神农香菊表皮毛特征及腺毛分泌物成分1)

何淼 刘颖竹 张蕊 孙颖

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

神农香菊表皮毛特征及腺毛分泌物成分1)

何淼 刘颖竹 张蕊 孙颖

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

以原产于神农架地区的神农香菊为研究对象，采用荧光显微镜及电子显微镜观察神农香菊表皮毛结构及腺毛密度，通过GC/MS分析腺毛分泌物。结果表明：神农香菊表皮毛的主要类型分为不具有分泌功能的T型非腺毛、具有分泌功能的头状腺毛。神农香菊叶片分别生长到3、4、5个月时，头状腺毛密度分布规律由多到少分别体现为上部叶、中部叶、下部叶；中部叶、上部叶、下部叶；中部叶、下部叶、上部叶。花部腺毛分泌物主要为α-蒎烯、β-蒎烯、α-水芹烯、双戊烯、樟脑、合成右旋龙脑等。

神农香菊；头状腺毛；T型非腺毛；腺毛密度；分泌物

神农香菊(Dendranthemaindicumvar.aromaticum)系菊科菊属野菊(Dendranthemaindicum)的一个新变种[1]。1982年由刘启宏[1]在神农架首先发现并将其命名为神农香菊，因其与同为菊科菊属的野菊花中所含有的化学成分[2-3]基本一致。因此，从植物化学分类学的角度可初步认定神农香菊即为野菊的变种。它是一种新的药用资源植物[4]。其花、叶及根均具有浓郁的香气,且具有平肝明目、清热解毒、散风降压的功效[5]。从花、叶、茎中提炼出的浸膏还是一种配制高档香精的优质原料。1988年,魏学元[6]就对高等植物的表皮毛进行了研究,指出其根据形态、结构可分为单细胞、多细胞的表皮毛和具有分泌功能的腺毛。腺毛大多数都由柄细胞以及腺头组成，既有短柄腺毛(单细胞柄、多细胞头)，也有长柄腺毛(多细胞柄、单细胞或多细胞腺头)[7]。对腺毛和腺毛分泌物的研究主要集中在烟草这种植物上。研究证明：烟草腺毛的形态结构与其分泌功能有密切的关系[8-11]。烟叶腺毛密度及其分泌物对烟叶香气有重要作用[12],分泌物主要成分的质量分数与腺毛密度呈正比[13]。同时前人还证实了腺体和腺毛普遍分布于大部分菊科植物上[14]。植物挥发油是一类天然植物性添加剂，能够矫正食品的异味，赋予香气，具有着色、抗菌消炎、抗氧化等作用[15]。研究表明，腺毛是挥发油合成和分泌的主要场所，因此挥发油的产生与分泌和腺毛的分布、类型及其结构等有着直接联系[16]。

吕明月[17]对神农香菊表皮毛进行了初步研究。显微镜观察结果显示，神农香菊叶片表皮毛密度的分布特点为:幼叶大于成熟叶;下表皮大于上表皮;一级叶脉处大于二级叶脉处大于叶边缘。表皮毛类型主要为单列毛和T型毛两种。神农香菊叶片腺毛分泌物的主要成分为烩烯、桉叶油醇、p-侧柏醇、樟脑、揽香烯和a-红没药烯。其中萜烯类占鉴定总成分的22.29%、醇类占31.43%、酸类占11.56%,除此之外，还包括7.05%的苯类和6.53%的烷类。针对目前的研究进展，关于神农香菊表皮毛的研究尚处于初步阶段，文中进一步完善神农香菊植株表皮毛在叶、茎、花上的结构类型，并对不同发育时间、不同叶位的腺毛密度、分泌物的化学成分进行分析并作出多重比较。以期为神农香菊未来致香机理的研究做出一定贡献，为神农香菊的推广应用打下坚实基础。

1 材料与方法

由湖北神农架地区(109°56′～110°58′E，31°15′～31°75′N)引种，经东北林业大学园林学院苗圃基地成功栽培的神农香菊。2013年11月份以细沙进行脚芽扦插，两周后待已生根时换土，置于温室中进行培养，次年3月初以直径为12 cm的花盆上盆，每周浇水一次；至5月初移至东北林业大学园林学院154实验室培养装置下进行培养，作为试验材料备用。

