Растительные ресурсы, 2019, T. 55, № 3, стр. 343-352
Сравнительный анализ эпидермы листа Ambrosia trifida и A. artemisiifolia (Asteraceae)
В. А. Агафонов 1, *, Н. Ю. Тульская 1
1 Воронежский государственный университет
г. Воронеж, Россия
* E-mail: agaphonov@mail.ru
Поступила в редакцию 18.03.2019
После доработки 01.04.2019
Принята к публикации 17.04.2019
Аннотация
Изучена эпидерма листа Ambrosia trifida L. и Ambrosia artemisiifolia L. Представлены результаты описания и морфометрии клеток эпидермы, устьиц и трихом. Сравнительное исследование эпидермальных клеток и устьичного аппарата листа A. trifida и A. artemisiifolia позволило выявить признаки, константные на уровне рода, а также признаки, позволяющие идентифицировать виды. Выявленные особенности строения эпидермы могут использоваться в качестве дополнительных диагностических признаков при идентификации видов.
Разнообразный характер расположения и строения эпидермиса, а также эпидермальных структур является хорошим отличительным комплексом признаков для диагностики растительного сырья и систематики растений [1, 2]. В настоящее время значительное число работ посвящено изучению фармакологических свойств представителей рода Ambrosia L., а также возможности их использования в качестве перспективного источника широкого спектра биологически активных соединений [3–5]. В связи с этим является актуальным исследование анатомического строения вегетативных органов растений амброзии трёхраздельной Ambrosia trifida L. и амброзии полыннолистной Ambrosia artemisiifolia L. До настоящего времени изучение эпидермы листьев видов рода Ambrosia не проводилось. Целью нашего исследования стало изучение эпидермы листа A. trifida и A. artemisiifolia для выявления дополнительных диагностических признаков и оценки сходства и различия морфометрических признаков.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследование анатомо-морфологических структур эпидермиса листьев Ambrosia trifida и A. artemisiifolia проводилось на материале, полученном в четырех ценопопуляциях на территории Воронежской обл.: A. trifida – Таловский р-н, окрестности поселка 2 участка Института им. Докучаева, опушка лесной полосы № 72 (ООПТ федерального значения, заказник “Каменная Степь”); Воробьевский р-н, с. Солонцы, обочина грунтовой дороги; A. artemisiifolia – Рамонский р-н, пос. Солнечный, опушка лесной полосы; Лискинский р-н, с. Аношкино, возле железнодорожного полотна. Материал собирали с растений в период их цветения в 2016 и 2017 гг. Изучали полностью сформированные листья растений, находящихся в фазе цветения. При подготовке временных препаратов выбирались различные участки средних стеблевых листьев. Фрагменты листовых пластин помещали в пробирку и приливали 50%-ный раствор хлоралгидрата в глицерине. После кипячения на пламени горелки (до осветления препарата) образец переносили на предметное стекло, разделяли скальпелем на две части (для изучения верхней и нижней сторон). Изучение препаратов проводили на микроскопе “Olympus BX53” (Япония) при увеличении до 400 крат. Фотографии получены с помощью цифровой камеры “INFINITYX-32C-Deltap” (Канада). Обработка фотографий и линейные измерения эпидермальных структур производились с помощью программы DeltaPix InSight v5.0.1. Статистическая обработка результатов измерений выполнена в программе Microsoft Excel. Для описания эпидермальных структур использовались стандартные методики [2, 6–9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Морфометрические характеристики эпидермальных структур видов приведены в таблице. Ниже дано подробное описание эпидермы изученных видов.
Характеристика эпидермальных структур Ambrosia trifida
Адаксиальная сторона листа. Проекция эпидермальных клеток распластанная и вытянутая. Клетки многоугольной формы со слабоизвилистыми, местами – зигзагообразными и извилисто-волнистыми стенками. Форма извилистости U,V-образная. Толщина стенок равномерная (2.4–5.1 мкм). Клетки удлиненной формы, ориентированы продольными осями в разные направления. Углы, образованные стенками смежных клеток, прямые, закругленные, тупые и острые (рис. 1). Размеры покровных клеток 18–38 × 26–72 мкм, частота встречаемости на 1 мм2 – 1387–1451. Над жилками расположены несколько рядов продольно вытянутых узких клеток с прямыми и веретеновидными концами, ориентированы продольными осями вдоль жилок (13–26 × 51–107 мкм) (рис. 2). Кутикула околоустьичных клеток лучисто-морщинистая; продольно-морщинистая, отчетливо заметная над клетками, расположенными вдоль жилок и по краю листа.
