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铁皮石斛居群差异的研究 (Ⅰ )
——植物体形态结构的差异
丁小余 1, 2 ,徐珞珊 1 ,王峥涛 1 ,施国新 2 ,徐 红 1
( 1. 中国药科大学中药学院 生药学教研室 ,江苏 南京 210038; 2. 南京师范大学生命科学学院 ,江苏 南京
210097)
摘 要: 目的 比较分析广西、贵州、云南三省区的铁皮石斛主要居群形态结构的差异。 方法 运用光镜对铁皮石
斛茎进行比较解剖。结果 将采集到的我国铁皮石斛主产区的主要居群分为二种类型: F型和 H型。 F型植株的茎
相对短而柔软 ,具粘性 ,适宜加工成铁皮枫斗 ;其中广西西林居群和云南广南居群茎的表皮具较丰富的蜡质 ,不具
下皮层 ,横切面上维管束密度小 ,维管束内外侧纤维群不发达 ,茎尤为柔软 ,是加工铁皮枫斗的优质居群。 H型植株
的茎较长、质地较硬、粘性差 ,不适宜加工成铁皮枫斗。 结论 F型和 H型居群铁皮石斛茎的形态结构具有明显差
异 ,弄清铁皮石斛居群差异对指导铁皮石斛的采收、加工以及大面积人工繁殖具有重要意义。
关键词: 铁皮石斛 ;形态结构 ;居群差异
中图分类号: R282. 710. 3 文献标识码: A 文章编号: 0253 2670( 2001) 09 0828 04
Studies on population difference of Dendrobium off icinale
Ⅰ . Differences in morphological structure
DING Xiao-yu1, 2 , XU LUO-shan1 , W ANG Zheng-tao1 , SHI Guo-xin2 , XU Hong1
( 1. Depar tment o f Pha rmacognosy , Schoo l of Chinese Materia Medica , China Pharmaceutica l Univ er sity , Nanjing
Jiangsu 210038, China; 2. Co lleg e o f Life Science, Nanjing Normal Univ er sity , Nanjing Jiang su 210097, China)
Abstract: Object To study the dif ferent morpho logical stucture of Dendrobiun of f icinale Kimura et
Migo co llected f rom dif ferent habi ta ts in Guangxi, Yunnan, and Guizhou prov inces. Methods The stems
o f D. of f icinale were studied by phy to tomy under optical micro scope. Results The main popula tion of
D. of f icinale obtained from dif ferent habi ta ts can be dif ferentiated into tw o dif ferent types: the F-type
w ith sticky , f lexible stems can be processed into “ Tiepi Fengdou” , w hile the H-type w ith a mo re rigid
stem is not sui table for such processing. Conclusion The morpho logy o f F-and H-type D . of f icinale are
signi ficant ly different w hich provide a valuable reference during harv esting , processing and ex tensiv e culti-
va tion o f the herbal drug.
