长白山区狼爪瓦松花器结构初步观察

朴哲虎， 全雪丽， 金英花*

(1.延边州农业科学院，吉林 龙井 133400；2.延边大学农学院，吉林 延吉 133002)

长白山区狼爪瓦松花器结构初步观察

朴哲虎1， 全雪丽2， 金英花2*

(1.延边州农业科学院，吉林 龙井 133400；2.延边大学农学院，吉林 延吉 133002)

以长白山区野生狼爪瓦松新鲜花朵为试验材料，采用常规石蜡切片法观察了狼爪瓦松花器的显微结构。结果表明：狼爪瓦松每朵花有5枚花萼与5枚花瓣，其中包含10枚雄蕊和5枚雌蕊；雄蕊的每个花药具有4个花粉囊，成熟花粉粒为2-细胞型，有3个萌发沟，3个萌发孔；雌蕊属离生雌蕊，子房上位，每个子房包含多个胚珠，胎座属侧膜胎座类型。

狼爪瓦松；雄蕊；雌蕊；显微结构

景天科瓦松属(OrostachysFisch.)植物在全世界约有20种，分布在亚洲温带地区，其中，我国有10种，产于东部、东北部[1]、西北部[2]及西藏。吉林省长白山区景天科瓦松属植物有狼爪瓦松(O.cartilagineus)、钝叶瓦松(O.malacophyllus)、黄花瓦松(O.spinosus)等。其中狼爪瓦松是代表长白山区的典型瓦松种类。狼爪瓦松的别称有辽瓦松、瓦松、干滴落、查干-斯琴-额布苏(蒙语)[3]，是2年生或多年生草本植物。莲座叶长圆状披针形，背凸出，全缘，先端中央有白色软骨质的刺。花茎不分枝，高10～35 cm。茎生叶互生，条形或披针状条形，长1.5～3.5 cm，宽2～4 mm，先端渐尖，有白色软骨质的刺，无柄总状花序圆柱形，紧密多花，长10～30 cm，花瓣5个，白色，长圆状披针形，长5～6 mm,宽2 mm，花果期9～10月[4]。本地区的狼爪瓦松分布于长白山脉延伸的山坡或高山岩石、石缝、林缘石砾地中。生长环境十分恶劣，是一种生命力极强的植物。狼爪瓦松可作为多肉植物应用于盆栽和居住空间装饰[5]。

《中国药典》2005年版首次收载瓦松药源，据记载，其味酸性平，归肝、肺、脾经[6]。现代药理研究表明，该植物具有抗癌、抗炎、抗菌、强心、抗病毒和免疫调节等作用[7]。近年来研究表明，从瓦松属植物中分离得到的黄酮类化合物主要有山奈素类、槲皮素类和异槲皮素类[8-13]。对狼爪瓦松愈伤组织有效物质积累的研究中发现[14-15]，MS+6-BA 3.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L组合，最有利于愈伤组织生长和多糖、总酚及黄酮的积累。MS+6-BA 3.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L培养基中加入30 g/L的蔗糖时，愈伤组织生长最佳，有效物质含量最高，在此蔗糖浓度下可生产711.2 mg/L多糖、165.1 mg/L酚和154.5 mg/L黄酮。

随着人们对狼爪瓦松药用价值的认识的提高，使其野生资源遭到破坏，又加上欠缺栽培技术和方法的研究[16]，长白山区野生狼爪瓦松资源处于自生自灭的状态。在植物细胞生物学的研究中，通过植物的叶[17-18]、茎、根、花[19]、花粉[17]、果实和种子[20]及其他器官[21]的细胞学特征，可以了解更多该植物的发育特性，以便为人工栽培时提供理论依据。因此，本研究采用常规石蜡切片法，观察研究长白山区野生狼爪瓦松的花器结构，为进一步研究狼爪瓦松的生物学和栽培技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

