呂佳峻 朱栗瓊 招禮軍 楊鳳蘭 陳惠昕 龍孟元

（廣西大學林學院 廣西南寧 530004）

米仔蘭（Aglaia odorata）是楝科（Meliaceae）米仔蘭屬（Aglaia）的小喬木、灌木，產于廣東、廣西，花黃色且芳香似蘭，不僅是優(yōu)良的觀賞樹種，還是改善血液循環(huán)、治療跌打損傷等疾病的傳統(tǒng)中藥材[1-3]。目前學者們對于米仔蘭的研究有扦插繁殖、葉綠體基因組序列、化合物的除草和抗癌作用等[2,4-6]、關于米仔蘭莖的發(fā)育解剖學研究罕見報道。對植物莖進行解剖研究可為選育、栽培、分類和鑒定等提供依據(jù)[7-8]，還可揭示植物的生長發(fā)育規(guī)律[9]，其中導管分子形態(tài)特征對樹體生長起著重要指示作用[10]。另外，學者們研究植物莖的解剖結構特征與植物抗旱、抗寒和抗蟲害等抗逆性的相關性[11-14]。在莖的發(fā)育解剖學研究中，相關學者指出，莖發(fā)育過程一般包括原分生組織、初生分生組織、初生生長和次生生長4個階段[15-16]，少部分植物有三生生長[17]。莖的初生結構有表皮、皮層和維管束，不同生長時期各類細胞的比例不同，隨著生長發(fā)育植物莖的各項功能逐漸完善[18-19]。自然界中雙子葉植物約有20萬個物種，分布廣泛，具有重要的經濟價值[20]。近年來關于莖的發(fā)育解剖學研究多見于單子葉植物[21-23]，而雙子葉植物較少。本研究擬從米仔蘭一年生莖著手，按照發(fā)育順序，研究第1～6 節(jié)莖的解剖結構和導管分子特征，探究米仔蘭幼莖的發(fā)育規(guī)律及其與結構和功能相適應的方式，為雙子葉植物幼莖的發(fā)育解剖學研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗材料于2021 年8 月采自廣西大學校園內生長健壯的5 株米仔蘭，植株為全光照下、株間相隔至少10 m。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集與處理每株采集東西南北4 個方向，每個方向采集3 條一年生枝條，總共60 條。將頂芽下第1 節(jié)定為莖的第1 節(jié)，依次往下為莖的第2、3、4、5、6 節(jié)。于節(jié)處截斷，相同位置的歸為一類，分別置于6 個裝有70% FAA 液（70%酒精∶冰醋酸∶38%甲醛=90∶5∶5）的容器中固定48 h，待用。

1.2.2 制片

1.2.2.1 莖的石蠟切片各節(jié)隨機取30 段樣品的中段（長約1 cm），采用常規(guī)石蠟切片技術與叔丁醇脫水法相結合[24-25]。軟化：使用冰醋酸∶過氧化氫=1 ∶1（V/V）混合溶液浸泡樣品并抽真空0.5 h，處理3 h。脫水、透明：采用50%、70%、85%、95%叔丁醇依次各處理1.5 h，純叔丁醇處理0.5 h，重復2 次。浸蠟：用50%石蠟（叔丁醇∶石蠟=1∶1，V/V）、75%石蠟（叔丁醇∶石蠟=3∶1，V/V）將脫水后的材料依次處理6 h；在純石蠟溶液中處理12 h，期間每隔4 h 更換1 次石蠟溶液，共更換3 次。經過包埋、切片、展片、晾片后，進行以下操作：TO 脫蠟→梯度酒精復水→番紅染色→梯度酒精脫水→TO 透明；用中性樹膠進行封片，每段切片至少10 片；在光學顯微鏡下觀察并拍照記錄，在圖像測量軟件Image J 中進行數(shù)據(jù)測量，每一指標隨機選取30 個重復。觀察和測定指標如下：

表皮率=表皮橫切面積/莖段橫切面積×100%

皮層率=皮層橫切面積/莖段橫切面積×100%

初生韌皮部率=韌皮部橫切面積/莖段橫切面積×100%

初生木質部率=初生木質部橫切面積/莖段橫切面積×100%

髓率=髓橫切面積/莖段橫切面積×100%

1.2.2.2 導管離析制片按上述方法各節(jié)取6 段樣品，除去表皮，浸沒在冰醋酸∶30%過氧化氫=1:1（V/V）的混合離析液中，放入70℃烘箱中離析24 h；使用蒸餾水沖洗干凈、番紅染色，去浮色后，置于裝有蒸餾水的玻璃瓶中搖散；用滴管吸取樣液制成臨時玻片，在光學顯微鏡下觀察。每節(jié)制作10 個臨時裝片，每個取3 個視野，每個視野選取1 個典型的導管分子，總共30 個，并拍照記錄。在圖像測量軟件Image J 中測量每個導管分子的長度、寬度、尾端長度和端壁傾斜度，其中尾端長度和端壁傾斜度測量導管兩端2 個數(shù)據(jù)，取平均值。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析使用Excel 2016 對米仔蘭幼莖橫切結構以及導管分子特征參數(shù)等數(shù)據(jù)進行整理和作圖，采用SPSS 22.0 進行數(shù)據(jù)分析，采用LSD 作多重比較。

