全 文 ：BFQ〗云南大学学报(自然科学版), 2004 , 26(6):544 ～ 547 CN 53-1045/N　ISSN 0258-7971
Journal of Yunnan University
滇重楼切块繁殖不定芽发生的组织学研究
侯玉平1 , 胡晓立1 , 杨　斌2 , 马绍宾1 , 邓德山2 , 王跃华1
(1.云南大学 生命科学学院 , 云南 昆明　650091;2.云南白药集团股份有限公司 , 云南 昆明　650118)
摘要:对滇重楼切块繁殖过程中不定芽发生及其组织细胞学特征进行了研究.结果表明 , 不定芽仅在根状
茎的节上发生 , 切块上的不定芽 ,起源于薄壁组织细胞脱分化 , 为直接发生 , 不经过愈伤组织阶段.从淀粉粒的
分布等情况推测 , 顶芽具有顶端优势 , 这正是自然状态下 1 个根茎只能产生 1 个芽的原因.滇重楼切块繁殖的
机理是顶端优势的打破.
关键词:滇重楼;切块繁殖;不定芽发生;组织学研究
中图分类号:Q 944.62　　文献标识码:A　　文章编号:0258-7971(2004)06-0544-04
　　滇重楼(Paris polyphy lla var.yunnanensis
(Franch.)Hand.-Mazz)是延龄草科(Trilliaceae)
重楼属(Paris)植物 ,广布于云南 、贵州和四川 ,生
长在海拔 1 400 ～ 3 100 m 的常绿阔叶林 、云南松
林 、竹林 、灌丛或草坡中 ,根茎入药 ,有清热解毒 ,消
肿止痛 ,凉肝定惊之功效 ,用于疔肿痈肿 ,咽喉肿
痛 ,毒蛇咬伤 ,跌扑伤痛 ,惊风抽搐等症 ,是云南白
药 、四川白药 、宫血宁 、夺命丹等一些重要中成药和
新药的主要原料之一[ 1] .收入 2000年版《中华人民
共和国药典》[ 2] .近年来滇重楼原料需求逐步增
大 ,而滇重楼繁殖率低 ,生长缓慢 ,资源再生较慢 ,
大量采挖已使滇重楼野生资源面临日益枯竭的威
胁.对滇重楼的人工繁殖技术已进行了大量的探
索[ 1] ,主要集中在种子繁殖 、组织培养 、切块繁殖
等方面.首先 ,由于重楼种子有二次休眠的特性 ,打
破休眠直至萌发需要较长时间 ,因此利用种子繁
殖 ,技术复杂 、生长周期长.组织培养繁殖方面 ,虽
然各科研机构已做了许多实验研究 ,如用重楼的
茎 、叶 、花蕾作外植体 ,目前仍极难诱导出愈伤组
织 ,一直未有组培繁殖成功的报道[ 1] .切块繁殖方
面 ,近年取得一定进展 ,一次切块繁殖的繁殖系数
可达 16 ～ 27[ 3] ,是目前较为成功但实际上周期较
长的繁殖途径.本文通过对重楼根茎切块繁殖过程
中不定芽发生及其组织细胞学特征进行切片观察
研究 ,拟为重楼的组织培养及其它繁殖途径提供一
定的依据和借鉴.
1　材料和方法
1.1　切块繁殖　冬季 ,在滇重楼倒苗 ,地下茎进入
休眠期后 ,取其根茎 ,以节为基础用锋利的小刀进
行切割 ,切口在相邻 2节间中部 ,然后再视其大小 ,
将此切块分为 2 ～ 4小块.切面力求平滑 ,伤口用草
木灰处理 ,促使切块表面愈合 ,有效地防止干燥和
损伤.将处理好的切块种植于花盆 ,其上覆盖腐殖
土保持湿润 ,保持荫蔽环境.一般切块 2个月后露
白(即根茎节上出现微小的白色芽点),4个月后陆
续有不定芽发生.一般当年不形成植株 ,第 2 年春
天才萌发出地上茎.
1.2　石蜡切片制样　从根茎切割开始至不定芽发
生 ,分期分批取样.用 FAA 固定液固定 ,经酒精系
列脱水 ,二甲苯过渡 ,石蜡包埋 ,切片厚度为 8 ～ 10
μm ,番红-固绿对染 ,中性树胶封片.Olympus光
学显微镜下观察 、照相.
另外 ,用碘-碘化钾染色反应检测不同时期根
茎切段细胞中所含淀粉情况.
2　观察结果
2.1　根茎解剖结构的组织细胞学　滇重楼的根茎
收稿日期:2004-06-01
　基金项目:云南白药集团股份有限公司资助项目(2003).
　作者简介:侯玉平(1981-　),女 ,山东人 ,硕士生 ,主要从事生物多样性和保护生物学方面的研究.
