全 文 ：武汉植物学研究 2000, 18 (1) : 1～ 6
J ourna l of W uhanB otan ica lResea rch
獐牙菜属药用植物叶的组织学研究Ξ
陈家春
(湖北中医学院药学系　武昌　430061)
山路诚一　难波恒雄
(日本国立富山医科药科大学和汉药研究所　富山市杉谷　2630)
提　要　系统报道了分布于湖北、西藏、日本、尼泊尔等地区龙胆科獐牙菜属 (Sw ertia) 民间
药材 11 种 1 变种植物叶的解剖学特征、显微常数测定结果。用计算机图像分析方法, 对叶上
表皮细胞垂周壁弯曲程度 (SFC)和细胞延长方向的轴向 (平行主脉方向) 的直径与横向 (垂直
主脉方向) 的直径的比值 (SL F) , 进行了分析测定。通过叶脉维管束类型、栅栏细胞层数、针
晶有无、气孔分布、气孔指数、栅表比、Feret′s 直径比和叶上表皮细胞垂周壁的弯曲程度等方
面的特征, 可以将以上 11 种 1 变种有效区别。这些研究结果, 尤其是计算机图像分析技术, 为
叶类和全草类生药的鉴定提供了一种新方法。
关键词　獐牙菜属, 药用植物, 组织学, 计算机图像分析, 生药学
H ISTOLOGICAL STUD IES ON THE L EAVES OF
M ED IC INAL SW ER T IA
Chen J iachun
(H ubei Colleg e of T rad itiona l Ch inese
M ed icine　W uhan　430061)
Seiich i Yam aji　T suneo N am ba
(R esearch Institu te f or W akan2Y aku , T oy am a M ed ica l and
P harm aceu tica l U n iversity , 2630 Sugitan i, Toyam a, 9302o1 Japan)
Abstract　T h is paper deals w ith anatom ical characterist ics and m icro scop ic constan t num bers of 11
species and one variety of fo lk m edicinal Sw ertia, w h ich distribu te in the regions from H ubei and T ibet
of Ch ina to Toyam a and Tokyo of Japan th rough N epal. T he w aviness of the an ticlinal w alls and the
rat io of the Feret′s diam eter of the ep iderm al cells in the leaves are detected w ith the Im age A nalyze
System (O lympus Op tical Co. L td and N ippon A vion ics, SP2500 SET ) th rough the treatm ent of
b inarizat ion. T hese taxa cou ld be dist ingu ished from each o ther by the characterist ics such as types of
vascu lar bundles, num ber of palisade cell layers, distribu tion of needle crysta ls and stom ata, stom atal
index, palisade rat io , ra t io of Feret′s diam eter and w aviness of the an ticlinal w alls of the adax ial
ep iderm al cells in leaves, etc. T he resu lts, especia lly app licat ion of Im age A nalyze System , p rovide a new
m ethod fo r iden tifying the bo tan ical o rigin of crude leaf and herb drugs.
Key words　Sw ertia, M edicinal p lan t, H isto logy, Im age A nalyze System , Pharm acogno sy
獐牙菜属 (Sw ertia L. )是龙胆科 (Gen t ianaceae)中一大属。据调查, 属内约有 35 种植Ξ 收稿日: 1998212231, 修回日: 1999203222。第一作者: 男, 1957 年出生, 副教授, 从事中药及新资源的品质研究。湖北省科学技术委员会攻关项目 (项目批准号: 941P2108)。
物供药用, 不少种类在中国、日本、印度及尼泊尔等国已有较长用药历史, 是当地著名的民
族、民间传统药物; 用其全草, 主要用于治疗肝、胆、胃等消化系统疾病。近年来发现本属一
些种类在抗病毒、降血糖、缓解胃溃疡、治疗肝炎及脱发等方面显示出较强的生物活性, 其
药用价值日益受到人们的重视〔1〕。本属药用植物的生药学研究曾有过报道〔2～ 5〕, 但其内容
尚不够深入。为此, 作者于 1995 年 4 月至 1996 年 6 月在富山医科药科大学和汉药研究所
难波研究室, 对本属药用植物进行了较深入的形态组织学研究。实验发现叶片是植物组织
构造种间差异比较大的器官之一, 不容忽视。但现有报道的显微鉴别均停留在定性描述的
水平, 例如对叶表皮细胞表面观的形状存在着一些诸如细胞壁弯曲、波状弯曲、微弯曲等
含糊不清的描述; 有的表皮细胞的排列方式、细胞延长方向, 似乎有一定规律但又难以用
文字表述清楚。鉴于此, 笔者对该属 11 种、1 变种药用植物叶进行了比较深入的组织学研
究和常数测定; 并采用计算机图像解析法, 对表皮细胞垂周壁的弯曲程度和细胞排列方式
进行了分析测定。
1　实验材料
实验所用材料均由作者分别采集于中国湖北省和西藏自治区、日本京都和富山及尼
泊尔等地, 共计 11 种 1 变种, 详见表 1。分别分布于多枝组 (Sect. Op helia ) 中多年生系
(Ser. P erennes)、腺斑系 (Ser. M acu la tae)和多枝系 (Ser. R am osae)。标本分别存放于湖北
表 1　实 验 材 料
T able 1　P lan t m ateria ls fo r experim ent
学　名
Scien tific nam e
产　地
L ocality
采集者和标本号
Co llecto r & specim en N o.
