Анатомическое строение вегетативных органов разных половых форм будры плющевидной (Glechoma hederacea L.)
Автор: Анисимова А.Г.
Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio
Рубрика: Ботаника
Статья в выпуске: 2, 2004 года.
Бесплатный доступ
Изучено анатомическое строение вегетативных органов обоеполых и женских растений будры плющевидной с целью установления вторичных половых признаков. Оказались достоверными различия в анатомическом строении стебля и корневища, количестве эфирномасличных железок и головчатых волосков на нижней эпидерме листа, а также в числе устьиц и размере клеток
Короткий адрес: https://sciup.org/147204340
IDR: 147204340
Текст научной статьи Анатомическое строение вегетативных органов разных половых форм будры плющевидной (Glechoma hederacea L.)
Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15
Изучено анатомическое строение вегетативных органов обоеполых и женских растений будры плющевидной с целью установления вторичных половых признаков. Оказались достоверными различия в анатомическом строении стебля и корневища, количестве эфирномасличных железок и головчатых волосков на нижней эпидерме листа, а также в числе устьиц и размере клеток.
Будра плющевидная относится к семейству Губоцветные. Это многолетнее травянистое растение, имеющее стелющийся стебель 20-50 см длиной, с многочисленными приподнимающимися побегами. Листорасположение супротивное, листья почковидной формы. Цветки собраны по 3-5 в пазухах листьев, синевато-лиловые, длиной 10-18 мм. Растет на лугах, опушках, по сорным местам, у дорог (Флора СССР. 1954. Т. 20).
Будра плющевидная является ядовитым, лекарственным и медоносным растением (Овеснов, 1997). С лечебной целью используется надземная часть в период цветения как отхаркивающее средство, при почечно-каменной болезни и заболеваниях мочевого пузыря, печени и желчного пузыря, раке печени, подагре. Наружно водный настой применяется для ванн и компрессов при язвах, ранах, фурункулёзе. В траве содержатся эфирные масла, танин, свободные аминокислоты, холин, каротин, сапонины, смола, аскорбиновая кислота (Лавренов, Лавренова,1999).
Сведения об анатомическом строении вегетативных органов в литературе отсутствуют. Цель настоящего исследования - сравнительное изучение анатомических особенностей вегетативных органов разных половых форм будры плющевидной.
Как известно, будра плющевидная является ги-нодиэцичным растением, т.е. в ее популяциях встречаются крупноцветковые обоеполые и мелкоцветковые женские особи (Knuth, 1899; Демьянова, 1997). Для исследований мы собирали растения обеих половых форм, произрастающие в одной и той же ценопопуляции на территории Пермской области (Свердловский район, окрестности пос. Сылва) в фазу цветения. Собранный материал, в количестве 10 экземпляров каждой половой формы, изучали как в свежем, так и в фиксированном в 70°спирте состоянии. Поперечные и продольные срезы изготавливали лезвием безопасной бритвы. Временные препараты готовили по общепринятой анатомической методике с применением красителей: на крахмал - раствора Люголя, на одревеснение - сернокислого анилина (Прозина, 1960; Фурст, 1975). Срезы изучались под микроскопом МБИ-1. Измерения проводились с применением окуляр-микрометра. Рисунки выполнялись с помощью рисовального аппарата РА-4.
Полученные данные обработаны методом вариационной статистики (Лакин, 1980).
Стебель
Эпидерма состоит из удлиненных параллельно оси побега толстостенных клеток с неравномерно утолщенными стенками. Стенки клеток сверху покрыты тонким слоем складчатой кутикулы. Устьица овальной формы, диацитные, приподнятые над остальными клетками эпидермы (рис. 1).
Стебель в средней части на поперечном срезе четырехгранный, с выступающими в соответствии с положением четырех сосудисто-волокнистых пучков ребрами. Пучки открытого коллатерального типа. В гранях стебля могут присутствовать небольшие также коллатеральные пучки (рис. 2).
В выступающих частях стебля под эпидермисом располагается многослойная уголковая колленхима. Первичная кора представлена клетками ассимиляционной паренхимы, расположенными в 4-5 рядов. Обширная сердцевина занята крупными паренхимными клетками, в центре располагается полость.
На поверхности стебля имеются железистые волоски с 2-клеточной головкой, эфирномасличные железки, состоящие из 8 клеток, простые 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-клеточные волоски, не-

