全 文 ：中国农学通报 2012,28(35):307-310
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
在解剖学研究中，人们一般使用石蜡切片和透射
光对植物体的结构进行光学显微镜观察，这种观察方
式和所获得的照片都是成像光的二维投影式的平面图
像[1-8]。这种平面图像常常无法显示出所观察到的组织
和细胞的立体形态与结构特征，并因此导致人们对植
基金项目：河南科技大学专利资助资金“一种松树针叶的制片观察方法”(13000523)。
作者简介：洪亚平，男，1964年出生，河南镇平人，副教授，硕士，主要从事植物学教学与科研工作。通信地址：471003洛阳市涧西区天津路70号河南
科技大学农学院，E-mail：hongyp66@163.com。
收稿日期：2012-03-13，修回日期：2012-05-18。
一种小扁豆内皮层及凯氏带的观察方法
洪亚平
（河南科技大学农学院，河南洛阳 471003）
摘 要：用普通显微镜对幼根石蜡切片观察时，内皮层及凯氏带图像缺乏三维显示效果，为此提出一种获
得小扁豆内皮层及凯氏带三维显示效果图像的方法。利用石蜡制片技术和普通光学显微镜获得小扁豆
内皮层及凯氏带的数码照片，用word软件对这种二维平面图像进行光学信息解析，即可获得具有三维
立体效果的解剖学图像。结果表明，小扁豆内皮层及凯氏带的二维平面图像经光学信息处理后，可获得
具有三维立体效果的、类似扫描电镜的数码照片，能清楚地观察到小扁豆的内皮层及“凯氏带”结构，并
发现二维平面图像中的所谓“凯氏带”，是由内皮层细胞的原生质体在制片过程中脱水收缩形成，不是真
正的“凯氏带”结构。普通光学显微镜的成像光及其数码照片中蕴含着大量的、有关成像物体的三维结
构和化学成分等信息，这些丰富的光学信息目前尚未能进行深入解析。
关键词：光学显微镜；光学信息；三维图像；小扁豆；内皮层；凯氏带
中图分类号：S-03 文献标志码：A 论文编号：2012-0882
An Observing Method on the Endodermis and Casparian Strip in Lens culinaris
Hong Yaping
(College of Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang Henan 471003)
Abstract: When paraffin sections of young roots were observed by a common optical microscope, the obtained
images were lack of three-dimensional effect. The paper gave a method to obtain a three-dimensional-effect
image of the endodermis and Casparian strip in Lens culinaris. Using paraffin section technique and a common
optical microscope, the digital photos of the endodermis and Casparian strip in L. culinaris were taken, and
then the three-dimensional-effect anatomical images were obtained from the two-dimensional images through
optical information analysis with word software. After optical information of two-dimensional images of the
endodermis and Casparian strip in L. culinaris was analyzed, the three-dimensional-effect images were
obtained. These images were similar to SEM micrographs. In the images the structures of the endodermis and
Casparian strip were very clear, and the so-called Casparian strip was not the true structure, which was formed
by the dehydrated protoplasts of the endodermis in the process of paraffin sections. The imaging light and its
digital photos of a common optical microscope contained a large amount of optical information about
three-dimensional structures and chemical compositions etc. of the imaging objects, and the information has
not been able to make a thorough analysis so far.
