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        見(jiàn)血封喉葉的解剖結(jié)構(gòu)及其生態(tài)適應(yīng)性研究

        2023-10-30 10:38:34陳一鑫胡德志王毅吳鈿
        熱帶林業(yè) 2023年3期
        關(guān)鍵詞:葉肉維管束葉脈

        陳一鑫,胡德志,王毅,吳鈿

        廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院,廣東湛江 524088

        見(jiàn)血封喉(Antiaris toxicaria)是??埔?jiàn)血封喉屬的大喬木,分布于廣東(雷州半島)、海南、廣西及云南南部等地。資料記載其乳汁有劇毒,人畜中毒可致死,樹(shù)液可以制毒箭獵獸用,莖皮纖維可作繩索[1];乳汁入藥可用于泄瀉、催吐、強(qiáng)心,還可用作麻醉劑;種子也有毒,入藥解熱止瀉,用于痢疾[2]。見(jiàn)血封喉樹(shù)高大挺拔、樹(shù)姿優(yōu)美、枝葉繁茂、板狀根奇特、耐貧瘠、抗風(fēng)性強(qiáng),因此其也是極具觀賞價(jià)值的風(fēng)水林樹(shù)種[3]。見(jiàn)血封喉在雷州半島的村落中多呈單株的零星分布,2018 年被列為廣東省第一批重點(diǎn)保護(hù)野生植物,同時(shí)也是中國(guó)珍稀瀕危保護(hù)植物名錄中的三級(jí)保護(hù)植物[3-4]。長(zhǎng)期以來(lái),望名生畏的物種名稱為該物種蒙上神秘的色彩,因此,有關(guān)見(jiàn)血封喉的研究多集中在對(duì)其乳汁的化學(xué)成分及其毒性方面。李輝等[5]從見(jiàn)血封喉的樹(shù)葉中分離得到了6 個(gè)化合物;闕東枚等[6-7]對(duì)見(jiàn)血封喉的根中類黃酮的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了鑒定及抗菌活性測(cè)試,并從見(jiàn)血封喉乳汁分離得到4 個(gè)強(qiáng)心苷類化合物;董文化等[8]研究了見(jiàn)血封喉種子強(qiáng)心苷類化合物及其細(xì)胞毒活性。另外,管志斌等[9]也曾對(duì)見(jiàn)血封喉的生長(zhǎng)、物候和種子萌發(fā)等生物學(xué)特性進(jìn)行觀察;姜立珍等[10]對(duì)見(jiàn)血封喉進(jìn)行組織培養(yǎng)研究,而從解剖學(xué)的角度進(jìn)行研究則未見(jiàn)報(bào)道。該文通過(guò)對(duì)見(jiàn)血封喉葉片的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,旨在探索其葉的解剖結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性,揭示其瀕危的內(nèi)在原因,為這一物種進(jìn)一步的保護(hù)、開(kāi)發(fā)和利用提供解剖學(xué)的基礎(chǔ)資料。

        1 材料與方法

        在對(duì)雷州半島村落零星分布的見(jiàn)血封喉植株調(diào)查的基礎(chǔ)上,確定以分別生長(zhǎng)于湛江市湖光巖風(fēng)景區(qū)、湛江市麻章鎮(zhèn)云頭上村和謝家村,生長(zhǎng)良好、樹(shù)齡在100a 以上的3 棵見(jiàn)血封喉古樹(shù)作為取材的目標(biāo)植株進(jìn)行研究;每一植株選取生長(zhǎng)正常、發(fā)育成熟、無(wú)病蟲(chóng)害的葉片各10 枚。

        1.1 石蠟切片

        在葉片中間沿中脈的兩側(cè)切取長(zhǎng)10mm、寬5mm的小塊,立刻置于FAA 固定液中并抽真空,固定48h以上,采用常規(guī)的石蠟切片法進(jìn)行切片,切片厚度12μm,用番紅—固綠對(duì)染,中性樹(shù)膠封片。

        1.2 葉表皮制片

        材料在FAA 固定液固定24h 后,轉(zhuǎn)入次氯酸鈉溶液離析至表皮與葉肉充分解離,再用毛筆刷去葉肉,得到葉片的上、下表皮,滴加蒸餾水制成臨時(shí)玻片標(biāo)本。