Рис. 1. Эпидерма стебля: а) обоеполая форма, б) женская форма:
1 - устьице, 2 - эфирно-масличная железка, 3 - железистый волосок, 4 - складчатая кутикула, 5 - клетки эпидермы

Рис. 2. Стебель в средней части (обоеполая форма):
1 - складчатая кутикула, 2 - эпидерма, 3 - уголковая колленхима, 4 - ассимиляционная паренхима, 5 - склеренхима, 6 - флоэма. 7 - ксилема, 8 - паренхима, 9 - простой 3-клеточный волосок
которые волоски со спавшимися клетками (рис. 3).
Результаты сравнения различных признаков в строении стебля женской и обоеполой половой формы будры плющевидной показали, что по количеству головчатых волосков, эфирно-масличных железок на 1мм2 поверхности женские и обоеполые особи не отличаются (табл. 1). Количество простых волосков преобладает у женских особей, причем строение последних более разнообразно.
т.е. кроме 1-, 2-, 3-, 4-, 5-клеточных волосков, характерных для обоеполых растений, присутствуют 6-, 7-клеточные с одной или двумя спавшимися клетками (рис. 3). Остальные признаки, вероятно, также могут являться диагностическими, т.к. разница между их значениями является достоверной (табл. 1), за исключением толщины флоэмы и кол-ленхимы, одинаковой у обеих половых форм.
Корневище клетками, сверху покрыта складчатой кутикулой.
п _ На поверхности очень редки простые волоски.
Покровная ткань эпидерма с толстостенными r r г

Рис. 3. Трихомы стебля: а) обоеполая форма, б) женская форма
Таблица 1
Анатомические признаки стебля обоеполой и женской формы Glechoma hederacea L.
Признак |
Женская форма |
Обоеполая форма |
td |
||
М±т |
Cv, % |
М±т |
Cv, % |
||
Диаметр стебля, мкн: шах |
2450143,51 |
7,94 |
3507135,48 |
4,52 |
18,83 |
min |
1678132,46 |
8,65 |
2592146,21 |
7,97 |
16,19 |
Толщина первичной коры, мкн |
98,513,35 |
15,19 |
12813,24 |
11,33 |
6,33 |
Число рядов клеток первичной коры |
4,3510,11 |
11,25 |
5,2010,14 |
11,85 |
4,77 |
Толщина флоэмы, мкн |
41,711,09 |
11,68 |
40,4011,12 |
12,40 |
0,26 |
Соотношение толщины флоэмы и радиуса стебля, % |
3,40 |
- |
3,29 |
- |
- - |
Толщина ксилемы, мкн |
190+5,58 |
13,12 |
27217,35 |
12,80 |
8,89 |
Соотношение толщины ксилемы и радиуса стебля, % |
15,51 |
- |
22,20 |
- |
- |
Число рядов сосудов в проводящем пучке |
7,30+0,21 |
12,65 |
9,75+0,18 |
8,07 |
8,86 |
Диаметр сердцевины, мкн |
1312+17,61 |
8,48 |
1972,60120,5 |
4,65 |
24,44 |
Соотношение радиуса сердцевины и радиуса стебля, % |
53,55 |
- |
80,51 |
- |
- |
Толщина колленхимы в ребре, мкн |
16914,75 |
12,57 |
157,8014,13 |
11,70 |
1,78 |
Толщина эпидермы, мкн |
20+0,41 |
9,20 |
24,7011,42 |
25,79 |
3,18 |
Наличие трихом и железок на эпидерме (шт. на 1 мм2 поверхности): а) головчатые волоски |
11,6011,17 |
10,4011,37 |
0,67 |
||
б) эфирно-масличные железки |
1,73+0,46 |
- |
1,8010,46 |
- |
0,12 |
в) простые волоски |
4,2710,88 |
- |
1,4010,44 |
- |
2,92 |
Примечание; Cv - коэффициент вариации, свидетельствующий о небольшом (0-10%), среднем (11-20%), большом (20%) варьировании признака; td - критерий достоверности разности, если он равен или больше 3, разница считается достоверной.
На поперечном срезе корневище слабо четы- ставлена запасающей паренхимой, расположенной рехгранное, почти округлое. Первичная кора пред- в 7'8 РЯД°В- в РебРах находятся открытые колла- теральные пучки, иногда пучковое строение пере- сающей паренхимы (рис. 4). ходит в непучковое. Сердцевина состоит из запа- .

