)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(fā)現(xiàn)茉莉花瓣細(xì)胞含有大量顆粒狀內(nèi)含物，隨著香氣釋放進(jìn)一步加劇，其內(nèi)含物數(shù)量不斷減少，直至消失.由于實(shí)驗(yàn)僅采用普通生物光學(xué)顯微鏡觀察，因而未能發(fā)現(xiàn)花冠裂片中存在顆粒狀細(xì)胞內(nèi)含物，只能觀察到花冠裂片基本薄壁組織細(xì)胞排列緊密，大小有差異，未發(fā)現(xiàn)異細(xì)胞，并且在不同釋香階段，基本薄壁組織細(xì)胞不斷膨大，甚至脹破.推測(cè)細(xì)胞的這種形態(tài)結(jié)構(gòu)變化與釋香進(jìn)程有關(guān)，這有待于利用性能更高的電鏡對(duì)花冠裂片進(jìn)行掃描觀察，探討其顆粒狀細(xì)胞內(nèi)含物的具體化學(xué)成分，以及在細(xì)胞中的產(chǎn)生、形態(tài)、數(shù)量及位置的變化，進(jìn)一步探討揮發(fā)性香氣的前體物產(chǎn)生與存在的部位和香氣揮發(fā)的途徑.

通過切片觀察，在桂花花冠裂片表面發(fā)現(xiàn)具有條紋狀皺褶形成的刷狀毛，類似腺毛結(jié)構(gòu).植物的分泌結(jié)構(gòu)主要有內(nèi)分泌結(jié)構(gòu)和外分泌結(jié)構(gòu)兩種類型[12]，腺毛屬于外分泌結(jié)構(gòu)，這說明桂花的分泌結(jié)構(gòu)是一種外分泌結(jié)構(gòu)，其所分泌的芳香油類物質(zhì)通過花冠裂片細(xì)胞間隙和細(xì)胞表面的刷狀毛向外溢出，再揮發(fā)到空氣中.這與尚富德[13]對(duì)桂花進(jìn)行切片觀察的研究結(jié)果一致.

因此在合適的時(shí)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(zhì).根據(jù)花冠裂片顯微結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果，結(jié)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(zhì)最好，因此，在半開期和盛開期階段采收桂花較為適宜.

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【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(jié)構(gòu)及其花期表皮細(xì)胞變化[J].宜賓學(xué)院學(xué)報(bào),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(xié)資助項(xiàng)目（漳科重2014012）

張澤宏（1981-），男，實(shí)驗(yàn)師，碩士研究生，研究方向?yàn)樯飳?shí)驗(yàn)技術(shù)

時(shí)間：2015-10-1020:20

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