全 文 ：福建农林大学学报(自然科学版) 第 35卷 第 5期
Jou rna l of Fujian Agriculture and Fo restry Unive rsity (Na tu ra l Science Ed ition) 2006年 9月
收稿日期:2006 - 01 - 04 修回日期:2006 - 07 -02
基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(04JJ3071).
作者简介:刘世彪(1965 -),男 ,副教授 ,博士.研究方向:结构植物学和资源植物学.
绞股蓝属 5种植物的茎叶结构和总皂苷含量差异
刘世彪 1 , 林 如 2 , 胡正海3
(1.吉首大学生态研究所 , 湖南 吉首 416000;2. 福建农林大学生命科学学院 , 福建 福州 350002;3. 西北
大学植物研究所 , 陕西 西安 710069)
摘要:对绞股蓝属的绞股蓝 、长梗绞股蓝 、光叶绞股蓝 、广西绞股蓝 、五柱绞股蓝 5种植物的茎叶结构和总皂苷含量进行了
研究. 结果表明 , 5种植物茎叶结构的基本特征相似 , 各解剖指标只有数量差异 ,没有种的特异性.茎表皮和皮层厚度与茎直
径的比值 、维管束面积与茎面积的比值以及维管束外生韧皮部面积与茎面积的比值 、叶的栅海比等解剖指标均与绞股蓝总
皂苷含量没有明显的相关性.广西绞股蓝 、绞股蓝和光叶绞股蓝的皂苷含量较高 ,长梗绞股蓝和五柱绞股蓝的含量较低.
关键词:绞股蓝属;茎结构;叶结构;绞股蓝总皂苷
中图分类号:Q945 文献标识码:A 文章编号:1671-5470(2006)05-0495-05
Compar ison of stem and leaf structures and total gypenosides among 5 species of
Gynostemm
LIU Sh i-biao1 , LIN Ru2 , HU Zheng-hai3
(1. Institu te o f Eco logy, Jishou Un ive rsity, Jishou, Hunan 416000, China;2. Co llege o f L ife Sc ience, Fujian Ag ricu ltu re and
Fo restry Un ive rsity, Fuzhou, Fujian 350002, China;3. Institu te o f Bo tany, Northw estUniversity, X i′an, Shaanx i 710069, Ch ina)
Abstrac t:The stem and lea f structure s and the con tent o f tota l gypeno side s o f 5 spec ies o fGynostemma w e re studied. The results
showed tha t the basic structu res of stem and leaf ofG. pen taphy llum , G. longipes, G. laxum , G. guangx iense andG. pentagynum we re
sim ilar, but no fea ture s cou ld cha rac te rize the species. The re w as no significan t co rre lation am ong the conten t of to ta l gypeno sides
and the struc tural index including the ra tio of thickness o f epide rm is and co rtex to stem diam e te r, va scu la r bundle area to stem area,
ex terna l ph loem area to stem a rea, and th ickness of pa lisade tissue to that o f spongy tissue. The content of to ta l gypenosides inG.
guangxiense, G. pentaphy llum andG. laxum was h igher than tha t inG. longipes andG. pen tagynum .
K ey words:Gynostemma;stem structu re;leaf structu re;to ta l gypenoside s
我国的绞股蓝属 (Gynostemma)植物资源极其丰富 ,具 15种 2变种 ,占世界该属总种数的 88. 2%,是绞
股蓝属的现代分布和多样性中心[ 1] .由于从绞股蓝中分离出的 84种皂苷中有 6种与人参皂苷的结构完全
相同 ,其余大部分种类的水解次级苷与人参皂苷或其次级苷是同一物质 ,并且在抗疲劳 、抗衰老 、抗肿瘤 、
改善心血管和神经系统功能等方面具有重要生理功效 [ 2] ,因而对绞股蓝各个领域的研究不断深入. 在分
子生物学研究方面 ,对绞股蓝核糖体失活蛋白的基因克隆和表达已取得了重要成果 [ 3] ,在结构与发育研
究方面 ,林如等 [ 4]研究了绞股蓝扦插生根的解剖学特征 ,并首次提出绞股蓝人参皂苷主要分布于营养器
官的同化组织(叶肉和含叶绿体的皮层 )及韧皮部薄壁细胞中 ,厚角组织 、表皮和周皮的栓内层也有少量
分布 ,木质部和髓部的薄壁细胞中没有分布;绞股蓝叶总皂苷含量高于茎 [ 5] .但目前对绞股蓝属其他种类
该方面的研究尚不深入[ 6, 7] .为了更好地利用绞股蓝属植物资源 ,为其理论研究和生产开发提供基本资
料 ,本文对所收集的原产于陕西 、湖南和贵州 3个省的 5种绞股蓝进行了茎 、叶解剖学比较和总皂苷含量
测定 ,以期探索结构特征与皂苷含量的关系 ,为筛选具有开发前景的种类和促进引种栽培提供科学依据.