Key words: Dendrobium of f icinale Kimura et Migo; morpho logical st ructure; popula tion di fference
铁皮石斛 Dendrobium of f icinale Kimura et
Migo以其味甘、质重、柔韧和粘性大等优良品质被
人们加工成铁皮枫斗 ,视为药材珍品被销往国内外。
《中国药典》亦规定铁皮石斛在烘软干燥后可加工成
耳环石斛即铁皮枫斗 [1 ]。然而 ,通过对我国枫斗的主
要加工基地——浙江省乐清市各枫斗加工场的调查
以及野外追踪考察 ,我们发现并不是所有的铁皮石
斛都适宜加工成枫斗 ,适宜加工成枫斗的铁皮石斛
主要分布于广西、云南、贵州等省区 (浙江天台山有
一定规模的人工栽培 ) ,其茎大多柔软、味甘、具粘
性 ,鲜药材价格昂贵。不适宜加工成枫斗的铁皮石斛
主要分布于广西环江、融江一带 ,其茎较长质硬、粘
性小、不能被烘软 ,鲜药材价格便宜。
关于铁皮石斛 ,前人曾对其结构解剖 [2 ]、化学成
分 [3 ]、组织培养 [4～ 7 ]、栽培管理 [4, 8, 9 ]等多方面进行了
研究。然而 ,有关不同分布地的铁皮石斛居群差异及
其检验方法 ,《中国药典》 [1 ]及许多兰科植物相关文
献对此并没有记载报道 [10～ 12 ]。在铁皮石斛的人工繁
·828· 中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2001年第 32卷第 9期
收稿日期: 2000-12-26作者简介:丁小余 ( 1965-) ,男 ,江苏省靖江市人 , 1989年毕业于南京师范大学生命科学学院植物学专业 ,获硕士学位。 1989年起在该院植物教研中心工作 ,现为副教授、硕士生导师、教研中心主任。 1998年起至今在职攻读中国药科大学生药学博士学位。 Tel:
13951737066(手机 ) Email: Dingx y 2000a@ 263. net
殖过程中 ,由于所选铁皮石斛品种的质量直接关系
到组培苗的品质 ,进而决定所获铁皮石斛药材能否
加工成优质贵重的铁皮枫斗 ,因此 ,很有必要对铁皮
石斛的居群差异进行比较研究 ,为指导铁皮枫斗的
采收加工以及大面积人工繁殖提供理论根据。
1 材料和方法
1. 1 实验所用的铁皮石斛材料采自我国铁皮石斛主
产区:云南广南、广西西林、天峨、环江、融江、贵州三
都等地的原始森林 ,分别代表 6个自然居群 ,每个居
群至少取 2个样本 ,详见表 1。作者根据铁皮石斛花
序轴回折状弯曲 ,每个花序具 2～ 5朵花 ,药帽顶端深
裂呈齿状等主要特征 ,鉴定了铁皮石斛原植物 ,并将
铁皮石斛与细茎石斛 Dendrobium monil iforme、齿瓣
石斛 D . devonianum等易混种区别开来。
1. 2 光镜观察材料为冬季取自 1～ 2年生铁皮石斛
茎基部节间及茎中部的节间。用 FAA固定 ,聚乙二
醇 2000包埋 , AO切片机切片 ,切片厚度 15μm左
右。 PAS染色法染色 , 0lympus BH显微镜检视
摄影。
2 结果
2. 1 铁皮石斛茎的形态及花部特征的居群差异: 铁
皮石斛茎的形态及花部特征的居群差异见表 1。
表 1 铁皮石斛茎的形态及花部特征的居群差异
居群名称 产地 茎的长度 ( cm) 茎中部直径 ( mm ) 花被颜色 唇瓣色斑
西林居群 广西西林 5～ 30 3. 6 黄绿色 鲜红色
广南居群 云南广南 5～ 30 4. 8 黄绿色 鲜红色
三都居群 贵州三都 20～ 40 3. 5 黄绿色 深红色
天峨居群 广西天峨 30～ 40 3. 6 黄绿色 深红色
环江居群 广西环江 50～ 150 4. 0 淡紫红色 深紫红色
融江居群 广西融江 15～ 60 4. 0 淡紫红色 深紫红色
2. 2 铁皮石斛茎的解剖结构的居群差异: 鉴于石斛
属植物茎的基部和中部茎的节间结构较稳定 ,因此本
