地枫皮(Illicium difengpi K.I.B.et K.I.M.)又名枫榔、高山龙，为八角科常绿植物，主要生长在石灰岩山顶裸岩上或灌丛中，偶见于半山腰石山疏林下，以灌木为主，也能长成小乔木。通常高2~3 m，有时可达6~7 m；全株有浓郁香气。根长条形，外皮暗红褐色，具有不规则的纵条棱。嫩枝褐色，较粗，老枝灰色；外树皮松脆，易折断。单叶互生，常3~5片聚生于枝梢；叶片革质，长椭圆形或倒披针形，长8~18 cm，宽3~6 cm，先端短渐尖，基部楔形，全缘，两面光滑；花腋生或近顶生，单朵或3~5朵簇生；花两性，花被裂片15~20枚，肉质，红色；雄蕊常为20~24枚，花丝圆柱状，药室内侧向纵裂；心皮多为13枚，轮状排列于隆起的花托上。聚合蓇葖果木质，沿各心皮的腹缝线开裂；种子卵圆形，侧向压扁，有光泽，易碎。花期4~5月；果熟期8~9月(广西科学院广西植物研究所, 1991; 唐辉等, 2011)。

地枫皮是特产于广西岩溶石山上的一种中药材，属国家Ⅲ级重点保护珍稀濒危植物(傅立国, 1992, 科学出版社, pp.62)。地枫皮在广西马山，靖西分布较多，其茎皮和根皮具有祛风除湿，行气止痛等功效，临床常用于风湿关节痛、腰肌劳损和跌打损伤等的治疗，疗效好，药用价值高，也是多种中成药产品的主要原材料(中国药典委员会, 2010, 中国医药科技出版社, pp.144)。目前，有关地枫皮的研究已有关于药用部位的化学成分(黄平等, 1996)、真伪鉴别(赖茂祥等, 1997)和药理药性等(刘元等, 1997)方面的报道，对其器官解剖学研究尚未见报道。

植物的器官结构为植物的生命活动提供物质基础，内部结构的变化随着生理生态功能的改变而改变，因而，了解植物形态解剖结构对环境变化的响应与适应是探索植物对环境变化的适应机制和制定相应对策的基础(赵祥等, 2011)。叶片是植物在进化过程中对环境变化较为敏感且可塑性又较大的器官，因此，环境变化常导致叶片的形态、长度、宽度及厚度，叶片表面的气孔、表皮细胞及附属物，叶肉中的栅栏组织、海绵组织、胞间隙、厚角组织和叶脉等形态解剖结构的响应与适应(潘存娥等, 2011)。

经过我们调查发现地枫皮主要生长在山顶石灰岩和山腰林下这两种环境生态下，同时在调查广西不同产地地枫皮群落植被覆盖率时发现马山地区的地枫皮群落植被覆盖率最低，仅为 15%，而像天峨群落高达80%以上，鉴于此，本研究主要选用广西马山地区的地枫皮，在分析地枫皮营养器官中根和茎的结构基础上，进一步分析分布于石灰岩山顶和山腰疏林间地枫皮的叶片解剖结构的异同，进一步揭示地枫皮植株对岩溶山顶恶劣环境的适应机制，以期为有效保护和可持续利用地枫皮种质资源提供理论依据。

1结果与分析
1.1根的次生构造
从根的横切面上看，从外到内依次由周皮、皮层、次生韧皮部、维管形成层和次生木质部组成(图1: 1,2)。

图1地枫皮根和茎的内部结构 Figure 1 Internal structure of root and stem of Illicium difengpi

1.1.1周皮与皮层
 周皮由木栓层、木栓形成层和栓内层组成，细胞圆形或类圆形，径向排列。木栓层细胞3~5层，栓化，排列紧密，含染色呈红棕色的物质；木栓形成层为1层细胞，细胞质浓厚；栓内层细胞2~3层，比木栓形成层细胞略大，周皮外附有残留的表皮细胞(图1: 1)。石细胞成簇存在皮层，面积较大，细胞壁厚，被染成红色，其内还有少量纤维束分布，同时，可见不同发育形态的油细胞，油细胞比周围的细胞要大，细胞质浓厚，被染成绿色，成熟油细胞由于在制片过程中油被提取出来而成空泡状(图1: 9)，易与周围细胞相区别。

1.1.2次生韧皮部
韧皮部厚度约为268 μm，在横切面观上，次生韧皮部由筛管、伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞组成。韧皮薄壁细胞类圆形或多边形。筛管与韧皮薄壁细胞不易区分，伴胞为方形的小细胞。韧皮射线明显，着色深，呈红色，射线细胞为1列，薄壁细胞含着色为红棕色的物质和淀粉粒(图1: 1)。在韧皮部中也发现有大量油细胞，其主要分布在韧皮部的薄壁细胞中，且比皮层的油细胞多且大(图1: 9)，直径为约118 μm。