Key words: optical microscope; optical information; three dimensional image; Lens culinaris Medic.;
endodermis; Casparian strip
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物体的一些微观结构产生错误的认识。在光学显微镜
的成像光及其二维投影式的平面图像中，蕴含着丰富
的、有关成像物体的微观组织和细胞的三维立体结构
及物质成分等多方面的光学信息。但遗憾的是，人们
对此平面图像习以为常，没有人去考虑如何从光学显
微镜的成像光及其照片中获得相关组织和细胞的三维
立体图像和其他信息。笔者曾提出一种立体制片的概
念，但在目前它只能通过制作横切片与表皮的连片来
实现成像物体的三维立体结构观察[9]。笔者新近还提
出了一种对解剖学数码照片的光学信息进行解析的概
念和简单方法，初步实现了将叶横切制片的二维投影
式的平面图像转变为具有三维立体效果的图像，显示
出二维投影式的平面图像所无法显示出的一些结构信
息[10-12]。这种经光学信息处理后的叶结构数码照片，竟
能与K.伊稍《种子植物解剖学》（第二版）的“新鲜冰冻
破裂的菜豆(Phaseolus vulgaris)叶子的扫描电镜下观”
照片相似，具有三维立体效果[13]。由此不难看出，光学
显微镜成像光及其数码照片的光学信息解析优势，但
除叶结构之外再未作进一步的尝试。小扁豆(Lens
culinaris Medic.)是一种小杂粮作物，虽然只在中国的
部分省区有种植，但其营养成分比较丰富，具有较大的
经济价值，其抗逆性新品种的选育具有较大的现实意
义。在植物根的初生结构中，内皮层及凯氏带结构具
有重要的生理作用，控制着维管柱内、外物质的进出，
正确地认识内皮层和凯氏带的结构，对理解植物的生
理活动、抗逆性反应和进行新品种选育都有重要意
义。但通常光学显微镜所观察到的内皮层及凯氏带的
解剖学照片都是二维投影式的平面图像，其中的凯氏
带仅是一条着色较深的带，其具体结构难以从中获得
更多的详细信息。若能够利用光学信息解析的方法将
其二维投影式的平面图像转变为具有三维立体效果的
图像，将会获得更多有关内皮层及凯氏带的结构信
息。本研究拟利用石蜡制片技术和普通光学显微镜，
对小扁豆内皮层及凯氏带的结构进行观察，并将其二
维投影式的平面图像通过光学信息解析转变成具有三
维立体效果的图像，以获得对小扁豆内皮层及凯氏带
结构的正确认识。同时，本研究还将进一步验证对光
学显微镜成像光及其数码照片的光学信息进行解析的
可行性和意义，以引起人们对光学显微镜成像光及其
数码照片的光学信息解析研究的重视，推动其向前深
入发展。
1 材料与方法
1.1 试验材料
在河南省洛阳市市场上购买小扁豆种子，经过水
培或沙培，得到小扁豆种子萌发幼苗。当种子萌发生
长到 5~7天后，收获幼苗，洗净后用于石蜡制片，部分
收获的幼苗存放在70%左右的酒精溶液中备有。
1.2 试验方法
1.2.1 石蜡制片 将幼苗的根茎切下，在 70%酒精溶液
中用番红染色。染色后，对材料进行石蜡包埋。包埋
后，对小扁豆的根段蜡块进行徒手切片；切片后，将蜡
片卷转移到涂有蛋清粘片剂的载玻片上，烘烤展片后
进行脱蜡，脱蜡后采用番红-固绿双重染色进行染色、
制片[10-11]。
1.2.2 照相方法 小扁豆的内皮层及凯氏带在显微镜下
的观察结果，直接利用数码相机进行照相[14-15]。
1.2.3 光学信息解析方法 将小扁豆内皮层及凯氏带的
数码照片复制到Word文档中，沿着照片的一角对照片
进行适当的放大或缩小后，对其选中，使其成为“负
片”，然后按一下键盘上的“PrtSc”（即PrintScreen，打印
屏幕）键，将屏幕图像粘贴到word文档中，经剪切和沿
着照片的一角对照片进行适当的放大或缩小后，获得
小扁豆内皮层及凯氏带的光学信息解析照片[10-11]。
2 结果与分析
2.1 普通光学显微镜下的观察结果
在光学显微镜下对小扁豆幼根的横切片进行观察
时，可以清楚地观察到内皮层细胞中有一条粗而色深
的带状结构，此即“凯氏带”（图1）。在横切片上，它是
一个绕维管柱而生的环状结构。对其放大后，可进一
步观察其结构，但图中显示的图像为二维投影式的平
面图像，不具有三维立体图像的特点（图2）。
2.2 对内皮层和凯氏带的数码照片进行光学信息处理
后的观察结果
