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Ultrastructure and Accumulation Law of Chlorogenic Acid in Lonicera confusa DC. Flower at Different Developmental Stages

华南忍冬不同发育阶段花超微结构及其绿原酸积累规律研究



全 文 :园 艺 学 报 2012,39(11):2206–2216 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2012–06–26;修回日期:2012–10–23
基金项目:国家自然科学基金项目(30800077);广东省自然科学基金项目(5006633)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:ihepu@126.com;gengshilei@tom.com)
华南忍冬不同发育阶段花超微结构及其绿原酸
积累规律研究
莫爱琼 1,赵 晟 2,万小荣 1,*,耿世磊 2,*
(1 仲恺农业工程学院教学科研基地,广州 510225;2华南农业大学生命科学学院,广州 510642)
摘 要:采用透射电子显微镜、组织化学和荧光显微镜相结合的方法对华南忍冬(Lonicera confusa
DC.)不同发育阶段的花结构差异及其绿原酸积累规律进行系统分析。结果显示:随着花的发育,花冠筒
叶绿体结构逐渐完善并积累淀粉粒,幼蕾期叶绿体已有基粒和基粒片层出现,但没有明显的淀粉粒出现;
绿蕾期叶绿体结构完整,积累有一至数个淀粉粒;白蕾期叶绿体数量少,含有丰富的淀粉粒;银花期和
金花期叶绿体极少;花冠筒木质部导管细胞壁逐渐木质化加厚。在花冠筒中,幼蕾期和绿蕾期绿原酸含
量丰富;白蕾期薄壁细胞内绿原酸含量开始减少,维管束仍积累较多的绿原酸;银花期和金花期薄壁细
胞绿原酸含量进一步减少且分散分布,维管束累积的绿原酸也减少,主要分布在木射线中。在花萼筒—
子房中,不同发育阶段,其薄壁细胞、维管束、中轴胎座和胚珠都有绿原酸分布。表明绿原酸可能在叶
绿体内合成,然后转至细胞液中聚合,最后在液泡内积累;叶绿体中淀粉粒数量与绿原酸合成呈负相关。
关键词:华南忍冬;发育阶段;花超微结构;绿原酸;积累规律
中图分类号:S 687.3 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2012)11-2206-11

Ultrastructure and Accumulation Law of Chlorogenic Acid in Lonicera
confusa DC. Flower at Different Developmental Stages
MO Ai-qiong1,ZHAO Sheng2,WAN Xiao-rong1,*,and GENG Shi-lei2,*
(1Teaching and Researching Base,Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225,China;
2College of Life Sciences,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)
Abstract:Lonicera confusa is the main source plant producing lonicerae flos in South China. In the
present study,transmission electron microscope(TEM),histochemical methods and fluorescence
microscope were employed to investigate the ultrastructure and accumulation law of chlorogenic acid in
Lonicera confusa flower at different developmental stages. The results showed that,with the development
of the flower,the structure of chloroplast in corolla tube gradually became perfect,and the starch grains
began to accumulate in the chloroplast. The grana and grana lamella appeared in the chloroplast with no
starch grain at the stage of young alabastrum. The chloroplast with perfect structure at the stage of green
alabastrum accumulated one or numbers of starch grains. A small amount of chloroplasts containing
abundant starch grains existed at the stage of white alabastrum. At the stages of silvery and golden flower,


11 期 莫爱琼等:华南忍冬不同发育阶段花超微结构及其绿原酸积累规律研究 2207

图 1 华南忍冬花的不同发育时期
Fig. 1 Lonicera confusa flowers at different developmental stages
there was nearly no chloroplast in corolla tube. Lignification gradually thickened in the cell wall of vessels
in the xylem of corolla tube. Abundant chlorogenic acid accumulated in the corolla tube at the stages of
young and green alabastrum. The chlorogenic acid content in parenchyma cells at the stage of white
alabastrum began to decrease,with relatively high level of chlorogenic acid accumulation in vascular
bundle. The chlorogenic acid content in parenchyma cells at the stages of silvery and golden flower further
decreased,with scattered distribution. The chlorogenic acid accumulation level in vascular bundle began to
decrease,with the main distribution of chlorogenic acid in the xylem ray. Additionally,the chlorogenic
acid was examined to be distributed in parenchyma cells,vascular bundle,axial placentation,and ovule in
the calyx tube-ovary of the flower at different developmental stages. The present study demonstrates that
chlorogenic acid is biosynthesized in the chloroplast,transferred to cytoplasm,and finally accumulated in
the vacuole. The number of starch grains in the chloroplast is negatively related with the biosynthesis of
chlorogenic acid.
Key words:Lonicera confusa DC.;developmental stage;flower ultrastructure;chlorogenic acid;
accumulation law

