全 文 ：书西北植物学报!
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基金项目$山东省高等学校科技计划项目"
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#&山东省自然科学基金青年基金项目"
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#&青岛农业大学高层次人才启动
基金"
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作者简介$谭玲玲"
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#!女!副教授!博士!主要从事药用植物学研究
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通信作者$胡正海!教授!主要从事结构植物学研究
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狭叶柴胡营养器官中柴胡皂苷和黄酮类
化合物的积累部位及含量比较
谭玲玲#!侯晓敏#!胡正海!"
"
#
青岛农业大学 生命科学学院%山东省高校植物生物技术重点实验室!山东青岛
!#"7
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!
西北大学 生命科学学院!西安
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#
摘
!
要$采用植物解剖学(组织化学定位和紫外分光光度计分析方法!对狭叶柴胡各营养器官"根(茎(叶#的结构特
征(营养器官中柴胡皂苷和黄酮类化合物的积累部位及其含量进行比较研究结果表明$"
#
#狭叶柴胡根由周皮(
中柱鞘薄壁组织和次生维管组织组成!茎由表皮(皮层和维管柱组成!叶为等面叶结构!其营养器官的结构均表现
出对旱生环境的适应性"
!
#组织化学定位显示!柴胡皂苷在狭叶柴胡根中主要分布在维管形成层和次生韧皮部
及次生木质部靠近维管形成层的木薄壁细胞中!在茎中主要分布在表皮(皮层(维管形成层及韧皮薄壁细胞中!在
叶中主要分布于表皮和叶肉中&狭叶柴胡的黄酮类化合物在茎中主要分布于表皮(棱角处的厚角组织及部分皮层
细胞中!在叶中主要分布于表皮和位于叶缘及下表皮内的厚角组织中!在根内分布很少"
%
#定量分析表明!柴胡
总皂苷在狭叶柴胡根(茎(叶中的含量分别为
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(
#,"$+D
和
",7)#D
&而黄酮类化合物在根(茎(叶中的含量分
别为
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(
#,!#!D
和
!,!+7D
&定量分析结果与组织化学实验结果相符研究表明!柴胡总皂苷在狭叶柴胡的
根中含量最高!支持)中国药典*以根入药的结论&而且狭叶柴胡叶中的黄酮类化合物含量较高!建议对狭叶柴胡的
叶进行综合开发利用
关键词$狭叶柴胡&营养器官结构&柴胡总皂苷&黄酮类化合物&组织化学
中图分类号$
67$$,!
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67$,)
文献标志码$
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狭 叶 柴 胡 "
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#为伞形科"
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#柴胡属"
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#多年生草本植物!是)中华人民共和国药
典*"
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年版#收录的中药柴胡的原植物之一.#/!
其以根入药!具有疏散退热(舒肝生阳之功效.!/目
前!关于狭叶柴胡的研究主要集中于根的化学成分
的分离(药理及临床等方面.!*+/!关于狭叶柴胡主要
药用成分在其各营养器官中的积累分布规律及含量
与各营养器官的相关性有待探讨为此!本试验对
狭叶柴胡营养器官的结构特征(主要药用成分柴胡
皂苷和黄酮类化合物的组织化学定位进行了研究!
并对
!
种主要药用成分在各营养器官中的含量进行
了测定!旨在探明其营养器官结构特点与两种药用
成分的积累关系!为狭叶柴胡的进一步合理利用提
供科学依据
#
!
材料和方法
@,@
!
实验材料
实验材料于
!""&
年
7
月采自陕西省永寿县种
植的狭叶柴胡植株
@,A
!
形态解剖学方法
采集生长健壮植株的成熟根(茎(叶进行切片观
察材料以
\EE
固定液固定!系列酒精脱水(透
蜡(包埋!进行石蜡切片!切片厚度为
)
"
#!
#
9
!番
红
*
固绿染色!中性树胶封片!
2B.>:*][2U
显微镜
下观察并照相
@,B
!
柴胡皂苷的组织化学定位方法
对成熟根(茎(叶的新鲜材料进行徒手切片!将
切片置于载玻片上!滴加
+D
香草醛
*
冰醋酸和高氯
酸混合试剂!显色后在
2B.>:*][2U
显微镜下观察
并照相对照材料则经
\EE
固定液处理
!"N
后!
对其切片再用同样显色剂进行显色反应!并观察
照相
@,C
!
黄酮类化合物的组织化学定位方法
对成熟根(茎(叶的新鲜材料进行徒手切片!将
切片置于载玻片上!分别滴加
GE
溶液(
#D
醋酸镁
甲醇溶液和
+D G:IH
溶液对切片进行显色!然后
在
2B.>:*][2U
荧光显微镜下观察并照相
@,D
!
柴胡总皂苷和黄酮类化合物的含量分析
狭叶柴胡营养器官中柴胡总皂苷和黄酮类化合
物含量的测定参照谭玲玲等./的方法进行
!
!
结果与分析
A,@
!
狭叶柴胡营养器官的结构特征
A,@,@
!
根的结构特征
!
狭叶柴胡的成熟根从外向
内由周皮(中柱鞘薄壁组织和次生维管组织组成"图
版
$
!
#
#周皮由木栓层(木栓形成层和栓内层组成
"图版
$
!#木栓层由
$
"

