全 文 ：·实验研究·
栝楼属(T richosanthes L.)的系统学研究▲
黄璐琦　乐崇熙　杨滨　诚静容　　　李念华　阮纯　瞿礼嘉　顾红雅
(中国中医研究院中药研究所　北京 100700)　　　　　　(北京大学　北京 100083)　　　
　　摘　要　为理清栝楼属的分类 ,从世界范围栝楼属植物入手 , 采用经典的形态分类学为主 ,辅以细胞
学 、孢粉学和组织学等方法 , 对该属植物中的种类及属下类群分划进行了研究 , 解决了一些误定和疑难种。
同时 ,采用分子生物学方法对栝楼植物进行了初步分析。
　　　　关键词　栝楼属　分类学　细胞学　孢粉学　组织学　分子系统生物学
　　栝楼属(Trichosanthes L .)是葫芦科(Cu-
curbitaceae)中一个比较大的属 ,共有 80 多种 ,
大多为雌雄异株 ,其分布地区为东亚及澳大利
亚北部 ,其中我国有一半的种类 。本属有多种
药用植物 ,药用价值很高 。《中华人民共和国药
典》收载了本属植物 3种 , 《中药志》收载了 13
种 ,具有止孕和抗爱滋病活性的天花粉蛋白
(trichosanthin)就是从本属植物栝楼(T.kir-
ilow ii M axim.)的块根中提取的。然而 ,作为本
属的研究基础 ———分类学的研究 ,虽有很多学
者做了大量的工作 ,但未达成共识;特别是栝楼
这一复合种的研究 , 被称为 “ The most in-
tractable taxonomic problem in eastern Asia Cu-
curbitaceae center” 。这些问题严重影响了天花
粉药材的使用 ,据我们对 29 省 、市 、区的调查 ,
天花粉商品药材多达 28种 ,其中来源同属近缘
植物有 19种 ,有些还具有很高的毒性 ,因此 ,急
需理清本属的分类。为此 ,我们从世界范围栝
楼属植物入手 ,采用经典的形态分类学为主 ,辅
以细胞学 、孢粉学和组织学等方法 ,期望能初步
理清世界范围栝楼属植物中的种类及属下类群
分划问题 ,解决一些误定和疑难种 。同时 ,我们
还采用了分子生物学的方法对栝楼植物 ,进行
了初步的分析。
1　分类学研究
栝楼属是林奈于 1753年依据蛇瓜 T .an-
guina L.建立 ,当时对该属植物仅记载了 4 种;
到目前为止 ,已确认的栝楼植物有 80余种。本
　▲　国家自然科学基金资助课题(No.39670054)和国家科
委博士创新项目(No.960411420)
属植物通过长期演化 ,在花序 、小苞片 、果实及
种子上常有差异而形成不同的近缘类群 ,因此 ,
很多分类学家曾把本属分为各组或划分成不同
的属。
我们在对国内进行广泛调查采集的基础
上 ,从美国 、英国 、澳大利亚 、泰国 、马来西亚及
日本等国的各大标本馆借来标本 ,系统研究整
理了分布于世界各地本属植物的种类 ,确认有
84种 8变种 ,我国有 37种 6变种 ,是栝楼属植
物的主要分布中心。
在初步理清种类的基础上 ,对栝楼属的属
下划分依据形态学(如花序 、小苞片及种子等)
细胞学及孢粉学等特征 ,提出如下安排:
　栝楼亚属 Subgen 1.T richisanthes
小苞组 Sect.1.T richosanthes
叶苞组 Sect.2.Foliobracteola C.Y.Cheng e t C.H.
Yueh
　叶苞亚组 Subsect.1.Foliobracteola
　叶苞系 Ser.1.Foliobracteola
　全叶系 Ser.2.Ovifolia C.H.Yueh et L.Q.
Huang ser.nov.
　Folia coriacea ovata integ ra vel raro tri-lobata.
　Type:T.smilactfolia C.Y.Wu ex C.Y.Cheng et
C.H.Yueh
　柔毛亚组 Subsect.2.Villosae C.H.Yueh et L.Q.
Huang sect.nov.
　Folia coriacea vel crasse chartacea , inflo rescentia
villosa floribus in brevi racemos vel paniculas dispositi raro
sditanis.
　Type:T.subvelutina F.V.Muell
大苞组 Sect.3.Involucraria(Ser.)Wight et Arn
　大苞亚组 Subscet.3.Bracteatae C.Jeffrey ex S.