长白山区野生狼爪瓦松采自吉林省龙井地区，经鉴定后移栽到延边州农业科学院生态园，待植株开花后(2015年9月25日)取植株上不同大小的花蕾备用(图1)。

St:雄蕊；Pi:雌蕊；Pe:花瓣；Se:花萼

1.2 方法

采集的不同大小狼爪瓦松新鲜花蕾用FAA固定液固定并保存带回实验室，通过逐级脱水、透明、浸腊、包埋、修整、切片，之后用番红-固绿双重染色法染色，中性树胶封片，最后用OLYIMPUS显微镜观察狼爪瓦松花器结构。

2 结果与分析

2.1 狼爪瓦松花萼与花瓣的显微结构

长白山区狼爪瓦松花有花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊，属完全花。狼爪瓦松每朵花包含5枚花萼，每个花萼由表皮细胞、薄壁组织和维管束(少)组成。薄壁组织里能观察到叶绿体，说明薄壁组织能进行光合作用，表皮细胞中可观察到气孔(图2-1)。狼爪瓦松每朵花包含5个花瓣，属离瓣花。花瓣显微结构主要由表皮细胞、薄壁细胞和维管束组成。在花朵未完全开放时，花瓣表皮细胞有很多分泌细胞(图2-2)，等花瓣完全开放后分泌细胞明显减少(图2-3)，具体分泌哪种物质需要进一步研究。

1:花萼的横切结构×100；2:5枚花瓣横切结构×100；3:1枚花瓣横切结构×100；Ep:表皮；Pa:薄壁组织；Va:维管束；Se:分泌细胞

2.2 狼爪瓦松雄蕊的显微结构

雄蕊由花药与花丝2部分组成。花药是产生花粉的部位，由花药壁与花粉粒组成。长白山区狼爪瓦松的花药横切面呈蝶形，由4个花粉囊组成。花药壁从外向内依次为表皮(1层)、药室内壁(1层)、中层(1层)与绒毡层(1层)。药室内壁、中层与绒毡层都由初生周缘细胞分裂分化而来。表皮是整个花药壁的最外一层细胞，至始至终一直存在。表皮细胞体积随着花药的成熟有所变大，而且细胞内含丰富的内容物，都被染红色，具体是哪些物质需要进一步研究(图3-4)。大多植物的药壁表皮细胞都是扁平状，而狼爪瓦松花药壁表皮细胞体积却很大，不表现为扁平状，成波浪状。在花药开裂时表皮层依然完好存在，无干枯消失的现象，也没有出现角质化加厚。药室内壁体积也随着花药的发育变大，后期细胞壁上产生纤维带状加厚，这有利于花药壁破裂与花粉粒散出。中层细胞1层，扁平状。绒毡层细胞是花药壁的最内层。花药成熟后中层与绒毡层解体消失(图3-5)。

4:1枚雄蕊纵切结构×100；5:1枚花药横切结构×100；6:成熟花粉粒×400；7：2-细胞型花粉粒；8:花粉败育×400；9:花丝横切结构×400；10:花丝纵切结构×100;An:花药；Fi：花丝；PG:花粉粒；Fl:纤维层； PA:花粉败育

图3 狼爪瓦松雄蕊的显微结构
Fig.3 Stamen microstructure ofOrostachyscartilagineus

花粉囊内的花粉粒由造胞细胞经过分裂形成。花粉母细胞经过减数分裂后形成小孢子，小孢子再发育后形成成熟的花粉粒。在整个发育过程中狼爪瓦松的花粉粒体积由小变大，成熟后花粉粒为近球形，并表面出现3条萌发沟与3个萌发孔(图3-6)。花药成熟后在2个花粉囊中间开裂，花粉散出，花粉属2-细胞型(图3-7)。本试验观察发现，狼爪瓦松的个别花粉有败育的现象(图3-8)，整个花药干瘪，内侧花粉粒也受到挤压而变成皱瘪的形状。花粉囊也不开裂，也没形成纤维层。

