芦荟属植物叶内蒽醌类物质的分布与其化学防御的关系

芦荟属植物是一类生长在干旱或半干旱沙漠环境的肉质植物,木立芦荟和海藻芦荟的肉质叶的植物研究结果表明,叶内含高浓度的芦荟素,高那特芦荟素,芦荟苦素和芦荟宁等蒽醌类物质,其中,海莱芦荟整叶的蒽醌类物质总含量占其泌出物干重的44．89％。两种芦荟叶内蒽醌类物质的分布有共同的规律,即幼叶的含量高于老叶;叶上部的含量高于中,基部,叶缘则高于叶的中央。但由于木立芦荟和海莱芦荟的个体形态不同,蒽醌类物质的分布在种间还存在各自的特点,根据实验结果推测,蒽醌类物质在芦荟属植物体内的累积和分布与其化学防御机制有关。     

芦荟属3种植物不同叶龄、不同部位叶内蒽醌类物质含量及其变化的研究

用植物化学技术研究了3种芦荟属植物不同叶龄和不同部位叶中蒽醌类物质的含量及其变化。结果表明,被研究的芦荟属3种植物叶中主含的蒽醌类物质有：芦荟素或高那特芦荟素,芦荟宁和芦荟苦素。其中,中华芦荟和木立芦荟主含芦荟素;海莱芦荟主含高那特芦荟素。叶各部位详细分析的结果表明,蒽醌类物质在植株上部的嫩叶中的含量要高于下部老叶;同一叶中,叶尖高于叶中部,叶基含量最低;而叶缘含量高于叶的中央部分。在同一叶的横切面上,蒽醌类物质的含量在维管柬区最高,同化薄壁组织部分次之,储水组织部分最低。芦荟属植物在同一个植物体不同的叶之间,以及同一叶不同的位置间有规律的累积蒽醌类物质有重要的生物学意义。它是保证芦荟属植物在原产地的干旱和半干旱生活环境中得以良好生存的适应反应和化学防御机制。     

芦荟叶内芦荟素细胞的发育和蒽醌类物质的积累

应用石蜡切片、半薄切片、组织化学和荧光显微镜观察相结合的方法研究了木立芦荟叶内芦荟素细胞的发生、发育以及其蒽醌类物质的积累过程。结果表明,在叶内原形成层束分化成维管束初期,原形成层束外侧的一层细胞发育成维管束鞘。原生韧皮部筛管产生时,其外方尚保留1—2层原形成层细胞,当后生韧皮部和木质部开始分化时,此层细胞分裂。在后生韧皮部和木质部发育成熟过程中,这些细胞体积逐渐增大,并液泡化,发育成为大型薄壁细胞(芦荟素细胞),位于筛管外侧。据此,芦荟叶维管束内的大型薄壁细胞的来源与韧皮部相同,属于特化的韧皮部薄壁组织细胞。用醋酸铅处理过的上述材料的切片观察表明,芦荟素细胞在细胞体积增大,并液泡化时,在液泡内出现蒽醌类物质沉淀物,在成熟细胞的大液泡中充满沉淀物,此时,在荧光显微镜下芦荟素细胞发出桔黄色荧光。可见,此种芦荟素细胞是芦荟叶内蒽醌类物质的主要储存场所。     

芦荟叶内芦荟素细胞的发育和蒽醌类物质的积累

应用石蜡切片、半薄切片、组织化学和荧光显微镜观察相结合的方法研究了木立芦荟叶内芦荟素细胞的发生、发育以及其蒽醌类物质的积累过程。结果表明,在叶内原形成层束分化成维管束初期,原形成层束外侧的一层细胞发育成维管束鞘。原生韧皮部筛管产生时,其外方尚保留1-2层原形成层细胞,当后生韧皮部和木质部开始分化时,此层细胞分裂。在后生韧皮部和木质部发育成熟过程中,这些细胞体积逐渐增大,并液泡化,发育成为大型薄壁细胞(芦荟素细胞),位于筛管外侧。据此,芦荟叶维管束内的大型薄壁细胞的来源与韧皮部相同,属于特化的韧皮部薄壁组织细胞。用醋酸铅处理过的上述材料的切片观察表明,芦荟素细胞在细胞体积增大,并液泡化时,在液泡内出现蒽醌类物质沉淀物,在成熟细胞的大液泡中充满沉淀物,此时,在荧光显微镜下芦荟素细胞发出桔黄色荧光。可见,此种芦荟素细胞是芦荟叶内蒽醌类物质的主要储存场所。     

