全 文 ：河北科技师范学院学报 第 0 2卷第 4 期 , 2 0 6 年 12 月
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两型豆营养器官解剖学研究
郭学民 , 徐兴友 , 孟宪东 , 乔亚科 , 李 强 ’
( l 河北科技师范学院野生植物资源应用研究所 ,河北 秦皇岛 , 0 66 0 )
摘要 : 对两型豆的营养器官进行解剖学研究表明 ,两型豆根的初生木质部为 4 原型 ;茎的初生维管束中有 3
大束和 5 一 7 小束 ,两个大维管束之间夹有 2 一 3个小维管束 ,所有维管束在茎的横切面上呈环状排列 ;茎的次
生结构中的次生韧皮部的韧皮纤维发达 ;地下茎的结构和茎的结构相似 ;叶片下表皮细胞内有单晶存在 ,上表
皮无气孔 ;上胚轴的维管束呈 “ T’ 字形 。
关键词 : 两型豆 ; 营养器宫 ; 解剖学
中图分类号 : 9Q 49 . 751 . 9 文献标识码 : A 文章编号 : 1672 一9 83 ( 20 6) 04 办X)[ 5拐
两型豆 ( Amp h ic a 甲a e a e dg ew o 叮h ii B e n ht . )为豆科 (玩gu m i n o s a e )蝶形花亚科 ( P a pi l i o n o id e a e )两型豆
属 (A呷h ic a , a ae )缠绕草质藤本 。 它的种子可人药 , 医治妇科病 ;茎叶可做牲畜饲料 ;它地上 、地下都结
种子 ,可作为发育植物学的模式植物 ;所含异黄酮具有抗氧化 、 抗肿瘤 、抗炎 、抗菌等作用 [’ 一 ’ ] 。 目前 ,仅
见到两型豆种子萌发和种皮 、果皮 、花粉 、叶表皮及花器官扫描电镜观察等报道 [` 一 ’ ] ,本研究以冀东地区
两型豆为试材 ,对营养器官进行解剖学观察 , 以期为两型豆的相关研究提供理论参考 。
1 材料和方法
1
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1 材料
两型豆种子采自河北省青龙县祖山自然保护区 。 根据两型豆的发育情况 , 试验材料分次采得 。
20 3年 6 月 1 日 ,将经小刀破皮的两型豆种子均匀撒在培养皿中用 自来水浸湿的滤纸上 ,每个培养皿
10 粒 ,共 3 个培养皿 ,在室温下培养 ,每日加清水 1 次 ,至 6 月 15 日 , 幼根达 3 c m 左右 ,从第 1 培养皿取
其根尖 ,用 FA A 固定 。 6 月 20 日 ,上胚轴达 4 c m 左右 ,从第 2 培养皿取其上胚轴 ,用 F A A 固定 。 7 月 2
日 ,从第 3 培养皿取第 l 和第 2 片真叶之间的茎 ,用 FA A 固定 。
20 03 年 7 月 19 日 ,从河北科技师范学院农学系实验站田间两型豆小区取其根 、 第 3 节间 、地下茎 、
叶和叶柄 , 用 FA A 固定 。
20 3 年 10 月 5 日 ,在收获两型豆时 ,采集老根 、 老茎 、 地下茎 ,用 F A A 固定 。
1
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2 方法
将所固定的材料 ,进行系列酒精脱水 ,二甲苯透明 ,然后通过浸蜡 、包埋 、切片 、展片 ,番红初染 ,亮绿
复染 ,加拿大树胶封片 , 在显微镜下观察 、测量并照相 。
2 结果与分析
2
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1 根的结构
从图版 I一1 可看出 ,表皮厚约 5 林m ,皮层由 6 一 7 层薄壁细胞组成 , 厚约 190 . 75 叩 ,外皮层细胞厚
约 17 2 . 5 卜m 。 初生木质部为 4 原型 ,后生木质导管为一列 ,偶见两列 。
2
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2 茎的结构
2
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2