腺毛密度统计及形态结构观察：神农香菊苗培养到3、4、5个月时分别取5盆长势一致的植株第2、7、12片叶，作为不同苗龄上部叶、中部叶、下部叶，将每个叶位的叶片按叶基、叶中、叶尖分割成3部分。采用荧光显微镜对叶片每个取材部位进行观察拍照，每个视野约1.84 mm2，观察时每个叶片的叶基、叶中、叶尖各取4个视野，5盆植株一共20个视野，进行头状腺毛密度的观察统计。以培养4个月最具代表性苗龄的神农香菊苗叶片、茎作为腺毛形态、结构研究的材料，花则直接取花瓣、子房用于扫描电镜观察。10月末待神农香菊开花时，进行花部器官腺毛形态、密度的研究。

腺毛分泌物提取方法：参考朱晓宇等[18]的方法。每个样品共用300 mL二氯甲烷进行提取。每处理选取20个叶片。将取自不同叶位的叶片样品备好，每个样品首先放入装有100 mL二氯甲烷的1号烧杯中浸提1次，侵提时间为2 s，取出待二氯甲烷稍挥发后，再进行第2次、第3次浸提。将2号烧杯中同样倒入100 mL二氯甲烷，将在1号烧杯中处理过的叶片在2号烧杯中再次浸提，浸提3次，每次浸提时间2 s，具体操作同步骤1。将2号烧杯中浸提过的叶片放入装有100 mL二氯甲烷的3号烧杯中进行第3次浸提，操作方法同上。用天平称取15 g无水硫酸钠倒入装有滤纸的漏斗中。将3次浸提得到的浸提液倒入加有无水硫酸钠的漏斗中，缓慢地滤入圆底烧瓶中。将每个烧杯中再倒入20 mL二氯甲烷，进行清洗，然后将清洗液一并滤入圆底烧瓶中。将圆底烧瓶连入旋转蒸发仪进行旋转蒸发，保持恒温40 ℃，转数适宜。待旋转蒸发结束后，用枪头将浓缩液转移至进样瓶中，然后将样品置于冰箱中4 ℃保存备用。

腺毛分泌物分析及鉴定方法：色谱条件GC条件为色谱柱，HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱，进样量1 μL，分流比5∶1，50 ℃保持30 min，升温速度5 ℃·min-1，升到160 ℃，再以10 ℃·min-1升温至270 ℃，溶剂延迟3.5 min。MS条件为电离方式，EI模式，电离能量为70 eV，四极杆温度150 ℃，离子源温度230 ℃，电子倍增器电压2 100 V，接口温度280 ℃，扫描范围4 500 μm，标准质谱图库NIST08L。物质分析鉴定是根据检测结果得出的Cas号进行物质成分鉴定，得到相关数据；利用excel软件进行作图。

数据分析：试验数据采用SPSS17.0进行统计学分析，用平均值和标准误表示测定结果，分别对长势一致不同苗龄的植株进行上部叶、中部叶和下部叶的处理，同一苗龄不同叶位的上/下表皮、叶基、叶中、叶尖，腺毛总数量进行单因素方差分析，并用Duncan法对各测定数据进行多重比较；采用Excel 2010制图。

2 结果与分析

2.1 神农香菊表皮毛形态结构与类型

通过观察，如图1为神农香菊表皮毛的形态、结构，观察发现，神农香菊表皮毛分布于整个植株，在它的叶、茎、花上均有分布；其中在叶片和茎上有两类表皮毛分布，它们分别是T型非腺毛和头状腺毛[19]。而在花器官上的分布则只有头状腺毛。T型非腺毛一般由1个基细胞，嵌入叶肉细胞中；2～15个(3～7个居多)柄细胞，柄细胞呈圆柱状；2个翼状头部细胞组成。头状腺毛呈蚕豆状，一般由1个基细胞，嵌入叶肉细胞中；1个柄细胞和1个头部细胞组成，中间有明显的缢痕。

A．两类表皮毛；B.T型非腺毛结构;C.头状腺毛结构;D.头状腺毛;E.T型非腺毛;F.头部细胞;G.柄细胞;H.基细胞。

2.2 神农香菊叶片头状腺毛密度

2.2.1 神农香菊同一苗龄头状腺毛密度

以具有代表性的4个月苗龄神农香菊头状腺毛密度作为研究对象(图2)，神农香菊上部叶(1～3片)叶片腺毛呈小且干瘪的状态，随着叶位的下降，到第5片叶时，呈现大而饱满与小而干瘪的头状腺毛相间状态，随着叶位继续下降，到第7～9片叶，全部呈现为大而饱满的头状腺毛，叶位继续下降，植株底部叶片的腺毛虽仍为大而饱满的头状腺毛，但此时已出现部分腺毛表面破裂，分泌物外泄的状况。