华南忍冬(Lonicera confusa DC.)为忍冬科(Caprifoliaceae)忍冬属半常绿藤本植物,是华南
地区山银花药材的主要来源。华南忍冬的药用部位是花,花内含有多种生理活性物质,绿原酸
(chlorogenic acid)是其主要有效成分之一,生产上多以绿原酸含量作为山银花药材质量控制的内
在指标(国家药典委员会,2010)。药用植物有效成分在植物不同器官和组织细胞中的合成和积累动
态是中草药基础研究的重要领域(胡正海,2005),关于华南忍冬花中绿原酸的积累情况,前人已从
解剖学和组织化学角度进行了研究,初步确定了绿原酸在华南忍冬花中的分布部位(耿世磊 等,
2005),即绿原酸主要分布于萼筒和花冠筒的内、外表皮细胞及外表皮下的几层细胞中,但这尚不能
有效解决绿原酸在组织细胞内的合成场所、转运途径和积累动态问题。为此,采用透射电子显微镜、
组织化学和荧光显微镜相结合的方法对华南忍冬不同发育阶段花的结构差异、绿原酸积累规律进行
系统研究,为探讨绿原酸在超微水平上的合成、转运和贮藏的途径研究提供依据,同时进一步了解
绿原酸在华南忍冬花中累积的生物学意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于 2011 年 4—6 月进行,材料采自华南
农业大学农场栽培的无病虫害健康华南忍冬植
株。根据花的发育程度和颜色,将花由孕蕾至凋
落分为以下 5 个发育阶段。幼蕾期:绿色小花蕾,
长 ≤ 1.5 cm;绿蕾期:绿色花蕾,长 2.0 ~ 3.0 cm;
白蕾期:淡白绿色至白色花蕾,长 3.2 ~ 4.4 cm;
银花期:刚开放的白色花,长 5 cm 左右;金花
期:花瓣变黄色,长 5 cm 左右(图 1)。
2208 园 艺 学 报 39 卷
1.2 超微结构观察
采集 5 个植株不同发育阶段的新鲜花蕾或花,每个发育阶段观察 10 个花蕾或花,分别取花冠
筒中部,将其分割成 1 ~ 2 mm3 小块,用 4%戊二醛(pH 7.2,0.1 mol · L-1 磷酸缓冲液配制)前固定
和 1%锇酸后固定,酒精系列脱水,环氧丙烷过渡,Embed812 包埋,奥地利 Reichert-Jung 超薄切片
机切片,切片厚度 60 ~ 70 nm,用醋酸双氧铀和柠檬酸铅染色 15 ~ 20 min,在 FEI-Tecnai 12 分析型
透射电子显微镜(荷兰)上观察并照相。
1.3 组织化学定位
取 5 个植株不同发育阶段的新鲜花蕾或花,每个发育阶段观察 10 个花蕾或花,从花冠筒中部
和花萼筒—子房两个部位分别取材,用 Leica SM 2000R 切片机切片,切片厚度 30 ~ 40 μm。每个时
期 5 次重复。
1.3.1 荧光显微镜观察
在活体切片上滴加 Neu’s 试剂[1% 2-amino-ethyldiphe-nylborinate(Sigma-Aldrich)无水甲醇溶
液],反应 30 s 后用 10%甘油水溶液封片(Dai et al.,1995),然后置于带有荧光装置(UV-1A 滤镜:
365 nm 的激发滤光片;400 nm 阻挡滤光片)的 Leica DMLB2 显微镜下,观察产生荧光的部位并照相。
1.3.2 对照试验
先用浓度为 25%、50%、75%、95%、100%(体积比)的酒精分别孵育活体切片 5 min,再分别
用 50%(体积比)丙酮—酒精溶液、100%的丙酮溶液清洗,然后逐步复水。进行荧光显微观察。酒
精和丙醇能溶解绿原酸,以此作为对照。
2 结果与分析
2.1 华南忍冬花冠筒的超微结构特征
2.1.1 表皮细胞
华南忍冬花冠筒外表皮细胞呈长方形,排列紧密,从幼蕾期到金花期均已出现大的中央液泡(图
2,a、d)。内表皮细胞呈方形或长方形,排列紧密,无胞间隙。绿蕾期内表皮细胞质浓密,具有能