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1 茎的初生结构 从图版 I一 可看出 ,表皮细胞内有淀粉粒 ,有的表皮细胞向外突出形成表皮毛 。
皮层由 4 一 6 层细胞组成 , 靠近表皮的 l 一 4 层细胞为厚角组织 , 内含淀粉粒 , 皮层薄壁细胞 2 一 3
基金项目 :河北省科技厅资助项目 (项 目编号 : 992 303 13 )部分内容。
* 河北科技师范学院农学系 20 X() 级本科生 。
收稿日期 : 2 0( 拓刀 5一 7 ; 修改稿收到日期 : 20 06 一 1 1一 18
河北科技师范学院学报 20 卷
层 , 内也含淀粉粒 。 维管束中有 3 大束和 5 一 7 小束 , 两个大维管束之间常夹有 2 一 3 个小维管束 ,所有
维管束在横切面上呈环状排列 。 大维管束的初生木质部有 2 一 3 列导管 ,小维管束的初生木质部有 l 列
导管 ,导管之间是木薄壁细胞 ,细胞较小 , 内含淀粉粒 。 中心为髓 ,细胞内含淀粉粒 。
2
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2
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2 茎的次生结构 从图版 I一 可看出 ,表皮由一层细胞组成 ,皮层由 3 一 4 薄壁细胞组成 。 韧皮部
纤维发达 ,一般 2 一 3 层细胞 ,在茎的横切面上呈环状排列 。
2
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2
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3 地下茎的结构 表皮厚约 10 林m ,有表皮毛 。 皮层由 4 一 5 层多边形和近似圆形的薄壁细胞组
成 ,厚约 11 林m , 内含有淀粉粒 (图版 14 ) 。 维管束 8 个 ,近似圆形 。 在木质部顶端两侧各有一部分初
生韧皮部 ,两部分初生韧皮部由 2 一 3 个薄壁细胞相连 ,初生木质部有 2 一 3 个导管 , 韧皮部的韧皮纤维
发达 , 中心为髓细胞内含淀粉粒 ,无周皮( 图版 I一 5 ) 。
2
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3 叶的结构
2
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3
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1 叶的形态特征 两型豆为三出羽状复叶 。 总叶柄长 2 一 5 . 5 c m ;小叶薄纸质或近膜质 ,顶生小
叶菱状卵形 , 长 2 . 5 一 5 . 5 C m ,宽 2 一 5 Cm ,先端钝或短尖 ,常具有细尖头 ,基部圆形 、宽楔形 ,表皮常被贴
伏的柔毛 ,基出脉 3 ,纤细 ,小叶柄短 ;侧生小叶稍小 ,常偏斜( 图版 I一 or ) 。
2
.
3
.
2 叶片的解剖结构 从图版 I石 , I一7 可看出 ,表皮细胞呈长方形 ,偶有圆形 。 上表皮厚约 9 . 5 林m ,
无气孔 ;下表皮厚约 9 . 3 林m , 细胞内有单晶 , 具气孔 ;上下表皮都有表皮毛 。 栅栏组织 2 层细胞 ,厚约
26
.
75 林m ;海绵组织厚约 12 . 13 林m 。 从主脉横切面看 ,叶脉向下突出形成不规则的扇环结构 ,向上突出
形成三角形结构 。 表皮由一层不规则的细胞组成 ,表皮内侧为 2 一 3 层厚角细胞 。 厚角组织内多为薄壁
细胞 ,其中扇环结构由 7 一 8 层薄壁细胞组成 ,厚约 16 7 . 5 林;m 三角形结构由 5 一 6 层薄壁细胞组成 ,厚
约 83 . 75 林m 。 主脉维管束位于扇环结构中央 ,木质部位于近轴面 ,其内并排 3 列导管 , 韧皮部位于远轴
面 ,维管束的外面有一圈排列整齐的长圆形薄壁细胞组成的维管束鞘 。
2
.
3
.
