唐 鏈，陳慶富

（貴州師范大學(xué)蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心，貴州 貴陽 550001）

蕎麥為蓼科（Polygonaceae）蕎麥屬（Fagopyrum Mill）植物，別名為烏麥、三角麥、花蕎、蕎子等。全世界已報道并正式命名的蕎麥有24個種，主要分布于亞洲、歐洲和美洲，為一年生、多年生草本，少數(shù)種為半灌木。其中，多年生蕎麥的主要類型為金蕎復(fù)合物（F.cymosum complex），包括二倍體毛野蕎（F. pilus QF Chen）、二倍體大野蕎（F. megaspartanium QF Chen）和異源四倍體金蕎（F. cymosum Meissn）3個種［1］。金蕎復(fù)合物具有營養(yǎng)和保健的雙重功效，塊根可入藥，清熱解毒、排膿祛瘀［2］，且在生產(chǎn)上易于人工栽培管理、生長快、產(chǎn)量高、病蟲害少，是一種分布廣泛的植物［3-6］。大野蕎是其中最主要和常見的種類［1］。目前關(guān)于大野蕎的研究主要集中在同工酶［7］、黃酮［8］、蛋白質(zhì)［9］、可溶性糖［10］等方面，而有關(guān)大野蕎營養(yǎng)器官的解剖學(xué)研究尚未見報道。

金蕎復(fù)合物經(jīng)藥理和臨床證實有保肝、抗菌、鎮(zhèn)痛、抗炎、抗腫瘤、抗氧化等作用，能有效地控制和治療糖尿病，預(yù)防和控制高血壓、心血管硬化疾病、健胃消食，增加機體對疾病的免疫能力，同時對兒童的生長和智力的開發(fā)也有幫助［3，11］。其中黃酮類化合物是金蕎復(fù)合物中最有效、含量最多的藥用成分。關(guān)于蕎麥黃酮類物質(zhì)在蕎麥植株組織器官中的分布尚未見報道。本研究采用植物解剖學(xué)和組織化學(xué)方法，對大野蕎根、莖、根莖部的顯微結(jié)構(gòu)特征及黃酮類化合物在各器官中的分布情況進行分析，旨在揭示大野蕎營養(yǎng)器官的結(jié)構(gòu)特征與黃酮的積累規(guī)律，為進一步研究大野蕎中有效成分的累積、變化，以及蕎麥屬植物的起源與進化研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2014年8月5日，按照株間距5 cm、行間距30～40 cm的規(guī)格，將大野蕎播種于貴州師范大學(xué)蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心柏楊基地，進行常規(guī)栽培管理，于2014年10月18日采集其健康植株進行試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 解剖學(xué)方法 （1）石蠟切片法：選取生長健康的新鮮大野蕎為材料，取成熟葉片、根莖部及一年生和多年生根與莖，將根、莖和根莖部切成長約0.4～0.7 cm的小段，迅速放入FAA固定液中固定［12］，經(jīng)系列濃度乙醇脫水、透蠟、包埋、HHQ-2508B輪轉(zhuǎn)式切片機切片，切片厚度為8～12 μm，以番紅固綠雙重染色，中性樹膠封片，在OLYMPUS BX51顯微鏡下觀察，并用與鏡體相連的OLYMPUS DP70顯微鏡數(shù)碼相機拍照。

（2）徒手切片法：以大野蕎新鮮根、莖、根莖部、葉為材料，分別用雙面刀片切成薄片，放置于載玻片上，滴加少許清水，蓋上蓋玻片制成臨時裝片，在OLYMPUS BX51-DP70顯微鏡下觀察并拍照。

1.2.2 組織化學(xué)方法 （1）氫氧化鈉法：對大野蕎新鮮根、莖、根莖部和葉進行徒手切片，放置于載玻片上，在切片上滴加5% NaOH溶液［13］，染色10 min，使切片中的總黃酮顯色，制成臨時裝片，立即置于OLYMPUS BX51-DP70顯微鏡下觀察并拍照。

