全 文 ：·药材·
芦荟属植物叶的结构与蒽醌类物质的关系
胡正海 ,沈宗根 ,李景原
(西北大学植物研究所 ,陕西 西安　 710069)
摘　要: 目的　蒽醌类物质是芦荟属植物的重要药用成分 ,主要存在于叶内 ,研究叶的结构与蒽醌类物质关系有重
要意义。方法　应用植物解剖学、组织化学和植物化学方法研究 11种芦荟属植物叶。结果　芦荟属植物叶的基本
结构类似 ,维管束韧皮部内具大型薄壁细胞为该属的结构特征 ,是蒽醌类物质的主要贮存场所 ;不同种植物叶内及
同种植物叶的不同部分中蒽醌类物质的含量不同与维管束分布密度、大型薄壁细胞所占比率及同化组织厚度成正
相关。 结论　研究结果可为选育芦荟良种及合理采收提供依据。
关键词: 芦荟属 ;叶 ;结构 ;蒽醌类物质
中图分类号: S567　　　文献标识码: A　　　文章编号: 0253 2670( 2001) 04 0347 04
Relationship between leaf structures of Aloe L. and its anthraquinone content
HU Zheng-hai, SHEN Zong-gen, LI Jing-yuan
　　 ( Institute of Bo tany , No rthw est Univ ersit y ( Xi an Shanx i 710069, China )
Abstract: Object　 Anthraquinones present in the leaves o f Aloe L. a re the main activ e principle fo r
medical purposes. Therefore, to study thei r rela tionship is of g rea t interest to the medical profession.
Methods　 Leaves of 11 species o f Aloe L. w ere studied by phy to tomy , histochemist ry and phy tochem-
ist ry. Results　 The st ructures of the aloe leaves were basical ly similar as cha racterized by the presence of
the la rg e, well developed parenchyma tous cells in the phloem pole where anth raquinones w ere stored.
Some posi tiv e co rrela tions exist betw een the contents o f anthroquinones in the leaves o f dif ferent species
and dif ferent par ts of leaves of the same species, and some phytotomic facto rs including the density of v as-
cula r bundles, th e ratio of la rg e parenchymatous cells in phloem and the thickness o f the chlorenchyma.
Conclusion　 Resul ts of the study may prov ide references during purchasing and for the selection and
breeding o f new improved species.
Key words: Aloe L. ; leaf; st ructure; anthraquinones
　　芦荟属 ( Aloe L. )隶属百合科 ,原产非洲南部 ,
全世界约 450余种 ,我国仅 1变种—— 中华芦荟
Aloe vera L. v ar. chinensis ( Haw. ) Berg .
[1 ]。《中国
药典》 1990年版一部记载 ,芦荟胶具有清肝热、通便
之功效 [2 ]。芦荟属植物含有多种药用成分 ,其中主要
的是蒽醌类物质和多糖 ,前者主要含芦荟素、高那特
芦荟素、芦荟大黄素、芦荟宁和芦荟苦素等 ,而后者
主要是甘露聚糖 [ 3～ 5]。近年来的药理和临床试验表
明 ,芦荟胶具有抗炎、抗紫外线辐射、抗病毒、提高人
体免疫机能及滋养皮肤和毛发等功能 ,并对肿瘤细
胞和爱滋病毒也有抑制作用 [6～ 9 ]。因此 ,芦荟叶泌出
物在医药和化妆品工业中备受国内外重视。由于芦
荟的蒽醌类物质和多糖等活性物质主要含在叶的泌
出物中 ,为此 ,深入研究芦荟属植物叶的结构与这些
次生产物的关系 ,具有重要的理论和实践意义。我们
主要报道芦荟属植物叶的结构特点 ,蒽醌类物质产
生和贮存的场所以及该属植物叶的结构上的差异与
蒽醌类物质含量的关系。
1　材料及方法
1. 1　研究材料及其来源:见表 1。
1. 2　研究方法
1. 2. 1　植物解剖学方法:选取以上材料的同龄健壮
叶片 ,分别从叶片的上、中、基部取材 ,用 50%乙醇
配制的 FAA固定 ,石蜡法制片 ,染色 , Leica-DMLB
显微镜观察并照相。
1. 2. 2　组织化学试验:取中华芦荟叶片按上法取
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收稿日期: 2000-11-03资助项目:陕西省教委专项基金资助课题 (编号: 00 JK139)作者简介:胡正海 ( 1930-) ,男 ,浙江湖洲人 ,西北大学生命科学学院教授、博士生导师 ,长期从事药用植物学教学、科研工作 ,已在该领域发表学术论文 100余篇 ,出版专著 2本 ,获省部级科技进步奖 5项。
表 1　芦荟属植物研究的种类及材料采集地点
序号 植物学名 采集地点
1 Aloe vera L. va r. chinensis ( Haw. ) 西北大学生物园
Berg. (中华芦荟 )