由外到内 ,由栓皮层 、薄壁组织及分布在薄壁组织
中的维管组织组成.
栓皮层由多层长方形细胞组成 ,一般是根茎表
面的薄壁组织细胞经过平周分裂形成 ,细胞壁较
厚 ,栓质化起着保护作用.最外面的栓皮层细胞常
疏松 、不断脱落 ,是因为根茎不断加粗生长 ,一般每
年均在栓皮层下面形成新的栓皮层(图 1a).
根茎内部以薄壁组织为主 ,内面的细胞较外面
的大 ,细胞内贮藏营养物质.细胞的形状及排列均
不规则 ,细胞间具有细胞间隙 ,细胞液泡大 ,细胞质
稀薄 ,只是紧贴细胞壁的一薄层 ,无明显的细胞核 ,
细胞分裂活动较少.有的薄壁细胞较大 ,内含有针
晶束 ,此类细胞丧失生活力 ,成为死细胞 ,同时不再
有有效成分的积累(图 1b).
维管组织在顶芽附近的切段中分布较多 ,发育
较好(图 1c , 1d).其余切段中维管组织发育较弱 ,
散布在薄壁组织中 ,排列不规则 ,纵横不一.
另外 ,淀粉粒分布不均衡 ,顶芽附近切段的薄
壁组织中有明显的着色深的淀粉粒 ,其余切段淀粉
着色不明显.
2.2　不定芽发生过程的组织细胞学　切块繁殖过
程中 ,切块后 ,栓皮层下的多层薄壁组织细胞即陆
续起动分裂.其特征为 ,细胞质开始增多 ,核开始着
色呈球形 ,并向细胞中央移动(图 1e).这标志着分
化了的细胞开始活动起来 ,将脱分化 ,转变为胚性
较强的分生组织细胞.
接着细胞进行活跃的细胞分裂 ,其特征为 ,细
胞呈多边形 ,细胞数目增多 ,细胞质变浓 ,细胞核着
色更深 ,细胞分裂旺盛 、此时分裂没有一定方向 ,分
裂方式为胞质分裂和核分裂同时进行 ,营养物质聚
集在核周围 ,而后产生新的细胞壁 ,产生 2 个子细
胞(图 1f , 1g , 1h).栓皮层内各处的薄壁组织细胞
起动分裂不均匀 ,靠近表层部分细胞分裂比深层显
著 ,表层某些部位细胞分裂显著于表层其他部位.
有维管束在起动分裂的薄壁组织中形成(图 1i).
启动分裂的细胞垂周分裂 ,形成体积更小 、近
似方形的一层分生细胞 ,它可能就是原套原始细胞
(图 1j).其特征为 ,细胞排列整齐 ,细胞质稠密 ,无
液泡 ,细胞核大而圆整 ,位于细胞中央 ,几乎占据整
个细胞.其下方存在形态稍大 ,细胞质浓 ,细胞核大
的胚性细胞 ,它很可能就是原体原始细胞群(图
1j).原体原始细胞的分裂是多方向的 ,向外面平周
分裂形成原套原始细胞 、同时垂周和平周分裂形成
芽原基主体.原套原始细胞内没有观察到淀粉粒的
存在 ,芽原基原始细胞内淀粉粒也很少 ,其中贮藏
物质可能因细胞分裂旺盛而较少.紧接着在原基附
近呈现维管束的进一步发育.
原套和芽原体原始细胞组成的分生细胞团极
性生长 ,形成向栓皮层方向突出的生长锥 ,生长锥
继续生长形成具原套的芽原基.芽原基进一步发
育 ,两侧出现叶原座 ,继而发育成叶原基 ,然后是幼
叶.最终芽原基发育成不定芽.维管束趋于成熟(图
1k).
从碘-碘化钾染色反应也观察到根茎切割后
放置一段时间 ,栓皮层下的薄壁组织细胞中开始积
累浅红色的淀粉多糖类物质 ,这些物质紧紧围绕在
细胞核周围(图 1l),随放置时间的延长淀粉粒着色
加深至蓝黑色(图版 1m).随着芽原基的形成及幼
叶的分化 ,淀粉粒体积由大变小且趋于消失(图版
1n).
从淀粉粒的分布可以看到 ,当整个根茎没有被
切割时 ,一般只能形成一个顶芽 ,腋芽没有发育.此
时淀粉粒集中在顶芽下部薄壁细胞中 ,供应顶芽发
育.但是 ,当一个根茎被切作若干块时 ,几乎每一块
都能形成 1 ～ 2个不定芽 ,这时每一小块都产生了
自己的贮藏物质 ,并且随不定芽的发生及发育有明
显消长变化.