图 2 透射电镜下华南忍冬花冠筒表皮细胞的超微结构
a:幼蕾期外表皮细胞,示中央大液泡(V);b:绿蕾期内表皮细胞,细胞质正在液泡化;c:白蕾期内表皮细胞,
示中央大液泡和细胞质沿壁分布(箭头);d:金花期外表皮细胞,示中央大液泡。
Fig. 2 Transverse sections of epidermal cells in the corolla tube of Lonicera confusa,showing ultrastructures under TEM
a:Outer epidermis at the stage of young alabastrum,showing central vacuole(V);b:Inner epidermis at the stage of
green alabastrum,with the vacuolization of cytoplasm(V);c:Inner epidermis at the stage of white alabastrum,
showing central vacuole and cytoplasm along the cell wall;d:Outer epidermis at the stage of
golden flower,showing central vacuole(arrow).
11 期 莫爱琼等:华南忍冬不同发育阶段花超微结构及其绿原酸积累规律研究 2209

积累淀粉粒的叶绿体,这与其合成功能有关,多个大小不等的小液泡分散在细胞质中(图 2,b);
自白蕾期开始,细胞中央为大液泡,细胞质沿壁分布,叶绿体数量减少;至银花期和金花期细胞叶
绿体极少(图 2,c)。
2.1.2 薄壁细胞
华南忍冬花冠筒薄壁细胞在幼蕾期和绿蕾期排列紧密,无胞间隙。幼蕾期叶绿体发育不同步,
形态各异,已有基粒和基粒片层出现,但没有明显的淀粉粒出现(图 3,a),绿蕾期薄壁细胞的中
央大液泡占据了细胞的大部分位置,细胞质被液泡挤压沿细胞壁的边缘分布,叶绿体分布于细胞壁
的内侧。叶绿体结构完整,具有丰富的基粒,基粒之间有基粒片层相连,叶绿体内积累有一至数个
淀粉粒(图 3,b、c)。从白蕾期开始,薄壁细胞排列疏松,出现胞间隙,淀粉粒含量丰富,但叶绿
体数量减少(图 3,d);银花期胞间隙进一步增大,呈三角形,叶绿体极少,细胞质向液泡膜侧形
成突起,类似分泌小泡,内有黑色内含物(图 3,e);金花期胞间隙达到最大,液泡中有贮藏黑色
内含物的小泡(图 3,f)。



















图 3 透射电镜下不同发育阶段的华南忍冬花冠筒薄壁细胞的超微结构
a:幼蕾期的叶绿体(Ch);b:绿蕾期薄壁细胞,示中央大液泡(V)和沿细胞壁排列的叶绿体;
c:叶绿体的基粒及合成的淀粉粒(S);d:白蕾期薄壁细胞具有丰富的淀粉粒(箭头);
e:银花期薄壁细胞间发达的细胞间隙(Is),箭头为黑色内含物;
f:金花期薄壁细胞液泡中贮藏黑色内含物的小泡(Ves)(箭头)。
Fig. 3 Transverse sections of parenchyma cells in the corolla tube of Lonicera confusa,
showing ultrastructures at different developmental stages under TEM
a:Chloroplast(Ch)at the stage of young alabastrum;b:Parenchyma cells at the stage of green alabastrum,showing central vacuole(V)
and chloroplasts along the periphery of the cell,against the cell wall;c:Grana and chloroplast containing starch grains(S);
d:Abundant starch grains in parenchyma cells at the stage of white alabastrum(arrow);
e:Large intercellular space(Is)of parenchyma cells at the stage of silvery flower,
arrow showing black inclusion;f:Vesicles(Ves)containing black
inclusion in the vacuole of parenchyma cells at
the stage of golden flower(arrow).
2210 园 艺 学 报 39 卷
上述结果表明,从幼蕾期到金花期,细胞分化逐渐至成熟,功能逐渐至完善,其细胞核、细胞
质和液泡等结构的发育过程符合一般细胞的发育规律,特别是质体,从有基粒出现而无淀粉积累的
叶绿体,到结构完整、淀粉粒丰富的成熟叶绿体,发育规律十分明显,这种规律与华南忍冬绿原酸
合成和淀粉积累的生理功能相适应。
2.1.3 木质部导管分子
从横切面观察,华南忍冬花冠筒幼蕾期导管分子呈六边形,细胞质较浓,其内有大小不等的液
泡和丰富的线粒体(图 4,a、f);绿蕾期导管分子的细胞壁开始加厚,细胞质浓密,与导管相毗邻
的木薄壁细胞则细胞壁薄(图 4,b);白蕾期导管分子的细胞壁继续加厚,细胞质开始降解(图 4,
c);银花期导管分子中央为空腔,细胞边缘有尚未完全解体的细胞核和细胞质残留物(图 4,d);
金花期木质部细胞已分化完成,导管分子细胞壁厚,其内为完全的空腔,壁上无细胞质残留,这与
其支持功能和对水分、无机盐的输导功能相适应(图 4,e)。



