文着重对各居群铁皮石斛茎的这两部分横切面进行
了观察比较。 铁皮石斛茎具有以下共同特点: 1)表皮
由一层细胞组成 ,细胞为砖形。表皮外具有一层较厚
的角质层并含一定的蜡质 ,金黄色。 2)有些居群的表
皮细胞内具下皮层 ,下皮层细胞具有次生增厚的壁
(图 1-5～ 7)。 3)表皮或下皮层内为基本组织和维管
束 ,基本组织由薄壁细胞组成 ,其细胞内除具淀粉粒
外 ,有些居群的个体还具丰富的多糖性粘液成分 ,
PAS染色时呈樱桃红色。 4)维管束散生、外韧型 ,茎
基部横切面上维管束的数目较为稳定。维管束具内侧
纤维群和外侧纤维群 ,且相互连成环状纤维鞘 ,不同
居群类型具有不同发达程度的纤维鞘 (图 1-1～ 8)。
不同居群铁皮石斛茎节间的横切面除了具有以
上共同的结构特征外 ,基部和中部节间还具有各自
的解剖学特点。现将铁皮石斛各居群茎的基部和中
部结构比较如下 ,详见表 2, 3。
3 讨论
在铁皮枫斗的加工过程中 ,鲜药材茎上的叶片
均被去除。较短的茎一般为当年生的 ,短而粗壮且粘
性大 ,加工时茎不剪断 ,茎基部和不定根 (龙头 )以及
茎尖 (凤尾 )均被保留 ,可加工成名贵的“龙头凤尾
型”铁皮枫斗 ,在国际市场上价格在 3 000美元左
右。对于较长的茎 ,无论是当年生的还是次年生的 ,
加工时均需剪断。加工时 ,均需在灼热的无明火的木
cu-角质层 E-表皮 H-下皮层 V-维管束
1-F型茎基部节间横切面 ,示维管束及薄壁组织 ;
2-F型 , 3-H型茎中部节间横切面 ,示维管束及薄壁组织 ;
4-F型茎中部节间横切面 ,示无下皮层结构 ;
5-F型 , 7-H型茎基部节间横切面 ,示表皮及下皮 ;
6-H型茎中部节间横切面 ,示表皮及下皮 ;
8-H型茎基部节间横切面 ,示维管束及薄壁组织。
图 1 铁皮石斛茎的解剖结构
炭上烘烤 ,温度保持在 70℃～ 80℃左右 ,缓缓烘软
后 ,用手搓揉成螺旋形 ,再用稻草捆扎定型方能成铁
·829·中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2001年第 32卷第 9期
表 2 铁皮石斛各居群茎基部横切面的解剖学特征
组织结构特征 西林居群 广南居群 三都居群 天峨居群 环江居群 融江居群
角质层厚 (μm ) 4～ 6 5～ 7 4～ 6 5～ 7 4～ 6 5～ 6
表皮细胞 1层 ,壁厚 1层 ,壁厚 1层 ,壁厚 1层 ,壁厚 1层 ,壁厚 1层 ,壁厚
下皮层细胞 (μm ) 1层 ,壁厚 1层 ,壁厚 1～ 2层 ,壁厚 1～ 2层 ,壁厚 3～ 4层 ,壁厚 3～ 4层 ,壁厚
3～ 4 3～ 4 6～ 7 6～ 7 6～ 7 6～ 7
基本组织的内含物 淀粉粒 ,多糖 淀粉粒 ,多糖 淀粉粒 ,多糖 淀粉粒 ,多糖 淀粉粒 淀粉粒
类粘液 类粘液 类粘液 类粘液
维管束的相对密度 9 9 11 11 19 19
(个 /毫米 2)*
维管束的总数 (个 )* 48 48 56 56 84 84
外侧纤维群细胞层数 2～ 3 2～ 3 2～ 3 2～ 3 3～ 4 3～ 4
内侧纤维群细胞层数 2～ 3 2～ 3 2～ 3 2～ 3 3～ 4 3～ 4
* 组数据为 10组样本的平均值 ,且 4舍 5入取整 ,下同。
表 3 铁皮石斛各居群茎中部横切面的解剖学特征
组织结构特征 西林居群 广南居群 三都居群 天峨居群 环江居群 融江居群
角质层厚 (μm ) 5～ 7 5～ 7 5～ 7 5～ 7 5～ 6 5～ 6
表皮细胞 1层 ,壁薄 1层 ,壁薄 1层 ,壁薄 1层 ,壁薄 1层 ,壁厚 1层 ,壁厚
下皮层细胞 (μm ) 无 无 无或 1层 无或 1层 2～ 3层、壁厚 2～ 3层、壁厚
壁厚 3～ 4 壁厚 3～ 4 6～ 7 6～ 7
基本组织的内含物 淀粉粒 ,多 淀粉粒 ,多 淀粉粒 ,多 淀粉粒 ,多 淀粉粒 ,少量 淀粉粒 ,少量
糖类粘液 糖类粘液 糖类粘液 糖类粘液 多糖颗粒 多糖颗粒
