全 文 ：河南农业科学，2016，45(10):119-122
Journal of Henan Agricultural Sciences doi:10． 15933 / j． cnki． 1004-3268． 2016． 10． 027
收稿日期:2016 － 06 － 04
基金项目:河南中医学院苗圃工程项目(MP2012 － 04);2014 年度河南中医学院省属高校基本科研业务费专项(2014KYYWF －
ZZCX3 － 03);国家中医药公共卫生专项(财社［201176］号)
作者简介:罗晓铮(1973 －)，女，河南新野人，副教授，硕士，主要从事药用植物资源开发与利用研究。
E － mail:luoxiaozheng@ sina． com
* 通讯作者:刘孟奇(1971 －)，男，河南偃师人，副教授，博士，主要从事药用植物资源开发与利用研究。
E － mail:2009liumq@ 163． com
菘蓝叶和根的解剖及生物碱的组织化学定位研究
罗晓铮，代丽萍，刘孟奇* ，陈随清
(河南中医学院 药学院，河南 郑州 450046)
摘要:为了揭示板蓝根和大青叶外观形状和显微特征与其内在质量的关系，利用光学显微镜和组
织化学方法对菘蓝叶和根的显微结构特征以及生物碱类物质在叶和根中的分布情况进行了研究。
结果表明:菘蓝叶的上、下表皮上都无毛被;叶的上、下表皮上都分布有无规则型气孔，下表皮的气
孔指数明显高于上表皮的。叶肉有栅栏薄壁组织和海绵薄壁组织之分，栅栏组织有 2 层细胞。根
的韧皮部和木质部间有明显的形成层，韧皮部的薄壁细胞中有大量的淀粉粒。生物碱类化合物在
叶中分布在包括栅栏组织和海绵组织在内的一些叶肉细胞中，在根中生物碱类化合物主要分布在
韧皮部的一些薄壁细胞中。表明菘蓝根的横切面上韧皮部越宽的质量越佳。
关键词:菘蓝;解剖;生物碱;组织化学定位
中图分类号:S567． 2 文献标志码:A 文章编号:1004 － 3268(2016)10 － 0119 － 04
Anatomy and Histochemical Localization of Alkaloids in the
Leaf and Ｒoot of Isatis indigotica Fort．
LUO Xiaozheng，DAI Liping，LIU Mengqi* ，CHEN Suiqing
(School of Pharmacy，Henan University of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou 450046，China)
Abstract:Microscopic characters and locality of alkaloids in the leaf and root of Isatis indigotica were
studied by normal microscopy and histochemical methods． The results showed that trichomes were not
found on both adaxial and abaxial leaf surface of I． indigotica． Anomocytic stomata were distributed on
both surfaces． Stomatal density of abaxial surface was obviously higher than that of adaxial surface． The
mesophyll consisted of palisade parenchyma and spongy parenchyma． Palisade parenchyma was arranged