（2）熒光法：對大野蕎新鮮根、莖、根莖部和葉進行徒手切片，放置于載玻片上，滴加1%醋酸鎂甲醇溶液［14］，染色30 s，使切片中的總黃酮顯色，制成臨時裝片，立即置于BXURA2熒光顯微鏡下（激發(fā)波長405～480 nm）觀察并拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 根的解剖結(jié)構(gòu)

大野蕎植株根的橫切面近圓形，根的初生結(jié)構(gòu)均由表皮、皮層以及中柱共同構(gòu)成（圖1A、B，封二）。表皮位于根的最外方，由一些體積較小、長方形的細胞組成，排列規(guī)則、緊密，無細胞間隙。部分表皮細胞的外壁向外延伸，形成根毛。表皮之內(nèi)為皮層，皮層由多層體積較大、近橢圓形的薄壁細胞組成（圖1C，封二），薄壁細胞內(nèi)含有少量晶體。中柱位于內(nèi)皮層之內(nèi)，由中柱鞘、初生韌皮部、形成層、初生木質(zhì)部以及髓組成。中柱鞘是中柱外的一圈細胞，由體積較小、近圓形的薄壁細胞構(gòu)成，排列緊密。初生木質(zhì)束和韌皮部束相間排列。初生木質(zhì)部為四原型，初生結(jié)構(gòu)中導(dǎo)管為環(huán)紋增厚（圖1D，封二）。初生木質(zhì)部和韌皮部發(fā)育方式均外始式。木質(zhì)部的內(nèi)側(cè)為髓，由排列疏松的薄壁細胞組成，有晶體分布。木質(zhì)部脊對應(yīng)的中柱鞘細胞為側(cè)根原基發(fā)生處（圖1A，封二）。

當(dāng)根的初生生長結(jié)束后，進入次生生長。根次生結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)都是由周皮和次生維管組織組成。周皮由木栓層、木栓形成層和栓內(nèi)層組成，細胞壁栓質(zhì)化，染色較深，排列緊密（圖1E，封二）。次生維管組織發(fā)達，次生木質(zhì)部由導(dǎo)管、木射線、木薄壁細胞、木纖維等組成（圖1F、G，封二）。其中導(dǎo)管為網(wǎng)紋和孔紋增厚（圖1H，封二），單個或數(shù)個聚生存在，呈放射狀分布。木纖維細胞壁木質(zhì)化加厚，常聚集成束分布于導(dǎo)管周圍（圖1I，封二）。木薄壁細胞、韌皮薄壁細胞和髓薄壁細胞中通常含有內(nèi)含物。次生韌皮部由韌皮纖維、篩管、伴胞、韌皮薄壁細胞、韌皮射線等組成（圖2A，封二）。韌皮纖維呈多邊形，常成群分布（圖2B，封二）。韌皮射線較寬大，經(jīng)形成層與木射線連接，形成維管射線。

圖1 大野蕎1年生根解剖結(jié)構(gòu)

隨著根年限的增長，多年生主根逐漸增粗，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與一年生根的類似，也是由周皮和次生維管組織構(gòu)成，在各類細胞的組成和排列上基本相同，但在細胞的數(shù)量上有所增加（圖2C，封二）。隨著根不斷加粗，維管形成層和周皮的層數(shù)也增多（圖2D，封二）。多年生與一年生根相比，最顯著的是產(chǎn)生次生木質(zhì)部的細胞數(shù)量遠大于次生韌皮部（圖2E，封二），因此根的增粗主要是通過次生木質(zhì)部細胞數(shù)目的增多。多年生根的木薄壁細胞、木射線及髓薄壁細胞里含有豐富的內(nèi)含物（圖2F，封二），而一年生根里所含較少，木纖維增加，維管射線也較一年生根明顯。

圖2 大野蕎一年生和多年生根莖解剖結(jié)構(gòu)

2.2 莖的解剖結(jié)構(gòu)