1.1.3维管形成层
维管形成层由2~3层长扁形细胞组成。细胞径向排列成行，向内向外产生根的次生构造。

1.1.4次生木质部
次生木质部由导管、管胞、木纤维和木薄壁细胞组成。导管口径大、被染成红色，数量多(图1: 3)。导管之间口径较小的为管胞、木纤维和木薄壁细胞，木射线明显，射线细胞为1列，细胞内含大量草酸钙簇晶及少量方形单晶，无髓(图1: 2)。

1.2茎的次生构造
从茎横切面上看，由外向内依次可观察到周皮、皮层、次生韧皮部、维管形成层、次生木质部和髓(图1: 4,7)。

1.2.1周皮和皮层
周皮由2~3层细胞组成，细胞狭长。皮层占茎皮面积较大，薄壁细胞椭圆形或圆形，含丰富的贮藏物质，细胞排列较紧密，有小的胞间隙。皮层内分散有大量被染成红色石细胞，同时也分布有大量油细胞(图1: 7)。

1.2.2次生韧皮部
 韧皮部厚度约为289 μm，由筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞以及韧皮射线组成。韧皮纤维单个存在于次生韧皮部的外缘，细胞多边形，壁比较厚且木化。筛管与韧皮薄壁细胞为多边形，不易区分，韧皮射线明显，内也有油细胞分布(图1: 7)。《中华人民共和国药典》中记载其主要的药用部位为树皮，地枫皮之所以有那么高的药用价值，主要是因为树皮内含有大量的挥发油，挥发油中含有大量的萜烯类化合物和芳香族化合物。而油细胞是精油产生、分泌和积累的主要部位，在地枫皮植物中油细胞主要分布在树皮中，而树皮中以韧皮部分布最多，皮层和周皮有少量分布。

1.2.3维管形成层区
维管形成层区由3~4层扁长方形细胞组成，排列成整齐的径向行列(图1: 7)。

1.2.4次生木质部
次生木质部由导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞和木射线组成。导管口径呈椭圆形或多边形，多呈径向排列；管胞和木纤维发达；木薄壁细胞与木射线明显，木射线由1列细胞组成，细胞内含纤维晶簇及少量方形单晶(图1: 6)。

1.2.5髓
在幼嫩的茎中，髓的横切面积比较大，且要比较老的茎中髓的横切面面积大很多(图1: 4, 5, 7, 8)。细胞内含大量晶簇及少量方形单晶(图1: 6)。

1.3叶的构造及其对两处生境的适应性比较
1.3.1表皮
两处生境下生长的地枫皮的叶片上下表皮均由1层生活细胞组成。上表皮细胞排列整齐，且紧密，近圆形或长形，细胞核着色明显，无气孔分布(图2: 3, 4)。下表皮细胞较小，长方形或近圆形，有气孔分布(图2: 1, 2)。分析表明，山顶裸岩生境下，其叶表皮外壁的角质层厚度较山腰稀疏林生境下的厚，且表皮细胞趋于近等径，体积越小，形状越规则，具体差别见表1。

图2地枫皮叶片结构 Figure 2 The leaf structure of Illicium difengpi

       

表1两处不同生境下地枫皮叶片解剖结构特征的比较 Table 1 Comparison of anatomical features of leaves from I. difengpi growing in naked limestone mountaintop and open mountainside forest

1.3.2叶肉
地枫皮叶片为异面叶，栅栏组织和海绵组织分化明显。栅栏组织发达，细胞排列紧密、排列整齐，由2~3层细胞组成，细胞呈椭圆形和长柱形，内含有较多叶绿体，其中上两层细胞长且紧密，第三层短且疏松，另外发现，高海拔裸岩生长的地枫皮叶片栅栏组织厚度较低海拔稀疏林生长的地枫皮叶片栅栏组织要厚和紧密；而低海拔稀疏林生长的地枫皮叶片海绵组织较高海拔裸岩生长的地枫皮叶片海绵组织排列疏松，叶绿体较少，细胞核着色明显(图2: 3,4)。用PAS染色发现，地枫皮叶片的栅栏组织细胞均显示含有较多的多糖物质，被染成紫红色(图3: 1)，同时，在栅栏组织和海绵组织均分布有不同发育阶段的油细胞，有的处于液泡化阶段(图3: 3)，有的处于成熟阶段(图3: 4)，呈圆形或椭圆形，油细胞较周围的叶肉细胞大(图3: 1~4)，不同生境地枫皮的叶肉具体差别见表1。
 

