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Anatomical Structure and Histochemical Localization of Chlorogenic Acid of Sambucus chinensis Lindl.

接骨草的显微结构及其绿原酸组织化学定位研究



全 文 :书西北植物学报!
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收稿日期$
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基金项目$湖南省教育厅科研项目"
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#&湖南省重点学科建设项目"
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#&湖南省科技计划重点项目"
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作者简介$李爱民"
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#!男!博士!副教授!主要从事植物学的教学与研究
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8.7.6.0###
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接骨草的显微结构及其绿原酸组织化学定位研究
李爱民#!!%!周红灿#!!%!张
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晗#!平晶耀#
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#
怀化学院生命科学系!湖南怀化
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民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室!湖南怀化
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%
湘西药用植
物与民族植物学湖南省高校重点实验室!湖南怀化
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#

!
要$运用石蜡切片法和荧光显微镜观察法研究了
%
个不同接骨草"
!"#$%&%&()*+*);.0<8*
#居群营养器官的
显微结构及其绿原酸的分布规律结果表明$"
#
#接骨草地上茎厚角组织明显!髓部由大小不等的两类薄壁细胞组
成!且有单宁细胞分布&地下根状茎厚角组织细胞小!髓部薄壁细胞大小差异不明显!皮层及髓中有油细胞分布
"
!
#叶片为异面叶!栅栏组织细胞为短柱状!油细胞不明显"
%
#绿原酸分布在根状茎皮层部分细胞(茎厚角组织部
分细胞及叶片的海绵组织中!以海绵组织中含量最高研究认为!髓部薄壁细胞大小的差异可作为接骨草的一个
鉴别特征&荧光显微镜观察法可迅速准确显示绿原酸的分布&在所研究的
%
个接骨草居群中!怀化居群的绿原酸含
量最高!若以绿原酸为有效成分来采收接骨草!可以只采收叶
关键词$接骨草&显微结构&绿原酸&组织化学定位
中图分类号$
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文献标志码$
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接骨草"
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#为忍冬科
接骨木属植物*#+!高大草本或半灌木!有臭味!分布
极为广泛!几乎遍布北半球温带和亚热带地区!中国
东北(华北(西北(西南地区较为常见!是中国民间常
用草药,名医别录-称蒴鑋!,神农本草经-则称为
陆英董立莎等*!+认为陆英(朔鑋为接骨草不同的
药用部位花入药称为陆英!根或茎叶入药称为朔
鑋!有祛风利湿(活血散瘀(消炎止痛(镇痉消肿之功
效*%+研究发现接骨草中含乌索酸(绿原酸(齐墩果
酸(
"
(
香树酯醇(
#
(
谷甾醇等多种活性成分*!()+!其中
绿原酸具有抗氧化(抗肿瘤(抗菌(抗病毒(免疫调
节(降糖等多种作用!是食品(药品(化妆品等工业的
重要原料*,(1+绿原酸虽然在植物中分布广泛!但含
量较高的植物不多!主要存在于忍冬科忍冬属
"
-.*)&+/"
#(菊科蒿属"
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#及杜仲科杜仲属
"
2%&.##)"
#植物中*+(1+前人对接骨草有效成分的
研究多集中于乌索酸与齐墩果酸上*&(##+!而对绿原
酸的相关研究较少本研究采用显微技术和组织化
学方法!对接骨草营养器官的显微结构特征及绿原
酸贮藏的场所进行研究!旨在为接骨草的鉴定(选择
合理药用部位进行采收和加工提供显微结构(组织
化学的理论依据
#
!
材料和方法
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接骨草
%
个居群分别采自湖南省怀化市怀化学
院生物园"怀化居群!
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#!湖南省衡
阳市珠晖区"衡阳居群
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##!^)1_5
#!湖南省
永州市宁远县老张家村"永州居群!
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#经怀化学院伍贤进教授鉴定为忍冬科接骨
木属植物接骨草"
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石蜡切片法
选择生长旺盛健壮植株中部成熟叶片!在叶片
中部主脉至叶缘以及叶片主脉部分!切成约
#96
!
小块&根和茎切成约
#96
左右的小段!
3>>
固定
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以上!
5QL8.9Q
苏木精整体染色!乙醇梯度脱水!
石蜡包埋!
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切片机切片!切片厚
1
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B(
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H
6
K
P/ W`,"
荧光显微镜观察并照相*#!+
<*>
!
组织化学方法
分别取新鲜的根(茎(叶!经徒手切片!制成临时
装片!将
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6
K
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荧光显微镜设置为紫外光
源"波长
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%
%1"06
#!把装片置于其下进行观察
并照像*#%+绿原酸是植物在有氧呼吸过程中!由苯
丙氨酸代谢形成的一种苯丙素类物质!其水溶液能
产生微弱蓝色荧光!其最大激发波长为
%)"06
*
#$
+