中华芦荟叶的解剖学、组织化学和植物化学研究

用解剖学,组织化学和植物化学方法研究了中华芦荟（Aloe vera L.var.chinensis(Haw.)Berg.)叶的结构,芦荟素的含量及其可能的储藏和合成场所,解剖学研究结果表明,中华芦荟叶的结构由表皮,同化薄壁组织,维管束和储水组织组成,其旱生结构特征比较明显,表皮具厚的角质层,外切向壁次生加厚,气孔下陷,中央储水组织发达,绿色组织没有明显的分化,其中,5个细胞环绕的气孔器和叶基出现的第二轮维管束在芦荟属中首次报道,具有种的特征,中华芦荟叶中所含的蒽醌类次生代谢物主要是芦荟素（barbaloin or aloin),其含量和叶位及同一叶的不同部位有关,植株上剖嫩叶及每一叶的上部含量高于下部老叶和叶的中部,叶基部含量最低,比较被测的解剖学指标和植物化学分析的结果发现,叶中维管束的密度和芦荟素的含量呈明显的正相关,用5％Pb(CH3COOH)2沉淀处理及5％NaOHR颜色反应检测芦荟素的储藏物合成部位,初步结果表明,位于韧皮部端的数个发达大型薄壁细胞是芦荟素的储藏场所,而绿色组织和维管束鞘是可能的合成场所。     

增强UV-B辐射对3种芦荟蒽醌类物质含量的影响

以中华芦荟、库拉索芦荟和木立芦荟为试验材料,采用HPLC技术,研究了增强UV-B辐射对3种芦荟叶片中主要药用成分总蒽醌、芦荟素和芦荟大黄素含量的影响。结果显示:增强UV-B辐射20 d,每天处理6 h,库拉索芦荟和木立芦荟叶中总蒽醌、芦荟素、芦荟大黄素的含量增加,叶提取物中出峰数量增多,总峰面积增大;而中华芦荟中蒽醌类物质含量显著降低,叶提取物中出峰数量减少,总峰面积减少。研究表明,增强UV-B辐射能刺激库拉索芦荟和木立芦荟叶片中蒽醌类物质的积累和新物质的合成,而不利于中华芦荟蒽醌类物质的积累。     

木立芦荟不同叶龄叶的解剖学和组织化学及其植物化学研究

应用植物解剖学、组织化学、荧光显微观察与植物化学技术相结合,研究了木立芦荟不同叶龄叶的解剖结构、叶绿素和类胡萝卜的含量、芦荟素的含量及其合成和贮藏结构的特点。结果表明:芦荟素由同化薄壁组织产生,叶绿体的基质为其合成场所。芦荟素细胞可能是芦荟素早期贮存的场所,随着芦荟素细胞的逐渐萎缩老化,维管束鞘细胞成为贮藏芦荟素的代替场所。同一植株的叶随着叶龄的增长,维管束的密度降低,芦荟素细胞占维管束横切面的百分比减小,同化薄壁组织细胞中的叶绿体逐步衰老、解体,芦荟素含量逐渐降低,但不同叶龄叶中叶绿体色素的含量与芦荟素含量间没有明显的相关性。     

六种芦荟叶的解剖结构及其与芦荟素含量的相关性

应用半薄切片法、高效液相色谱法(HPLC)和荧光显微镜研究了6种芦荟叶的结构、芦荟素的含量和储藏芦荟素的组织.结果表明,6种芦荟叶均由表皮、光合组织、储水组织和维管束组成,都表现出明显的旱生植物肉质叶的结构特征,表皮由一层扁平的细胞组成,其外壁加厚,并覆盖着厚的角质膜,气孔器凹陷,储水组织发达.6 种芦荟叶的结构存在显著差异.木立芦荟(Aloe arborescens Mill.)和易变芦荟(A. mutabilis Pillans)的光合组织细胞呈长柱状,类似栅栏薄壁组织.中华芦荟(A. vera L. var. chinensis Berg.)、库拉索芦荟(A. vera L.)、皂叶芦荟(A. saponaria Hawer)和绿芦荟(A. greenii Bak.)则为等直径薄壁细胞.木立芦荟、中华芦荟、易变芦荟和库拉索芦荟的维管束中有大型薄壁细胞,皂叶芦荟和绿芦荟的维管束中无大型薄壁细胞.木立芦荟、易变芦荟和库拉索芦荟在光合组织和储水组织之间有一层不含叶绿体的小型薄壁细胞,包围着储水薄壁组织,称之为储水组织鞘.中华芦荟、皂叶芦荟和绿芦荟则没有储水组织鞘.HPLC测量结果表明,木立芦荟叶芦荟素含量最高,库拉索芦荟和易变芦荟次之,中华芦荟、皂叶芦荟和绿芦荟含量最低.荧光显微镜观察结果表明,在紫外光和蓝光下,黄色和黄绿色小球体仅存在于维管束的大型薄壁细胞、维管束鞘和储水组织鞘中,而光合组织和储水组织中没有黄色和黄绿色小球体.因此,维管束中大型薄壁细胞、维管束鞘和储水组织鞘是芦荟素等蒽醌类物质的储藏场所.综上所述,芦荟素含量与维管束的大型薄壁细胞、维管束鞘和储水组织鞘的情况密切相关.     