1 材料与方法
1. 1 试验材料
本研究 5种绞股蓝属植物来源见表 1,植株样品生育期相同 ,生境相似. 其中五柱绞股蓝为喙果藤亚
DOI牶牨牥牣牨牫牫牪牫牤j牣cnki牣j牣fafu牗nat牣sci牣牘牣牪牥牥牰牣牥牭牣牥牨牨
属 ,其余 4种为绞股蓝亚属.标本经昆明植物研究所陈书坤研究员鉴定 ,腊叶标本保存于吉首大学植物标
本室.
表 1 绞股蓝属 5种植物的采集地及采集时间
Tab le 1 The sou rce and tim e of co llecting of 5 species ofGynostemm a
物种 采集地 采集时间
绞股蓝(G. pentaphyllum) 陕西省 2003 - 08
长梗绞股蓝(G. long ipes) 陕西省 2003 - 08
光叶绞股蓝(G. la xum) 湖南省 2004 - 08
广西绞股蓝(G. guangxiense) 贵州省 2004 - 08
五柱绞股蓝(G. pen tagynum) 湖南省 2004 - 08
1. 2 试验方法
1. 2. 1 石蜡切片法 选取健壮雄株 ,在
其茎 、叶中部取材 ,以体积分数为 70%
乙醇配制的 FAA液固定 ,常规石蜡切
片 ,厚度 12 μm ,番红 —固绿对染 ,加拿
大树胶封片. Leica-DMLB显微镜观察 、
测量 、照相 , SAS统计软件进行数据分析
处理.
1. 2. 2 总皂苷样品的制备和总皂苷含量的测定 对采集的植株样品 ,当年测定其总皂苷含量 ,按宋小妹
等 [ 8]的超声波法进行 ,略作修改. 总皂苷样品制备:样品经自然干燥 ,粉碎 ,过 10目筛 ,置 60℃烘箱内恒温
处理 6 h,精确称取 1 g,置具塞试管中 ,加 75%乙醇 10 mL浸泡 12 h. DL-180超声波清冼机超声提取 80
m in,再 2次换加 75%乙醇 10mL,每次超声提取 80 m in.合并 3次的提取液 ,过滤 ,上清液用 SENCO R系
列旋转蒸发器 60 ℃减压回收乙醇至溶液仍含有 15% - 20%乙醇. 提取液在 4 ℃冰箱中静置 36 h, 5000 r
m in- 1离心 5m in,上清液减压回收乙醇至无醇味.浓缩液用水饱和的正丁醇提取 4次至正丁醇无色.合
并正丁醇萃取液 ,减压回收至干后 ,残渣以少量甲醇溶解 ,离心 ,上清液加 5倍量的乙醚 ,边加边搅拌 ,静
置 ,弃去上层含叶绿素的乙醚液 ,下层沉淀烘干 ,即得总皂苷. 将其用甲醇溶解定容至 10 mL,作为供试样
品液. 标准曲线的制定及样品含量测定:采用分光光度法测定总皂苷含量 ,以 752C紫外可见分光光度计
在 550 nm处测定标准品和样品的吸光值 ,绞股蓝皂苷 (gypenoside)标准品由中国药品生物制品检定所提
供 (批准号 0828 - 9701),以吸光值为纵座标 ,浓度为横座标绘制标准曲线 ,得回归方程:y =0. 0018x +
0. 005, r=0. 9954.各样品以 3次重复的吸光值平均值代入公式换算成总皂苷含量.
1. 2. 3 总皂苷样品的定性鉴别 采用薄层色谱法对所提取的绞股蓝总皂苷进行定性鉴别 ,按黄明远等 [ 9]
方法略作改进.取提取的皂苷样品加甲醇溶解 ,制成每毫升含 1 mg的溶液 ,作为供试样品液.另取绞股蓝
皂苷标准品 ,加甲醇溶解 ,制成每毫升含 1 mg的溶液 ,作为对照溶液. 吸取供试样品液及对照溶液各 2
μL,分别点于同一硅胶 G薄板上 ,用甲醇∶氯仿∶水 (70∶50∶8)活化 15m in后展开 ,展距 12 cm ,取出 ,晾干.