Рис. 1.
Адаксиальная сторона листа Ambrosia trifida. Эпидермальные клетки листа, аномоцитные устьица (Увел. 400). Fig. 1. Adaxial side of Ambrosia trifida leaf. Epidermal leaf cells, anomocytic stomata (×400).
Рис. 2.
Адаксиальная сторона листа Ambrosia trifida. Эпидермальные клетки над жилкой, аномоцитные устьица, гусеницевидные волоски (Увел. 400). Fig. 2. Adaxial side of Ambrosia trifida leaf. Epidermal cells above the vein, anomocytic stomata, uniseriate cylindrical trichome (×400).
Устьица округлые, ладьевидной формы находящиеся на одном уровне с окружающими клетками, ориентированы продольными осями в разных направлениях (рис. 1, 2). Размеры устьиц 11–21 × 20–27 мкм, частота встречаемости на 1 мм2 – 161–193. Устьица аномоцитного типа (число побочных клеток не постоянно и по строению они похожи на основные эпидермальные клетки).
Волоски двух типов. А – простые многоклеточные волоски с расширенным основанием, постепенно суживающиеся к заостренным вершинам (далее – простые остроконусовидные волоски). Они состоят из 2–3(4) толстостенных клеток с бугорчатой поверхностью (рис. 3). Основание каждой последующей клетки волоска не полностью закрывает конец предыдущей, оставляя свободным ее закругленные края. Клетки основания волосков крупные (их диаметр 74–101 мкм), толстостенные с крупнобугорчатой поверхностью (в некоторых клетках встречаются мощные цистолиты, диаметром до 58 мкм). Вокруг оснований волосков расположены кольцом эпидермальные клетки, смежные стенки их прямые и толстостенные (вытянутые в сторону оснований волосков). Длина волосков 74–329 мкм. Волоски наблюдаются между жилками и над ними, частота встречаемости на 1 мм2 – 1–3. Б – простые многоклеточные волоски с тупым концом, практически одинаковой толщины на своем протяжении, состоящие из 4(5)–9 коротких тонкостенных клеток, внешним видом напоминающие гусеницу (далее – гусеницевидные волоски) (рис. 3). Длина волосков составляет 52–74 мкм. Волоски наблюдаются над жилками и редко между ними, частота встречаемости на 1 мм2 – 2–4.
Рис. 3.
Адаксиальная сторона листа Ambrosia trifida. Простой остроконусовидный волосок (Увел. 400). Fig. 3. Adaxial side of Ambrosia trifida leaf. Simple uniseriate conical trichome (×400).
Абаксиальная сторона листа. Проекция эпидермальных клеток распластанная и вытянутая. Очертания стенок сильноизвилистые (местами – извилистые). Форма извилистости U,V-образная. Толщина стенок равномерная (иногда по краю листа наблюдаются клетки с четковидными утолщениями стенок). Углы, образованные стенками смежных клеток, прямые, тупые и острые. Клетки удлиненной формы ориентированы продольными осями в разные направления. Размеры эпидермальных клеток 16–29 × 23–64 мкм, количество их на 1 мм2 – 1397–1580. Над жилками расположены несколько рядов продольно вытянутых узких клеток с прямыми и веретеновидными концами, ориентированных продольными осями вдоль жилок (11–15 × 46–99 мкм). Характер морщинистости кутикулы аналогичен таковой на верхней стороне листа. На нижней стороне листа морщинистость кутикулы менее выражена и становится хорошо заметной ближе к краю листовой пластины.
Устьица аналогичны таковым на верхней стороне листа. Размеры устьиц 18–20 × × 23–26 мкм, частота встречаемости на 1 мм2 – 354–483. Устьица аномоцитного типа (число побочных клеток непостоянно, и по строению они похожи на основные эпидермальные клетки).
Волоски трех типов. А – простые остроконусовидные волоски, аналогичны таковым на верхней стороне листа. Диаметр клеток оснований волоска 61–85 мкм. Основания волосков окружены покровными клетками, расположенными в 2–3 яруса (хорошо выраженные “кольца” вокруг оснований волосков). Длина волосков, располагающихся между жилками, составляет 92–263 мкм, над жилками – 105–453 мкм, частота встречаемости на 1 мм2 – 12–18. Б – гусеницевидные волоски аналогичны таковым на верхней стороне листа, длина волосков составляет 44–99 мкм, частота встречаемости на 1мм2 – 3–7. В – короткие многоклеточные железистые волоски, имеющие в плане прямоугольную, слегка овальную форму; длиной 35–48 мкм, шириной 39–45 и толщиной 18–23 мкм (рис. 4). Волоски состоят из 6(8) клеток, расположенных в 2 ряда и 3(4) яруса. Волоски наблюдаются над жилками и между ними, частота встречаемости на 1мм2 – 1–2.