3 叶栖的解剖结构 两型豆总叶柄基部与总叶柄其它部位结构明显不同 。
总叶柄基部膨大为不规则的圆锥状 。 表皮由一层近长方形细胞组成 ,有的表皮细胞向外突出形成表
皮毛 。 皮层由 8 一 9 层大型多边形薄壁细胞组成 ,排列疏松 ,厚约 3 or 叩 , 占其横切面的绝大部分 ,从外到
内细胞由大变小 。 维管束在横切面上呈放射状排列 ,初生韧皮部排列在外侧 ,细胞较小 ,并且有一小列韧
皮薄壁细胞分隔成两部分 ,每一部分呈弧形 。 韧皮部以内有 2 一 3 层扁平的细胞 ,初生木质部导管有的呈
列排列 ,有的不规则排列 ,木薄壁细胞较小 ,有的壁已经加厚 。 髓由小型薄壁细胞组成 (图版 l 一 8 ) 。
总叶柄上部的横切面呈不规则的 “ u ” 字形 。 表皮由一层近长方形细胞组成 ,排列紧密 ,有的表皮细
胞向外突起形成表皮毛 。 皮层靠近表皮下的一层细胞为厚角组织 ,角隅加厚不明显 ,其余为较大的薄壁
细胞 , 3 一 4 层 。 维管束圆形 ,总叶柄中有 5 个大维管束 。 木质部导管呈列排列 , 每个维管束有 4 列 , 每
列导管中有 3 一 5 个导管 。 小维管束和大维管束结构基本相似 , 只是导管数少 。 髓射线由 5 一 6 层大型
薄壁细胞组成 。 髓位于总叶柄的中央 ,在总叶柄的横切面中占有较大面积 。 叶柄近轴的两侧向外突出 ,
形成 2 个突起 ,每个突起中各有一个小维管束 (图版 I一 ) 。
2
.
4 上胚轴的结构
从图版 I一n 可看出 ,两型豆上胚轴表皮由 l 层近方形细胞组成 , 排列紧密 ,外壁有角质层 , 有的表
皮细胞向外突出形成表皮毛 ,偶见气孔 。 皮层靠近表皮的 1 一 3 层细胞为厚角组织 , 内含有叶绿体 , 皮层
薄壁细胞多层 ,细胞大小悬殊 ,形状不规则 ,有的含有淀粉粒 ,有淀粉鞘 。 维管束数为 8 , 在横切面上单
个维管束呈 “ T’ ,字形 ,环状排列 。 初生韧皮部排列在外侧 ,细胞较小 ,被 1 一 3 个细胞壁上未加厚的导管
分子分隔在左右两部分 ,成为维管束的两翼 ,每一部分呈三角形 。 初生木质部包括 1 一 2 列发育完全或
不完全的导管分子 ,导管分子由内到外依次增大 。 木薄壁细胞较小 , 多以单层包绕在导管列的外围。 束
内形成层分为左右两部分 ,分别位于左右初生韧皮部与后生木质部尚未发育成熟的导管之间。 髓射线
包含 6 一 8 列细胞 ,较宽 。 髓位于上胚轴的中心 ,在横切面上占的面积较大 , 细胞常含淀粉粒 。
2
.
5 下胚轴的结构
从图版 I一 12 可看出 , 两型豆下胚轴表皮由 1层椭圆形组成细胞 。 皮层由 6 一 8 层多边形和近似圆形
的薄壁细胞组成 ,厚约 70 一 12 5 林m 。
4 期 郭学民等 两型豆营养器官解剖学研究
维管束为 4 束 ,在下胚轴的横切面上占的面积较大 ;每个韧皮部中有 3 一 4 个细胞被染成红色 , 可能
是韧皮纤维 ;木质部中有多列导管 ,导管木质化程度低 , 多数未被染成红色 ,中央有髓 。
3 结论与讨论
植物组织是植物体完成各项生理功能的结构基础 ,植物长期生活于自然环境之中 ,逐渐演化出各种
形态结构 ,来适应它们所生活的环境 ,借以生存和延续后代 ,而植物的形态结构又决定了它们所具有的
特性和功能 { ’ o ] 。
厚角组织是较持久的支持组织 ,其细胞壁的主要成分是纤维素和果胶质 , 所以它较坚韧 ,其拉力可
与纤维相比 ,并能承受机械应力 L” · ’ ` 〕 ,是缠绕茎 、攀援茎 、甸旬茎具有强大支持力的适应性结构之一 [川 。
两型豆属于攀援植物 ,其幼茎的皮层中存在大量的厚角组织 ,这对两型豆的攀援可起到强有力的支持作
用 [” ] 。 另外 ,两型豆茎的韧皮纤维发达 ,在茎的横切面上呈环状排列 ,是两型豆茎的主要支持骨架 。 发
达的机械组织使得两型豆的茎象钢丝一样具有很强的弹性和韧性 ,这对两型豆的攀援生活极为有利 。
两型豆薄壁细胞中常含有淀粉粒 ,在茎中尤为明显 ,这与扫描电镜的观察结果一致 ,其原因可能是