采集日期
D ate
川东獐牙菜
Sw ertia d av id ii F ranch
L aifeng, H ubei, Ch ina
L aifeng, H ubei, Ch ina
J. C. Chen 870930
J. C. Chen 910930
Sep t. , 1987
Sep t. , 1987
心叶獐牙菜
S. cord a ta (G. Don)C. B. C larke N epal T. N am ba et a l. 1329 A ug. , 1983
獐牙菜
S. bim acu la ta (Sieb. et Zucc. )Hook.
f. et T hom s. ex C. B. C larke
J iansh i, H ubei, Ch ina
Xuan′en, H ubei, Ch ina
Badong, H ubei, Ch ina
H ubei, Ch ina
Toyam a, Japan
Kyo to, Japan
J. C. Chen 871010
J. C. Chen 870920
J. C. Chen 871011
G. C. Zhou et a l. 90121
K. Saitou 64
H. Sh ingu
O ct. , 1987
Sep t. , 1987
O ct. , 1987
Sep t. , 1990
O ct. , 1979
O ct. , 1977
显脉獐牙菜
S. nervosa W all.
J iansh i, H ubei, Ch ina
W ufeng, H ubei, Ch ina
D hau lagiri zone, N epal
J. C. Chen 911016
J. C. Chen 881006
T. N am ba et a l. 5963
O ct. , 1991
O ct. , 1988
Sep t. , 1986
狭叶獐牙菜
S. ang ustif olia Buch. 2H am. ex D. Don D hau lagiri zone, N epalD hau lagiri zone, N epal T. N am ba et a l. 8808T. N am ba et a l. 8609 Sep t. , 1986Sep t. , 1986