Рис. 4.
Абаксиальная сторона листа Ambrosia trifida. Короткий многоклеточный железистый волосок (Увел. 400). Fig. 4. Abaxial side of Ambrosia trifida leaf. Short multicellular glandular hair (×400).
Характеристика эпидермальных структур Ambrosia artemisiifolia
Адаксиальная сторона. Проекция эпидермальных клеток вытянутая и распластанная. Очертания стенок слабоизвилистые. Извилистость стенок неравномерная V,U-образная. Толщина стенок равномерная (1.7–2.4 мкм). Углы, образованные стенками смежных клеток, прямые и тупые. Клетки удлиненной формы ориентированы продольным осям в разных направлениях. Размеры эпидермальных клеток 32–34 × 35–71 мкм, количество их на 1 мм2 – 935–1032. Над жилками расположены несколько рядов продольно вытянутых клеток (15–23 × 28–82 мкм), форма которых варьирует от неправильно-многоугольной до квадратной. Стенки клеток с прямолинейными или слегка изогнутыми очертаниями.
Устьица выступающие, ладьевидной формы, ориентированы продольным осям в различных направлениях. Размеры устьиц 15–18 × 25–27 мкм, частота встречаемости на 1 мм2 – 96–161. Аномоцитный тип устьичного аппарата (число побочных клеток непостоянно, и по строению они похожи на основные эпидермальные клетки).
Волоски четырех типов. А – простые многоклеточные волоски с расширенным основанием, постепенно суживающиеся к заостренным вершинам (далее – простые остроконусовидные волоски). Они состоят из 3(4)–6 толстостенных клеток с бугорчатой поверхностью (рис. 5). Основание каждой последующей клетки волоска неполностью закрывает конец предыдущей, оставляя свободными ее закругленные края. Клетки основания волосков крупные (их диаметр 38–63 мкм), толстостенные (толщина стенок 2.8–3.4 мкм) с крупнобугорчатой поверхностью (в некоторых клетках встречаются мощные цистолиты). Вокруг оснований волосков расположены кольцом эпидермальные клетки, смежные стенки их прямые и толстостенные (клетки, располагающиеся вокруг оснований, у некоторых волосков не выражены). Длина волосков 166–237 мкм. Волоски наблюдаются между жилками (реже над жилками), частота встречаемости на 1 мм2 – 15–24. Б – простые многоклеточные волоски с тупым концом (в некоторых случаях терминальная клетка немного удлинена и тупо заостренная), клетки волосков практически одинаковой толщины на своем протяжении. Волоски состоят из 3(4)–6 коротких тонкостенных клеток, внешним видом напоминающие гусеницу (далее – гусеницевидные волоски). Длина волосков составляет 62–69 мкм. Волоски наблюдаются над жилками и между ними, частота встречаемости на 1мм2 – 3–9. В – короткие многоклеточные железистые волоски имеющие в плане прямоугольную, слегка овальную форму; длиной 42–54 мкм, шириной 35–39 и толщиной 19–21 мкм (рис. 6). Железистые волоски состоят из 6–8 клеток, расположенных в 2 ряда и 3–4 яруса. Волоски наблюдаются над жилками и между ними, частота встречаемости на 1 мм2 – 3–8. Г – простые многоклеточные остроконусовидные суставчатые волоски, постепенно суживающиеся к заостренным вершинам. Они состоят из 3(4)–6 клеток со слабо-бугорчатой поверхностью. Клетки основания волосков округлой формы, диаметром 47–54 мкм. Вокруг основания волосков расположены кольцом покровные клетки в один ряд. В небольшом количестве волоски наблюдаются вдоль жилок (ближе к черешку). Длина волосков составляет 974–2584 мкм.
Рис. 5.
Адаксиальная сторона листа Ambrosia artemisiifolia. Простые остроконусовидные волоски (Увел. 200). Fig. 5. Adaxial side of Ambrosia artemisiifolia leaf. Simple uniseriate conical trichome (×200).
Рис. 6.
