紫花曼陀罗(Datura stramonium L.var.tatula Torrey)是茄科(Solanaceae)药用植物曼陀罗(D.stranmonium L.)的变种。研究发现,紫花曼陀罗茎中紧靠表皮的皮层部位分布着曼陀罗中并不存在的呈紫色的异细胞,而关于该异细胞在紫花曼陀罗其它器官是否也存在及其形态结构特征与功能等均属未知。为了明确该异细胞在紫花曼陀罗中的分布与形态特征,并探讨其存在的生物学意义,本研究对幼苗期紫花曼陀罗营养器官进行了全面解剖观察,并进一步测试了光照和温度对紫色异细胞的分布特征和形态建成的影响。研究结果如下:(1)紫色异细胞在紫花曼陀罗营养器官中分布在茎和叶(包括真叶和子叶的叶柄、叶脉、叶片)表皮或紧靠表皮的皮层等光线直射的部位,且除叶中表皮有分布外,其他部位均分布在靠近表皮下的第一层皮层组织中,呈不连续分布,细胞形状与其分布皮层细胞相似。地下部分根中没有分布这类紫色异细胞。故推测紫色异细胞形态建成与光照和温度相关。(2)不同光照培养紫花曼陀罗幼苗试验结果表明:强光下培养的紫花曼陀罗幼苗茎中紫色异细胞内含物颜色明显加深、透明度下降、细胞间隙减小、细胞排列较为紧密,而弱光和低温下该异细胞特征表现则与以上相反;强光下培养的幼苗茎中紫色异细胞横切面积、纵切长度以及横切面细胞总数量均显著增加(p<0.05),分别增加了55.11%、12.93%和56.64%;弱光下该异细胞横切面积、纵切长度均显著减小(p<0.05),分别减少了27.88%、5.69%,而横切面细胞总数量则显著增加(p<0.05),增加了11.99%。可见,光照强度变化对紫色异细胞的解剖特征和数量分布有显著影响,表现为强光和弱光均导致紫色异细胞总数量增加,但不同强度光照的影响强度存在差异,具体表现为:强光>弱光>对照组;强光下紫色异细胞面积和长度均增加(体积增大),而弱光则使得二者显著减小,即该异细胞体积减小。(3)不同温度处理试验结果表明:温度对紫花曼陀罗幼苗茎中紫色异细胞的形态特征反应影响与光照的影响存在相似性,即高温下紫色异细胞颜色明显加深、透明度下降、细胞间隙减小、细胞排列较为紧密,与强光相似;而低温下该异细胞特征表现则与以上相反,与弱光类似。与对照组相比,高温处理使得紫色异细胞横切面积、纵切长度以及横切面细胞总数量均显著增加(p<0.05),分别增加了74.31%、18.92%、129.12%;低温处理下该异细胞横切面积、纵切长度有所减少,仅分别减少了10.76%和3.05%,与对照组相比二者变化差异性不显著(p<0.05),但茎横切面紫色异细胞总数量显著增加(p<0.05),增加了14.24%。可见,高温和低温均使得紫花曼陀罗茎横切面紫色异细胞总数量增加,但影响强度存在差异,具体表现为:高温>低温>对照组;而高温下紫色异细胞面积和长度均增加,表明其体积增大,低温下二者与对照组相比虽变化差异性不显著,但仍为减小趋势。紫花曼陀罗地上器官中分布的紫色异细胞的形态建成与光照强度和温度变化密切相关,该异细胞的存在是其分布数量远远高于原种曼陀罗的生态适应原因之一。变种紫花曼陀罗中进化出紫色异细胞对其更好地适应环境的光照和温度变化有积极作用;同时,该异细胞的出现也是紫花曼陀罗“紫变”的细胞学原因;紫色异细胞的存在可以作为紫花曼陀罗与曼陀罗分类区别的解剖学依据。