Рис. 4. Корневище в средней части (обоеполая форма):
1 - складчатая кутикула, 2 - эпидерма, 3 - уголковая колленхима, 4 - паренхима первичной коры, 5 - флоэма, 6 -ксилема, 7 - сердцевина
При сравнении полученных данных (табл. 2) можно сделать вывод, что диаметр корневища, толщина флоэмы и ксилемы больше у женских
особей (причем разница между их значениями является достоверной), что может рассматриваться в качестве диагностического признака.
Таблица 2
Анатомические признаки корневища обоеполой и женской формы Glechoma hederacea L.
Признак |
Женская форма |
Обоеполая форма |
td |
||
М±т |
Cv, % |
М±т |
Cv, % |
||
Диаметр корневища, мкн: max |
1697+32,73 |
8,62 |
1268,35+41,78 |
14,72 |
8,08 |
min |
1351+22,46 |
7,43 |
972,05+16,06 |
7,39 |
13,72 |
Толщина эпидермы, мкн |
20,40+0,34 |
7,55 |
23,05+1,23 |
23,95 |
2,08 |
Толщина первичной коры, мкн |
231+8,77 |
16,96 |
207,30+5,71 |
12,31 |
2,26 |
Соотношение толщины первичной коры и радиуса корневища, % |
27,22 |
_ |
32,69 |
- |
- |
Число рядов клеток первичной коры |
7,25+0,14 |
8,82 |
7,10+0,16 |
10,14 |
0,71 |
Толщина флоэмы, мкн |
33,50+1,78 |
23,70 |
17,50+1,32 |
33,83 |
7,22 |
Соотношение толщины флоэмы и радиуса корневища, % |
3,95 |
- |
2,76 |
- |
- |
Толщина ксилемы, мкн |
167,90+4,17 |
11,10 |
137,70+5,97 |
19,38 |
4,15 |
Соотношение толщины ксилемы и радиуса корневища, % |
19,79 |
- |
21,71 |
- |
- |
Максимальный диаметр сосудов, мкн |
31,70+1,28 |
। 18,11 |
36,05+1,46 |
18,06 |
2,24 |
Окончание табл. 2
Признак |
Женская форма |
Обоеполая форма |
td • |
||
М±т |
Cv, % |
М±т |
Cv, % |
||
Минимальный диаметр сосудов, мкн |
14,9010,72 |
21,54 |
11,0510,75 |
30,14 |
3,70 |
Диаметр сердцевины, мкн |
612,75139,26 |
28,64 |
319,15122,85 |
32 |
6,46 |
Толщина колленхимы в ребре, мкн |
102,5013,47 |
15,14 |
80,5513,14 |
17,43 |
4,69 |
Таблица 3
Анатомические признаки листа обоеполой и женской формы Glechoma hederacea L. |
|||||
Признак |
Женская |
форма |
Обоеполая форма |
td |
|
М±ш |
Cv, % |
М±ш |
Cv, % |
||
Толщина листовой пластинки, мкн |
144,4512,57 |
7,95 |
141,1512,63 |
8,33 |
0,89 |
Высота клеток верхней эпидермы, мкн |
26,4010,73 |
12,31 |
25,4010,64 |
11,30 |
1,07 |
Высота клеток нижней эпидермы, мкн |
18,20+0,64 |
15,71 |
18,8010,79 |
18,88 |
0,59 |
Толщина мезофилла, мкн |
97,9012,64 |
12,03 |
90,9512,20 |
10,83 |
2,02 |
Толщина палисадного мезофилла, мкн |
35,60+2,21 |
27,75 |
35,2010,88 |
11,11 |
0,17 |
Отношение палисадного мезофилла к толщине всего мезофилла, % |
36,36 |
- |
38,70 |
- |
- |
Толщина губчатого мезофилла, мкн |
62,4512,95 |
21,15 |
55,8511,92 |
15,34 |
1,88 |
Отношение губчатого мезофилла к толщине всего мезофилла, % |
63,79 |
- |
61,41 |
- |
- |
Верхняя эпидерма |
|||||
Длина клеток эпидермы, мкн |
85,1012,86 |
15,01 |
63,5014,14 |
29,15 |
4,29 |
Ширина клеток эпидермы, мкн |
42,1012,13 |
22,59 |
35,7511,21 |
15,19 |
2,59 |
Лист
Эпидермис однорядный, с тонкой складчатой кутикулой. Клетки верхней эпидермы более крупные, толщина кутикулы больше, чем у клеток
нижней эпидермы, стенки их слабо извилистые, практически прямые (рис. 5). Количество клеток на 1 мм2 поверхности эпидермы больше у обоеполых особей (табл. 3).