        所有制片均在顯微鏡下觀察并拍照記錄。

        2 結(jié)果與分析

        與一般植物葉片的結(jié)構(gòu)相同,見(jiàn)血封喉葉的解剖結(jié)構(gòu)分為表皮、葉肉和葉脈3 個(gè)部分。不同地點(diǎn)所采集的見(jiàn)血封喉植株的葉片,在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有明顯差異。

        2.1 表皮

        見(jiàn)血封喉的葉片上、下表皮大部分由單層的生活細(xì)胞組成,在靠中脈處的上表皮有少量的復(fù)表皮(圖1a、b),表皮細(xì)胞外壁覆蓋有明顯的角質(zhì)膜。一般認(rèn)為,角質(zhì)膜可降低水分蒸騰,其厚薄隨植物種類以及生態(tài)環(huán)境的不同而有差異,明顯的角質(zhì)膜一定程度說(shuō)明了見(jiàn)血封喉的葉具有較強(qiáng)的耐旱能力。上表皮沒(méi)有氣孔器(圖1c),其細(xì)胞厚度約為下表皮細(xì)胞的2 倍~3 倍(圖1b);下表皮的氣孔器由2 個(gè)腎形的保衛(wèi)細(xì)胞組成(圖1d),保衛(wèi)細(xì)胞與表皮細(xì)胞在同一平面上,孔下室較?。▓D1b)。表皮毛多沿著葉脈的表面分布(圖1c),下表皮的表皮毛多于上表皮;表皮毛呈圓錐形,由單個(gè)細(xì)胞構(gòu)成,壁厚,表面還有乳頭狀的突起,基部比一般表皮細(xì)胞寬大(圖1d、e),這也是見(jiàn)血封喉葉片手感粗糙的主要原因。一般認(rèn)為,表皮毛既可防止生物侵害,又可削弱強(qiáng)光的影響,減少水分蒸騰,是植物抗旱的結(jié)構(gòu)特征。在表皮上還有少量的腺鱗,其基部由1 個(gè)細(xì)胞組成極短的柄部,頭部則由多個(gè)細(xì)胞構(gòu)成(圖1f)。表皮毛和腺鱗的存在,均加強(qiáng)了表皮的保護(hù)功能。另外,沿著葉脈的部分表皮細(xì)胞中還可見(jiàn)碳酸鈣晶體(圖1c),這與余文映等[11]的研究,碳酸鈣晶體常存在于??频戎参锶~的表皮細(xì)胞中是相吻合的。

        圖1 見(jiàn)血封喉葉的解剖結(jié)構(gòu)Fig.1 Anatomic Characteristics of the Antiaris toxicaria Leaf

        2.2 葉肉

        橫切面觀察,見(jiàn)血封喉的葉是等面葉,柵欄組織多層,靠近上表皮的柵欄組織細(xì)胞呈長(zhǎng)柱形,排列整齊,細(xì)胞間隙極小,而內(nèi)方的柵欄組織細(xì)胞長(zhǎng)度稍短,細(xì)胞間隙略大;靠下表皮的柵欄組織細(xì)胞呈短柱形,細(xì)胞間隙也較??;海綿組織的量極少,在葉肉組織的部分區(qū)域甚至全部由柵欄組織構(gòu)成(圖1a、b),這是陽(yáng)地植物葉的結(jié)構(gòu)特征,說(shuō)明見(jiàn)血封喉的葉片具有比一般植物葉片更強(qiáng)的光合作用能力,適合強(qiáng)光的生長(zhǎng)環(huán)境。部分葉肉細(xì)胞中還可見(jiàn)含有晶體(圖1g)。晶體被認(rèn)為是細(xì)胞代謝廢物的臨時(shí)貯存形式,對(duì)維持細(xì)胞代謝的內(nèi)環(huán)境有積極的意義。晶體的形成可以減少過(guò)多的酸對(duì)植物所產(chǎn)生的毒害。