K.Chen
　复叶亚组 Subsect.4.Pedatae(C.Y.Cheng et C.
H.Yueh)C.Jeffrey
·75·
　第 11 卷
　第 2 期
江西中医学院学报
JOURNAL OF JIANGXI COLLEGE OF TRADIT IONAL CHINESE MEDICINE
Vol.11 　No.2　
1999　
　王瓜亚属 Subsgen.2.Cucumeroides(Gaertn.)C.Y.
Cheng et C.H.Yueh
王瓜组 Sect.4.Cucumeroides
方子组 Sect.5.Te tragonosperma C.Y.Cheng et C.
H.Yueh
2　细胞学研究
栝楼属植物的细胞学研究报道较少 , Dar-
ling ton(1955)指出本属植物染色体基数为 X=
11。我们对 16种本属植物进行了细胞学研究
(见表 1),方法是取用种子萌发的根尖为材料 ,
经对二 氯苯饱和水 溶液处理 , 卡 宝品红
(carmine)染色和压片;每种植物观察细胞大约
100个分裂相 ,按李等(1985)的方法进行核型分
析 ,核型对称性按 S tebbins(1971)所确定的分类
标准划分 ,核型不对称性系数按 Arano(1963)标
准确定 ,染色体相对长度系数和相对长度公式
按 Kuo et al.(1972)方法。
表 1　栝楼属植物染色体情况一览表
组别 种名 染色体数目(2n)
倍
性
最长染色体
/
最短染色体
绝对长度
变异范围
/μm
相对长度
变异范围 核型公式 相对长度组成
核型
对称型
王瓜组 T.chingiana 22 2 1.48 2.00 ～ 2.95 3.85 ～ 5.68 2n=2X=18m+4sm 2n=22=10M2+12M1 2A
小苞组 T.cucumerina 22 2 1.59 1.45 ～ 2.15 3.89 ～ 6.10 72n=2X=14m+8 sm 2n=22=2 L+4M2+16M1 2A
T.multicirrata 88 8 2.27 1.06 ～ 2.42 0.82 ～ 1.86 B
T.kirilowii 88 8 1.86 0.69 ～ 1.45 0.85 ～ 3.89 B
T.stylopodifera 88 8 3.27 0.71 ～ 2.32 0.65 ～ 2.12 B
叶苞组 T.mianyangensis 88 8 40.8 7.00 ～ 3.48 0.62 ～ 2.48 B
T.wuyuanensis 66 6 2.37 0.95 ～ 2.26 1.01 ～ 2.40 B
T.truncata 22 2 2.08 1.44 ～ 2.98 3.63 ～ 7.55 2n=2X=16m(2SAT)+6sm 2n=22=2 L+6M2+14M1 2B
T.rosthornii 22 2 2.77 0.91 ～ 2.52 2.78 ～ 7.69 B
T.scabrella 44 4 2.28 0.30 ～ 0.68 0.43 ～ 0.98 B
T.laceribractea(♀) 22 2 2.15 2.11 ～ 4.53 2.99 ～ 6.43 2n=2X=2M(2SAT)+12m+8sm(2SAT) 2n=22=4L+4M 2+2M 1+2S 2B
T.laceribractea( ) 22 2 2.38 1.33 ～ 3.17 2.69 ～ 6.41 2n=2X=17m(2SAT)+5sm 2n=22=3 L+8M2+10M1+1S 2B
T.rubriflos(♀) 22 2 2.11 1.23 ～ 2.60 3.18 ～ 6.72 2n=2X=20m(2SAT)+2sm 2n=22=2 L+8M2+10M1+2S 1B
大苞组 T.rubriflos( ) 22 2 2.68 1.05 ～ 2.81 2.65 ～ 7.13 2n=2X=19m(2SAT)+3sm 2n=22=4L+7M 2+8M1+3S 2B
T.lepiniana 44 4 1.99 1.01 ～ 2.02 1.64 ～ 3.26 A
T.hupehersis 22 2 2.05 1.17 ～ 2.40 3.48 ～ 7.13 2n=2X=18m(2SAT)+4sm 2n=22=2 L+8M2+12M1 2B
T.schizostroma 22 2 2.21 2.08 ～ 4.60 3.41 ～ 7.52 2n=2X=18m(2SAT)+4sm 2n=22=2 L+8M2+10M1+2S 2B
T.pedata 22 2 1.75 1.68 ～ 2.94 3.76 ～ 6.58 2n=2X=18m+4sn(2SAT) 2n=22=2 L+4M2+16M1 2A
　　实验结果显示本属染色体具有如下特点:
(1)本属染色体的变化主要是数目的变化 ,即形
成基数为 11 的整倍性的多倍体系列为演化趋
势 ,而核型结构变异小 , 没有明显演化趋势。
(2)多倍体与器官特化及地理分布规律性的相
关不明显 。(3)本实验所得到的染色体核型类
型为 A 、B型 ,按 Stebbins的分类原则 ,都属于较
对称类型 。同时 ,对在分类上有争议的 4 个种
进行了分类的探讨 , 例如湖北栝楼(T .hupe-
hensis C.Y.Cheng et Yueh)与花叶栝楼(T .
