邵一帆（海南大学热带农林学院（农业农村学院、乡村振兴学院），海南儋州571737）
摘要： 以木棉幼茎茎杆、成熟木棉茎皮和皮刺为材料，利用体式显微镜、徒手切片、硬组织切片、**透射电镜**和**傅里叶红外光谱分析**技术，研究**木棉皮刺**的形态结构及化学组成。结果表明，木棉幼茎皮刺“似离区”是粗糙的絮状表皮结构，皮刺可能没有维管束结构；皮刺成熟是**木质化**的结果；木棉皮刺的发育是皮层细胞聚集向外凸起形成，因此皮刺是由**皮层细胞**发育而来；成熟木棉植株基部皮刺与茎皮连接处的细胞木质化程度比上部茎皮细胞要高；木棉植株基部皮刺与茎皮连接处的细胞中有**结晶物质**，而上部茎皮细胞中则没有；**傅里叶变换红外光谱**结果表明，木棉皮刺和茎皮的吸收光谱不同。皮刺的吸收光谱在1738cm-1、1513cm-1、1267cm-1处有较强的波段，表明皮刺中含有独特的**醛类化合物**、**芳香族化合物**和**芳香醚类化合物**。
关键词： 木棉; 皮刺; 形态结构; 化学组成; 木质化; 傅里叶红外光谱
植物刺来源广泛，是植物为适应环境所形成的。根据刺的来源，分为枝刺、叶刺和**皮刺**3种。以**木棉皮刺**为研究对象，皮刺由植物体的表皮向上突起形成，通常数量较多，无规则地分布在茎上[1]。目前关于植物皮刺的研究主要包括花椒（Zanthoxylumbungeanum）[2]、玫瑰（Rosahybrid）[3]、现代月季（Rosahybrid）[4]等小灌木，关于木棉皮刺的相关研究尚未见报道。
**木棉**（**Bombaxceiba**）是锦葵科木棉属的一种落叶大乔木，木棉树姿巍峨，树形优美，花朵硕大美丽，为我国南方地区优良景观树种之一。然而，木棉树干基部密生**圆锥状皮刺**[6]，不宜在公园、幼儿园、住宅区等行人容易接触到的地方栽植。木棉不仅是景观树种，同时具有重要的经济价值。然而由于木棉基部皮刺密集，使得其栽培管理、移栽、花果采收等存在困难，经济效益下降。
因此，本研究以木棉幼茎和成年木棉皮刺为试验材料，对**木棉皮刺和茎皮的形态结构及化学组成**进行观察和分析，为揭示木棉皮刺的形态结构和生长发育规律，进一步探究木棉皮刺的**发育机理**，调控木棉皮刺发育与脱落的方法奠定理论基础。
1试验材料与方法
1.1 试验材料
本研究植物材料来源于海南大学儋州校区农科基地。木棉幼茎选取木棉当年新抽枝条；成年木棉选取12株年龄相似、长势一致的木棉植株，设定木棉植株高度1.0~1.3m的茎皮范围为木棉**基部多刺区**（**P**），木棉植株高度2.3~2.6m的茎皮范围为木棉**上部少刺区**（**LP**）（如图1），采集基部多刺区和上部少刺区范围内茎皮作为试验材料。
1.2 木棉皮刺形态结构观察
1.2.1 徒手切片法。
手持双面刀片，将幼茎茎杆切成薄片，用水封片作临时装片，用**光学显微镜**观察。
1.2.2 体式显微镜观察。
将植物材料置于**体式显微镜**下观察。
1.2.3 植物硬组织切片观察。
①取材固定：取木棉茎干基部多刺区（P）茎皮与皮刺连接处和上部少刺区（LP）茎皮，70%FAA抽真空固定植物。②切片脱塑至水。③甲苯胺蓝染色：植物组织切片入染液约2min后水洗。④透明封片。⑤显微镜镜检，图像采集分析
1.2.4 透射电镜观察。
使用双面刀片切取木棉P区皮刺与茎皮连接处和LP区茎皮，采用常规**超薄切片技术**，3%戊二醛、1%锇酸双固定，磷酸缓冲液冲洗，Epon812包埋，超薄切片机（Leica-UC6）切片（70nm），柠檬酸铅与醋酸双氧铀染色，**透射电子显微镜**（HitachiHT7800）观察茎皮和皮刺细胞结构并拍照。
1.3 傅里叶红外光谱分析
将植物材料分为8组，分别是木棉上部少刺区（LP）和基部多刺区（P）的皮刺、刺身、连接处、茎皮。将植物组织置于烘箱中干燥，然后磨成粉末。将粉末与KBr按1︰100的比例混合，压成薄片。采用**傅里叶红外光谱仪**测定植物组织的吸收光谱，每个样品重复3次。用OPUS软件和Origin软件进行数据分析[9-10]。