对内皮层和凯氏带的数码照片进行光学信息解析
处理后，可见照片中的细胞壁和细胞腔的色彩反差比
较强烈，照片的三维立体效果增强，在一些细胞腔内还
可见到脱水收缩而成的原生质体，内皮层内的“凯氏
带”结构十分明显（图3）。
对经光学信息解析后的照片进行放大（图4），可观
察到：（1）细胞壁和细胞腔的色彩反差更大，细胞及其原
生质体的三维立体感显著增强，不同结构间的差异更
加明显，具有类似扫描电镜的观察效果[13]。（2）在横切片
上，所谓的“凯氏带”结构，不是细胞横向壁上的结构，而
是内皮层细胞的原生质体由于制片时脱水，形成一个
着色较深的带状结构，其三维立体形状应是一个扁囊
状结构，其中的细胞核明显向外突出。（3）在横切片上，
所谓的“凯氏点”，就是内皮层细胞脱水收缩的、带状原
生质体的周缘与细胞壁相连的位置，其光学亮度与内
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洪亚平：一种小扁豆内皮层及凯氏带的观察方法
皮层细胞角隅处的亮度一致，说明其成分的相似性。
此特征以前未见报道，有待于进一步深入研究。
3 讨论
人们通过光学显微镜在对植物内皮层及凯氏带的
切片进行观察时，由于所观察到的都是一个二维投影
式的平面图像，人们因此常误以为内皮层上着色较深
的“带”就是凯氏带，认为它就是内皮层细胞横向壁上
的木质和栓质化的增厚部分。对小扁豆幼根横切片的
解剖学照片进行光学信息处理后，可清楚地观察到内
皮层细胞上的“凯氏带”实际上是由内皮层细胞的原生
质体脱水收缩而形成的一个结构，在横切片上其两端
与“凯氏点”相连。即使不观察其纵切片，也不难得知
所谓的“凯氏带”，其立体结构是一个扁囊状的结构，其
边缘与内皮层细胞径向壁、横向壁相连。可见，如果不
是对小扁豆幼根横切片的照片进行光学信息解析，获
得具有三维立体效果的数码照片，就很难意识到通常
光学显微镜下所观察到的、所谓的“凯氏带”结构，其实
不是内皮层细胞壁上的结构，即不是横向和径向壁上
真正的“凯氏带”结构。
在利用普通光学显微镜对小扁豆幼根进行观察
时，由于组织和细胞的成分、结构和位置等差异，形成
了不同的光学信息，这些光学信息以成像光的形式被
保存在数码照片中。对其光学信息进行解析处理，可
以将保存在数码照片中的有关成像物体的成分、结构
和位置等丰富的光学信息，以肉眼可见的不同色彩、不
同光强等的差异形式提取、显示出来，从而实现将二维
投影式的平面图像转变为具有三维立体效果的图像。
光学显微镜的成像光及其数码照片中蕴含着物质
成分、三维结构等多种类型的、丰富的光学信息，这些
信息可以通过控制切片厚度、染色反差和透明程度等
得到加强。目前，有关光学显微镜成像光及其照片的
光学信息解析，无相应的理论和方法，而且只能以数码
照片为处理对象。笔者只是利用现有word软件所具
有的简单功能，实现了对数码照片中所蕴含的光学信
息的初步解析，但还无法对成像物体的物质成分、结构
和位置等更为丰富的光学信息进行深入的解析。如果
能进一步研究、设计和开发出针对成像光及其数码照
片光学信息进行解析的方法和软件，将可以获得能够
显示出成像物体相关物质成分、结构和空间位置等信
息的数码照片，其立体感也将更加逼近扫描电镜照片，
图1 小扁豆维管柱外的内皮层和凯氏带 图2 小扁豆内皮层凯氏带的放大
图3 小扁豆维管柱和内皮层的凯氏带 图4 经光学信息解析处理后的内皮层凯氏带的放大照片
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它将使组织与细胞的成分和微观结构的特征及其差异
更加显明，辨识更加容易。
4 结论
用普通光学显微镜对小扁豆幼根的横切片进行观
察时，所观察到的小扁豆内皮层及凯氏带缺乏三维显
示效果，利用光学信息解析方法则可以获得植物内皮
层及凯氏带的具有三维立体效果的、类似扫描电镜的
数码照片。该照片清楚地显示出通常所观察到的内皮
层“凯氏带”结构，是由于内皮层细胞的原生质体在制
片时脱水收缩形成，不是真正的“凯氏带”结构，显示出
光学信息解析方法在植物解剖学研究领域的广阔应用
前景。
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致谢：小扁豆幼根的石蜡制片由本院2011届毕业生邓
济承（现为甘肃农业大学硕士研究生）完成，笔者在此
表示衷心感谢。
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