Адаксиальная сторона листа Ambrosia artemisiifolia. Короткий многоклеточный железистый волосок (Ув. ×400). Fig. 6. Adaxial side of Ambrosia artemisiifolia leaf. Short multicellular glandular hair (×400).
Таблица 1.
Сравнение элементов эпидермальной ткани листа видов Ambrosia trifida и A. artemisiifolia Table 1. Comparison of leaf epidermal tissue elements of Ambrosia trifida and A. artemisiifolia species
| Признак/Вид Character/species |
A. trifida | A. artemisiifolia | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Поверхность листа Leaf surface |
Верхняя Adaxial |
Нижняя Abaxial |
Верхняя Adaxial |
Нижняя Abaxial |
|
| Тип листа Type of leaf |
Амфистоматический Amphistomatic |
||||
| Клеточная
стенка Cell wall |
Характер антиклинальных стенок клеток эпидермиса Patterns of anticlinal walls of epidermal cells |
Многоугольная, слабоизвилистая Polygonal, weakly sinuous |
Сильноизвилистая Strongly sinuous |
Слабоизвилистая Weakly sinuous |
Сильноизвилистая, зигзагообразная Strongly sinuous, zigzag |
| Толщина, мкм Thickness, µm |
2.4–5.1 | 1.7–2.4 | 1.1–1.8 | ||
| Эпидермальные клетки Epidermal cell |
Размер “основных”
клеток, мкм The size of the “basic” cells, µm |
18–38 × 26–72 | 16–29 × 23–64 | 32–34 × 35–71 | 22–27 × 24–32 |
| Частота встречаемости
на 1 мм2 Epidermal cell frequency per 1 mm2 |
1387–1451 | 1397–1580 | 935–1032 | 1027–1248 | |
| Размер клеток
над жилкой The size of the cells over a vein |
13–26 × 51–107 | 11–15 × 46–99 | 15–23 × 28–82 | 9–14 ×31–74 | |
| Устьица Stomata |
Тип устьичного аппарата Type of stomata |
Аномоцитный Anomocytic |
|||
| Размер, мкм Size, µm |
11–21 × 20–27 | 18–20 × 23–26 | 15–18 × 25–27 | 17–22 × 25–29 | |
| Частота встречаемости
на 1 мм2 Stomatal density per 1 mm2 |
161–193 | 354–483 | 96–161 | 212–345 | |
| Устьичный индекс, % Stomatal index, % |
11.6–13.3 | 24.4–30.6 | 10.3–15.6 | 20.6–27.6 | |
| Остроконусовидные
волоски Conical trichomes |
Длина, мкм Length, µm |
74–329 | 92–453 | 166–237 | 154–381 |
| Количество клеток Number of cells |
2–3(4) | 3(4)–6 | |||
| Частота встречаемости
на 1 мм2 Frequency of occurrence per 1 mm2 |
1–3 | 12–18 | 15–24 | 22–36 | |
| Остроконусовидные суставчатые волоски Conical articulated trichomes |
Длина, мкм Length, µm |
Отсутствуют Absent |
974–2584 | 1230–3480 | |
| Количество клеток Number of cells |
6–12 | ||||
| Частота встречаемости
на 1 мм2 Frequency of occurrence per 1 mm2 |
Редко Sparse |
||||
| Гусеницевидные волоски Cylindrical trichome |
Длина, мкм Length, µm |
52–74 | 44–99 | 62–69 | 68–73 |
| Количество клеток Number of cells |
4(5)–9 | 4–7 | 5(6)–8 | ||
| Частота встречаемости
на 1 мм2 Frequency of occurrence per 1 mm2 |
2–4 | 3–7 | 3–9 | 9–12 | |
| Эфиромасличные
желёзки Essential oil glands |
Длина, мкм Length, µm |
Отсутствуют Absent |
35–48 | 42–54 | |
| Частота встречаемости
на 1 мм2 Frequency of occurrence per 1 mm2 |
1–2 | 3–8 | 8–10 | ||
| Количество клеток Number of cells |
6–8 | 8–14 | |||
Абаксиальная сторона. Проекция эпидермальных клеток вытянутая и распластанная. Очертания клеток сильноизвилистые, зигзагообразные. Форма извилистости четко выраженная, V,U-образная. Стенки клеток равномерно утолщены (толщина стенок 1.1–1.8 мкм). Клетки удлиненной формы, ориентированы продольными осями в различных направлениях (рис. 7). Углы, образованные стенками смежных клеток, тупые и прямые. Размеры эпидермальных клеток 22–27 × 24–32 мкм, частота встречаемости на 1 мм2 – 1027–1248. Над жилками расположены несколько рядов продольно вытянутых неправильно-многоугольных клеток с прямолинейными или слегка изогнутыми очертаниями стенок (размеры клеток 9–14 × 31–74).
