“出淤泥而不染”——莲自我清洁的秘密-

出品：科普中国

制作：中科院武汉植物园

植物表皮蜡质

角质层主要由角质和蜡质成分构成。大约4.5亿年前，第一个水生植物正是由于进化生成了角质层，从而适应陆地环境转变为陆地植物。

植物表皮蜡质是覆盖在陆地植物表面的一层白色晶状物，是一种疏水有机混合物。

表皮蜡质的形态学表型多种多样，扫描电镜下观察发现，常见的形态主要包括丝状、管状、杆状、平板状、颗粒状及片状6种。

植物表皮蜡质（图片来自网络）

而莲叶的正面蜡质结构主要为不规则的颗粒状，背面蜡质结构则为杆状为主。

扫描电镜下莲叶表皮蜡质结构图

“多功能”蜡质与“荷花效应”

植物表皮蜡质作为植物应对外界环境变化的最外一层屏障，在应答外界非生物胁迫和生物胁迫等方面起着重要作用。表皮蜡质能够抑制植物表面水分流失、保护植物免受病原菌侵害等，对植物生长发育和适应外界环境有着重要意义。

研究发现，表皮蜡质形成了疏水表皮，从而使得莲具有自我清洁作用，形成了著名的“荷花效应”的生化基础。

（张莉俊摄）

实验表明，蜡质提取前，水珠能够呈现完美球形立在莲叶表面，随其滚动能够带走污染物颗粒；而蜡质提取后水珠则不能再立于莲叶表面，莲叶的自我清洁作用减弱。

荷花效应图

正是因为有了蜡质，莲叶才能够保持“出淤泥而不染”。

莲叶蜡质的提取和分离

由于植物表皮蜡质主要由超长链脂肪酸及其衍生物包括烷烃、初级醇和酮类等化合物组成，故而可以利用有机溶剂氯仿或正己烷将其提取，即将随机取样的莲叶放入气相色谱专用瓶内，加入5毫升氯仿，振荡取样瓶10-20秒，将提取液转移至新的玻璃瓶，重复操作即可得到10毫升的蜡质提取液。

莲叶表皮蜡质提取及分离流程图（图片来自网络）

采用薄层层析法可以将莲叶表皮蜡质提取液成分分离开，根据蜡质成分的不同，紫外分析仪下能观察到多种颜色的条带，将条带刮下处理后在气相色谱仪上即可分析出蜡质中的成分，条带越丰富说明其蜡质成分相对复杂。

紫外分析仪下观察莲叶表皮蜡质后得到的条带

植物表皮蜡质对于植物生长发育和抵御各种生物、非生物胁迫具有重要意义，同时在工业生产上也具有广泛用途，可用于药品、化妆品、纺织品、纸、蜡烛、油墨、润滑剂等商品的制备。此外，植物蜡质经处理后还可用于水果表面打蜡，蜡在水果表面形成一层保护膜，不仅可以保护水果外皮，提高光泽度，还可以防止水果水分蒸发，保留水果鲜香。而且，打蜡后病菌也不容易侵入，可以防腐防虫。

蜡质作用（图片来自网络）

植物蜡绿色环保，且具有可再生特性，可以广泛地运用于众多领域，比石蜡更具有市场优势。