2 A . vera L. (库拉索芦荟 )
3 A . arborescens Mill. (木立芦荟 )
4 A . saponaria Haw. (皂叶芦荟 )
5 A . barbadensis Mill. (翠叶芦荟 ) 以色列本古里安大学沙漠所
6 A . cameronii Hensley
7 A . custancna Mill.
8 A . mitrif ormis Mill.
9 A . mutabilis Pillans
10 A . hereroensis Eng ler
11 A . cryptopada Baker
材 ,先在 5%的 Pb( CH3COO )2中固定 6 h,然后转移
到 FAA固定液中 ,石蜡法制片 ,观察照相。 新鲜材
料徒手切成 15～ 20μ切片 ,直接置显微镜下观察其
贮存物质情况 ,然后滴加 2%～ 5% NaOH溶液处理
30 s～ 1 min,观察其变化。
1. 2. 3　植物化学试验:选取供试种类的 4片成年叶
片。每一叶按上、中和基部各 1 /3的比例切成 3份。
用榨汁器收集叶汁 ,立即置于 - 20℃下冷藏 ,然后
在 - 60℃下真空干燥。干粉用于成分分析。取 2～
10 mg样品溶在 1 m L甲醇中。 彻底溶解后用滴管
滴在薄层 TLC硅胶-60板上。干燥后移入具下列溶
剂 (乙酸乙酯∶甲醇∶水= 100∶ 16. 5∶ 13. 5)的玻
璃缸中层析 , 25～ 30 min后从层析缸中移出层析
板 ,干燥后在位移值 Rf= 0. 31～ 0. 35处收集芦荟
素 ,并溶在 5～ 10 mL甲醇中。 然后用 Hewiett
Packard 8452A分光光度计测定吸收光谱。 用标准
曲线计算其占叶汁干重的百分含量 [ 9]。
所有以上的实验结果用单因子 ANOV A和
Fisher PLSD检验其差异的显著性。
2　研究结果
2. 1　芦荟属植物叶的结构特征:根据国内引种栽培
较普遍的 4种药用芦荟 (中华芦荟、库拉索芦荟、木
立芦荟和皂叶芦荟 )叶的上、中、基部的解剖学研究
结果 ,其叶片的内部结构都由表皮、叶肉及排列成环
状的维管束构成 (图 1)。
图 1　芦荟叶横切面轮廓图
2. 1. 1　表皮: 叶的最外层是表皮 ,都由 1层细胞组
成。其外覆盖较厚的角质层。细胞厚 25～ 40μm,其
中以皂叶芦荟最厚 ,库拉索芦荟次之 ,中华芦荟最
薄。 每一种植物叶的表皮细胞从叶基到叶尖厚度变
化不明显。上、下表皮都有气孔分布 ,分布密度基本
相似 ,为 10～ 12个 /平方毫米 ,气孔复合体由 2个保
卫细胞和 4～ 5个副卫细胞组成。 气孔下陷 ,具有较
大的孔下室。气孔下陷幅度以皂叶芦荟为最大 ,依次
为库拉索芦荟 ,而中华芦荟气孔下陷幅度最小。叶缘
表皮下都有厚角组织 ,在皂叶芦荟中 ,厚角组织细胞
达 8～ 10层。
2. 1. 2　叶肉: 4种植物中均可明显分为同化薄壁组
织和储水组织两部分。同化薄壁组织细胞由 6～ 10
层细胞组成 ,厚 430～ 625μm不等 ,其中库拉索芦
荟细胞层数最多 ,木立芦荟最少。同化薄壁组织细胞
层数在叶基部大于中、上部。 同化薄壁细胞近方形 ,
叶绿体数目众多 ,有的细胞中含草酸钙结晶 ,栅栏组
织和海绵组织分化不明显。
储水组织占叶片横切面的 60%～ 70% ,由大型
薄壁细胞组成。此类细胞直径为 230～ 650μm,以木
立芦荟和中华芦荟的最大 ,皂叶芦荟最小。储水组织
细胞直径都呈现叶上部> 中部> 基部特点。
2. 1. 3　维管束: 4种植物叶内都具有维管束一轮 ,
位于同化薄壁组织和储水组织之间。此轮维管束的
数量在叶各部分各不相同 ,通常在叶中、上部的维管
束数多于叶基部。维管束有一层薄壁组织细胞所组
成的鞘 ,韧皮部处于同化组织细胞包围之中 ,而木质