图 4 透射电镜下不同发育阶段的华南忍冬花冠筒导管分子的超微结构
a:分化初期的导管分子(Ve)呈六边形;b:绿蕾期导管分子细胞壁开始加厚,细胞质浓密;c:白蕾期导管分子细胞壁继续加厚,
细胞质开始降解;d:示银花期导管分子中央空腔和残存的原生质体;e:金花期分化成熟导管分子,中央为空腔,
壁上无细胞质残留;f:幼蕾期导管分子,示液泡(V)和线粒体(M)。
Fig. 4 Transverse sections of vessel element in the corolla tube of Lonicera confusa,showing ultrastructures at
different developmental stages under TEM
a:Vessel element(Ve)displaying hexagon at early differentiation stage;b:Vessel element at the stage of green alabastrum,
with nearly-thickened cell wall and dense cytoplasm;c:The cell wall of vessel element was thickened sequentially and
cytoplasm began to deteriorate at the stage of white alabastrum;d:Vessel element at the stage of silvery flower,
showing the empty cavity and relict protoplasm;e:A mature vessel element at the stage of golden flower,
showing the empty cavity and no cytoplasm distributed along the inner face of
the cell wall;f:Vessel element at the stage of young alabastrum,
showing vacuoles(V)and mitochondria(M).
11 期 莫爱琼等:华南忍冬不同发育阶段花超微结构及其绿原酸积累规律研究 2211

2.2 花器官中酚类物质的积累规律
2.2.1 花冠筒
Neu’s 试剂是酚类化合物的标准组织化学定位试剂,其原理是硼酸盐与酚类物质形成复合物,
能在一定条件下发出特异荧光。Neu’s 试剂中的甲醇能溶解样品中的色素(如叶绿素),在紫外光下
通过绿原酸等酚类物质所发出的特异荧光对其进行原位定位(Mondolot et al.,2006)。经 Neu’s 试剂
处理后,在紫外光下,绿原酸呈现绿色荧光(Mondolot-Cosson et al.,1997),羟基肉桂酸则呈现蓝
色荧光(Valette et al.,1998;Alemanno et al.,2003),阿魏酰奎尼酸衍生物呈现亮蓝色荧光(Mondolot
et al.,2006)。
经 Neu’s 试剂处理的花冠筒横切片在可见光下无特异荧光产生(图 5,a),而在紫外光下发出
绿色荧光(图 5,b)。观察发现幼蕾期和绿蕾期几乎整个花冠筒都发出强烈的绿色荧光,包括内、
外表皮细胞、薄壁细胞、维管束,表明这两个时期花冠筒含有丰富的绿原酸(图 5,b、c)。白蕾
期花冠筒薄壁细胞散发的绿色荧光开始减弱,维管束仍发出强烈的绿色荧光,表明白蕾期薄壁细胞
内绿原酸含量开始减少,维管束积累较多的绿原酸(图 5,d)。银花期和金花期花冠筒薄壁细胞和
维管束发出零星且较弱的绿色荧光,木质部导管细胞壁发出蓝色荧光,且逐渐增强;内外表皮和外
表皮下几层薄壁细胞的细胞壁发出亮蓝色荧光也逐渐增强(图 5,e、f),表明随着花的分化成熟,
薄壁细胞绿原酸含量进一步减少且分散分布,维管束累积的绿原酸减少,木质部导管细胞壁的羟基
肉桂酸逐渐增多,内外表皮和外表皮下几层薄壁细胞的细胞壁阿魏酰奎尼酸衍生物也逐渐增多。此
外,外表皮毛呈现的亮蓝色荧光逐渐减弱,相反内表皮毛的亮蓝色荧光逐渐加强,同时细胞内发出
强烈的绿色荧光;表明外表皮毛所含的阿魏酰奎尼酸衍生物逐渐减少,而内表皮毛中阿魏酰奎尼酸
衍生物逐渐增多且含有丰富的绿原酸(表 1)。
为了更准确地对绿原酸进行组织化学定位,将 Neu’s 试剂处理幼蕾期花冠筒横切片的时间缩短
至 2 s,由于处理时间短,大部分细胞的叶绿素未被溶解,所以在紫外光下观察到大多数由于叶绿素
的存在而产生红色荧光和某些细胞因无红色荧光干扰而由绿原酸发出绿色荧光(图 5,g),发现产
生绿色荧光的细胞正是叶绿素几乎完全溶解的细胞,由此表明绿原酸与叶绿体之间有着密切关系。

