摘 要

国内外学者已从形态学，无性繁殖，及系统分类学等方面对石蒜做了大量的研究，但是对于石蒜叶维管束的数字解剖学研究方面的文献发表的较少，少有以三维数字解剖学技术，通过对中国石蒜和红花石蒜叶片解剖结构的计算机三维重建，说明植物维管束的立体结构，并研究其空间关系的。近年来，计算机配置的不断升级、各种三维重建软件的开发应用及《中国数字化可视人体图谱》的出版发行，为进行人体数字化研究提供了硬件、软件及素材方面的支持。我们大可以运用此种方式对植物叶进行数字解剖学研究。

关键字：植物解剖学研究；数字解剖学发展；植物维管束研究；石蒜叶

Digital Anatomy of the leaf bundle of Lycoris

Abtract: Scholars at home and abroad from the morphology, vegetative propagation, and Systematics of Lycoris do a lot of research, But Lycoris digital Anatomy of the leaf bundle of documents published by the small, Little technology to digital Anatomy, Lycoris by China and three-dimensional reconstruction of anatomical structure of leaves of Lycoris, describes the spatial structure of vascular plants, and their spatial relationship. In recent years, Three dimensional reconstruction of continuous upgrading of the computer configuration, various software application development and the publication of the Atlas of Chinese digitized visible human, human provides the hardware, software, and digital research material support. We may use such digital Anatomy study on plant leaves.

Keywords：Plant Anatomy ;Development of digital Anatomy;Study on vascular plants ;Leaves of Lycoris

目 录

前言 1

1.文献综述 2

1.1植物解剖学研究与数字解剖学发展 2

1.1.1植物解剖学研究 2

1.1.2数字解剖学发展 2

1.1.3数字解剖学应用实例 3

1.2植物维管束研究 4

1.2.1植物维管束 4

1.2.2植物维管束解剖 4

1.3石蒜叶研究 4

1.3.1石蒜叶 5

1.3.2石蒜叶比较解剖学研究 5

1.4总结 5

2.实验内容与方法 7

2.1使用微波快速石蜡切片法对石蒜叶进行连续切片 7

2.1.1实验材料 7

2.1.2实验药品与试剂 8

2.1.3实验仪器 8

2.1.4实验流程 8

2.2对切片进行数字化三维处理 9

3 结果与分析 10

3.1石蒜叶三维解剖结果 10

3.2简述石蒜叶三维解剖结构 11

3.3石蒜叶维管束系统 12

3.4分析计算三维数字切片中的溶生腔体 12

4结论与讨论 12

4.1结论 12

4.2问题讨论 13

5致谢 14

参考文献 15

前言

石蒜，别名：蒜头草、老鸦蒜、蟑螂花。多年生草本，地下有球形鳞茎，外包暗褐色膜质鳞被。石蒜系自花授粉植物，蒴果背裂。种子多数，一般以鳞茎3－4年繁殖一次。叶带状较窄，色深绿，自基部抽生，发于秋末，落于夏初。花期在夏末秋初，约从7月至9月。生于阴湿山地或丛林下，也有栽培。产华东、中南及西南。由于花和叶子不能见面的特性，也被称为彼岸花。国内外学者已从形态学，无性繁殖，及系统分类学等方面对石蒜做了大量的研究^[1,2]。春天是球根，夏天生长叶子，秋天立起开花，冬天叶子又慢慢退去，如此轮回。而花叶永不相见，也蕴含着永远无法相会的悲恋之意。

石蒜属植物是优良的观叶和观花植物。花型和花色多样，被誉为“中国的郁金香”。由于石蒜属对环境有很强的适应性，耐旱、耐湿和耐贫瘠土壤，病虫害少，抗逆性强等特点，使的其在园林上具有较大的利用价值和开发潜力。球茎内含有可治疗老年性痴呆和阿尔茨海默病的有效成分一——加兰他敏，其药用价值也极其显著^[3,4]。