由于试验用两型豆原产地的海拔较高 ,昼夜温差较大 ,有利于光合产物的积累 。 遇到寒冷的天气时 ,这
些光合产物可以转化成糖 , 以增强两型豆植株的抗寒能力〔’ ` ] 。 而营养生长时期的地下茎中有大量的淀
粉粒 ,在生殖生长时期的地下茎中却没有发现淀粉粒的存在 ,可能是地下种子的发育把淀粉粒消耗掉的
缘故。
两型豆叶脉附近有单晶的存在 ,这可能是由于两型豆在原产地的生活环境光照弱 、温度变化大等的
原因 〔` , } 。 这些结晶也可能对两型豆的抗寒 、 耐阴、 耐土壤贫痔等特性有积极的作用 。
叶的上表皮没有气孔 ,这与郭学民等 [’ 〕的观察结果一致 ,上表皮没有气孔一方面可减少水分的蒸
发 ,可起到保水 、抗早作用 〔` , ] ,另一方面可减少病菌从气孔的侵人 ;上下表皮均有表皮毛分布 ,这也成为
病菌侵入的障碍 , 因此 ,两型豆的叶片具有一定的抗病性 [,] 。
参考文献 :
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河北科技师范学院学报 0 2卷
图版 I 两型豆营养器官形态与解剖结构图片
图版 I 说明 :
1 根毛区横切面 ,示初生结构 (40 x ) ; 7 叶片中部主脉横切面 ( 40 x ) ;
2 幼茎横切面 , 示初生结构 ( l o x ) ; 8 总叶柄基部横切面 ( 40 x ) ;
3 茎的横切面 ,示次生结构 ( l o x ) ; 9 总叶柄上部横切面 ( 40 x ) ;
4 营养生长时期的地下茎横切面 ( 40 x ) ; 10 叶形 ;
5 生殖生长时期的地下茎横切面 ( 40 x ) ; 1 上胚轴横切面 ( 10 x ) ;
6 叶片横切面 ( 4 0 x ) ; 12 下胚轴横切面 ( 4O x ) :
a 根毛 , b 后生木质部 , C 韧皮薄壁细胞 , d 厚壁细胞 , e 韧皮纤维 , f 淀粉粒 , g 表皮毛 , h 叶柄基部 , I 瘤状突起。
作者简介 : 郭学民 ( 19 65 一 ) , 男 ,博士 , 副教授 。 主要研究方向 : 从事植物学教学和研究工作 。
(责任编辑 : 石瑞珍 )
(下转至第 13 页 )
4期 徐兴友等 老岭自然保护区野生观赏植物资源 l 3
研究 ,制定相应的法律法规 ,依法管理 ,科学规划 ,杜绝盲目性与掠夺性开发 , 真正做到保护与开发并重 ,
植物资源能永续利用 。
参考文献 :
徐兴友 . 老岭自然保护区的野生果树种质资源【J] . 河北林果研究 , 19 98 , ( 1 ) : 79 一2 .
贺士元 . 河北植物志 (第一卷 )〔M 〕. 石家庄 :河北科学技术出版社 , 198.6
贺士元 . 河北植物志 (第二卷 )【M 〕. 石家庄 :河北科学技术出版社 , 198 .
贺士元 . 河北植物志 (第三卷 ) 【M 〕. 石家庄 :河北科学技术出版社 , 1991 .
徐兴友 ,王同坤 ,孟宪东 ,等. 燕山东段野生花灌木资源及其在园林中的应用 〔J 〕. 河北职业技术师范学院学报 ,
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王清玲 ,苏建华 . 天宝岩自然保护区观赏植物资源调查【J〕. 林业科技开发 , 20( ) 0 , 14 ( 5 ) : 21 一 3 .
涂英芳 . 长白山野生观赏植物【M ] . 北京 : 中国林业出版社 , 19 93 .
, .J, ,飞.Jó ,. .`,`内`ù月峙.、úreJùwe.LFIL
飞.J,胜胜了O月
作者简介 : 徐兴友 ( 19 64 一 ) , 男 ,博士 , 教授 。 主要研究方向: 从事野生植物资源的保护与利用研究。
(责任编辑 : 石瑞珍 )
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(上接第 8 页 )
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