莖的解剖結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依次為表皮、皮層、維管束和髓（圖2G，封二）。表皮由一層體積較小、長方形的細胞組成，排列緊密，有少量的氣孔和表皮毛，具角質(zhì)層。皮層最外面緊貼表皮的為幾層厚角組織，內(nèi)方為近排列疏松的橢圓形薄壁細胞，薄壁細胞里有大量的內(nèi)含物。維管束的大小不一，大維管束與小維管束交替排列。維管束由初生韌皮部、束中形成層和木質(zhì)部構(gòu)成，為外韌型維管束（圖2H，封二）。導(dǎo)管口徑較小，無規(guī)則排列。韌皮纖維的細胞壁增厚，常聚集成束分布在韌皮部的最外側(cè)（圖2I，封二）。維管束之間有薄壁細胞構(gòu)成的初生髓射線，連接皮層和髓部。幼莖的中央為髓，由近圓形的薄壁細胞組成，含有晶體，有明顯的胞間隙。

次生莖的木質(zhì)部發(fā)達，其所占比例較韌皮部大，由導(dǎo)管、木纖維、木薄壁組織組成（圖3A，封二）。導(dǎo)管口徑較大，為環(huán)紋增厚（圖3B，封二）。莖的髓部成熟較早，在莖的生長發(fā)育過程中，髓薄壁細胞隨著莖的生長而不斷被破損，因此在成熟莖的中央通常會形成髓腔。

2.3 黃酮的組織化學(xué)定位

黃酮類化合物能與氫氧化鈉水溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，在光學(xué)顯微鏡下觀察，切片中的黃酮類化合物會呈現(xiàn)出黃色至橙色的顏色變化。在根中，周皮、韌皮部和初生木質(zhì)部被染成橙黃色，維管形成層幾乎全部呈淺黃色，含量從外到內(nèi)逐漸降低（圖3C，封二）。在莖中，表皮、棱角處的厚角組織細胞、皮層薄壁細胞、韌皮薄壁細胞、束中形成層、束間形成層、木薄壁細胞均被染成黃色或淺黃色（圖3D，封二）。

黃酮類化合物能與醋酸鎂甲醇溶液發(fā)生反應(yīng)，在熒光顯微鏡下可見藍白色熒光。在根中，主要在周皮、韌皮纖維、木質(zhì)部處顯現(xiàn)熒光（圖3E，封二）；在莖中，主要在表皮、韌皮纖維、束中形成層、束間形成層、木質(zhì)部處顯現(xiàn)熒光（圖3F，封二）；其他部位的熒光很微弱。從根和莖的著色面積來看，莖的著色面積比根大。

圖3 大野蕎莖解剖結(jié)構(gòu)與根、莖黃酮定位

3 結(jié)論與討論

李淑久等［15］、慕勤國［16］、游亞麗［17］、趙鋼等［18］對蕎麥的營養(yǎng)器官進行了形態(tài)解剖學(xué)研究。李淑久等［15］對甜蕎、苦蕎、金蕎麥和齒翅野蕎麥的營養(yǎng)器官形態(tài)與解剖學(xué)比較研究，結(jié)果表明4種蕎麥主根結(jié)構(gòu)基本相同，為四原型，無髓。而慕勤國［16］在苦蕎和甜蕎的根中觀察到髓，后因細胞破損而變成空腔。游亞麗［17］、趙鋼等［18］研究表明蕎麥根屬于典型雙子葉植物根的構(gòu)造，中柱中央是由薄壁細胞組成的髓，薄壁細胞內(nèi)含晶體。本研究結(jié)果表明，大野蕎的根為四原型，髓部發(fā)達，髓薄壁細胞含大量晶體，這與前人的研究結(jié)果相似。

李淑久等［15］認為甜蕎、苦蕎、金蕎麥和齒翅野蕎麥4種蕎麥莖的解剖結(jié)構(gòu)基本相似，表皮上有單細胞乳突毛，有花外蜜腺。皮層由厚角組織、基本組織構(gòu)成。維管束為外韌型，髓射線較寬，導(dǎo)管類型大體相同。慕勤國［16］研究發(fā)現(xiàn)苦蕎莖表皮外具角質(zhì)層，維管束26～40個，大小不等。本研究表明，大野蕎莖由表皮、皮層、維管束和髓構(gòu)成，表皮外具角質(zhì)層，為外韌型維管束，這與李淑久等［15］、慕勤國［16］的研究結(jié)果一致。