表 1 不同发育阶段华南忍冬花冠筒的荧光分布情况
Table 1 Fluorescence distribution in the corolla tube of Lonicera confusa at different developmental stages
发育期
Developmental
stage
外表皮毛
Outer
epidermal hair
外表皮
Outer
epidermis
薄壁细胞
Parenchyma cell
维管束
Vascular
bundle
内表皮
Inner
epidermis
内表皮毛
Inner epidermal
hair
图 5
Fig. 5
幼蕾期 The stage
of young
alabastrum
+亮蓝色
Bright blue
绿色
Green
+绿色 Green

+绿色 Green 绿色 Green ±绿色 Green/
±亮蓝色
Bright blue
b
绿蕾期
The stage of green
alabastrum
+亮蓝色
Bright blue

绿色
Green

+绿色 Green


+绿色 Green

绿色 Green

±绿色 Green/
±亮蓝色
Bright blue
c


白蕾期
The stage of white
alabastrum
±亮蓝色
Bright blue

±亮蓝色
Bright
blue
±绿色 Green


+绿色 Green/
±蓝色 Blue
亮蓝色
Bright blue

±绿色 Green/
+亮蓝色
Bright blue
d


银花期
The stage of
silvery flower
±亮蓝色
Bright blue

±亮蓝色
Bright
blue
±绿色 Green(零星 Diffuse)/
±亮蓝色 Bright blue
(1 ~ 2层 1–2 layers)
±绿色 Green
/+蓝色 Blue
亮蓝色
Bright blue

+绿色 Green/
+亮蓝色
Bright blue
e


金花期
The stage of
golden flower


+亮蓝色
Bright
blue
±绿色(极少 Preciously few)/
+亮蓝色(1 ~ 4层 1–4 layers)
±绿色 Green/
+蓝色 Blue
亮蓝色
Bright blue
+绿色 Green/
+亮蓝色
Bright blue
f
注:“-”表示无反应,“±”表示荧光较弱,“+”表示荧光强。
Note:“–”= No reaction,“±”= weak reaction,“+”= strong reaction.