维管束的相对密度 6 6 9 9 14 14
(个 /毫米 2)*
维管束的总数 (个 )* 52 52 65 65 96 96
外侧纤维群细胞层数 2～ 3 2～ 3 2～ 3 2～ 3 3～ 4 3～ 4
内侧纤维群细胞层数 2～ 3 2～ 3 2～ 3 2～ 3 3～ 4 3～ 4
皮枫斗。因此 ,从铁皮枫斗的加工过程来看 ,衡量铁
皮石斛优劣的一个重要标准是其茎能否容易被烘软
加工成枫斗。 有关铁皮石斛的最佳采收期 ,丁亚平
等 [9 ]曾通过比较不同生长时期铁皮石斛的化学成
分 ,并根据不同的药用目的确定了铁皮石斛的最佳
采收期。但作者从枫斗加工的角度分析 ,用作加工枫
斗的铁皮石斛的最佳采收期应为当年植株 ,这主要
是由于铁皮石斛当年的植株含有丰富的多糖、质地
柔软、且可选拔出经济价值极高的“龙头凤尾型”
个体。
根据铁皮石斛茎的形态结构和我国铁皮枫斗加
工的具体情况 ,并结合 rDN A ITS序列的居群差异
(另文发表 ) ,作者认为可将所收集到的 6个具有代
表性的铁皮石斛居群分为二种类型: ( 1) F型铁皮石
斛居群:包括西林居群、广南居群、三都居群、天峨居
群。 ( 2) H型铁皮石斛居群: 包括环江居群、融江居
群。 F为“枫斗 -Fergdou”的首字母 , H为 “硬的 -
hard”的首字母。 F型铁皮石斛因其茎圆 ,叶鞘具紫
斑 ,与节部常有一黑褐色的环状间隙 ,因而被人们称
为黑节草。 H型铁皮石斛的茎较长、质硬 ,不适合于
加工成铁皮枫斗 ,民间称之为 “硬铁皮” ,仅煮水
服用。
关于铁皮石斛具有居群差异的现象 ,前人的研
究中尚未见报道 [10～ 12 ]。 如上文所述 ,根据铁皮石斛
形态结构的居群差异及铁皮枫斗加工的具体情况 ,
广西、贵州、云南的铁皮石斛居群被划分为二种居群
类型。在铁皮枫斗加工时 ,只有 F型居群的铁皮石
斛适宜被烘软加工成铁皮枫斗 ,而 H型居群的铁皮
石斛因其茎杆较硬不适宜加工成铁皮枫斗。在 F型
铁皮石斛居群中 ,广西西林居群和云南广南居群因
其茎的柔软性强且角质层中具有较丰富的蜡质 ,所
加工成的铁皮枫斗因而具有一定光泽 ,被传统认为
是 F型铁皮石斛居群中品质最优的居群。贵州三都
居群和广西天峨居群的植株也用于加工成铁皮枫
斗 ,但因其茎的柔软性及角质层中的蜡质较广西西
林居群及云南广南居群少 ,所加工成的铁皮枫斗光
泽稍差、价格较便宜。
铁皮石斛 F型居群与 H型居群在解剖结构方
面表现出一定的差异: F型茎的中部节间不具或只
具 1～ 2层由厚壁细胞组成的下皮层、基本组织含有
多糖 ,有些个体粘液丰富 ,横切面上维管束总数较
少 ,维管束鞘纤维不发达 ;而 H型茎的中部节间具
有由 3～ 4层厚壁细胞组成的下皮层、横切面上维管
束总数较多 ,且维管束鞘纤维发达 ,粘性差。 由于 H
型茎具发达的厚壁的下皮层 ,且维管束的数目较多、
维管束鞘纤维发达 ,故 H型的茎杆较硬 ,不易被烘
·830· 中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2001年第 32卷第 9期
软加工成枫斗 ;而 F型铁皮石斛居群的植株因其茎
杆柔软可被加工成铁皮枫斗。
优质的铁皮枫斗味甘富粘性 ,被传统认为是枫
斗药材的上乘品质特征。经过观察 ,铁皮石斛的粘性
成分属基本组织细胞中的多糖类成分。前人通过研
究认为石斛多糖具有显著的养阴生津功效 [3 ]。 F型
居群铁皮石斛的茎杆粗壮柔软 ,细胞含有丰富的粘
性多糖成分 ,因此 ,由它加工成的铁皮枫斗具增强人
体免疫功能、防癌抗癌、恢复嗓音等显著功效 [ 4] ,价
格昂贵。 H型铁皮石斛 ,虽不适宜加工成铁皮枫斗 ,
但因其细胞中也含有一定的淀粉及少量多糖成分而
被民间煮水饮服 ,具有一定的功效且价格便宜 ,在开
发利用时应予以重视。
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社 , 1998.