层细胞组成!其细胞壁
栓质化!排列紧密整齐!呈长方形&木栓形成层和栓
内层均由
#
"
!
层排列整齐的薄壁细胞组成周皮
内方为中柱鞘薄壁组织!由多层形状不规则的薄壁
细胞组成!排列亦不规则!有胞间隙后期由于内部
不断产生的压力!细胞间产生小裂隙"图版
$
!
%
#
次生维管组织由次生韧皮部(维管形成层及次生木
质部组成!整个维管组织的厚度占根直径的
%
%
$

其中次生韧皮部主要由韧皮薄壁细胞组成!细胞近
圆形!呈径向排列!胞间隙明显"图版
$
!
$
#筛管和
伴胞分散在其中!数量较少维管形成层明显!由
%
"
+
层扁平的砖形细胞组成!在横切面上呈环状排
列"图版
$
!
$
#次生木质部中导管分布频率高!口
&&!
!
期
!!!!!!!
谭玲玲!等$狭叶柴胡营养器官中柴胡皂苷和黄酮类化合物的积累部位及含量比较
径大小不一"图版
$
!
#
#维管组织中维管射线不明
显在根中有分泌道存在!主要存在于靠近栓内层
的中柱鞘薄壁组织"图版
$
!#和次生韧皮部的韧皮
薄壁组织中"图版
$
!
%
#
A,@,A
!
茎的结构特征
!
狭叶柴胡成熟茎的结构与
一般双子叶草本植物茎的结构相类似!从外向内由
表皮(皮层和维管柱组成"图版
$
!
+
#表皮由
#
层
扁圆形细胞组成!排列整齐且紧密!外切向壁上具角
质层"图版
$
!
+
#皮层由多层薄壁细胞组成!细胞
近圆形!排列紧密!内含大量叶绿体存在于棱角处
的皮层细胞为厚角组织"图版
$
!
+
#维管柱由维管
束(髓和髓射线组成"图版
$
!
+
#维管束在横切面
上排列呈
#
圈!各自保持分离状态!径向伸展成楔
形!由次生韧皮部(维管形成层和次生木质部组成
次生韧皮部所占面积较小!由韧皮薄壁细胞和少量
筛管和伴胞组成维管形成层不明显次生木质部
主要由导管和木纤维组成导管口径大!数量多!木
纤维成群分布!木薄壁细胞数量相对较少维管束
之间为多列髓射线细胞!其细胞壁加厚且木质化!在
次生木质部处与木纤维相连!在横切面上连成一个
圆环!被称为,机械组织环-.&/茎中央为髓!由大量
近圆形的薄壁细胞组成!细胞胞间隙明显在茎中
也有分泌道存在!主要分布在靠近次生韧皮部的皮
层薄壁细胞之间以及髓中"图版
$
!
+
#
A,@,B
!
叶的结构特征
!
狭叶柴胡叶片由表皮(叶肉
和叶脉组成!为等面叶结构"图版
$
!

#上(下表皮
各由
#
层扁圆形细胞组成!细胞排列整齐而紧密!外
切向壁上覆着有角质层上(下表皮上都有大量气
孔分布"图版
$
!

#上(下表皮内都有
!
"
%
层栅栏
组织分布!其细胞呈长椭圆形!排列整齐且紧密!无
胞间隙!细胞内含有大量叶绿体栅栏组织之间为
海绵组织!由
%
"
$
层扁圆形细胞组成!细胞中也含
有叶绿体!但数量较少"图版
$
!

#叶脉中维管束
的木质部和韧皮部厚度约各占
#
%
!
其中木质部靠
近上表皮!导管数量较多(口径大小不一&维管形成
层由
#
"
!
层扁平细胞组成&韧皮部靠近下表皮!由
筛管(伴胞和韧皮薄壁细胞组成!在韧皮薄壁细胞中
分布有分泌道"图版
$
!

#维管束的上(下两侧存
在厚壁组织!其下方的厚壁组织与下表皮之间又存
在发达的厚角组织"图版
$
!