部则紧邻储水组织细胞。韧皮部纤维少 ,薄壁组织发
达 ,其中有数个大型的薄壁细胞和周围细胞明显有
别 (图 2)。木质部的管状分子加厚式样较原始 ,主要
是环纹和螺纹加厚。 此外 ,中华芦荟叶的基部 ,除上
述一轮维管束外 ,在贮水组织中还有另一轮维管束 ,
但数量较少。其结构与外轮维管束的区别在于:维管
束直径小得多 ,韧皮薄壁组织不发达 ,没有大型薄壁
细胞。
2. 2　中华芦荟叶的结构与蒽醌类物质的关系:中华
芦荟叶的结构与其他芦荟属植物类似 ,都由表皮、叶
肉和一轮呈环状排列的维管束构成 ,但其叶基部的
贮水组织中还有另一轮较小的维管束。 芦荟属植物
叶中维管束的韧皮部外侧具有多个大型薄壁细胞 ,
为该属植物显著的结构特征。据观察 ,中华芦荟同一
植珠的不同叶片间维管束的密度不同 ,幼叶高 ,老叶
低 ;同一叶片的不同部位维管束的密度也不同 ,叶上
部高 ,中部次之 ,基部最低 (表 2)。
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图 2　芦荟叶横切面的一部分
表 2　叶不同部位和不同叶位中维管束密度的比较
叶部及叶序 维管束密度平均值 ( /m m2 ) P值
上部 ( Top) 2. 88± 0. 12 Top vs. M iddle= 0. 000 4
中部 ( Middle) 2. 63± 0. 14 Mid dle vs. Bas e= 0. 000 7
基部 ( Bas e) 2. 40± 0. 12 Top vs. Base= 0. 000 1
叶序号 L1 3. 00± 0. 17 L1 vs. L2= 0. 000 3
　　　 L2 2. 70± 0. 12 L1 vs. L3& L1 vs. L4= 0. 000 1
　　　 L3 2. 43± 0. 15 L2 vs. L3= 0. 000 6
　　　 L4 2. 40± 0. 12 L2 vs. L4= 0. 000 3;
L3 vs. L4= n. s
　　在 5% Pb ( CH2COO ) 2处理的叶片中 ,可观察
到维管束韧皮部中的大型薄壁细胞内存在许多特殊
的结晶 ,而其他细胞内缺乏。并发现此种结晶的数量
在幼叶中多 ,老叶内少 ,同一叶片中则上部多 ,中部
和基部依次减少 ,而叶基部的第二轮维管束中未出
现此种结晶。新鲜材料切片滴加 2%～ 5% NaOH溶
液后 ,维管束韧皮部的大型薄壁细胞的内容物发生
从淡黄色到浅红色到深红色的颜色反应。
　　中华芦荟叶的 T LC分析结果表明 ,其蒽醌类物
质主要为芦荟素。同一叶片不同部位样品中 ,叶上部
的平均含量最高 ,中部次之 ,基部最低 (表 3)。 同一
植株不同叶的样品中 ,第 1片 ( L1)幼叶含量最高 ,
依次降低 ,第 4片 ( L4)含量低 (表 3)。
表 3　不同叶位和叶不同部位中芦荟素含量的比较
叶部及叶序 芦荟素含量平均值
(干重的百分比 ) P值
上部 ( Top) 2. 40± 0. 27 Top vs. M iddle= 0. 000 4
中部 ( M idd le) 1. 25± 0. 19 Mid dle vs. Base= 0. 000 7
基部 ( Base) 0. 60± 0. 08 Top vs. Base= 0. 000 1
叶序号 L1 1. 97± 0. 67 L1 vs. L2= 0. 0049 8;
L1 vs. L3= 0. 006 5,
　　　 L2 1. 57± 0. 55 L1 vs. L4= 0. 002 7
　　　 L3 1. 30± 0. 44 L2 vs. L3& L3 vs. L4= n. s
　　　 L4 1. 17± 0. 43 L2 vs. L4= 0. 048 0