        2.3 葉脈

        葉脈在葉的兩面均凸起,背面凸起明顯(圖1h)。位于葉脈的表皮細(xì)胞相對(duì)較小,表皮內(nèi)為厚角組織和基本組織,在基本組織中可見(jiàn)許多被染成褐色的細(xì)胞,這是由于在這些薄壁細(xì)胞中有單寧存在,單寧可氧化成在顯微鏡下容易看到的褐色或紅褐色的鞣酐,因此把這些呈紅褐色的細(xì)胞稱為單寧異細(xì)胞[12];在靠近維管束的基本組織區(qū)域,分散分布著一些橫切面呈網(wǎng)狀的分泌細(xì)胞(圖1i),其形態(tài)與榕樹(shù)(Ficus microcarpa)葉肉組織中的分泌細(xì)胞相似[13],分泌細(xì)胞所產(chǎn)生的分泌物積累在細(xì)胞或細(xì)胞腔內(nèi),這些分泌細(xì)胞是否與產(chǎn)生有毒的乳汁有關(guān),有待進(jìn)一步研究。葉脈中的維管束大體上排成一圈,木質(zhì)部在內(nèi)方,韌皮部在外方,靠上方有2 個(gè)~3 個(gè)維管束;靠下方的維管束呈月牙形排列,導(dǎo)管的管腔大,這是起輸導(dǎo)作用的主要部位;韌皮纖維非常發(fā)達(dá);中央部分由7 個(gè)~8 個(gè)分化不完整的小型維管束及少量的薄壁細(xì)胞組成(圖1h)。這種葉脈的結(jié)構(gòu),與大多數(shù)雙子葉植物的葉脈維管束呈半月形排列略有不同,而與同屬于??频牟_蜜(Artocarpus heterophyllus)的葉脈結(jié)構(gòu)相似[14]。

        3 結(jié)論與討論

        3.1 結(jié)論

        見(jiàn)血封喉的葉是等面葉,氣孔器只存在于下表皮,柵欄組織發(fā)達(dá),光合作用能力強(qiáng),具有旱生植物和陽(yáng)地植物葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),表明該植物耐旱、喜光,生態(tài)適應(yīng)性較強(qiáng),適合生長(zhǎng)于高溫、高濕的廣東、廣西、海南等熱帶、亞熱帶地區(qū)。若無(wú)人為因素的影響,見(jiàn)血封喉可擺脫瀕危的狀態(tài),并以其優(yōu)美的樹(shù)姿、良好的環(huán)境適應(yīng)性,成為熱帶、亞熱帶地區(qū)極具觀賞價(jià)值的園林綠化樹(shù)種和重要的藥用植物資源。

        3.2 討論

        葉是植物體進(jìn)行光合作用和蒸騰作用的主要器官,葉的形態(tài)結(jié)構(gòu)隨生態(tài)環(huán)境的變異性和可塑性是最大的。見(jiàn)血封喉的葉兩面都是柵欄組織,表皮角質(zhì)膜較厚,氣孔器只存在于下表皮,具有明顯的旱生植物葉的結(jié)構(gòu)特征;但表皮上的氣孔器不向葉肉內(nèi)凹陷而與表皮細(xì)胞處于同一平面,大部分的表皮只是單層的細(xì)胞,這又與典型的旱生植物略有不同,說(shuō)明見(jiàn)血封喉在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)環(huán)境條件要求較高,其葉雖然比較耐旱,但僅能在溫度和濕度都比較高的地區(qū)生長(zhǎng),這與其自然分布在北回歸線以南地區(qū),屬于“窄域分布種”[15]是相吻合的。葉肉中柵欄組織發(fā)達(dá),部分區(qū)域全由柵欄組織構(gòu)成,多層的柵欄組織有利于其在強(qiáng)光下進(jìn)行光合作用[16]。另外,在葉肉和葉脈的基本組織中有較多的單寧異細(xì)胞,單寧的存在對(duì)植物體具有保護(hù)、抗水解、抗腐爛和防止動(dòng)物危害的作用[17],還可抑制細(xì)菌和真菌的侵染,這對(duì)其適應(yīng)環(huán)境是有利的。見(jiàn)血封喉葉的解剖結(jié)構(gòu)在一定程度上反映了其具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在最新發(fā)布的國(guó)家林業(yè)和草原局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公告(2021 年第15號(hào))《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》中,見(jiàn)血封喉已經(jīng)不在該名錄中。至于見(jiàn)血封喉因何一度成為瀕危植物和國(guó)家三級(jí)保護(hù)植物,馬其俠等[15]認(rèn)為主要是人為砍伐破壞造成的,因?yàn)橐?jiàn)血封喉是有毒植物,村民不但不會(huì)引種,而且會(huì)加以砍伐;然而,從雷州半島村落中常見(jiàn)上百年的古樹(shù)與村民和諧相處,未見(jiàn)有人、畜受傷害的現(xiàn)象來(lái)看,見(jiàn)血封喉的毒性是否有如其名以及眾多報(bào)道所言之劇毒有待商榷。

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