Рис. 7.
Абаксиальная сторона листа Ambrosia artemisiifolia. Эпидермальные клетки листа, аномоцитные устьица, гусеницевидный волосок (Увел. 400). Fig. 7. Abaxial side of Ambrosia artemisiifolia leaf. Epidermal cells of the leaf, anomocytic stomata, uniseriate cylindrical trichome (×400).
Устьица сходны с таковыми на верхней стороне листа (рис. 7). Размеры устьиц 17–22 × × 25–29 мкм, частота встречаемости на 1 мм2 – 212–345. Аномоцитный тип устьичного аппарата (число побочных клеток непостоянно и по строению они похожи на основные эпидермальные клетки).
Волоски четырех типов. А – простые остроконусовидные волоски, аналогичны волоскам на верхней стороне листа. Длина волосков составляет 154–381 мкм. Волоски наблюдаются между жилками и над ними, частота встречаемости на 1 мм2 – 22–36. Б – гусеницевидные волоски, аналогичны волоскам на верхней стороне листа. Длина волосков составляет 68–73 мкм. Волоски наблюдаются над жилками и между ними, частота встречаемости на 1 мм2 – 9–12. В – железистые волоски, аналогичны таковым на верхней стороне листа. Наблюдаются над жилками и между ними, частота встречаемости на 1мм2 – 8–10. Г – многоклеточные простые суставчатые остроконусовидные волоски аналогичны таковым на верхней стороне листа, постепенно суживающиеся к заостренным вершинам. Длина волосков 1230–3480 мкм.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сравнительное исследование эпидермальных клеток, устьичного аппарата и трихом листовых пластин Ambrosia trifida и A. artemisiifolia позволило выявить признаки, константные на уровне рода. К этим признакам относятся: тип листа (амфистоматический), размер основных эпидермальных клеток, тип устьичного аппарата (аномоцитный), размер устьиц, морфология остроконусовидных, гусеницевидных и железистых волосков. Помимо этого, были выявлены признаки, позволяющие идентифицировать виды: характер антиклинальных стенок эпидермиса, морфометрические параметры и частота встречаемости остроконусовидных волосков, отсутствие железистых волосков на верхней стороне листа (A. trifida) и наличие остроконусовидных суставчатых волосков, характерных только для A. artemisiifolia. Выявленные особенности строения эпидермы могут использоваться в качестве дополнительных диагностических признаков при идентификации видов.
Список литературы
Воробьёва А.Н. 2013. Особенности строения эпидермы листа Saussurea pulchella (Fisch.) Fisch и S. neopulchella Lipsch. – Вестн. Томского гос. ун-та. Биология. 3(23): 38–45. http://journals.tsu.ru/biology/&journal_page=archive&id=926&article_id=29918
Рудич Д.С. 1981. Эпидермальный анализ частиц листьев в судебно-биологической экспертизе. Киев. 180 с.
Пархоменко А.Ю. 2004. Изучение химического состава амброзии полыннолистной с целью получения фармакологически активных веществ: Автореф. дис. ... канд. фармац. наук. Пятигорск. 28 с.
Chalchat J.C., Maksimovic Z.A., Petrovic S.D., Gorunovic M.S. 2004. Chemical composition and antimicrobial activity of Ambrosia artemisiifolia L. – J. Essential Oil Research. 16(3): 270–273. https://doi.org/10.1080/10412905.2004.9698718
Wang P., Kong C.H., Zhang C.X. 2006. Chemical composition and antimicrobial activity of the essential oil from Ambrosia trifida L. – Molecules. 11(7): 549–555. https://doi.org/10.3390/11070549
Анели. Н.А. 1975. Атлас эпидермы листа. Тбилиси. 110 с.
Барыкина Р.П. 2004. Справочник по ботанической микротехнике: основы и методы. М. 312 с.
Самылина И.А. 2010. Фармакогнозия. Атлас: учебное пособие в 3 томах Т.1. М. 192 с.
Тутаюк В.Х. 1980. Анатомия и морфология растений. М. 317 с.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Растительные ресурсы
Пн.-пт.: 10.00-19.00