2 結果與分析

2.1 米仔蘭一年生幼莖橫切結構隨發(fā)育的變化

米仔蘭一年生幼莖的橫切結構如圖1-I 所示，其橫切面不規(guī)則，由外到內依次是：表皮、皮層、初生韌皮部、束中形成層、初生木質部和髓，共6 部分。由表1 可知，隨著莖的發(fā)育，其直徑不斷變粗，各橫切結構厚度均呈現(xiàn)上升趨勢。表皮由1 層排列緊密的細胞組成，在第1～2 節(jié)莖中多數(shù)為不規(guī)則的近圓形（圖1-C、1-G），發(fā)育至第3～4 節(jié)莖為近正方形（圖1-K、1-O），第5～6 節(jié)莖則是長方形狀的扁平細胞（圖1-S、1-W），在第1～6 節(jié)莖表皮細胞最外部均形成了角質膜。皮層從第1～6 節(jié)增厚了16.46 μm（表1），靠近表皮處的5～8 層細胞為厚角組織，細胞較小、排列緊密，且含有葉綠體，可進行光合作用；靠近韌皮部6～10 層細胞為薄壁組織，細胞較大、排列疏松，因此間隙發(fā)達，便于儲藏空氣。在發(fā)育過程中這兩部分組織的細胞層數(shù)增加不顯著，但細胞體積不斷增大，并且靠近韌皮部的薄壁細胞形狀由第1～2 節(jié)莖的近圓形，不斷被擠壓成不規(guī)則的扁平狀（圖1-B、1-F、1-J、1-N、1-R、1-V）。

米仔蘭一年生幼莖為外韌維管束，初生韌皮部在外，初生木質部在內，具有束中形成層。初生韌皮部第6 節(jié)厚度是第1 節(jié)的1.54 倍，初生韌皮部率增加了2%；初生木質部厚度第6 節(jié)是第1節(jié)的2.25 倍，初生木質部率提高了6.20%（表1）。解剖發(fā)現(xiàn)，各維管束形狀不同、間隔不明顯，髓射線較窄。隨著發(fā)育，維管束的形狀逐漸不易區(qū)分（圖1-B、1-F、1-J、1-N、1-R、1-V）。木質部中有木射線和導管，莖橫切面在有棱或凹槽處的初生木質部明顯增厚，但發(fā)育至第5 節(jié)莖后，增厚的特征開始消失（圖1-A、1-E、1-I、1-M、1-Q、1-U）。

髓位于莖中央，由較大的薄壁細胞組成，其直徑逐漸增大，第6 節(jié)是第1 節(jié)的1.46 倍；髓率先增后減，但最終增加了1.80%（圖1-A、1-E、1-I、1-M、1-Q、1-U，表1）。

表1 米仔蘭一年生幼莖橫切結構多重比較

2.2 米仔蘭一年生幼莖導管分子隨發(fā)育的變化

按次生壁加厚方式分類，米仔蘭一年生幼莖導管分子類型有：環(huán)紋導管、梯紋導管、網紋導管和孔紋導管（圖2），其中環(huán)紋導管極少。各類導管的比例隨著發(fā)育，從第1～6 節(jié)莖，呈現(xiàn)由以梯紋導管為主向以網紋導管、孔紋導管為主的變化（圖3）。導管分子具尾情況有：兩端具尾、一端具尾一端無尾以及兩端無尾，其中兩端無尾在第3 節(jié)莖開始出現(xiàn)（如圖2、4）。導管分子尾端長度先增后減，從第 1～5 節(jié)莖逐漸上升，在第1～2 節(jié)莖時增加顯著，但第2～5 節(jié)莖的上升趨勢均不顯著，至第5～6 節(jié)莖發(fā)育時期則開始下降，且第6 節(jié)莖導管分子的尾端長度與第1 節(jié)差異不顯著（表2）。

由表2 可知，在發(fā)育過程中，導管分子的長度縮短，寬度增加，二者變化趨勢相反。第1～5節(jié)莖期間導管長度縮短不明顯，彼此差異不顯著；發(fā)育至第6 節(jié)莖時長度顯著下降，與先前時期導管分子的長度呈極顯著差異。導管寬度變化情況與長度類似，在第1～3 節(jié)莖寬度加大不明顯，差異不顯著；從第4 節(jié)莖開始呈顯著加大，發(fā)育至第5～6 節(jié)莖的導管寬度與第1～4 節(jié)莖均呈極顯著差異。