2. 4　叶的结构与蒽醌类物质的关系:根据蒽醌类物
质的含量和成分不同的 9种具商业用途的芦荟属植
物叶的比较解剖 ,并结合其蒽醌类物质含量分析 ,结
果: 9种植物叶的结构都由表皮、叶肉 (同化组织和
贮水组织 )和维管束组成 ,但不同植物之间各部分结
构存在一定差异 (表 4)。
9种植物叶应用 T LC法分析测定的结果表明 ,
表 4　芦荟属 9种植物叶的解剖特征比较
组
号
植物学名
表　皮 同化组织 维管束 储水组织
角质膜
厚度
(μm)
角质膜
表面
细胞
厚度
(μm)
厚度*
(μm)
细胞
层数
分化
情况
晶体类
型 /长度
(μm)
密度
(个 /毫米 )
直径
(μm)
大细
胞数
大细胞
直径
(μm)
大细胞
与维管
束之比
轮数
细胞
直径
(μm)
占叶横
切面比
(% )
* * *
Ⅰ Aloe vera var.
chinensis
8～ 10 具微突 35 900～ 1 000 8～ 10 不分化 细针晶
/70
2～ 2. 2 300～ 350 3～ 4 60～ 70 1. 1～ 1. 3 1 /2* * 250～ 300 60～ 70
A. barbadens is 15～ 18 平滑 25 950～ 1 000 8～ 10 不分化 短针晶族 /50 1. 9～ 2 320～ 400 3～ 4 80～ 100 1. 4～ 1. 5 1 300～ 350 62～ 75
A. cameronii 10～ 12 具微突 100 550～ 600 8～ 10 不分化 针晶束
/300
1. 7～ 1. 8 300～ 400 3～ 4 80～ 100 1. 1～ 1. 4 1 200～ 250 55～ 65
Ⅱ A. castanena 18～ 20 具钝乳突 50 1 450～ 1 500 10～ 12 不分化 单晶柱
/300-500
2. 3～ 2. 5 550～ 600 5～ 6 120 1. 4 1 250～ 300 72～ 78
A. mitriformis 22～ 25 具不明显微突 80 1 200～ 1 400 16～ 18 不分化
针晶束
/250-300
1. 7～ 1. 8 900～ 950 6～ 7 200～ 250 4～ 5 1 300～ 320 50～ 60
A. mutabilis 15～ 18 具钝乳突 25 1 000～ 1 050 8～ 10 具栅栏状组织
针晶束
/100
2. 5～ 3 320～ 350 3～ 4 80～ 90 1. 0～ 1. 2 1 250～ 300 75～ 80
Ⅲ A. hereroensis 20～ 22 具尖突 50 950～ 1 000 16～ 18 不分化 针晶束
/100-120
2. 8～ 3. 2 410～ 470 4～ 5 145～ 170 2. 5～ 3 1 250～ 280 70～ 80
A. cryptopad a 30～ 32 平滑 85 1 300～ 1 350 12～ 14 具不显著的栅栏组织
针晶束
/100
4～ 4. 2 450～ 500 5～ 6 140～ 180 2. 8～ 3. 2 1 250～ 300 55～ 65
A. arborescens 18～ 20 具细微突 30 1 350～ 1 400 8～ 10 具栅栏状组织
针晶束
/120
2. 5～ 3 450～ 500 5～ 6 80～ 100 1. 6～ 2 1 300～ 320 70～ 75
　　　　* 指在叶中部 1 /3处上下两层组织的平均厚度 ;* * 仅在叶基部存在第二轮维管束 ,位于储水组织之中 ; * * * 指叶中部 1 /3处的比值。
其中 4种主要含芦荟素 , 3种主要含高那特芦荟素 ,
而 2种含以上 2种成分。蒽醌类物质的含量在 9种
植物中相差显著 ,可划分为 50%以上、 10% ～ 25%