schizost roma Hayata),在外部形态上没有稳定
的区别 ,在染色体上核型都为 2n =2X=18m
(2SAT)+4sm ,因此 ,两者应予合并。
3　孢粉学研究
我们观察了产于国外的本属 31 种及 1 变
种的花粉在光学显微镜及扫描式电子显微镜下
的形态特征。花粉材料均取自腊叶标本 ,光学
显微镜的样品制备采用 Erdtman 醋酸酐分解
法 ,扫描电镜样品的制备直接撒在粘于铜托上
的双面胶带上 ,经真空镀膜直接观察 。花粉描
述采用 Erdtman术语 。
本属植物花粉的研究为属下划分提供了依
据 ,具体特点如下:(1)复叶亚组在花粉上的特
征为花粉体积较大 ,具粗网状纹饰 ,这与大苞组
相近 ,从而支持将其并入大苞组做为一亚组。
(2)柔毛亚组花粉为细网状或光滑 ,与大苞组不
同 ,而近于叶苞组 ,同时因没有叶苞亚组所具有
的明显的沟 ,支持在叶苞组中成一自然类群。
(3)叶苞组中全叶系不仅在外部形态上 ,而且因
其花粉光滑 、不呈细网状 ,与叶苞系不同 ,支持
全叶系的划分。(4)从花粉特征上支持一些植
物的成立 ,如石垣栝楼 T .ishigakiensis Walk 与
·76·
　 江西中医学院学报 11 卷
中华栝楼 T .rosthornii Harms的关系 ,两者不仅
在外部形态上区别很大 ,如 T .ishigakiensis为
木质藤本 ,雄花为 2 ～ 6条总状花序并生 , T .
rosthornii为草质藤本 ,雄花或单生 ,或为一总状
花序或两者并生 ,而且在花粉上两者也有区别 ,
前者为粗网状 ,后者为细网状 ,因此 ,把两者合
并是不妥的。
4　组织学研究
种子表皮的形态学研究在栝楼属植物的分
类学研究中占有重要地位 ,为此 ,我们对本属 31
个种和 3变种植物的种皮的组织构造进行了扫
描电子显微镜的观察和比较(表 2),所观察材料
为成熟种子 ,用双面胶带固定于电子显微镜样
品台上 ,经真空镀膜 ,在扫描电镜下直接观察其
种脐 、中部(王瓜亚属为侧臂中部)及合点 3 个
部位 。
实验结果表明本属种皮特征为 4 种类型:
长方网型(A 型)、波浪型(B型)、蜂窝型(C型)、
不规则型(D 型),从种皮特征上很好地支持了
对本属属下划分进行修改的合理性 ,如方子组
种子表面特征为 A 型 ,有别于王瓜组中的 C 型
为主 ,因此 ,支持王瓜组与方子组应是 2个不同
的自然类群 。大苞组与叶苞组都以 A 型为主 ,
兼顾其他 3种类型 ,与别的组有明显不同 ,显示
出在种皮表面特征上的相近性 ,但大苞组的 A
型条纹细 ,叶苞组的 A 型条纹粗 ,因此 ,种皮表
面特征很好地表现出 2组之间相近而又不同的
关系 。
5　分子系统生物学研究
如前所述 ,栝楼块根为重要中药材天花粉
的来源 ,但其商品药材的来源很混乱 ,并且传统
上只把雄株的根用作天花粉 ,因此急需引入新
方法对其进行遗传变异分析并寻找快速有效的
鉴定方法 。
分子生物学实验方法已被越来越多地应用
于植物系统发育研究中 ,用得较多的是核糖体
DNA(rDNA)和叶绿体 DNA , rDNA转录了核糖
体 RNA(rRNA),在染色体上以中等重复 、连续
的形式排列 ,每一个重复单位都有负责转录及
转译 18S rRNA 、5.8S rRNA和 28S rRNA的片
段 ,其中 18S 和 28S 十分保守 ,在这 3 段 DNA
之间 ,有 2个非编码转录片段 ,它们是中度保守
区域;还有一个介于 28S rRNA 和下一个重复
单位之间的非转录区 IGS ,这是一段最不保守
的区域 。我们试图从 rDNA 的序列分析中寻找
可用来进行遗传变异分析或类群鉴定的分子标
记 。
表 2　栝楼属植物种皮特征一览表
组名 种名 类型
小苞组
澳洲栝楼 T.jonesii sp.nov.