狼爪瓦松的雄蕊花丝结构简单，由3个部分来组成，即表皮、薄壁组织和维管束组成，且薄壁细胞由3～4层细胞组成。最中间是维管束，与花药的药隔维管束是连在一起的。狼爪瓦松的花丝表皮细胞与花药壁中的表皮细胞一样，细胞内有很多颗粒状内容物(图3-9)。花丝表皮细胞比任何部位细胞体积都要大，这比较少见(图3-10)。

2.3 狼爪瓦松雌蕊的显微结构

长白山区狼爪瓦松雌蕊属离生雌蕊，5枚雌蕊完全分离，其雌蕊由柱头、花柱与子房组成(图4-11)。柱头稍膨大，没有明显的乳突状结构，花柱细，但不是很长，属于实心型花柱(图4-12)。狼爪瓦松子房属于上位，每个子房含1个子房室，每个子房室含很多胚珠，侧膜胎座。子房的子房壁表皮细胞也包含分泌细胞，子房壁细胞由4层细胞左右组成(图4-13)。

11:一枚雌蕊纵切结构×100；12:柱头与花柱纵切结构×400；13:子房纵切结构×100；14: 一个子房横切结构×100;Sti:柱头；Sty:花柱；Ova:子房；Lo:子房室；Ovu:胚珠

图4 狼爪瓦松雌蕊显微结构

Fig.4 Pistil microstructure ofOrostachyscartilagineus

3 结论与讨论

长白山区瓦松属植物中狼爪瓦松为典型瓦松种类。近期人们对狼爪瓦松有效物质含量分析显示，里面有较多黄酮类物质[15,22]，且抑菌效果好[23]，因此，开发本地区野生狼爪瓦松资源，研究生态特性[24]和人工繁殖，具有重要的生态意义和社会经济价值。该试验观察了长白山区野生狼爪瓦松的花器，了解其结构与花粉受精特征，对今后进一步研究长白山区野生狼爪瓦松的栽培新技术提供理论依据。

观察结果显示，狼爪瓦松每朵花有10枚雄蕊与5枚雌蕊，每个雄蕊具4个花粉囊，花药壁由表皮、药室内壁、中层和绒毡层组成，成熟花粉为2-细胞型，有3条萌发沟，3个萌发孔。狼爪瓦松雌蕊属离生雌蕊，子房上位，侧膜胎座，每个子房内有1个子房室，每个子房室内有多数胚珠。本研究观察到花粉败育的现象，如表现空瘪，变形等，但为少数，其他花粉粒发育都很正常，不影响正常传粉受精。

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Preliminary observation of floral organ for orostachys cartilagineus in Changbai Mountain

PIAO Zhehu1, QUAN Xueli2, JIN Yinghua2*

(1.AgriculturalSciencesAcademyofYanbian,LongjingJilin133400,Chnia; 2.AgriculturalCollegeofYanbianUniversity,YanjiJilin133002,China)

In this study, microstructure ofOrostachyscartilaginouscalyx, petal, stamen, pistil were observed by paraffin method. The result showed thatOrostachyscartilaginousflower had five calyxes and five petals. One flower had ten stamens and five pistils, and every anther of stamen had four clinandriums. Mature pollen grains were two-cell type, each had three germinal apertures and three germinal pores. The pistil of Orostachys cartilaginous was apocarpouspistil and superior ovary; each ovary had multiple ovule and it's belonged to parietal placenta.

OrostachyscartilaginousA.Ber.; stamen; pistil; microstructure

2017-04-10 基金项目：吉林省博士后科研项目(RB201307)

朴哲虎(1977—)男(朝鲜族)，吉林龙井人，实习研究员，研究方向为野生植物的驯化栽培。金英花为通信作者，

E-mail: yhuajin@ybu.edu.cn

1004-7999(2017)02-0047-06

10.13478/j.cnki.jasyu.2017.02.008

S567.239

A