图3 油细胞在地枫皮叶片中分布情况 Figure 3 Oil cell location in leaf of Illicium difengpi

1.3.3叶脉
两处生境下生长的地枫皮叶片主脉差异不明显，主脉背面圆形隆起，于叶片腹面略下陷，由表皮、薄壁组织及维管束等组成，厚角组织细胞1~2层(图2: 5,6)。主脉中央有一个较粗大的、横切面上呈新月形的周韧维管束(图2: 8)，有时外侧还有一个小维管束，渐渐向大维管束靠近，最后融合在一起，成为一个大的维管束(图4: 1~4)，维管束外有厚壁细胞组成的维管束鞘包围，木质部排列在维管束中央，靠近中心的木质部导管口径较大，向外依次减少，韧皮部细胞较小，呈多边形，内侧韧皮薄壁细胞发达，方形或多边形，外侧有大量韧皮纤维群，着色较深。主脉薄壁细胞内分散有大量的石细胞，被染成红色(图2: 8)。
 

图4 1~4叶片主脉维管束融合情况(×200) Figure 4 The inosculation of vascular bundle and main veins in leaf (×200)

2讨论
经过野外调查，发现地枫皮生长在以喀斯特次生林为主，98%以上居群生长在石灰岩山顶裸露的岩石上，长期处于干旱、风大、光照强烈、土层浅、土壤少的极端恶劣环境中，周围仅有少量小灌木或草本植物。有研究表明(刘元等, 1997; 赵祥等, 2011)，在根系解剖结构中其木质化程度、输导组织、表皮上的附属结构等会影响植物抵抗干旱的能力，抗旱性强的植物一般表现出根周皮和木质部中输导组织均比较发达。本研究在对地枫皮结构特征观察中，发现地枫皮根中导管丰富，纵向输导系统发达，木射线和韧皮射线均明显，说明地枫皮根系在结构上具备了旱生植物的特点。

叶是植物进行代谢功能的主要器官，李芳兰和包维楷(2005)认为环境变化常导致叶片的生长特性和内部结构发生相应变化，不同的环境中空气湿度、CO₂浓度、大气温度、太阳光及紫外线辐射强度等均不相同，这必然会导致植物内部结构发生相应的改变。本研究发现地枫皮植物叶片组织结构与生境变化和植物的抗旱能力表现出密切的相关性。生长在石山山顶裸露岩石上生长的地枫皮，其叶片气孔密度及开口都较大，这与Carpenter和Smith (1975)和Strobel和Sundberg (1984)认为的随温度增加和水分减少而气孔器密度增加的观点相一致。另外，其叶片角质层较厚，可以防止水分过度蒸腾，加固叶片整体的机械性能，抵御外界伤害(李有忠, 1995; 贺学礼, 2001; E.G.卡特, 1973)。本研究在比较石灰岩山顶裸岩和山腰稀疏林的地枫皮叶片内部结构时，石灰岩山顶裸岩地区生长的地枫皮栅栏组织厚，栅栏组织细胞也比较大，紧密，栅海比值大、通气组织较发达、叶脉上下表皮内方的厚角组织等支持性结构增加，这些与长期生长在旱生的石山环境条件下有关(Lee et al., 1990)，旱生植物需要靠消耗海绵组织而增加栅栏组织(张泓等, 1992)。更好地说明地枫皮叶片具备了旱生植物的结构特征，在干旱条件下，具有较大的利用价值。

据观察，地枫皮根皮、茎皮和叶肉中均分布有大量油细胞。油细胞为内分泌结构，所产生的次生物质，如萜烯类化合物、酚类、脂类等可以使植物免受病原微生物和虫害的危害，具有驱虫、杀虫作用，如木姜子(Litsea pungens Hemsl.)和山苍子(Lltsea cubeba (Lour.) Pers)可以防治粉纹夜蛾，迷迭香(Rosmarinus officinalis)防治细胸金针虫等，对植物起保护作用，以防止昆虫及动物等的伤害和咬噬，保证植物正常的生理功能(邓鸿飞, 2011, 世界农药, 33(3): 17-21)。另外，在地枫皮的根皮、茎皮和叶片主脉的薄壁细胞中都发现有大量的石细胞，这使地枫皮有了发达的机械组织，均可增强地枫皮的抗逆能力，同时，其茎内的射线细胞和髓中的大量晶簇和单晶的出现能减弱代谢中产生的或从外界吸收的有毒物质对植株的伤害，说明地枫皮经过长期的自然选择和生存竞争已经形成了与岩溶山顶恶劣条件的结构适应性。