2212 园 艺 学 报 39 卷
















图 5 经 Neu’s 反应,可见光或紫外光下不同发育阶段的华南忍冬花冠筒酚类化合物组织化学定位
a:幼蕾期花冠筒在可见光下无特异荧光产生;b:幼蕾期花冠筒在紫外光下发出强烈绿色荧光;c:绿蕾期,表皮毛发出亮蓝色荧光(箭头);
d:白蕾期花冠筒绿色荧光减弱,维管束仍发出强烈绿色光反应(箭头);e:银花期薄壁细胞和维管束发出零星且较弱绿色荧光,木质部
导管壁发出蓝色荧光(箭头)和内外表皮、薄壁细胞细胞壁发出亮蓝色荧光(箭头);f:金花期,外表皮及薄壁细胞细胞壁发出亮蓝色荧
光(箭头);g:幼蕾期花冠筒横切片,Neu’s 试剂处理 2 s,紫外光下产生红色荧光(箭头)和绿色荧光(箭头);h:对照,无绿色荧光。
Fig. 5 Transverse sections of Lonicera confusa corolla tube by Neu’s reaction,showing histochemical localization of
phenolic compounds at different developmental stages under visible light or UV light
a:Visible light. No specific fluorescence was observed at the stage of young alabastrum;b:UV light. The stage of young alabastrum:the specific green
fluorescence of chlorogenic acid,was highly concentrated in the corolla tube;c:The stage of green alabastrum:the bright blue fluorescence was present
in epidermal hair(arrows);d:The stage of white alabastrum:a decrease in green fluorescence was observed. It was concentrated in bundle cells(arrows);
e:The stage of silvery flower:a very pale and diffuse green fluorescence was detected in parenchyma cells and vascular bundle,the blue fluorescence of
the xylem vessel walls(arrow)was attributable to hydroxycinnamic compounds and the bright blue fluorescence of inner and outer epidermal cells and the
wall of parenchyma cells(arrow)was due to ferulic derivatives;f:The stage of golden flower:the walls of outer epidermis and parenchyma cells displayed
bright blue fluorescence(arrows);g:Transverse section of corolla tube at the stage of young alabastrum,Neu’s reagent(2 s),UV light,showing the
red fluorescence(arrows)and the green fluorescence(arrow);h:Control,no green fluorescence was observed.



















图 6 经 Neu’s 反应,紫外光下不同发育阶段的华南忍冬花萼筒—子房酚类化合物组织化学定位
a:对照,无绿色荧光;b:幼蕾期,萼筒—子房部位的薄壁组织细胞(Pc)、维管束(Vb)和胚珠(Ov)都呈现出绿色荧光;c:绿蕾期,
示外表皮毛发出亮蓝色荧光(箭头);d:白蕾期,示外表皮发出亮蓝色荧光(箭头);e:银花期,示木质部导管壁发出蓝色荧光(箭头);
f:金花期,示外表皮发出亮蓝色荧光(箭头)和木射线发出绿色荧光(箭头)。
Fig. 6 Transverse sections of Lonicera confusa calyx tube-ovary by Neu’s reaction,showing histochemical localization of
phenolic compounds at different developmental stages under UV light
a:Control,no green fluorescence was observed;b:The stage of young alabastrum:a green fluorescence was observed in calyx tube-ovary,including
the parenchyma cells(Pc),vascular bundle(Vb)and ovule(Ov);c:The stage of green alabastrum:the bright blue fluorescence was present
in epidermal hairs(arrow);d:The stage of white alabastrum:the bright blue fluorescence was present in outer epidermis(arrow);e:The stage
of silvery flower:The blue fluorescence was present in the xylem vessel walls(arrow);f:The stage of golden flower:The bright blue fluorescence
was present in outer epidermis(arrow)and the green fluorescence was present in xylem ray(arrow).
11 期 莫爱琼等:华南忍冬不同发育阶段花超微结构及其绿原酸积累规律研究 2213

2.2.2 花萼筒—子房
幼蕾期至金花期,紫外光下花萼筒—子房部位的薄壁细胞、维管束、中轴胎座和胚珠都呈现出
绿色荧光,这表明在花发育过程中,花萼筒—子房部位的各组织都有绿原酸分布(图6,b ~ f)。
可在银花期和金花期维管束呈现的绿色荧光逐渐减弱,主要集中在木射线,木质部导管细胞壁
发出的蓝色荧光逐渐加强,表明在银花期和金花期维管束所累积的绿原酸逐渐减少,主要分布在木
射线中,木质部导管细胞壁中的羟基肉桂酸却逐渐增多(图6,e、f)。
自白蕾期开始,由于阿魏酰奎尼酸衍生物的出现外表皮呈现的亮蓝色荧光逐渐增强,而外表皮
毛发出的亮蓝色荧光则逐渐减弱,至银花期和金花期亮蓝色荧光消失,表明外表皮毛所含的阿魏酰
奎尼酸衍生物逐渐减少至无(表2)。
图 5,h 和图 6,a 显示的是两张已用酒精和丙酮处理过的切片,作为对照实验,在相同条件下,
这两张切片均无绿色荧光产生,进一步证实了 Neu’s 试剂处理方法对进行绿原酸组织化学定位的可
靠性。