in two layers of parenchyma cell． The root developed an obvious ring of cambium between xylem and phlo-
em． A great number of starch grains were found in parenchyma cells of phloem． Distribution of alkaloids
was observed in palisade parenchyma cells and spongy parenchyma cells in the leaves of I． indigotica．
Alkaloids were mainly distributed in parenchyma cells of phloem in the root． From these results，it could
be deduced that the root of I． indigotica with a broader phloem in a cross section should be of better quality．
Key words:Isatis indigotica;anatomy;alkaloid;histochemical localization
菘蓝(Isatis indigotica Fort．)是十字花科(Bras-
sicaceae)菘蓝属 1 年生或 2 年生草本植物，在全国
大多数地区都有栽培。菘蓝的叶和根均可入药，其
干燥叶作大青叶入药，干燥根作板蓝根入药［1］。大
青叶和板蓝根均味苦，性寒，具有清热解毒、凉血之
功效，都是传统的抗病毒中药材，而且板蓝根是公认
的具有较好抗病毒效果的少数中药之一［2］。大青
叶和板蓝根的重要活性成分主要属于生物碱类化合
物(靛蓝、靛玉红和表告依春等)，靛玉红和表告依
春的含量分别是大青叶和板蓝根药材及其制剂质量
河南农业科学 第 45 卷
控制的重要指标［1］。板蓝根和大青叶抗病毒疗效
显著，市场需求量较大，所以全国各地大量种植菘
蓝，然而由于各地区地理条件及栽培管理的不同，导
致药材质量存在较大差异。“辨状论质”是中药材
鉴定的精髓，为了揭示板蓝根和大青叶外观形状和
显微特征与其内在质量的关系，采用徒手切片、组织
化学等方法，对菘蓝叶和根的显微结构特征及生物
碱的贮藏场所进行研究，旨在为大青叶和板蓝根的
生药鉴定和品质评价提供依据，并为菘蓝的合理开
发和及时采收提供基础资料。
1 材料和方法
1． 1 材料
菘蓝(Isatis indigotica Fort．)的叶和根于 2014
年 9 月采集于河南中医学院中药植物园(罗晓铮副
教授鉴定)，分别取成熟植株的主根和叶片。试剂
均为分析纯，显微镜为 LEICA － DM3000 显微镜。
碘 － 碘化钾(Wagner)试剂:碘 1 g 与碘化钾
10 g溶于 50 mL 水(微温)，加 2 mL 乙酸，加水至
100 mL。用于生物碱染色，显棕褐色。
改良碘化铋钾试剂(Dragendoff试剂):(1)碱式
硝酸铋 0． 85 g 溶于 10 mL 冰醋酸与 40 mL 水中;
(2)碘化钾 0． 8 g溶于 20 mL水中。试液(1)与试液
(2)等量混合置棕色瓶内保存作贮备液。用前将
1 mL贮备液、2 mL 冰醋酸与 10 mL 水混合后，用于
生物碱与某些含氮化合物显色反应，显橙红色。
1． 2 方法
1． 2． 1 显微结构观察 叶表皮观察:在叶片中部中
脉附近取 0． 5 cm ×1． 0 cm的小块，撕去上、下表皮，
用水封片。叶和根的徒手切片观察:取新鲜叶片和
根，切成小块(段)，用单面刀片对叶和茎进行徒手
横切，用水封片。
1． 2． 2 生物碱组织化学定位 对菘蓝根和叶进行
徒手切片，并放置于载玻片上，滴加碘 －碘化钾溶
液，使切片中生物碱显色，用水封片。对菘蓝的根进