美丽獐牙菜
S. ang ustif olia var. p u lchella (D. Don)Burk. D hau lagiri zone, N epal T. N am ba et a l. 7731 Sep t. , 1986
青叶胆
S. m ileensis T. N. Ho et W. L. Sh i Honghe, Yunnan, Ch ina J. C. Chen 900428
大籽獐牙菜
S. m acrosp erm a (C. B. C larke)C. B. C larke Xuan′en, H ubei, Ch ina J. C. Chen 870926 Sep t. , 1987
S. lu rid a (D. Don ex G. Don)C. B. C larke D hau lagiri zone, N epalD hau lagiri zone, N epal
T. N am ba et a l. 7701
T. N am ba et a l. 6476
Sep t. , 1986
Sep t. , 1986
浙江獐牙菜
S. h ick in ii Burk
Zaoyang, H ubei, Ch ina
Zaoyang, H ubei, Ch ina
J. C. Chen 881010
D. Y. M n 513
O ct. , 1988
O ct. , 1980
贵州獐牙菜
S. kou itchensis F ranch
W ufeng, H ubei, Ch ina
J iansh i, H ubei, Ch ina
J. C. Chen 911007
J. C. Chen 871015
O ct. , 1991
O ct. , 1987
紫红獐牙菜
S. p un icea H em sl.
J iansh i, H ubei, Ch ina
W ufeng, H ubei, Ch ina
Badong, H ubei, Ch ina
J. C. Chen 871014
J. C. Chen 881008
J. C. Chen 911003
O ct. , 1987
O ct. , 1988
O ct. , 1991
2 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　第 18 卷　
中医学院标本中心和日本富山医科药科大学和汉药研究所博物馆。标本经作者和中国科
学院西北高原生物研究所何廷农研究员鉴定。
2　实验方法
实验所用叶片均取自植株从基部向上数第 4～ 7 节的茎生叶。切取叶片, 分别制作叶
片基部主脉、叶片中部主脉、侧脉、叶缘部横切片; 取主脉与第 1 侧脉间中部叶片, 制作表
面片, 分别在光学显微镜下观察 (图版É, 图版Ê)。
取表面片, 用计算机图像分析装置 (O lympu s 光学工业制造, SP2500 SET ) 对上表皮
细胞的有关信息进行二值化处理。根据公式W aviness (SFC) = (Perim eter) 2ö(4Π×A rea)
计算垂周壁弯曲程度 (SFC) , SFC 值越大, 表明周长相对较长, 弯曲程度就越大。计算表皮
细胞排列方式时, 以平行主脉方向为纵坐标, 垂直主脉方向为横坐标, 分别测定细胞在两
个方向的直径; 以纵坐标方向直径 (Feret′s d iam eter Y, FY) 与横坐标方向直径 (Feret′s
d iam eter X, FX) 的比值 (FYöFX = SL F) , 来判断表皮细胞纵向延长还是横向延长; SL F
值大于 1, 表明纵向延长细胞占优势, 小于 1 表明横向延长细胞占优势。为使测定结果具
有代表性, 我们对不同产地的标本每株 3 枚叶片进行了观测, 每枚叶片连续测定 30 个左
右细胞 (图版Ê) , 求算均数 (m ean)和标准差 (SD )。
3　结果与讨论
组织学特征的观察结果见图版É, 图版Ê, 表 2。上表皮细胞的计算机图像分析测定结
果见图版Ê, 图 1, 表 2。
A . Sw ertia d av id ii; B. S. cord a ta; C. S. bim acu la ta;
D. S. nervosa; E. S. ang ustif olia; F. S. ang ustif olia var.
p u lchella; G. S. m ileensis; H. S. m acrosp erm a;
I. S. lu rid a; J. S. h ick in ii; K: S. kou itchensis; L. S. p un icea
图 1　叶上表皮细胞的 Fe re t′s 直径比和垂周壁弯曲程度
F ig. 1　Feret′s ratio (FYöFX) and w aviness of
an ticlinal w alls of the adax ial ep iderm al cells
(1) 本研究结果表明, 从叶脉维管束
类型、栅栏组织层数、针晶、气孔分布、气
孔指数、栅表比、表皮细胞的形状及垂周
壁的弯曲程度等主要特征, 可以将上述獐
牙菜属植物 11 种 1 变种进行有效鉴别。
贵州獐牙菜 (S. kou itchensis) 主脉基部为
双韧型维管束, 到中部为外韧型; 大籽獐
牙菜 (S. m acrosp erm a)主脉为双韧型维管
束, 侧脉为外韧型, 说明随着叶脉变细, 向
轴面的韧皮部逐渐消失 (图版Ê: G, J )。
( 2) 用计算机图像分析技术测定了
同属11种1变种叶上表皮细胞垂周壁弯曲
程度 (SFC) 和Feret′s直径比 (SL F)。SFC
的大小顺序为: S. m acrosp erm a> S. p un i2
cea > S. h ick in ii > S. ang ustif olia > S.
d av id ii≈ S. ang ustif olia var. p u lchella >
S. kou itchensis> S. lu rid a > S. cord a ta > S. m ileensis > S. nervosa≈ S. bim acu la ta。
Feret ′s直径比值测定结果表明细胞轴向延长程度大小顺序为: S . ang ustif olia var.