Рис. 5. Верхняя эпидерма листа: а) обоеполая форма, б) женская форма:
I - клетки эпидермы, 2 - складчатая кутикула, 3 - устьице, 4 - простой одноклеточный волосок, 5 - простой 3-клеточный волосок, 6 - железистый волосок
Окончание табл. 3
Признак Количество устьиц на 1 мм2 |
Женская форма |
Обоеполая форма |
td |
||
М±т |
Су, % |
М±т 3,75±2,05 |
Су, % 244 |
||
Длина устьица, мкн |
- |
- |
32,67+0,33 |
1,78 |
— |
Ширина устьица, мкн |
- |
- |
24,33±0,67 |
4,73 |
— |
Количество эфирно-масличных железок на 1 мм2 |
0 |
- |
0 |
- |
- |
Количество железистых волосков на 1 мм2:
|
5,00±1,12 2,40+0,89 0 |
- |
7,20±1,56 2,40±0,65 1,20+0,61 |
1,15 0 1,97 |
|
Количество простых волосков на 1 мм2: а) вдоль главной жилки 61 на листовой пластинке в) по краю листа |
6,50±0,94 6,40+1,07 3,00+0,00 |
- |
9,20±1,47 4,80±0,80 7,60±1,26 |
- |
1,55 1,20 3,65 |
Количество клеток на 1 мм2 |
367,50±9,27 |
11,28 |
. 545+16,87 |
13,85 |
9,22 |
Нижняя эпидерма
Клетки нижней эпидермы несколько меньше, разных половых форм, с преобладанием последних стенки их более извилистые (рис. 6). Количество у женских особей (табл. ЗУ *

Рис. 6. Нижняя эпидерма листа: а) обоеполая форма, б) женская форма: 1 - клетки эпидермы, 2 - устьице, 3 - железистый волосок, 4 - эфирно-масличная железка
Листья у женских особей гипостоматические, т.е. устьица находятся на нижней стороне листа. У обоеполых особей небольшое количество устьиц было отмечено и на верхней эпидерме, т.е. у них листья амфистоматические. У обеих половых форм устьица овальной формы, диацитные.
Количество устьиц на 1мм2 поверхности нижней эпидермы также сильно отличается у разных половых форм: у женских форм их значительно больше, что может свидетельствовать о предрасположенности женских форм к более высокой интенсивности транспирации в сравнении с обоеполыми.
Литературные данные свидетельствуют о том, что у двудомных растений мужские и женские экземпляры различаются по уровню водного обмена, с преобладанием последнего у женских форм (Шереметьев, 1983). Можно высказать предположение, что подобная закономерность свойственна не только двудомным растениям, но и гинодиэцич-ным. Ранее к подобному выводу пришла Е.И. Демьянова при изучении половой структуры популяций у сексуально-полиморфных растений (Демьянова, 1990). Автором обнаружена большая требовательность к условиям (прежде всего, лучшего почвенного увлажнения) женских форм двудомных, гинодиэцичных и функционально двудомных растений.
На верхней эпидерме листа у обеих половых форм встречаются головчатые волоски с 1- и 2клеточной головкой, они располагаются в основном вдоль главной и отчасти боковых жилок. Эфирно-масличные железки отсутствуют как у женских, так и у обоеполых особей. Простые во-

Рис. 7. Трихомы листа обоеполых растений: а) верхняя эпидерма, б) нижняя эпидерма лоски 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-клеточные в основном находятся вдоль жилок и по краю листа. Строение простых волосков разнообразнее у женских особей (рис. 7, 8). Их количество также несколько больше у обоеполых форм (табл. 3).