行徒手切片后，放置于载玻片上，滴加碘化铋钾溶
液，处理 10 min，使切片中生物碱显色，用水封片。
以上封片用 LEICA － DM3000 显微镜观察并
照相。
2 结果与分析
2． 1 菘蓝叶和根的显微特征
2． 1． 1 叶的显微特征 叶的上、下表皮均无毛被，
上表皮有大量的蜡质颗粒(图 1A)，上、下表皮上均
有气孔分布(图 1B，C)，气孔由 2 个肾形保卫细胞构
成，周围一般有 3个表皮细胞，无真正的副卫细胞，气
A．叶片上表皮，显示有大量的蜡质颗粒;B．叶片上表皮;C．叶片下表皮;D．叶片的横切;E．叶片栅栏组织处的平切;F．叶片海绵组织处的平切;
G．叶主脉的横切，箭头指示维管束鞘;H．叶中脉的横切，箭头指示维管束鞘中的淀粉粒;I．根的横切，显示木质部(X)和韧皮部(P);
J．根的纵切，显示韧皮部有大量的淀粉粒;K．根的横切，显示木质部导管中黄色物质，韧皮部为白色;L．木质部导管中的黄色物质
图 1 菘蓝叶和根的显微结构
021
第 10 期 罗晓铮等:菘蓝叶和根的解剖及生物碱的组织化学定位研究
孔属无规则型。上表皮气孔大小为(28． 5 ±2． 3)μm ×
(17． 6 ±2． 1)μm(长 ×宽);下表皮气孔大小为(29． 3 ±
2． 3)μm ×(17． 5 ± 2． 0)μm，上、下表皮气孔大小相
近。下表皮气孔指数为 25 ～ 30，上表皮气孔指数
小，为 15 ～ 23。上表皮细胞近乎等径，形状无规则，
垂周壁呈浅波状弯曲(图 1B)。下表皮细胞较长，
形状无规则，垂周壁为深波状弯曲(图 1C)。
叶片为异面叶，由表皮、叶肉和叶脉组成。叶片
上、下表皮都是单层细胞(图 1D)。从横切面上看，
上、下表皮细胞都为方形或长方形，细胞排列紧密，
无细胞间隙;上表皮细胞厚度(26 ± 4)μm，下表皮
厚度为(22 ± 3)μm，上表皮细胞角质层比下表皮的
要厚。叶肉组织厚度为(315 ± 25)μm，有栅栏薄壁
组织和海绵薄壁组织之分。栅栏薄壁组织有 2 层细
胞，厚度约(120 ± 20)μm。栅栏薄壁组织邻接上表
皮，细胞为短柱状，外层细胞长，内层细胞短。栅栏
组织薄壁细胞间有发育良好的细胞间隙(图 1E)，
细胞中有很多叶绿体紧贴细胞壁排列成一层。海绵
薄壁组织邻接下表皮，由一些等径的薄壁细胞组成，
排列疏松，细胞间隙大(图 1F)。和栅栏组织相比，
海绵组织厚度大，排列疏松。叶的主脉发达，维管束
排列呈半圆形，木质部位于向轴面，韧皮部位于背轴
面，维管束鞘明显(图 1G)。在叶主脉维管束鞘的
薄壁细胞中发现有淀粉粒(图 1H)。
2． 1． 2 根的显微特征 从根的横切片(图 1I)观察
到韧皮部宽广，射线明显，形成层成环。从纵切片观
察到韧皮部薄壁细胞中聚集有大量的淀粉粒，木质
部薄壁细胞有少量的淀粉粒(图 1J)。根横切片显
示，韧皮部颜色为白色(图 1K)。木质部导管为类
圆形，辐射状排列，导管直径约 80 μm，导管内有黄
色物质(图 1L)。
2． 2 菘蓝叶和根的组织化学特征
2． 2． 1 叶的组织化学特征 碘 －碘化钾试剂染色
时间不同，可以分别显示生物碱和淀粉粒的存在。
在染色时间比较短的时候，显示生物碱。叶横切后
或叶片切成小块撕去上、下表皮后，用碘 －碘化钾处
理后观察，发现在包括叶肉组织(包括栅栏组织和
海绵组织)的一些薄壁细胞中有黑色沉淀(图 2A，
B)，在对叶片横切的观察中发现主脉的薄壁细胞中
也有黑色沉淀(图 2C)，这些黑色沉淀颗粒都比淀
粉粒要大得多，显示为生物碱类化合物的分布。如
果用碘 －碘化钾处理时间稍长，在叶主脉维管束鞘
的薄壁细胞中的淀粉粒变成黑色(图 2D)。在叶肉
组织细胞中没有发现淀粉粒。
A，B．显示碘 －碘化钾处理后叶肉组织中出现黑色沉淀，A为叶横切，B为撕去上下表皮后;C．叶主脉横切片，碘 －碘化钾处理后黑色沉淀表
示生物碱类化合物的分布;D．碘 －碘化钾处理后，叶主脉维管束鞘薄壁细胞中黑色物质显示淀粉粒的分布;E，F．根横切用碘 －碘化钾短时