六种芦荟叶的解剖结构及其与芦荟素含量的相关性

应用半薄切片法、高效液相色谱法(HPLC)和荧光显微镜研究了6种芦荟叶的结构、芦荟素的含量和储藏芦荟素的组织。结果表明,6种芦荟叶均由表皮、光合组织、储水组织和维管束组成,都表现出明显的旱生植物肉质叶的结构特征,表皮由一层扁平的细胞组成,其外壁加厚,并覆盖着厚的角质膜,气孔器凹陷,储水组织发达。6种芦荟叶的结构存在显著差异。木立芦荟(Aloe arborescens Mill．)和易变芦荟(A．mutabilis Pillans)的光合组织细胞呈长柱状,类似栅栏薄壁组织。中华芦荟(A．vera L.var．chinensis Berg．)、库拉索芦荟(A．vera L．)、皂叶芦荟(A．saponaria Hawer)和绿芦荟(A．greenii Bak．)则为等直径薄壁细胞。木立芦荟、中华芦荟、易变芦荟和库拉索芦荟的维管束中有大型薄壁细胞,皂叶芦荟和绿芦荟的维管束中无大型薄壁细胞。木立芦荟、易变芦荟和库拉索芦荟在光合组织和储水组织之间有一层不含叶绿体的小型薄壁细胞,包围着储水薄壁组织,称之为储水组织鞘。中华芦荟、皂叶芦荟和绿芦荟则没有储水组织鞘。HPLC测量结果表明,木立芦荟叶芦荟素含量最高,库拉索芦荟和易变芦荟次之,中华芦荟、皂叶芦荟和绿芦荟含量最低。荧光显微镜观察结果表明,在紫外光和蓝光下,黄色和黄绿色小球体仅存在于维管束的大型薄壁细胞、维管束鞘和储水组织鞘中,而光合组织和储水组织中没有黄色和黄绿色小球体。因此,维管束中大型薄壁细胞、维管束鞘和储水组织鞘是芦荟素等蒽醌类物质的储藏场所。综上所述,芦荟素含量与维管束的大型薄壁细胞、维管束鞘和储水组织鞘的情况密切相关。     

增强UV-B辐射对芦荟蒽醌类物质含量和超微结构的影响

以库拉索芦荟为试验材料,采用透射电子显微镜及HPLC技术,研究了增强UV-B辐射对芦荟的超微结构和蒽醌类物质的影响.结果显示：增强UV-B辐射20 d,每天处理6 h,芦荟叶中总蒽醌、芦荟素、芦荟大黄素的含量分别增加了31.8%、11.3%和22.0%;叶绿体被膜有轻微破损,其他细胞器结构没有明显变化.说明增强UV-B辐射能促进蒽醌类物质的积累,但对细胞超微结构影响不大.     

大黄蒽醌类化合物的组织化学定位研究

利用新鲜材料的秆手切片直接观察,５％ＮａＯＨ水溶液显色、荧光显微镜观察和戊二醛及饿酸固定薄切片法对大黄根茎蒽醌类化合物进行了组织化学定位研究。结果发现大黄根茎内蒽醌类化合物主要积累在次生木质部的木射线和次生韧皮部的韧皮射线细胞中。根据显色程度的不同,可以判断早期形成的维管射线细胞蒽醌类化合物的含量较晚期形成的射线细胞的含量高,二年生根茎的含量高于一所生根茎的含量。     