由于木质素的形成过程也是由苯丙氨酸开始!与绿
原酸的形成过程在早期基本一致*#)+!故原生质内呈
现出蓝色荧光的!表明其中含有绿原酸溶液而细
胞壁上呈现出的蓝色荧光!可能是木质素及其前体
物质发射的荧光
!
!
观察结果
=*<
!
根状茎的解剖结构特征及绿原酸分布规律
根状茎的横切面!由外至内依次为表皮(厚角组
织(皮层薄壁组织(维管束(髓和髓射线组成"图版
&
!
>
#表皮为
#
层近长方形细胞组成!细胞排列
紧密!表皮具表皮毛&皮层厚角组织由
%
%
$
层较小
的椭圆形细胞紧密排列成环&皮层薄壁组织的细胞
较大!由
1
%
&
层椭圆形薄壁细胞组成&维管束为外
韧型!
"
%
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束排列成
#
圆环!韧皮部外侧为
+
%
#"
层纤维细胞组成的纤维层!韧皮部较小!
%
%
$
层细
胞&形成层不明显!木质部导管口径大!
%
$
个!细
胞壁较厚&髓由多层薄壁细胞组成
在荧光显微镜下!可观察到根状茎中韧皮纤维
细胞壁和木质部维管组织细胞壁中均有蓝色荧光分
布!皮层亦可观察到微弱的蓝色荧光"图版
&
!
`
#!
表明皮层部分薄壁细胞内有少量绿原酸分布
=*=
!
茎的解剖结构特征及绿原酸分布规律
茎的横切面观!由外至内依次包括表皮(皮层(
韧皮部(维管形成层(木质部(髓"图版
&
!
2
(
I
#表
皮由
!
%
%
层近方形的细胞组成!细胞排列紧密&茎
部凸出的棱处表皮内侧有明显的厚角组织!厚角组
织常
,
%
1
层细胞!细胞较小&厚角组织内侧为
$
%
,
层大型的薄壁细胞!细胞多为椭圆形&次生韧皮部外
侧无明显的纤维束分布&形成层细胞较少&木质部细
胞的细胞壁均增厚!纵向排列整齐!导管散布于木质
部中&髓部由大(小两种薄壁细胞组成!大细胞多呈
椭圆形!小细胞多呈圆形
在荧光显微镜下!可观察到茎表皮细胞壁(木质
部细胞壁有明显的蓝色荧光分布"图版
&
!
2
#!厚角
组织有较弱的蓝色荧光说明茎厚角组织中也有少
量绿原酸分布
=*>
!
叶的解剖结构特征及绿原酸分布规律
横切面观!叶的上(下表皮均为一层细胞!且排
列紧密上表皮细胞呈矩形或长圆形!细胞较大
下表皮细胞较小!呈长方形"图版
&
!
5
%
F
#叶肉
组织分化为栅栏组织和海绵组织!为异面叶栅栏
组织细胞
#
层!为短柱形!含叶绿体较多!排列紧密!
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个不同居群接骨草绿原酸分布规律
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G.

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表皮
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皮层
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维管束
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表皮
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栅栏组织
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海绵组织
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维管束
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怀化
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永州
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衡阳
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b b b
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注$
*
表示无绿原酸分布&
b*
表示有绿原酸分布!荧光强度弱&
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表示绿原酸荧光强度较强&
bbb*
表示绿原酸荧光最强
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*
表皮&
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皮层&
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髓&
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海绵组织
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海绵组织细胞
$
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层!多为椭圆形或不规则状!胞
间隙较大主脉凸出明显!其上下表皮内侧均有厚
角组织分布主脉的维管束呈月牙形!木质部位于
近轴面
在荧光显微镜下!可观察到叶片上(下表皮细胞
发出的蓝色荧光!特别是在主脉的上(下表皮处及其
内侧!荧光强烈"图版
&
!
5
#!主脉的木质部有较弱
的荧光海绵组织中有明显的蓝色荧光!且充满整
个细胞"图版
&
!
F
#!表明叶海绵组织细胞含有大量
绿原酸
=*?
!
>
个接骨草居群显微结构与绿原酸组织化学
定位的差异
%
个接骨草居群在茎(根状茎及叶片的显微结
构上均相同!无明显差别在荧光显微镜下!虽然
茎(根状茎(叶均有蓝色荧光!但茎(根状茎中的荧光
主要分布在细胞壁上而非细胞原生质中!由于细胞
壁具有自发荧光特性!故细胞壁处发出的荧光可能
是绿原酸发出的荧光也可能是细胞壁所含木质素发
出的荧光只有茎皮层部分薄壁细胞(厚角组织部
分细胞及叶海绵组织中的荧光分布在细胞原生质
中!因此!我们认为绿原酸分布在茎皮层部分及叶海
绵组织中同一居群内!叶肉细胞中的荧光最强!故
叶肉中绿原酸的含量最高在
%
个居群中可观察到
衡阳居群叶片中绿原酸发出的蓝色荧光强度是最弱
的!怀化居群叶片荧光强度最大"表
#
#
%
!