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银杏悬浮细胞系选育及继代培养中银杏内酯合成稳定性研究
刘佳佳 1 ,江文辉 1 ,郭 勇 2 ,郑穗平 2
( 1. 中南大学 中药现代化研究中心 岳麓校区 ,湖南 长沙 410083; 2. 华南理工大学食品与生物工程学院 ,广东
广州 510641)
摘 要: 目的 选育高产银杏内酯悬浮细胞系 ,并对其在继代培养过程中银杏内酯 B合成的稳定性进行研究。方法
以银杏优良品种的种子萌发幼苗诱导愈伤组织 ,考察了不同培养基对愈伤组织生长和银杏内酯 B产生的影响 ,采
用缺氧胁迫法从诱导的愈伤组织中选育高产银杏内酯 B悬浮细胞系 ,并进行驯化培养。结果 选出了 7个细胞系 ,
其合成银杏内酯 B的能力比选育前的愈伤组织有了显著提高 ,其中细胞系 M H-3培养周期 18 d,细胞生物量增加
3. 71倍 ,银杏内酯 B含量达到 302μg /g DW ,比选育前提高了 172. 7% ,为国内领先水平。 在摇瓶培养时其合成银
杏内酯的能力稳定 ,连续培养 6代 ,银杏内酯 B的平均含量为 291μg /g DW ,变异系数为 0. 131。结论 采用该路线
选育的银杏悬浮细胞系银杏内酯 B产量高 ,在继代培养过程中合成代谢较稳定。
关键词: 银杏内酯 ;悬浮细胞系 ;继代培养 ;稳定性
中图分类号: R282. 13 文献标识码: B 文章编号: 0253 2670( 2001) 09 0831 04
Selection ofGinkgo biloba cell line for suspension culture and
studies on stability of ginkgolide B in subculture
L IU Jia-jia1 , JIANG Wen-hui1 , GUO Yong2 , ZHENG Sui-ping2
( 1. Centr e of T raditional Chinese Medicine Mode rnization, Central-South Univ er sity , Chang sha Hunan 410083, China;
2. Colleg e o f Food Engineering and Bio tech no lo gy , South China Univ e rsity o f Technolog y , Guang zhou Guangdong 510641,
China)
Abstract: Object To select the cell line of Ginkgo biloba L. tha t may produce high yield o f ginkgolide
B ( GB) in suspension cul ture and to study the stabili ty of GB in subcul ture. Methods Calculus w as in-
duced wi th stem , roo t and leaf o f selected eli te species and high yield suspension cel l lines chosen by hy-
poxia st ress. Results Seven suspension cell lines wi th improved yield of GB w ere obtained. Among which
cell line M H-3 gave a 3. 71 fo ld increase of cellular bioproduct wi th an increased content up to 302μg /g
·831·中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2001年第 32卷第 9期
收稿日期: 2000-10-27基金项目:广东省自然科学基金 (No. 990865)和中南大学科研基金资助项目作者简介:刘佳佳 ( 1963-) ,男 ,工学博士 ,副教授。从事天然产物的研究与开发。研究方向:次生代谢物的代谢调控与结构修饰 ,活性成分的筛选与提取分离工艺。 Tel: ( 0731) 8836125