#
A,A
!
狭叶柴胡营养器官中主要药用成分的组织化
学定位
A,A,@
!
柴胡皂苷
!
狭叶柴胡中的柴胡皂苷能与皂
苷显色剂"
+D
香草醛
*
冰醋酸和高氯酸混合试剂#发
生反应!呈现出淡红
#
红
#
紫红色的颜色变化
组织化学定位研究表明$在根中!维管形成层被
染成紫红色!次生韧皮部和次生木质部中靠近维管
形成层的部分木薄壁组织细胞呈淡红色!其余组织
不显色"图版
$
!
&
#&在茎中!表皮(皮层被染成了紫
红色!维管束中的维管形成层和韧皮薄壁细胞呈淡
红色!其余组织不显色"图版
$
!
)
#&在叶中!表皮和
叶肉均被染成紫红色!叶脉不显色"图版
$
!
7
#经
\EE
固定液处理后的狭叶柴胡各营养器官对照材
料则与皂苷显色剂都不产生显色反应"图版
$
!
#"
#
A,A,A
!
黄酮类化合物
!
黄酮类化合物经
GE
溶液染
色可产生黄色荧光.)/&经醋酸镁甲醇溶液染色可产生
天蓝色荧光.7/&经
G:IH
溶液染色呈黄至橙色.7/
组织化学定位研究表明$在茎中!黄酮类化合物
经
GE
溶液染色后!在表皮(棱角处的厚角组织及部
分皮层细胞中产生黄色荧光"图版
$
!
##
#&经
#D
醋
酸镁甲醇溶液染色后!在上述组织中产生绿色荧光
"图版
$
!
#!
#&经
+D G:IH
溶液染色后!在表皮中
呈橙色!在棱角处的厚角组织和部分皮层细胞中呈
黄色"图版
$
!
#%
#在叶中!黄酮类化合物经
GE
溶
液染色后!在表皮(位于叶缘和下表皮内的厚角组织
中产生黄色荧光"图版
$
!
#$
#&经
#D
醋酸镁甲醇溶
液染色后!在上述组织中产生绿色荧光"图版
$
!
#+
#&经
+D G:IH
溶液染色后!在上述组织中呈现
黄色"图版
$
!
#
#但根的横切面经上述显色剂染
色后!在根中的各组织内均未产生明显的颜色变化
A,B
!
狭叶柴胡营养器官中主要药用成分含量测定
对狭叶柴胡各营养器官中的柴胡总皂苷和黄酮
类 化合物的含量进行测定!其结果见图
#
由图
#
可
图
#
!
狭叶柴胡各营养器官中柴胡总皂苷
和黄酮类化合物的含量比较
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学
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以看出!狭叶柴胡各器官中!根中柴胡总皂苷含量最
高!为
!,%+D
&茎和叶中含量相差不大!分别为
#,"$+D
和
",7)#D
而黄酮类化合物含量叶中最
高"
!,!+7D
#!茎中含量居中"
#,!#!D
#!根中含量最
低"
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#!叶和茎中含量分别为根中含量的
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倍和
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倍
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!
讨
!
论
B,@
!
狭叶柴胡营养器官的结构特点
狭叶柴胡营养器官结构特点表现为$第一!其成
长根的次生结构具有不同于一般双子叶植物根的结
构特点!即具中柱鞘薄壁组织环据报道!在根的次
生结构中具有此种组织的植物有同科的柴胡./及大
戟科 "
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第二!狭叶柴胡是旱生植物.##/!其营养器
官的结构均表现出对旱生环境的适应性其根中周
皮发达!既可以防止夏季高温对根的灼伤!又可以防
止冬季严寒对根的冻伤!从而保护根部抵御干旱环
境.#!/其根和茎次生木质部中导管分子口径大小
不一!分布密度大!输导效率高!从而提高了其在干
旱环境中维持正常的生理机能的能力叶为等面叶
结构!叶的两面都有排列紧密的栅栏组织旱生植
物普遍具有高度发达的栅栏组织!这是区别于中生
植物的重要旱性结构特征之一.#%/此外!由于缺水
等环境可促使植物机械组织发达.#$/!因此!旱生植
物各器官中分布着大量厚角和厚壁组织在狭叶柴
胡茎的维管组织中含有大量厚壁组织!在叶脉中维
管束两侧均为厚角组织和厚壁组织!且在韧皮部的
非输导部分也存在厚角组织这些厚壁组织和厚角
组织!可以增强轴器官的支持力!从而保证植物能够
在恶劣环境下生存.#%/
B,A
!
狭叶柴胡营养器官中主要药用成分积累部位
皂苷类成分是高等植物中广泛存在的一类次生
代谢产物!而次生代谢产物的一个基本特征就是其
在植物体内不是普遍存在的!而是限定在一些特定
的器官或组织与细胞中.#+/而应用组织化学定位
技术是确定药用成分在器官组织中分布和积累的一