表 2 不同发育阶段华南忍冬花萼筒—子房的荧光分布情况
Table 2 Fluorescence distribution in calyx tube–ovary of Lonicera confusa at different developmental stages
发育期
Developmental stages
外表皮毛
Outer epidermal hair
外表皮
Outer epidermis
薄壁细胞
Parenchyma cell
维管束
Vascular bundle
胚珠
Ovule
图 6
Fig. 6
幼蕾期
The stage of young alabastrum
+亮蓝色
Bright blue
+绿色 Green +绿色 Green +绿色 Green +绿色
Green
b

绿蕾期
The stage of green alabastrum
+亮蓝色
Bright blue
+绿色 Green

+绿色 Green

+绿色 Green

+绿色
Green
c

白蕾期
The stage of white alabastrum
±亮蓝色
Bright blue
±亮蓝色
Bright blue
+绿色 Green ±绿色 Green/
±蓝色 Blue
+绿色
Green
d

银花期
The stage of silvery flower


+亮蓝色
Bright blue
+绿色 Green/
±亮蓝色
Bright blue
±绿色 Green/
+蓝色 Blue
+绿色
Green
e

金花期
The stage of golden flower
– +亮蓝色
Bright blue
+绿色 Green/
+亮蓝色
Bright blue
±绿色 Green/
+蓝色 Blue
+绿色
Green
f
注:“-”表示无反应,“±”表示荧光较弱,“+”表示荧光强。
Note:“-”= No reaction,“±”= weak reaction,“+”= strong reaction.