2结果与分析
2.1 木棉幼茎皮刺形态结构
图2-A是木棉幼茎皮刺“**似离区**”在体式显微镜下的形态结构，在皮刺与茎皮的连接处是粗糙的絮状表皮结构，这说明皮刺中**无维管束结构**，与玫瑰皮刺和花椒皮刺的研究一致[11-12]。图2-B是木棉幼茎茎秆，白色小点为尚未发育成熟的皮刺，C为放大图，可以看出木棉幼茎上未成熟的皮刺为木棉茎皮的突起，并在其中间位置颜色变为褐色，因此**木棉皮刺成熟过程是表皮细胞逐渐木质化的过程**。
图2-D、E、F是徒手切片下的木棉幼茎切面，E图中的**皮层位置细胞增多**，形成向外凸起的趋势，因此可以推断出**木棉皮刺是由茎皮的皮层细胞发育而来**；E为木棉幼茎皮刺发育初期的茎秆纵切面，可以看出皮刺部位的表皮细胞密度增大，且颜色加深，因此木棉皮刺可能是茎秆表皮细胞木质化的结果。
2.2 成熟木棉茎干皮刺和茎皮的形态结构
体式显微镜下观察木棉皮刺，与茎皮连接，隆起呈圆锥状；木棉茎皮表面粗糙，形态如同爆开的棉絮状，皮刺与茎皮的“**似离区**”呈现**木质化**，可以看到是粗糙的木质结构。
2.3 成熟木棉茎干皮刺及茎皮的显微结构
通过对木棉茎干基部多刺区（P）茎皮与皮刺连接处和上部少刺区（LP）茎皮进行硬组织切片，观察茎皮细胞与“似离区”的细胞结构差异。图4-A为基部多刺区（P）茎皮与皮刺连接处的显微结构，相比4-B上部少刺区（LP）茎皮细胞的颜色明显更深，这说明基部多刺区（P）茎皮与皮刺连接处细胞的**木质化程度更深**，且基部多刺区（P）茎皮与皮刺连接处细胞的周皮细胞更加松散，且有皮孔。而A图中LP区茎皮表层细胞排列紧密，木质化程度低。
2.4 成熟木棉茎干皮刺及茎皮的超显微结构
使用**透射电子显微镜**观察木棉皮刺和茎皮的结果显示（如图5所示），图5-A、B、C为木棉LP区茎皮细胞的结构，细胞液泡中**无结晶物质**；图5-D、E、F为木棉P区皮刺“似离区”细胞的结构，定位图F中可以发现细胞中有**结晶物质**，而木棉上部茎皮细胞则没有，推测这类结晶物质是“似离区”组织细胞**木质化的产物**。
2.5 成熟木棉茎干皮刺和茎皮的化学组成
如图6上部少刺区皮刺各部分和茎皮的**傅里叶变换红外光谱**所示，皮刺吸收度更高，表明皮刺相较于茎皮存在更多**烷烃类物质**；1513cm-1处的窄带说明皮刺可能含有茎皮中没有的**芳香族化合物**；1267cm-1处的窄带表明皮刺中含有茎皮没有的**芳香醚类化合物**；1057cm-1处为C-N伸缩振动吸收，说明皮刺中含有更多的**胺类化合物**。
如图7下部多刺区皮刺各部分和茎皮的傅里叶变换红外光谱所示，木棉基部多刺区的茎皮、皮刺、连接处和刺身在傅里叶变换红外光谱检测水平上**不存在显著差异**。
由图8-A可知，木棉下部茎皮在1513cm-1处的峰值说明下部茎皮**芳香族化合物含量**相较于上部茎皮更高；在1300~1000cm-1处的窄带范围内，说明酚、醇、醚、酯、羧酸化合物含量相较于上部茎皮更高。图8-B中下部茎皮与皮刺连接处可能含有茎皮中没有的**芳香族化合物**；1267cm-1处的窄带表明下部皮刺连接处中含有上部少刺区茎皮没有的**芳香醚类化合物**。
3讨论
3.1 皮刺形态结构
本研究中，通过徒手切片观察木棉幼茎茎秆皮刺发育时期发现，皮层细胞聚焦增厚，并向外凸起，因此推断**皮刺是由皮层细胞发育而来**，**没有维管束结构**。苏柯星[12]通过光学显微镜观察花椒皮刺，发现花椒的刺没有维管束结构，属于皮刺范畴，与本研究结果一致。本研究通过体式显微镜和硬组织植物切片发现皮刺**似离区的细胞较茎皮细胞木质化程度更高**，且似离区表皮细胞松散，这可能是导致皮刺容易从茎秆上剥落的原因。
3.2 皮刺化学组成
**傅里叶变换红外光谱**结果表明，木棉皮刺和茎皮的吸收光谱不同。皮刺的吸收光谱在1738cm-1、1513cm-1、1267cm-1处有较强的波段，根据谱带对应关系，表明皮刺中含有独特的**醛类化合物**、**芳香族化合物**和**芳香醚类化合物**。