表2 米仔蘭一年生幼莖導管分子特征參數(shù)多重比較

隨著發(fā)育，導管分子的端壁傾斜度不斷增大，但第1～4 節(jié)莖傾斜度增加趨勢不顯著，發(fā)育至第5 節(jié)時傾斜度顯著上升。

3 討論與結論

3.1 米仔蘭一年生幼莖橫切面結構組成及發(fā)育規(guī)律

米仔蘭一年生幼莖橫切面形狀不規(guī)則，結構與一般雙子葉植物相同[26]。在米仔蘭第1～6 節(jié)莖的發(fā)育中表皮最外部均形成了角質膜，保護作用增強[27]。

本研究發(fā)現(xiàn)，米仔蘭幼莖皮層厚度以及薄壁細胞體積逐漸增大，說明隨著發(fā)育，位于皮層的薄壁細胞應對水分降低的能力不斷提高[28]，雖然皮層率呈現(xiàn)下降的趨勢，但占比仍然在30%以上，與張敏等[29]對朝鮮越桔的研究結果類似。從第1～6 節(jié)莖，皮層薄壁細胞的形狀逐漸不規(guī)則，部分被擠壓成扁平狀，與陳存瑞[30]對牡丹的研究結果一致。因此，米仔蘭皮層發(fā)育規(guī)律與其它木本香花植物相同。

米仔蘭幼莖維管束為外韌型，但髓射線較窄、束狀外形不突顯，與一般雙子葉植物不同。初生韌皮部是植物有機物質的運送渠道[31]，初生木質部是植物水分運輸?shù)年P鍵[32]。隨著發(fā)育，其初生韌皮部和初生木質部占比不斷提高，輸導能力逐漸增強。第1～5 節(jié)莖，初生韌皮部率大于初生木質部率，第6 節(jié)莖則相反，說明在第5～6 節(jié)莖發(fā)育時期，束中形成層的分化重心由初生韌皮部轉向初生木質部，幼莖木質化速度進一步提高。

髓中的薄壁細胞體積逐漸增大，是米仔蘭幼莖水分儲存能力提高的表現(xiàn)，同時是莖直徑加大的原因之一[33-34]。

3.2 米仔蘭導管分子發(fā)育規(guī)律及其系統(tǒng)學意義

導管分子特征有：次生壁加厚方式、寬度、長度、具尾類型、尾端長度以及端壁傾斜度等[35]。本研究發(fā)現(xiàn)，米仔蘭一年生幼莖導管分子的各項特征在個體發(fā)育過程中的演化規(guī)律不同。

3.2.1 導管類型導管分子次生壁加厚方式有5種，按照進化順序依次是環(huán)紋導管、螺紋導管、梯紋導管、網紋導管和孔紋導管[36]，次生壁木質化加厚程度增加，管腔加大，輸導效率增強。環(huán)紋和螺紋導管出現(xiàn)在莖發(fā)育早期，梯紋、網紋和孔紋導管出現(xiàn)在莖發(fā)育較成熟時期[37-38]。米仔蘭一年生幼莖發(fā)育后期，網紋和孔紋是次生壁加厚的主要方式。導管寬度越大，輸導效率越高，但寬度加大也更容易栓塞化[39-40]，降低導管分子的長度可以抵御栓塞的形成[41]，同時可增強莖的機械支持力[42]。本研究中，導管長度隨發(fā)育縮短，寬度則增加。

3.2.2 導管具尾及端壁傾斜狀況導管具尾類型有：兩端具尾、一端具尾一端無尾、兩端無尾[43]。本研究中，從發(fā)育初期到發(fā)育后期，類型由兩端具尾、一端具尾一端無尾2 種類型增至3 種類型，且前2 種具尾類型的比例提高。導管無尾較具尾進化，但有學者認為，尾端的形成以及伸長有利于提高水分運輸效率和速率，即原始特征更利于不良環(huán)境[44]；也有研究指出，同種植物導管分子的尾端長度不受環(huán)境因素的影響[45]。米仔蘭導管分子的尾端長度先增后減，發(fā)育初期和后期的尾端長度最小。

導管分子端壁傾斜度的變化是導管分子的演化特征之一[46]。本研究發(fā)現(xiàn)，從第1～6 節(jié)莖，導管分子端壁傾斜度逐漸增大，說明米仔蘭莖導管分子的端壁傾斜度特征較原始[47]。有學者認為，端壁傾斜度增大，上下兩個導管分子接觸的面積加大，輸導效率越高[44]；另有學者持不同意見，認為端壁傾斜度的增加會導致運輸阻力上升，輸導效率降低[38]。因此，筆者認為，不同的植物類型結果不同，要視具體情況而定，可通過測定導水率得到結論。

綜上所述，米仔蘭一年生幼莖的發(fā)育結構呈現(xiàn)一定規(guī)律，與大部分雙子葉植物幼莖相似，同時結構特征與其功能性適應，保障了植株正常生長的需要。本研究從發(fā)育解剖學的角度研究米仔蘭幼莖，比較了米仔蘭與一般雙子葉植物幼莖發(fā)育的異同，但關于楝科植物解剖學的研究鮮有，缺乏與同科植物的比較。因此，需要對其它楝科植物的幼莖進行發(fā)育解剖研究，更進一步地對其進行比較和分析，以得出更加準確的結論。