大方油栝楼 T.dafangensis N.G.Ye et S.J.Li
蛇瓜栝楼 T.anguina L.
A , B
A
C ,D
叶
苞
组
叶
苞
亚
组
叶
苞
系
栝楼 T.ki rilowiiM axim
中华栝楼 T.ro sthorniiHa rms
多卷须栝楼 T.ro sthornii v ar.multicirrata
糙子栝楼 T.ro sthornii v ar.scabrella
尖果栝楼 T.ro shornii var.sty lopodifera
湘桂栝楼 T.hy lonoma Hand.-M azz ,
绵阳栝楼 T.mianyangensis Yueh et R.G.Liao
A , D
A , B
A
A(B)
A , B ,A
A
A , B
全
叶
系
大子栝楼 T.t runca taC.B.Clarke
冲绳栝楼 T.miyagiiHayata
双序栝楼 T.dieniensis Merrill
菝葜叶栝楼 T.sm ilacifolia C.Y.Wu
沙捞越栝楼 T.sarawakensis sp.nov.
多籽栝楼 T.pulleana Cogn.
A
A , C
A , C
D , A ,B
A
A , C
柔毛亚组
绒毛栝楼 T.subvelutina F.V.Muell
长果栝楼 T.ke rrii Craib
密毛栝楼 T.villosa Bl.
C
B ,D
D
大
苞
组
大
苞
亚
组
马乾铃栝楼 T.lepiniana(Naud.)Cogn.
长萼栝楼 T.laceribracteata Haya ta
湖北栝楼 T.hupehensis C.Y.Cheng e t Yueh
糙点栝楼 T.dunniana Levl
红花栝楼 T.rubriflos Thorel ex Cay la
皱籽栝楼 T.rugatisem ina C.Y.Cheng e t
Yueh
长方子栝楼 T.fissibractea taC.Y.Wu
单卷须栝楼 T.unicirrata sp.nov.
木梗栝楼 T.grandiflo raBl.
A ,B , C
A , B
A , B
A(B)
A , B
A , B
A
B
A , B
复叶亚组木基栝楼 T.quinquefoliaC.Y.Wu B ,C
王瓜组
喜马山栝楼 T.ovigeraBl.
王瓜 T.cucume roides(Ser.)Maxim
喙果栝楼 T.ro st rata Kitamura
短序栝楼 T.baviensis Gagnep.
A , D
B(C)
C ,D
C ,D
方子组 南洋栝楼 T.beccariana Cogn A
5.1　rDNA的 RFLP 分析　RFLP(限制性片段
长度多型性)分析是研究 DNA 多型性有效手
段 ,对 rDNA 的 RFLP 分析已被成功用于多种
生物的种间亲缘关系等方面的研究 ,但对于栝
楼属植物的相关研究未见报道。因此 ,我们对
栝楼居群内雌雄株共 9个个体 rDNA 进行了
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2 期 黄璐琦等:栝楼属(T richosanthes L.)的系统学研究 　
RFLP 分析。
植物材料及方法:在北京医科大学校园内
的一个栝楼族群中随机选取了 4个雌株和 5个
雄株 。
总 DNA 提取方法按略加修改的 CTBA 法
进行。所用探针是大豆的 rDNA 重复单位克
隆。所用内切酶为 BamHI、 EcoRV 、 HindIII 、
HinfI 、 KpnI 、 XbaI 、 SmaI 、 XhoI(Pronega 公
司)。
结果及讨论:限制性内切酶水解后的rDNA
片段长度分析表明 ,栝楼雌雄株rDNA的拷贝长
度为 14.0 kb , 比葫芦科中近缘的南瓜属
(Cucurbita)的 10kb 和 11.5 kb 要大 ,是目前
葫芦科报道中最长的 rDNA拷贝。
RFLP 所能检测的 DNA 多态性主要是酶
切位点的碱基突破 ,片段插入或缺失 、片段倒位
或易位等 ,因此其分辨能力与 DNA中这些变异