3　第 1 期　　　　　　　　　　　　陈家春等: 獐牙菜属药用植物叶的组织学研究
表 2　獐牙菜属植物叶的解剖学特征
项　目　　
Item 　　
Ser. p erennes
S. d av id ii
　
Ser. M acu la tae
S. cord a ta
　
　
S. bim acu la ta
　
Ser. R am osae
S. nervsa
　
　
S. ang ustif olia
　
主脉
M idrib
　中部维管束
　T ype of vascu lar bundle
　at the m iddle part
Co llateral B ico llateral B ico llateral B ico llateral B ico llateral
　基部维管束
　T ype of the bundle at the base Co llaterl B ico llateral B ico llateral B ico llateral B icb llateral
上表面
A daxial side
　乳突
　Pap illae - - - - -
　表皮细胞直径
　D iam eter of ep iderm al cell (Λm )
　　切向
　　T angen tial 39～ 50～ 75 13～ 43～ 60 28～ 39～ 75 30～ 44～ 63 20～ 48～ 95
　　径向
　　R adial 18～ 20～ 30 10～ 15～ 26 30～ 32～ 34 8～ 11～ 18 13～ 18～ 23
　气孔分布
　A ppearance of stom ata + + + + ± - + +
　气孔指数
　Stom atal index 4. 8～ 8. 1～ 9. 1 7. 3～ 7. 7～ 8. 3 　 　 6. 9～ 8. 7～ 10. 3
　针晶分布
　A ppearance of needle crystals
　and their po sition
- - Epd,M es - -
　栅表比
　Palisade ratio 5. 3～ 7. 5～ 10. 5 2. 8～ 3. 5～ 4. 0 3. 3～ 3. 8～ 4. 3 3. 3～ 4. 0～ 4. 8 2. 8～ 3. 3～ 4. 0
下表面
A baxial side
　气孔指数
　Stom atal index
25. 8～ 29. 0～
30. 3
16. 7～ 19. 4～
22. 4
23. 5～ 26. 7～
28. 6
24. 3～ 27. 7～
32. 3
17. 6～ 18. 8～
24. 3
侧脉部
L ateral vein
　维管束类型
　T ype of vascu lar bundle
　
　
　
Co llateral
　
　
　
B ico llateral
　
　
　
B ico llateral
　
　
　
B ico llateral
　
　
　
B ico llateral
　栅栏细胞层数
　N um ber of palisade cell layer 1～ 2 2 1～ 2 1～ 2 2
　侧脉上方栅栏细胞
　Palisade cells acro ss the
　la teral vein
+ - - + +
弯曲程度
SL F (m ean±SD ) 0. 95±0. 21 0. 93±0. 25 0. 99±0. 27 0. 88±0. 22 0. 82±0. 27
FER ET ’s 直径比
SFC (m ean±SD ) 1. 52±0. 17 1. 40±0. 15 1. 31±0. 07 1. 31±0. 13 1. 95±0. 17
　　　　　+ : 有 (P resen t) ; - : 无 (A bsen t) ; Epd: 表皮细胞 (Ep iderm al cell) ; M es: 叶肉组织 (M esophyll) ; Co llateral: 外韧型;
4 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　第 18 卷　
　　　　　　T able 2　A natom ical Characterist ics of Sw ertia spp.
　
S. ang ustif olia
var. p u lchella
S. m ileensis S. m acrosp erm a S. lu rid a S. h ick in ii S. kou itchensis S. p un icea
B ico llateral B ico llateral B ico llateral B ico llateral Co llateral Co llateral Co llateral
B ico llateral B ico llateral B ico llateral B ico llateral Co llateral B ico llateral Co llateral
- - - - + - +
23～ 58～ 76 33～ 58～ 100 20～ 38～ 59 35～ 55～ 123 50～ 65～ 118 28～ 46～ 68 23～ 40～ 63
15～ 23～ 35 20～ 30～ 33 12～ 18～ 23 15～ 20～ 28 18～ 33～ 43 10～ 14～ 21 18～ 23～ 30
+ + + + - - - +
9. 1～ 11. 1～ 14. 3
- - - M es - - -
3. 0～ 3. 5～ 4. 8 2. 3～ 2. 5～ 3. 8 6. 3～ 7. 8～ 8. 5 3. 0～ 3. 8～ 4. 5 8. 8～ 11. 8～ 12. 8 4. 3～ 6. 8～ 8. 5 4. 3～ 5. 3～ 6. 3
17. 2～ 22. 0～
23. 8
20. 5～ 21. 2～
28. 1
22. 2～ 23. 1～
25. 0
12. 5～ 13. 3～
17. 1
23. 2～ 26. 7～
27. 3
25. 3～ 32. 5～
33. 3
23. 2～ 27. 6～
29. 0
　
　
　
B ico llateral
　
　　
B ico llateral
　
　
　
Co llateral
　
　
　
B ico llateral
　
　
　
Co llateral
　
　
　
Co llateral
　
　
　
Co llateral
2 2 1 1 1 1 1～ 2
+ - - - + + -
1. 20±0. 39 0. 65±0. 14 1. 16±0. 36 1. 20±0. 29 1. 12±0. 36 0. 78±0. 31 1. 08±0. 15
1. 52±0. 16 1. 36±0. 15 2. 30±0. 36 1. 45±0. 11 2. 02±0. 17 1. 50±0. 14 2. 04±0. 25
　B ico llateral: 双韧型。
5　第 1 期　　　　　　　　　　　　陈家春等: 獐牙菜属药用植物叶的组织学研究
p u lchella > S. lu rid a > S. m acrosp erm a > S. h ick in ii > S. p un icea > S. bim acu la ta > S.