上述组织化学反应表明,华南忍冬花中含有多种酚类化合物,但花各组成部分的细胞中所含酚
类化合物的种类不一样(表 3)。

表 3 华南忍冬花中各酚类化合物的分布情况
Table 3 Distribution of phenolic compounds in Lonicera confusa flowers
花的结构
Flower structure
绿原酸
Chlorogenic acid
阿魏酰奎尼酸衍生物
Ferulic derivatives
羟基肉桂酸
Hydroxycinnamic compounds
花萼 Calyx 表皮 Epidermis
薄壁细胞 Parenchyma cells
维管束 Vascular bundle
表皮毛 Epidermal hair
表皮 Epidermis
维管束 Vascular bundle
花冠 Corolla 表皮毛 Epidermal hair
表皮 Epidermis
薄壁细胞 Parenchyma cells
维管束 Vascular bundle
表皮毛 Epidermal hair
表皮 Epidermis
薄壁细胞 Parenchyma cells
维管束 Vascular bundle
雌蕊 Pistil 胚珠 Ovule
中轴胎座 Axial placentation
无反应 No reaction 无反应 No reaction
2214 园 艺 学 报 39 卷
3 讨论
3.1 花结构发育与绿原酸积累的关系
由于许多酚类化合物能够被四氧化锇强烈着色(Parham & Kaustinen,1976),而且该着色产物
以较易辨认的聚合方式存在(Franceschi et al.,1998)。因此,利用电子显微镜技术观察华南忍冬花
冠筒薄壁细胞的发育情况,可以研究绿原酸在薄壁细胞中分布积累的动态变化,并可以在此基础上
探讨绿原酸的合成场所和转运途径。同时,可以推测绿原酸在花冠筒薄壁细胞发育中所起的作用。
试验结果显示,绿原酸定位于叶绿体内,这一研究结果与 Mondolot 等(1997)对向日葵植物叶
片中绿原酸定位的观察结果相同。Alibert 等(1977)研究发现绿原酸在叶绿体内合成,然后积累在
液泡内。本试验中也观察到银花期薄壁细胞的细胞质向液泡膜侧形成突起,内有黑色内含物,金花
期液泡中有贮藏黑色内含物的小泡。由此可以推测,绿原酸可能是由叶绿体合成,然后转至细胞液
中进行聚合,最后在液泡中贮存和利用。
电镜观察结果表明,华南忍冬花冠筒幼蕾期和绿蕾期叶绿体数量丰富,但叶绿体中淀粉粒含量
少,而在白蕾期则分布有较多的淀粉粒。同时,组织化学结果显示,随着花的发育成熟,绿原酸含
量逐渐减少。因此认为叶绿体中淀粉粒的变化与绿原酸合成具有一定消长关系,这取决于植物的发
育阶段。华南忍冬花发育早期,新形成的叶绿体组织结构还没发育完善,叶绿体以合成绿原酸为主,
借以维持体内较高的绿原酸含量,对保护叶绿体免受光的伤害起到重要作用。Cerovic 等(2002)研
究发现绿原酸在烟草叶片中构成一道紫外线屏障;Landry 等(1995)也证明绿原酸在防御 UV-B 伤
害中起到积极的保护功能。另外,在植物发育早期,绿原酸等酚类物质还是植物抵抗昆虫或病菌侵
袭的一种重要化学防御方式。在花成熟期,由于表皮细胞角质层增厚、各类细胞的细胞壁增厚、表
皮毛成熟及机械组织发达等,植物已能以物理方式代替化学方式来抵抗外界生物的侵袭,此时叶绿
体的主要功能则转向合成多糖即淀粉,这种叶绿体—淀粉粒—次生代谢产物含量的相互关系在其他
药用植物中也有类似的表现(耿世磊 等,2005)。
木质素是简单酚类的醇衍生物(如香豆醇、松柏醇、5–羟基阿魏醇、芥子醇)的聚合物(潘
瑞炽,2004),绿原酸是羟基肉桂酸的储藏形式和木质素形成过程中的中间产物(Schoch et al.,2001)。
Aerts 和 Baumann(1994)发现在 C. arabica 子叶中,酚类聚合物形成之前会积累大量的绿原酸,认
为木质化过程可能利用了这些累积的绿原酸。本研究中观察发现,在华南忍冬幼蕾期、绿蕾期和白
蕾期,花中维管束累积大量的绿原酸,银花期和金花期绿原酸含量逐渐减少,主要积累在木射线中,
而木质部导管细胞壁的羟基肉桂酸逐渐增多。由此推测,华南忍冬花中维管束积累的绿原酸主要通
过木射线运输,参与木质部导管细胞壁木质化的形成。
3.2 绿原酸在花中累积的生物学意义
植物体在适应周围环境的进化过程中,已建立起了一套有效的物理和化学防卫机制。前者指植
物体的表面被角质膜、叶缘长刺或齿等,用以对付食草动物的侵袭。而化学防卫则在细胞组织内累
积某些次生代谢物,如:草酸钙结晶、单宁、酚类化合物等,利用这些代谢物的毒害作用来抵抗真
菌、寄生虫(如线虫)和昆虫等病虫害的袭击(Bennett & Wallsgrove,1994)。其中绿原酸与植物的
抗病性有密切关系(Takahama,1998),Maher 等(1994)利用转基因烟草植物过表达苯丙氨酸途径
的基因,结果发现降低绿原酸的含量会增大烟草对致命病原体——烟草尾孢菌的感受性;研究还发
现,忍冬植物叶片受到蚜虫侵害后绿原酸含量就会大幅度增加(张永清 等,1993)。绿原酸能响应
各种非生物协迫,在干旱条件下,十大功劳(Mahonia repens)植物体内绿原酸含量增加(Grace et al.,
11 期 莫爱琼等:华南忍冬不同发育阶段花超微结构及其绿原酸积累规律研究 2215

1998);在紫外光或远红外光照射下,白桦树(Betula pendula)叶片内绿原酸含量增加(Tegelberg et
al.,2004);在氧化协迫下绿原酸是有效抗氧化剂,特别是抗脂肪的过氧化反应(Rice-Evans et al.,
1997;Tamagnone et al.,1998)。在植物的个体发育过程中在各种生态环境因素的影响下,酚类化合
物积累于植物的细胞组织中,因此研究酚类化合物在植物细胞组织中的积累规律对了解它们的生态
功能提供了先决条件。本研究结果显示,在华南忍冬花发育早期,花冠筒内外表皮细胞和薄壁组织
细胞中含有浓厚的细胞质,细胞器还没发育完善,而绿原酸主要分布于幼蕾和绿蕾的内外表皮细胞
及表皮下薄壁细胞当中,这种绿原酸分布模式与其所具有的对抗氧化、抗病菌和抗紫外线辐射等生
理功能密切相关,对花的早期发育起到了重要的保护作用。另外花萼筒—子房部位在花整个发育过
程中各组织都有绿原酸分布,特别是胚珠一直含有大量的绿原酸,这些对保证华南忍冬胚珠的正常
发育、传粉授精和果实种子的形成都具有非常重要的意义。

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《中国蔬菜作物图鉴》出版发行
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