Рис. 8. Трихомы листа женских растений: а) верхняя эпидерма, б) нижняя эпидерма
На нижней эпидерме листа имеются железистые волоски с 1- и 2-клеточной головкой, на короткой или длинной ножке (рис. 7, 8). Располагаются они вдоль жилок и количество их на 1 мм2 больше у обоеполых особей (табл. 3). Эфирномасличные железки находятся на листовой пластинке между жилками, причем их количество, приходящееся на 1 мм2, больше у женских форм. Простые волоски более разнообразны по строению у женских особей, располагаются в основном вдоль жилок. Их количество на 1 мм2 поверхности несколько больше также у женских особей.
На поперечном срезе листа обнаруживается дорсовентральное строение. Палисадная ткань однорядная, клетки её прерываются в области жилок. Губчатая ткань рыхлая, с довольно крупными межклетниками, представлена 3-4 рядами клеток (рис. 9). Толщина мезофилла в целом несколько больше у женских особей (табл. 3). Главная жилка сильно выпирает на нижней стороне листа, имеет один коллатеральный пучок (рис. 10). Механическая ткань главной жилки представлена уголковой колленхимой, образованной 4-5 рядами клеток, с боков переходящих в клетки хлоренхимы. Черешок листа с верхней стороны несколько вогнутый. Сосудисто-волокнистый пучок лежит в центре черешка. Кроме центрального пучка имеется по одному небольшому пучку в выступах черешка. Клетки паренхимы крупные, почти без межклетников. В выступах черешка и в его нижней части имеется уголковая колленхима. Эпидермис черешка представлен одним рядом клеток, окружен тонкой кутикулой, покрыт железистыми волосками, эфирно-масличными железками и простыми волосками.

Рис. 9. Анатомическое строение листовой пластинки: а) обоеполого растения, б) женского растения:
1 - складчатая кутикула, 2 - верхняя эпидерма, 3 - палисадная паренхима, 4 - губчатая паренхима, 5 - нижняя эпидерма, 6 - устьице

Рис. 10. Анатомическое строение главной жилки листа обоеполого растения:
1 - складчатая кутикула, 2 - верхняя эпидерма, 3 -уголковая колленхима, 4 - палисадная паренхима, 5 - губчатая паренхима, 6 - устьице, 7 - ксилема, 8 - флоэма
По анатомическому строению листовой пластинки, жилки листа и черешка обоеполые и женские особи не отличаются.
Выводы
-
1. При сравнении строения стебля у обоеполых и женских особей диагностическими могут являться все исследуемые признаки, кроме толщины флоэмы и колленхимы. В строении корневища у обоеполых и женских особей достоверными оказались: диаметр корневища, толщина флоэмы и ксилемы, диаметр сердцевины, толщина колленхимы.
-
2. Верхняя эпидерма листа характеризуется большим количеством клеток и простых волосков у обоеполых растений. Клетки нижней эпидермы имеют более крупные размеры у обоеполых растений по сравнению с женскими.
-
3. Число эфирно-масличных железок и головчатых волосков на эпидерме стебля у обоеполых и женских особей практически одинаково. На нижней эпидерме листа у обоеполых растений преобладают головчатые волоски, у женских растений -эфирно-масличные железки.
-
4. Количество устьиц и клеток на нижней эпидерме больше у женских особей, что, вероятно, свидетельствует о большей их предрасположенности к более высокой интенсивности транспирации в сравнении с обоеполыми растениями.
3. Биология. С. 9-20.
Список литературы Анатомическое строение вегетативных органов разных половых форм будры плющевидной (Glechoma hederacea L.)
- Демьянова Е.И. Половой полиморфизм цветковых растений: Автореф. дис... д-ра биол. наук. М., 1990.
- Демьянова Е.И. Половая структура природных популяций сексуально-полиморфных растений Предуралья//Вестник Перм. ун-та. 1997. Вып. 3. Биология. С. 9-20.
- Лавренов В.К., Лавренова Г.В. Полная энциклопедия лекарственных растений. СПб.: Нева; М.: ОЛМА-ПРЕСС, 1999. Том I.
- Лакин В.Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1990.
- Овеснов С.А. Конспект флоры Пермской области. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1997.
- Прозина М.Н. Ботаническая микротехника. М., I960.
- Фурст Г.Г. Методы анатомо-гистохимического исследования растительных тканей. М.: Наука, 1975.
- Шевченко СВ., Денисова Г.А. Данные по морфологии и анатомии шалфея мускатного//Растительные ресурсы. 1970. Т. 6, вып. 4, С. 610-615.
- Шереметьев С.Н. О приспособительном значении полового диморфизма цветковых растений//Бот. журн. 1983. Т. 68, № 5. С. 561-570.
- Шишкин Б.К. Labiatae//Флора СССР. М.;Л.: Изд-во АН СССР, 1954. Т. 20.
- Knuth P. Handbuch der Blutenbiologie. Leipzig: Verlag von Wilhelm Engelmann, 1899. Bd II, T. II. 705 S.