国内外学者已从形态学，无性繁殖，及系统分类学等方面对石蒜做了大量的研究，但是对于石蒜叶维管束的数字解剖学研究方面的文献发表的较少。

在关于植物叶解剖学研究已有大量的研究报告发表，但都是从二维结构方面进行的工作。使用三维数字解剖学技术，通过对植物叶片解剖结构的计算机三维重建这方面的文献研究比较匮乏。

随着计算机配置的不断升级、各种三维重建软件的开发应用及《中国数字化可视人体图谱》的出版发行，不断为进行人体数字化研究提供了硬件、软件及素材方面的支持。慢慢的，数字解剖学成为解剖学发展的新平台^[5]。

综上所述，本研究的意义在于以三维数字解剖学技术，通过对中国石蒜和红花石蒜叶片解剖结构的计算机三维重建，说明植物维管束的立体结构，并研究其空间关系。

1.文献综述

1.1植物解剖学研究与数字解剖学发展

1.1.1植物解剖学研究

研究植物各个不同部分的内部结构即称为植物解剖学,它是一门实验性很强的学科。植物解剖学在阐明植物生长发育机理、界定植物种属类别、推动生命科学向微观深层次领域发展的过程中, 起到了极为重要的作用。植物解剖学经历了2、3个世纪的研究后，在其他与植物解剖学有关学科的相互渗透下，又逐渐分化出一些分支学科，如：植物比较解剖学、植物发育解剖学、植物生理解剖学，植物病理解剖学、植物生态解剖学以及木材解剖学（次生木质部解剖学）等^[6]。在植物解剖学中，运用数字解剖进行立体结构的探讨的文献资料还是比较匮乏的。

1.1.2数字解剖学发展

生物组织的显微、超显微立体结构一般是由人们观察了大量的该结构的二维图像切片后在脑中“重建”起来的。连续切片的计算机三维重建技术是对细胞某一细微结构进行连续切片、 再将这一系列切片图像输入计算机，通过图片的定位、分割和三维重构显示，得到该结构立体形态的一种分析技术^[7]。国内外早在20世纪80年代开始就将数字技术应用于解剖学研究之中，由于医学的重要影响，早期的应用主要是对人体器官进行三维重建与可视化、三维形态分析与测量。之后，随着计算机硬件和软件性能的飞速发展，虚拟人数据集和高精度影像数据的采集，大规模的人体器官三维重建得以进行，并且其应用领域也在不断扩展，从最初的用于解剖学教学和三维测量，一直到用于虚拟手术、计算机辅助手术计划、神经导航等多个层次和领域。目前，在正常及病理组织学研究中，多采用切片染色法在显微镜下观察组织、细胞的微观结构^[8]。而切片是组织断面的二维图像，不利于观察者理解结构的立体形态以及各结构间的空间位置关系；并且在进行形态学描述、测量、统计时，由于断面的水平及角度等原因，可能出现较大误差。连续切片的三维重建法能解决这个问题^[9]。因此在植物叶解剖学发展中，我们可以使用三维数字解剖学技术来更好的研究其立体结构，并探讨其空间关系。用此种技术对中国石蒜和红花石蒜叶片解剖结构的计算机三维重建，说明其维管束的立体结构，并研究其空间关系，有其合理性和开拓性。

1.1.3数字解剖学应用实例

(1)数字化大鼠动脉血管系统三维模型的建立

采用含造影剂及显色剂的填充剂对成年 SD大鼠动脉血管系统进行灌注, 并借助数字 X 射线成像设备对灌注效果进行实时监测,通过断层解剖成像系统获取切削间距为10µm的二维断面解剖数据集( 图像分辨率为4917x 3446x24 bit,共1 464张) ,最后利用Visual C 结合可视化工具包编程实现数据集的动脉分割及三维可视化,得到数字化SD大鼠动脉血管系统的三维模型。该模型能提供大鼠动脉血管系统的空间结构信息,为实验大鼠血管系统的研究提供了更为准确可靠的形态学参考。