3材料和方法
3.1材料
实验材料为常绿灌木野生地枫皮植株(Illidium difengpi)，分别采自广西马山县海拔(587±2.18) m处的石灰岩山顶裸岩上和海拔(455±1.46) m处的石灰岩山腰疏林中。

3.2采集地自然概况及群落特征
采集地位于广西马山瑶族自治县合群乡，东经108°13′50.5″，北纬23°45′25.3″，属暖温带大陆季风型山地气候。一年中温差大，年平均气温21.3℃，一月份平均气温12.4℃，极端最低温度-0.7℃，降水多且时间上比较集中，年降水量1 606.8 mm，多集中在5~8月份，相对湿度76%，土壤类型属黑色石灰土，pH值6.94，有机质35.8%，全氮20.41 g/kg，全磷0.73 g/kg，全钾1.86 g/kg，钙34.22 g/kg，镁4.31 g/kg。山顶地枫皮生长在裸露石灰岩上，长期处于干旱、风大、光照强烈、土层浅、土壤少的极端恶劣环境中。主要伴生植物有细叶楷木(Pistacia weinmannifolia)、米念芭(Tirpitzia ovoidea)、三脉荚蒾(Viburnum triplinerve)、樟叶木防己(Cocculus laurifoloius)、红背山麻杆(Alchornea trewioides)、秀丽海桐(Pittosporum pulchrum)和肾蕨(Nephrolepis cordifolia)等；山腰地枫皮生长在乔木林下的灌木丛层中，土层相对较厚、湿度也较高、光照弱，生存环境优于山顶。主要伴生植物有广西密花树(Rapanea kwangsiensis)、苹婆(Sterculia nobilis)、石山楠(Phoebe calcarea)、石山棕(Trachycarpus argyratus)、芸香竹(Monocladus amplexicaulis)、圆叶乌桕(Sapium rotundifolium)和石韦(Pyrrosia lingua)等。

3.3实验方法
3.3.1临时装片法
用于观察叶片表皮气孔，以蒸馏水冲洗叶片，用镊子撕取叶片的下表皮小块置于载玻片上，滴加水合氯醛，按常规装片法制片，水合氯醛封片镜检，Leica DMLB显微镜观察、照相和计数。

3.3.2石蜡制片法
①根和茎：选具有代表性的老茎、嫩茎和直径约0.35 cm的根均切出长0.5 cm的小段，于FAA固定液中固定24 h，经沸水煮沸1~2 h后冷却，用酒精甘油软化15 d，石蜡制片法(李正理, 1987, 科学出版社, pp1-60.)，切片厚12~15 μm，番红—固绿染色，中性树胶封片，在Leica DMLB显微镜下观察。②叶片：取发育成熟、健康的叶片，切出0.5 cm×0.5 cm的小块，用FAA溶液固定24 h，石蜡法制片，切片厚度8~12 μm，番红—固绿染色，中性树胶封片，在Leica DMLB 显微镜下观察。

3.3.3半薄切片法
取发育成熟、健康叶片，切出0.2 cm×0.1 cm的小块，固定于4%戊二醛(0.1 mol/L磷酸缓冲液配制, pH 7.2)固定液中，低温4℃固定，过夜，缓冲液冲洗，1%锇酸室温后固定2 h，缓冲液冲洗，系列酒精脱水，环氧丙烷过渡，Epon 812环氧树脂包埋，Leica EM UC6切片，切片厚2 μm，甲苯胺蓝染色和PSA染色，Leica DMLB显微镜观察并照相。

3.3.4数值统计方法
气孔密度(n/mm²)换算为每平方毫米内的气孔个数，文中的每项指标均为15个样本的平均值。数据的显微测量在Motic Image Advanced 3. 2 软件下进行。

作者贡献
本文作者孔德鑫是本研究执行人主要完成试验设计及论文撰写和修改工作；李雁群负责实验及论文部分撰写工作；王满莲和史艳财参与了野外调查和材料的收集和试验材料前处理工作；蒋运生作者负责实验的管理工作和实验的指导工作；梁惠凌是本文通讯作者主要负责资料查阅并指导本研究试验设计及论文撰写指导工作。

致谢
本研究由广西区科技攻关项目(10124008-1)；中国科学院“西部之光”人才培养计划项目[ (2009)24]和广西植物研究所科学研究基金项目(11008)共同资助。感谢广西植物研究所韦宵研究员和唐辉研究员在材料收集及论文修改工作上给予的极大帮助，感谢评审人对本文提出的宝贵意见。

参考文献
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