六盘山鸡爪大黄蒽醌类化合物积累特征的研究

采用多种组织化学方法研究了六盘山鸡爪大黄营养器官中蒽醌类化合物的积累特征.结果显示:蒽醌类化合物在根中分布于周皮的木栓层和栓内层、次生维管组织的维管射线和根中央的部分木薄壁细胞内,且维管射线是根中贮藏和积累蒽醌类化合物的主要组织;在根茎中分布于周皮的木栓层和栓内层、次生维管组织的形成层和维管射线,以及髓的异常维管束射线中,且维管射线是根茎中贮藏和积累蒽醌类化合物的主要组织;在茎中主要分布于表皮、近表皮皮层和维管束的维管束鞘及其薄壁细胞,大型和小型维管束之间和周围的部分薄壁细胞,以及髓射线中有不同程度的分布;在叶中主要积累在叶柄的表皮、叶柄和大叶脉的部分基本组织、维管束的部分薄壁细胞等部位.结果表明,六盘山鸡爪大黄的根和根茎是蒽醌类化合物贮藏和积累的主要器官,维管射线是其贮藏和积累的主要组织,而且各营养器官中蒽醌类化合物积累的数量与植物各相关器官组织的发育程度、细胞中含淀粉粒的多少存在着一定的相关性.     

Anatomy,Histochemistry and Phytochemistry of Leaves inAloe vera var. chinensis

A multidisciplinary approach—anatomy, histochemistry and phytochemistry—was used to investigate the leaf structure, the content and the storage location of barbaloin in the leaves of Aloe vera L. var. chinensis (Haw.) Berg. Xeromorphic characteristics including secondary thickened epidermal cell walls, thicker cuticle, ambiguous differentiation of spongy and palisade tissues in the chlorenchyma, and well-developed aquiferous tissue could be seen in the leaves. Several large parenchymatous cells were observed at the phloem pole of the first ring of vascular bundles. The secondary ring of vascular bundles in the leaf base and the stomata, which are surrounded by five cells, have some classification significance in this species. The density of vascular bundles, the content of barbaloin and the intensity of histochemical reaction differed among leaf numbers L1 (annual leaf), L2 (biennial leaf), L3 (triennial leaf) and L4 (quadrennial leaf), and in different parts of the leaf. These three factors were highest in the youngest leaf, L1, and top parts of all the leaves and lowest in the basal parts and the oldest leaf, L4. The density of vascular bundles had a positive correlation to the content of barbaloin. The histochemical results revealed that the small sheath cells that surrounded the bundles might be the location of barbaloin synthesis and the large parenchymatous cells beneath the sheath might be the storage places of this metabolite.     

Developmental Changes in the Anatomy of the Sugarcane Stem in Relation to Phloem Unloading and Sucrose Storage

Transverse sections of immature and mature sugarcane internodes were investigated anatomically with white and fluorescence light microscopy. The pattern of lignification and suberization was tested histo-chemically. Lignification began in the xylem of vascular bundles and progressed through the sclerenchymatic bundle sheath into the storage parenchyma. Suberization began in parenchyma cells adjacent to vascular bundle sheaths and spread to the storage parenchyma and outer sheath cells. In mature internodes most of the storage parenchyma was lignified and suberized to a significant degree, except in portions of walls of isolated cells. The pattern of increasing lignification and suberization in maturing internodes more or less paralleled an increase of sucrose in stem tissue. In mature internodes having a high sucrose concentration, the vascular tissue was surrounded by thick-walled, lignified and suberized sclerenchyma cells. The apoplastic tracer dyes triso-dium 3-hydroxy-5,8,10-pyrenetrisulfonate (PTS) and amido black 10 B, fed into cut ends of the stalk, wereconfined to the vascular bundles in all internodes above the one that was cut — with no dye apparently in storage parenchyma tissue. Thus both structural and experimental evidence is consistent with vascular tissue being increasingly isolated from the storage parenchyma as maturation of the tissue proceeds. We conclude that in mature internodes the pathway for sugars from the phloem to the storage parenchyma is symplastic. The data suggest that an increasingly greater role for a symplastic pathway of sugar transfer occurs as the tissue undergoes lignification/suberization.     

巴戟天根的结构及其与蒽醌类化合物积累的关系

应用石蜡切片法、荧光显微镜和紫外分光光度法,对不同年生巴戟天根组织结构的变化进行了观察、对蒽醌类化合物在根中的分布场所及其积累动态进行了研究。结果表明：巴戟天根的结构类似一般多年生草本植物,薄壁细胞是巴戟天根中蒽醌类化合物的分布储存场所,蒽醌类化合物含量随着根生长年限的增加而增加。由以上研究总结出巴戟天以四年或四年以上采收为好,并以根皮厚、木心细者为上品。