种有效手段.#/一些学者曾对人参(西洋参(牛膝(
柴胡等以皂苷为主要药用成分的根类药材中皂苷的
组织化学定位进行研究!研究表明!在根中皂苷类成
分通常存在于薄壁组织细胞中!不同药材中皂苷的
分布由于药材结构及发育时期的差异而呈现一定的
区别.#&/本研究发现!在狭叶柴胡根中!皂苷主要
分布于维管形成层和次生韧皮部及次生木质部中靠
近维管形成层的木薄壁细胞中&在茎中!主要分布于
表皮(皮层(维管形成层及韧皮薄壁细胞中&在叶中!
主要分布于表皮和叶肉中上述这些组织都属于薄
壁组织细胞
对狭叶柴胡营养器官中黄酮类化学物的积累部
位的研究结果表明!根中含量很低!用显色剂与根切
片进行反应!无显色反应发生而在茎中!其主要分
布于表皮(棱角处的厚角组织及部分皮层细胞中&在
叶中主要分布于表皮和位于叶缘和下表皮内的厚角
组织中
B,B
!
狭叶柴胡营养器官中主要药用成分含量
植物化学研究结果表明!在各营养器官中!根中
柴胡总皂苷含量最高)中华人民共和国药典*规定
以柴胡总皂苷的含量作为检验中药柴胡质量的标
准!同时规定狭叶柴胡以根入药.#/!该规定是合理的
和具有科学依据的
对狭叶柴胡各器官中黄酮类化合物的含量进行
测定!结果表明!黄酮类化合物在营养器官中主要贮
存于地上部分的茎和叶!根中含量很少!这与组织化
学定位结果是相符的且在营养器官中!叶中黄酮
类化合物含量是最高的!这与李刚.#)/(李文芳.#7/及
李红宁.!"/等的研究结果一致之所以出现这种结
果!主要是因为黄酮类化合物是最主要的紫外吸收
物!可以减少紫外线辐射对植物的伤害.!#/因此!
叶比根需要更多的黄酮类化合物来增强对自身的保
护同时!实验结果提示我们!对上述这些植物"如
狭叶柴胡(苦楝.#)/(甘薯.#7/及甜荞麦.!"/#中黄酮类
化合物的利用应重点选择其叶片!从而达到综合开
发利用这些植物的目的
参考文献!
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中华人民共和国药典委员会
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中华人民共和国药典"一部#.
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北京$中国医药科技出版社!
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谭玲玲!等$狭叶柴胡营养器官中柴胡皂苷和黄酮类化合物的积累部位及含量比较
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%,
根横切面一部分!示次生韧皮部中分泌道&
$,
根横切面一部分!示次生维管组织&
+,
茎横切面一部分!示茎的结构&
,
叶片横切面一部分!示叶片的结构&
,
根横切!示维管形成层呈紫红
色!次生韧皮部和部分木薄壁细胞呈淡红色!表明这些部位中有柴胡皂苷分布&
),
茎横切!示表皮(皮层呈紫红色!维管形成层和韧皮薄壁细胞
呈淡红色!表明这些部位中有柴胡皂苷分布&
7,
叶片横切!示表皮和叶肉呈紫红色!表明表皮和叶肉中有柴胡皂苷分布&
#",
根横切!示皂苷显色
对照材料&
##,
茎横切!经
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溶液染色!示表皮(棱角处厚角组织及部分皮层细胞发黄色荧光!表明上述组织中有黄酮类化合物分布&
#!,
茎横
切!经
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醋酸镁甲醇溶液染色!示图
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中上述组织发绿色荧光!表明上述组织中有黄酮类化合物分布&
#%,
茎横切!经
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溶液染色!示
表皮被染成橙色!棱角处厚角组织及部分皮层细胞被染成黄色!表明上述组织中有黄酮类化合物分布&
#$,
叶横切!经
GE
溶液染色!示表皮和
位于下表皮内的厚角组织发黄色荧光!表明上述组织中有黄酮类化合物分布&
#+,
叶横切!经
#D
醋酸镁甲醇溶液染色!示图
#$
中上述组织发
绿色荧光!表明上述组织中有黄酮类化合物分布&
#,
叶横切!经
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溶液染色!示图
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中上述组织被染为黄色!表明上述组织中有黄酮
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