3　讨　论
在植物器官离体培养中 ,芽的再生常有不经过
愈伤组织 ,而由外植体组织直接分化的现象[ 4] ,本
研究表明 ,滇重楼切块繁殖不定芽的发生 ,起源于
薄壁组织细胞脱分化 ,为多细胞起源 ,不经过愈伤
组织阶段 ,为直接发生.这与王丽萍等人[ 3]所做的
云南重楼根茎切割繁殖 ,所观察到的不定芽发生过
程中有愈伤组织形成不同.国外成功地组培了延龄
草属的植物 ,过程中也同样没有观察到愈伤组织的
发生[ 5～ 7] .所以在延龄草科植物中获得愈伤组织
似乎很困难.
淀粉粒在滇重楼中的端向性聚集分布或许能
帮助说明 ,滇重楼的根茎似乎存在顶端优势.因为
在自然状况下 ,重楼属植物的根茎每年均只能产生
1个替代的侧生形顶芽 ,几乎没有发现在 1个根茎
上存在 2个或更多地上枝条的情况 ,这也是该种植
物在自然状况下不能无性繁殖的根本原因.顶芽的
545第 6 期　　　　　　　　　　侯玉平等:滇重楼切块繁殖不定芽发生的组织学研究
图 1　切块繁殖不定芽发生的组织细胞学特征
a:栓皮层(×50);b:针晶束(×90);(c , d):顶芽附近的维管组织(×80 , ×50);e:薄壁组织细胞细胞核开始着色 ,变圆(×60);f , g , h:分
裂特征(×250 , ×250 , ×160);i:维管束开始形成(×120);j:原套原体细胞群(×50);k:维管束发育成熟(×190);l:淀粉粒围绕细胞核(×
200):m:较大的淀粉粒(×150);n:芽原基形成 ,淀粉粒变小 ,趋于消失(×75)
Fig.1 Histological characteristic of adventitions buds formation on rhizome cutting propagation of Paris polyphylla var.yunnanensis
a:Cutis layer(×50);b:Raphid cluster(×90);c , d:Vascular ti ssue on segment nearby terminal bud(×80 , ×50);e:Cell nucleus of parenchyma
cell got round and put easily color(×60);f , g , h:Character of division(Division of cytoplasm and cell nucleus are synch ronic and starch grains sur-
rounds cell nucleus)(×250 , ×250 , ×160);i:Vascular bandle got format ion(×120);j:The init ial cell of tunica-corpus(×50);k:Mature vascular
bandle(×190);l:S tarch grains su rrounds cell nucleus(×200);m:Big starch grains(×150);n:Bud primordium w as formed , starch got smaller and
has disappeared(×75)
546 云南大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　第 26 卷
优先生长可能通过某种机制 ,抑制了其余侧芽的发
育.当人为切块后 ,顶芽的抑制作用被解除 ,顶端优
势被打破 ,腋芽处又开始积累贮藏物质 ,并萌发出
不定芽.由此推断 ,切块的作用在于顶端优势的打
破 ,这也许正是切块繁殖方法的机理所在.
对维管组织的变化和淀粉粒积累量消长的观
察 ,为淀粉在不定芽发生过程中的重要性提供了细
胞解剖学证据.
另外 ,据观察 ,不定芽的发生存在明显的部位
极性 ,因为露白似乎总是发生在节上的某些位点 ,
这些位点是否都是退化的腋芽处 ,滇重楼切块繁殖
不定芽发生 ,其起动分裂的细胞是局限于腋芽 ,还
是所有位点均可发生 ,这一点有待进一步研究.
致谢:感谢云南白药集团中药材优质种源繁育
有限责任公司提供实验材料.感谢袁明同志在图版
制作过程中给予的帮助.
参考文献:
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Histological investigation of adventitious buds formation on
rhizome cutting propagation of Paris polyphylla var.yunnanensis
HOU Yu-ping1 , HU Xiao-li1 , YANG Bin2 , MA Shao-bin1 , DENG De-shan2 , WANG Yue-hua1
(1.School of Life Science , Yunnan University , Kunming 650091 , China;
2.Yunnan Baiy ao G roup Co., L td., Kunming 650118 , China)
Abstract:The formation process of the adventitious buds and their histology on the rhizome cutting prop-
agation of Paris polyphyl la var.yunnanensis (Franch.)Hand.-Mazz w as studied and investigated.The re-
sults showed that forming si te of adventitious buds is generally stem node and bud development is directly f rom
parenchymatous cells by dedif ferentiation wi th no callus phase.The distribution of starch grains suppo rts that
the apical bud has apical dominance.The formation of adventi tious bud on its cut rhizome block in artificial
propagation is most likely the result of disturbing its o riginal apical dominance.
Key words:Paris polyphyl la var.yunnanensis;rhizome cutting propagation;formation of adventitious
buds;histological studies
547第 6 期　　　　　　　　　　侯玉平等:滇重楼切块繁殖不定芽发生的组织学研究