!

>*<
!
接骨草叶(茎及根状茎显微结构特点
接骨草叶为异面叶!栅栏组织仅
#
层细胞!且细
胞呈短柱状!海绵组织疏松这些特点是接骨草叶
片对弱光照环境或中生(湿生环境的适应*#,+!这与
植物志记载的接骨草生长环境相一致曾有文献报
道*#++!接骨草维管束周围!特别是韧皮部下方有油
细胞分布!在油细胞中含大量的油滴但文献中没
有提供照片!仅有手绘示意图!无法判断其所说油细
胞及所含油滴的形态在接骨草主脉处发现有大型
薄壁细胞存在!但在石蜡切片的操作过程中!油往往
被提取!因此很难观察到油滴*#1+
接骨草茎及根状茎基本结构相似!但茎有明显
的厚角组织!且厚角组织细胞较根状茎的细胞大!髓
含大小差异明显的两类薄壁细胞而易与根状茎相区
分根及根状茎均含有单宁细胞及油细胞这些结
构特点可作为接骨草鉴定的依据
>*=
!
接骨草叶(茎及根状茎中绿原酸的分布
接骨草叶的上下表皮及海绵组织中有蓝色荧
光!茎及根状茎中周皮(纤维束(木质部等处均有蓝
色荧光!茎厚角组织细胞也发出较弱的蓝色荧光!但
纤维束(木质部发出的荧光主要是在细胞壁上!很可
能是细胞壁所含的木质素和纤维素所产生的荧光!
而非绿原酸产生的荧光这是因为木质素是简单酚
类的醇衍生物的聚合物*#&+!绿原酸是羟基肉桂酸的
储藏形式和木质素形成过程中的中间产物*!"+!在细
胞壁木质化过程中会积累绿原酸*!#(!!+因此!接骨
草中绿原酸主要分布于叶中!尤其是海绵组织中绿
原酸含量高!这一结果与前人的报道相一致*!%+茎
皮层含有少量的绿原酸
药用植物药用部位的生物学产量与有效成分含
量是构成药材品质的两个主要方面*!$+不同居群
的接骨草!其绿原酸含量存在差异*!)+比较怀化(
永州(衡阳
%
个接骨草居群!它们的基本结构差异不
大!但其中绿原酸所发出的荧光强度以怀化居群为
高!因此可以认为绿原酸含量以怀化居群为高
>*>
!
接骨草显微结构与绿原酸分布的相关性及其
意义
绿原酸属酚类化合物!是植物细胞在有氧呼吸
过程中经磷酸戊糖途径的中间产物合成的一种苯丙
#""!
#"

!!!!!!!!!!!
李爱民!等$接骨草的显微结构及其绿原酸组织化学定位研究
素类物质*+(1+!与植物的各种防御反应有关!也是药
用植物中重要的活性成分*!!+在接骨草叶肉组织
中分布有大量的绿原酸!可抵御病虫害的侵袭在
上下表皮细胞细胞壁木质化过程中!叶肉组织中的
绿原酸可能被运输到表皮细胞中!参与表皮细胞壁
木质化进程!构建物理防御机制根状茎中未见到
含绿原酸的细胞!但维管组织细胞壁有强烈荧光!可
能绿原酸参与到细胞壁的木质化进程中维管组织
运输水分(矿物质和糖类等!而绿原酸属于一种酚类
植保素!具有抗菌杀毒作用!起到防卫作用由于绿
原酸具有抗菌(抗病毒(增高白血球(保肝利胆(抗肿
瘤(降血压(降血脂(抗氧化及兴奋中枢神经系统等
多种药理作用!是药品(食品(化妆品等工业的重要
原料*1+因此!若以绿原酸为有效成分!采收药用部
位时应只采收叶
从优良品种选育的角度考虑!由于叶肉细胞中
发出较强蓝色荧光!显示其中含有较丰富的绿原酸!
因此可将叶肉细胞中单位面积内发出蓝色荧光的细
胞数量及亮度作为一个选择条件!尽可能挑选单位
面积内发出荧光细胞数量多(荧光亮度高的品种
参考文献!
*
#
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徐炳声
*
中国植物志"第
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卷#*
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*
北京$科学出版社!
#&11
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叶肉横切面!示显微结构&
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