d av id ii> S. cord a ta > S. nervosa> S. ang ustif olia > S. kou itchensis> S. m ileensis。SFC和
SL F值均具有明显差异, 为原植物和生药的鉴定提供了客观定量的依据。
(3) 近几年, 国内外学者将计算机图像分析技术应用于生药学的研究, 分别对横切面
油管、导管、厚壁细胞的面积占横切面的比值, 细小果实及种子、花粉粒的体积、周长、直
径、不规则参数, 叶的气孔面积、直径、周长及不规则参数等不同器官的组织形态学参数进
行了测定〔7～ 12〕。山路等〔6〕首次测定了叶片表皮细胞垂周壁弯曲程度, 本文首次报道了叶
片表皮细胞的 Feret′s 直径比值的测定结果。这些研究结果为叶类及全草类药材的鉴定、
植物的种和种下等级的鉴定提供了一种新的方法, 使生药和植物分类鉴定更加快速、客观
和准确。我们认为, 随着计算机的普及, 这一技术将会得到更广泛地应用。
参 考 文 献
1　陈家春, 俞伟, 蔡大勇等. 獐牙菜属药用植物的研究及应用概况. 中西医结合肝病杂志, 1998, 8 (supp l. ) : 223～ 226
2　陈家春, 黄先石, 詹亚华等. 7 种獐牙菜属药用植物形态组织学研究. 武汉植物学研究, 1993, 11 (1) : 13～ 23
3　P rasad S, N ayar K C, Bhattacharya I C. Pharm acogno stical studies on Ch irata and its substitu tes and adu lteran ts:
part I2Sw ertia ch ira ta H am. part Ê 2Sw ertia ang ustif olia Buch. 2H am. J S ci Ind ustr R es, 1960, 19: 119～ 145
4　难波恒雄, 奚谷忠人, 高桥真太郎. 日本民间药の生药学的研究 (第 1 报). 输入当药について. 生药学杂志, 1967,
21 (2) : 97～ 107
5　难波恒雄, 奚谷 忠人, 南登代子. ¡ ≠ ≤ ¨ 药物の生药学的研究 (2)“T ik ta”ぉょび“Gyati”にっぃて. 植物研究杂
志, 1968, 43 (9) : 413～ 421
6　Seiich i Y, N am ba T. Pharm acogno stical studies of the T ibetan crude drugs (6) on“sPang2rtzi do2bo”derived from
P terocephalus p lan ts. J J p n B ot, 1993, 68 (2) : 77～ 87
7　山路诚一, 难波恒雄. ¡ ≠ ≤ ¨ 药物の生药学的研究 (第 7 报). Š Š ² ˆ Ó  † 属Grandiflo ra 亚节植物に由来す
る“Bya2rkang (˜ Ë Ó ) ”について. 植物研究杂志, 1994, 69 (2) : 69～ 83
8　周光春, 难波恒雄. 中国の少数民族“彝族”の药物の生药学的研究 (第 1 报). D ip sacus 属植物に由来する“A 2ji2
ba2mo”について. N atu ra l M ed icines, 1994, 48 (2) : 131～ 140
9　董国明, 张汉明, 郑汉臣. 仙茅属植物花粉的计算机图像分析. 第二军医大学学报, 1994, 15 (3) : 233～ 235
10　秦路平, 苏中武, 李承祜. 蛇床子的体视学研究和计算机图像分析测定. 中国中药杂志, 1996, 21 (1) : 9～ 11
11　秦路平, 张汉民, 郑汉臣. 15 种叶类生药气孔的计算机图像分析. 第二军医大学学报, 1996, 17 (5) : 481～ 482
12　秦路平, 张汉民, 郑汉臣. 22 种花类生药花粉的计算机图像分析. 第二军医大学学报. 1996, 17 (1) : 76～ 77
6 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　第 18 卷