间处理，黑色物质表示韧皮部中生物碱类化合物分布;G．根纵切后碘 －碘化钾处理，黑色颗粒表示淀粉粒在韧皮部和木质部中的分布;H．根
横切用改良碘化铋钾处理，橙红色沉淀表示生物碱类化合物在韧皮部中的分布，颗粒状物质为淀粉粒;I．根纵切用碘化铋钾染色后，在木质
部有橙红色沉淀表示少量的生物碱的分布
图 2 菘蓝叶和根的组织化学定位
121
河南农业科学 第 45 卷
2． 2． 2 根的组织化学特征 根的横切片用碘 －碘
化钾处理时间比较短时，发现在韧皮部的一些薄壁
细胞有大小不同的黑色颗粒，然而这些颗粒都比淀
粉粒要大得多(图 2E，F)，这显示生物碱类化合物
的分布;而木质部含有的黑色颗粒较少，因此黑色颗
粒主要都集中于韧皮部，由此认为根中生物碱类物
质主要分布在韧皮部。为了显示淀粉粒的分布，对
根徒手纵切后，用碘 －碘化钾溶液染色稍长时间后，
水装片观察，可以看到韧皮部的薄壁细胞都含有大
量的黑色颗粒，而木质部含有的黑色颗粒较少(图
2G)，对照染色前的淀粉粒分布，发现淀粉粒主要集
中在韧皮部中。
由于碘 －碘化钾能同时对淀粉粒和生物碱染
色，而碘化铋钾试剂只对生物碱染色，为了更好显示
生物碱的分布，对根横切后，经过碘化铋钾试剂染
色，做水封片观察，发现韧皮部中分布较多橙红色的
斑点(图 2H)，而在木质部中只是零星散布(图 2I) ，
表明生物碱主要分布在韧皮部中。
3 结论与讨论
菘蓝叶上、下表皮均无毛被，上表皮表面有许多
小的蜡质颗粒，这种结构可使菘蓝叶表面不易沾水，
保持干燥，不容易有真菌繁殖。蜡质层能反射强光，
保护植物，这也与上表皮颜色浅有关。菘蓝叶上表
皮细胞的外壁有较厚的角质层，可以防止高温下叶
片内水分的过度散失;同时可以防止强光对内部细
胞的灼伤，保证光合作用的正常进行。菘蓝叶的上、
下表皮都分布有无规则型气孔，下表皮的气孔指数
显著高于上表皮的，由于叶片下表面的温度要比上
表面的低，从而有利于减少水分从气孔的蒸发［3-4］。
菘蓝叶表皮的这些结构特点都是对旱生环境的适
应，也说明菘蓝是一种阳性植物。
碘 －碘化钾组织化学染色表明，菘蓝叶中的生
物碱广泛分布在叶肉细胞中，并且主脉的薄壁细胞
中也分布有生物碱。对根的组织化学染色表明生物
碱类主要分布在韧皮部。对比叶和根的碘 －碘化钾
染色发现，叶中显色颗粒数目远远多于在根中的，表
明叶中生物碱的含量远高于根中。
板蓝根药材断面特征是“金井玉栏”［5］。菘蓝
根的显微研究表明，“金井玉栏”与木质部和韧皮部
的形态特征相对应。“金井”是因木质部显黄色，推
测可能含有黄酮类成分，有待于进一步研究;“玉
栏”指韧皮部为白色，“金井玉栏”是板蓝根药材的
断面外观性状的特点。菘蓝根同一产地、相同生长
年限的样品木质部与韧皮部宽度比例(木皮比)差
异较大。研究表明［6］，木皮比不同的板蓝根药材质
量存在差异，皮部是其活性的主要体现者。对菘蓝
根中表告依春含量的研究［7］表明 ，表告依春主要存
在于根的韧皮部，表告依春含量的多少与板蓝根药
材中的木皮比成反比。本研究表明，菘蓝根中生物
碱类物质主要分布在韧皮部，因此木皮比越小，韧皮
部面积越大，生物碱分布就越多，因此板蓝根药材的
质量就越好。本研究从组织化学方面证实木皮比与
板蓝根药材质量的内在联系，为板蓝根药材的质量
鉴别提供了一项依据。本研究发现，采自菘蓝第 1
年的根的板蓝根药材，横切面上韧皮部面积大，淀粉
多，粉性大，质脆，生物碱含量高。而收集种子后采
收的板蓝根药材，质硬，横切面上木质部面积大，
占半径的 6 /7 ～ 7 /8，且薄壁组织中无淀粉粒，生物
碱含量低，质量不好，不宜药用，这与有关研究结
果［8］相符 。本研究的结论对于菘蓝新品种的培育
及其药材质量评价有一定的理论指导价值。
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