及 9%以下 3组 (表 5)。
　　对 9种植物叶的比较解剖结果与其蒽醌类物质
含量测定结果结合分析 ,发现两者间存在一定的相
·349·中草药　 Chinese T raditional and Herbal Drug s　 2001年第 32卷第 4期
关性 (表 6)。
3　小结和讨论
3. 1　根据芦荟属 11种植物叶的解剖学研究结果表
明 ,该属植物叶的结构都由表皮、叶肉 (同化组织和
贮水组织 )和 1轮维管束组成 ,仅见中华芦荟叶的基
部的贮水组织内尚有第二轮维管束。 叶的结构都具
有较典型的旱生多浆液植物的特征 ,这是该属植物
长期适应原产地南部非洲的干旱、炎热的生态环境
的结果。但不同种植物之间叶内部结构的 3个组成
部分的结构存在一定差异 ,这些结构特征的综合应
用 ,可为该属植物的种间分类提供解剖学依据。
3. 2　我们的研究结果表明 ,芦荟属植物叶的维管束
表 5　 9种芦荟属植物叶的泌出物中主要蒽醌类
物质的含量比较
组号 植物学名
蒽醌类物质的种类及含量
(叶泌出物干重% )
芦荟素 高那特芦荟素
Ⅰ Aloe vera var. chinensis 3. 6
A. barbadensis 8. 8
A. cameronii 5. 7 7. 3
Ⅱ A. castanena 18. 5
A. mitriform is 24. 7
A. mutabil is 10. 3 13. 3
Ⅲ A. hereroensis 50. 0
A. cryptopada 55. 0
A. arborescens 84. 0
表 6　芦荟属 3组植物叶的结构与蒽醌类含量的关系*
组　号 维管束的分布密度个 /平方毫米
大型薄壁细胞占
维管束体积的比值
同化组织厚度
(μm)
蒽醌类物质含量
(叶泌出物干重% )
Ⅰ 1. 38 1. 38 830 8. 5
Ⅱ 2. 4 1. 8 1 100 22. 2
Ⅲ 3. 4 3. 1 1 240 63
　　　　* 表中各组的数据都是 3种植物所测结果的平均值
韧皮部中都具有大型薄壁细胞 ,是该属植物显著的
解剖学特征。 Beaumont等 ( 1986)曾研究了东非产
的 19种芦荟属植物叶的维管组织 ,指出维管束中的
大型薄壁细胞是该属植物特征性化学成分芦荟素及
其苷类的合成和贮存场所 ,并将它称为芦荟素细
胞 [11 ]。我们应用 5% Pb ( CH3 COO) 2溶液预处理材
料和 2% ～ 5% NaOH溶液处理徒手切片等测定蒽
醌类物质的组织化学方法 [12 ] ,试验结果表明 ,维管
束的大型薄壁细胞中都产生显色反应 ,而其周围细
胞及无大型薄壁细胞的第二轮维管束内都无此反
应。实验证明此种大型薄壁细胞是中华芦荟叶内蒽
醌类物质的主要贮存场所。 Chaaser-volfson和
Guterman( 1997)曾报道 ,芦荟叶中芦荟素的含量在
不同部分内存在差异。 植物解剖学和植物化学测定
结果表明 ,中华芦荟叶内维管束的密度 ,上部>
中部> 基部 ,其芦荟素的含量也呈上部> 中部> 基
部 ,两者呈正相关 (表 3)。从而进一步证明 ,其叶内
醌类物质的含量与维管束密切相关。
3. 3　芦荟属植物叶内所含的蒽醌类物质为其主要
药用成分之一。我们比较研究了生长在中国和以色
列的 9种蒽醌类物质的成分和含量不同的芦荟属植
物叶的结构和蒽醌类物质的含量 ,两者的研究结果
经相关性分析表明 ,芦荟属植物叶内维管束的分布
密度、维管束内大型薄壁细胞所占比率以及同化薄
壁组织的厚度与其蒽醌类物质的含量成正相关 (表
5)。为此 ,以上 3项结构特征可以作为今后选育高含
量的药用芦荟品种的解剖学指标。
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