的多少有关。在本研究所检测的雌雄株 9个个
体中 ,雄株不同个体之间表现了较为丰富的多
态性 ,而雌株较为均一;HindI II、 XbaI 、HinfI 、
XhoI 、BamHI等酶在雌雄株 rDNA上的酶切位
点一致 ,而 EcoRI 、 SmaI 、 EcoRV 是在雌雄株
rDNA上有着不同位点 ,但在雌雄株的不同个体
之间却相一致 ,表明雌雄株在共同进化过程中
所表现出的超异性。
在本研究中 EcoRI 、 EcoRV 、 SmaI 等是能
较好地反映出栝楼 rDNA 多态性的限制性内切
酶;BamHI、HinfI 2种则能对栝楼 rDNA 酶解
产生较多片段 ,这 5种酶配合使用 ,就能基本上
把栝楼 rDNA的主要 RFLP 模式显示出来。但
从目前的研究结果看 , rDNA的 RFLP 变化式样
在栝楼居群变化较大 ,较难用于此复合种的遗
传多样性分析。
5.2　rDNA 的 I TS 序列分析　rDNA 的 ITS1
及 ITS2在被子植物中长度很保守 ,均约 200 ～
300 bp ,易于进行 PCR扩增及测序分析 ,同时它
属于中度保守的序列 ,这些特点使短小的 ITS
区可提供足够多的信息作种或种以下系统分类
研究及遗传变异分析 ,对本属的研究国内外还
未见报道。在此我们报道栝楼植物 rDNA ITS
的序列。
植物材料与方法:栝楼叶子采自北京医科
大学校园。DNA 提取方法同上 , PCR扩增方法
参照瞿礼嘉等法(1995)。DNA 测序在 ABI
373A DNA自动测序仪上进行 。
结果与讨论:测得的 ITS1及 ITS2的序列
如下。
ITS1序列-198 bp
TCGATTGCCTGAACATCAAACGACCCGCGAA
CGCTTTACAAACCTTCCGTGCAGGGGGGGAA
GCATCTTCCTTGCTTGCTCCCTCCCGGTGCCTA
AACCAAACCCCGGCGCAGGTCGGCAAGGAAC
TCAAACGAATTTGCCCGCCCCTTGCCCCGTGC
ACGGCTGGCGGGGGGCGTCTCATTCTTGTCG
TATTATTCA
ITS2序列-215 bp
ATCGCTGCCCCCCCCACGCAACCCCCACTCAG
GTTCAT TGCCAGACAAGGGCACACACTGGTC
TCCGATGCGCACCGTCGCGTGGATGGCTTAA
ATTCGAGTCCTTGG TGG TGTGATCAACTCGT
ACTGCTGTGACTCAGCCCGAGCACGTCCTCC
CAGTGAGCGAGGCTCCTATGCCGCCCTATGA
ATGTCGTGGGGAAAAACGATGCTCTCGA
栝楼的 ITS 区域与葫芦科中现已知的 ITS
区域相似性很高。在具体操作过程中 ,我们遇
到了真菌的干扰 ,很多样品都有真菌的污染 ,使
得这项测序工作很费时 、费力 ,而且不能直接用
PCR产物测序 。因为我们的目的之一是想寻找
一种能快速鉴定花粉正品的分子标记 ,所以我
们现在正在试用无菌苗的随机扩增 DNA 多态
性(RAPD)的方法及叶绿体 DNA 的片段分析方
法 。
(收稿日期:1998-12-05)
▲　　　▲　　　▲
清热石黄口服液配合氯丙嗪治
精神分裂症 66例
治疗组口服清热石黄口服液(生石膏 120 g , 生地 、
玄参 、麦冬各 30 g , 黄连 、酒大黄 、枣仁各 15 g , 夜交藤
60 g ,煎煮浓缩为每瓶 200 m L), 每次 50 m L ,日 2 次;同
时加服氯丙嗪 200～ 600 mg/d ,分 2 次服。对照组内服
氯丙嗪 200 ～ 600 mg/d , 分 2 次服。治疗组治愈 、显著
进步 、好转 、无效和总有效率分别为 14 , 33 , 16 , 3 例和
95.45%, 对照组 52 例 , 分别为 7 , 26 , 11 , 8 例和
84.62%, P <0.05 ,前者明显优于后者。(河南省南阳
市精神病医院　473008 马玉红等)
(5)
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　 江西中医学院学报 　 11 卷