黃酮類化合物是一大類天然酚性化合物，具有重要藥理作用，在植物界分布較為廣泛。蕎麥中的黃酮類化合物是蕎麥的主要藥用成分，許多藥理作用都與該成分直接相關(guān)，它具有抗菌、降血糖、控制高血壓和心血管硬化疾病、增強機體的免疫力等作用［19-21］。運用組織化學(xué)定位方法來研究有效藥用成分在植物器官和組織中的分布，是一種有效的研究方法。廖云海等［22］用氫氧化鈉和三氯化鋁乙醇溶液對光果甘草營養(yǎng)器官中黃酮類物質(zhì)進行組織化學(xué)研究，結(jié)果表明黃酮類物質(zhì)主要分布在根的周皮，莖的周皮、韌皮部和髓部粘液細胞，葉的表皮細胞、厚角組織、腺毛和葉肉中的膠囊細胞中。葛楚源等［23］用氫氧化鈉和醋酸鎂甲醇溶液對草珊瑚葉、莖中黃酮類物質(zhì)進行組織化學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物主要分布在葉的表皮、厚角組織、類柵欄組織、維管束、分泌細胞，莖的表皮、厚角組織、分泌細胞、韌皮部中。

到目前為止，沒有發(fā)現(xiàn)蕎麥黃酮類物質(zhì)在蕎麥植株不同組織器官中分布規(guī)律方面的研究報道。本研究首次對蕎麥黃酮物質(zhì)在大野蕎的根、莖中的分布進行了研究，發(fā)現(xiàn)在大野蕎的根和莖均有黃酮的分布，在根中，主要分布在周皮、韌皮部和維管形成層附近的薄壁細胞中；在莖中，主要分布在表皮、厚角組織、皮層薄壁細胞、韌皮薄壁細胞、束中形成層、木薄壁細胞中；莖中的著色面積比根中大。上述結(jié)果與其他植物上的報道如廖云海等［22］、葛楚源等［23］的研究結(jié)果部分相似。從顯色面積來看，莖中的著色面積比根中大，因此可以推斷大野蕎莖的黃酮含量比根高，這與胡鞒繽等［24］用紫外分光光度法對蕎麥植株各部分的總黃酮含量的測定結(jié)果一致，都是莖的黃酮含量高于根的黃酮含量。

關(guān)于木質(zhì)部導(dǎo)管的增厚方式，初生木質(zhì)部中最早形成的導(dǎo)管通常是環(huán)紋加厚，以后依次產(chǎn)生的是螺紋、梯紋、網(wǎng)紋、孔紋等加厚方式，一般認為孔紋加厚是次生木質(zhì)部中導(dǎo)管的特征［25］。鐘心堯［26］對3種越橘莖的比較解剖學(xué)研究結(jié)果表明，次生木質(zhì)部導(dǎo)管為梯紋和孔紋增厚。本研究結(jié)果顯示，大野蕎根初生結(jié)構(gòu)中導(dǎo)管為環(huán)紋增厚，次生木質(zhì)部導(dǎo)管為網(wǎng)紋和孔紋增厚，在莖中導(dǎo)管為環(huán)紋增厚，這與前人的研究結(jié)果相似。

本研究結(jié)果表明，大野蕎木質(zhì)部發(fā)達，導(dǎo)管口徑較大，有利于水分運輸，并且在次生木質(zhì)部薄壁細胞、射線細胞及髓薄壁細胞常積累豐富的內(nèi)含物，這些特征說明其對營養(yǎng)物質(zhì)的運輸和貯存能力較強，這與金蕎麥塊根有較高的藥用價值相關(guān)［17］。周皮的細胞層數(shù)較多，能保護根部抵御干旱環(huán)境［27］。在周皮及次生韌皮部含有少量晶體，晶體的存在可以增加機械性能，還可避免對細胞的毒害作用、改變細胞的滲透勢、緩解逆境脅迫等作用［28-29］。這些結(jié)構(gòu)可幫助大野蕎適應(yīng)干旱的環(huán)境，從而維持植物正常的生理生態(tài)機能。

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