A.上部叶；B.中部叶；C.下部叶。

2.2.2 神农香菊不同苗龄头状腺毛密度

由表1可看出，当苗龄为3个月时，叶片不同叶位下表皮头状腺毛密度分别为28.40、22.90、18.70个·视野-1，而上表皮则为0.50、1.60、2.75个·视野-1，由此可知，神农香菊叶片的头状腺毛集中分布于下表皮，在上表皮的分布极少。此时，叶片头状腺毛密度分布规律由多到少体现为上部叶、中部叶、下部叶。

表1 神农香菊不同苗龄头状腺毛密度

当苗龄为4个月时，叶片不同叶位下表皮头状腺毛密度分别为19.35、27.05、15.40个·视野-1，而上表皮则为0.90、1.20、1.55个·视野-1。此时，叶片头状腺毛密度分布规律由多到少体现为中部叶、上部叶、下部叶。

苗龄为5个月时，叶片不同叶位下表皮头状腺毛密度分别为15.40、25.95、16.52个·视野-1，而上表皮则分别为0.68、0.94、2.11个·视野-1。此时，叶片头状腺毛密度分布规律由多到少体现为中部叶、下部叶、上部叶。

由此可见，神农香菊叶片头状腺毛发生发育遵循一定的规律，不同苗龄叶片的不同叶位，头状腺毛数分布不一，呈现先上部叶腺毛数分布最多，之后中部叶腺毛数居上，而后下部叶腺毛数有所提高，但仍以中部叶数量最多。神农香菊叶片不同叶位的叶基、叶中、叶尖头状腺毛密度并无明显规律可言。

2.3 神农香菊花瓣腺毛密度及分泌物

由表2可知，神农香菊花瓣上，只有一类表皮毛分布，即头状腺毛，而没有T型非腺毛的分布；且头状腺毛只分布于花瓣背部。

表2 神农香菊花瓣头状腺毛密度

花的腺毛分泌提取物主要有α-蒎烯、β-蒎烯、α-水芹烯、双戊烯以及樟脑、合成右旋龙脑等物质，烯类总质量分数高达25.66%、樟脑及龙脑总质量分数达8.58%，两类物质占了分泌物总质量分数很大的比例，因此，神农香菊花才具有浓郁的香气。

3 结束语

神农香菊作为罕见的具有浓郁香味的种，为菊科菊属中难得的芳香植物,其植株中提取的芳香油具有广阔的开发潜力和应用前景。而挥发油的产生和分泌与腺毛的结构类型、分布密度等有着密不可分的联系。分泌物主要成分的质量分数与腺毛密度呈正比[13]。通过对神农香菊叶、茎、花上的表皮毛形态、结构、类型等进行观察和研究，比较了不同苗龄不同叶位的神农香菊头状腺毛密度，虽然头状腺毛分布不一，呈现先上部叶腺毛数分布最多，之后中部叶腺毛数居上，而后下部叶腺毛数有所提高，但综合比较仍以神农香菊的中部叶数量最多，进而得出中部叶的分泌物质量分数也较高。以此可为今后继续研究神农香菊的制香机理、开发与利用提供了坚实的基础。通过应用芳香植物来营造园林景观，既可以起到美化环境的作用又可产生良好的生态效果,以期为未来园林建设发挥应有的价值。

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Dendranthemaindicumvar.aromaticumEpidermal Hairs and Glandular Hair Secretions//

He Miao, Liu Yingzhu, Zhang Rui, Sun Ying

(Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2015,43(9)：117-120.

WithDendranthemaindicumvar.aromaticumin the Shennongjia area, we used fluorescence microscope and electron microscope to observe trichome and trichome density, and analyzed the glandular hairs secretions by GC/MS. The main types of trichomes ofD.indicumvar.aromaticumwere T type non-glandular with a secretory function, and capitate glandular hairs with a secretory function. When the leaves ofD.indicumvar.aromaticumwere grown to 3, 4 and 5 months, the capitate glandular trichome density distribution in descending order were upper leaves, middle leaves and lower leaves; middle leaves, upper leaves and lower leaves; middle leaves, lower leaves and upper leaves, respectively. The glandular in the flower secretions wereα-pinene,β-pinene,α-phellandrene, dipentene, camphor, and synthetic borneol.

Dendranthemaindicumvar.aromaticum; Capitate glandularhairs; T type non-glandular trichome; Density of glandular trichome; Secretion

1)国家自然科学基金项目(31400590)。

何淼，女，1975年9月生 ，东北林业大学园林学院，副教授。E-mail:hemiao_xu@126.com。

孙颖，东北林业大学园林学院,副教授。E-mail：littlesuning@126.com。

2015年4月18日。

S682.1+1；Q944.68+1

责任编辑：任 俐。