碘蒸气显色.供试样品色谱中与对照色谱相应的位置上 ,显现相同颜色的斑点即为绞股蓝皂苷.
2 结果与分析
2. 1 绞股蓝属 5种植物的结构特征
2. 1. 1 绞股蓝属 5种植物茎的结构特征 (1)形态.对绞股蓝属 2亚属 5种茎的横切面进行了观察. 其共
同特征为:茎 5 - 6棱形 ,由表皮 、皮层和维管柱构成.表皮 1层细胞 ,细胞较小 ,排列紧密 ,角隅处具厚角组
织.皮层较窄 ,由 3 - 6层内含叶绿体的较大细胞组成 ,绞股蓝和长梗绞股蓝在茎的棱角突起处细胞层数增
多.维管柱的外侧有由厚壁细胞构成的周维管纤维 ,连成一圈.其内的髓和髓射线由薄壁细胞组成 ,髓部中
央的细胞大 ,排列疏松.维管束 9个 ,每个棱突内有 1个小维管束排在外圈 ,棱突间有 2个小维管束排在稍
内圈 , 2个大维管束排在最内圈.典型的双韧维管束 ,外生韧皮部明显.各个种之间的形态和结构具有一定
差异(图 1),绞股蓝 、长梗绞股蓝 、光叶绞股蓝的维管束发达 ,广西绞股蓝和五柱绞股蓝维管束欠发达 ,光
叶绞股蓝 、广西绞股蓝和五柱绞股蓝的髓所占比例大 ,其余种类髓的比例小 ,五柱绞股蓝的皮层最厚.
(2)数量.表 2为 5种绞股蓝属植物茎的数量特征统计结果. 各个种茎的直径 、表皮和皮层厚度 、大维
管束的长和宽以及最大导管的数据相差较大 ,但同一种的各指标间没有相关性 ,如光叶绞股蓝的直径最
大 ,其表皮和皮层厚度却最小 ,直径较大的五柱绞股蓝导管最小 ,直径较小的长梗绞股蓝维管束较大.各结
496 福建农林大学学报(自然科学版) 第 35卷
构指标的相对比值不像绝对值易受生长环境或取样方式的影响 ,更能说明其固有的特性 ,因此 ,表 2列出
了与绞股蓝皂苷主要存在部位有关的 3项比值. 表皮和皮层厚度与茎直径比值:长梗绞股蓝 >五柱绞股
蓝 >绞股蓝 >广西绞股蓝 >光叶绞股蓝. 维管束面积与茎面积比值:长梗绞股蓝 >绞股蓝 >光叶绞股蓝 >
广西绞股蓝 >五柱绞股蓝.外生韧皮部面积与茎面积比值:长梗绞股蓝 >绞股蓝 >广西绞股蓝 >光叶绞股
蓝 >五柱绞股蓝.长梗绞股蓝各比值均最大 ,与其他种的部分比值有显著或极显著差异 ,光叶和五柱绞股
蓝较小 ,其余种类居中.
A.绞股蓝;B.长梗绞股蓝;C.光叶绞股蓝;D.广西绞股蓝;E.五柱绞股蓝. C o.皮层;Ep.外生韧皮部;Pe.周围管纤维;P.i髓;X.木质部.
图 1 绞股蓝属 5种植物茎横切面(×100)
Fig. 1 C ross-sections of stem s of 5 species ofGynostemm a (×100)
表 2 绞股蓝属 5种植物茎的主要结构特征 1)
Tab le 2 M ain stru ctu ral features of stem in 5 species ofGynostemma
物种 茎直径μm
表皮和皮层
厚度 /μm
表皮和皮层厚
茎直径 /% 大维管束长μm 大维管束宽μm
最大导管
直径 /μm
维管束面积
茎面积 /%外生韧皮部面积茎面积 /%
绞股蓝 1496. 12±94. 23 166. 37±3. 85 11. 10b 388. 45±14. 12 413. 37±7. 86 89. 33±7. 54 27. 20b 7. 92b
长梗绞股蓝 1450. 41±82. 36 281. 65±9. 46 19. 44a 475. 36±5. 44 449. 79±12. 14 114. 63±9. 28 37. 50a 13. 05a
光叶绞股蓝 1783. 23±83. 84 96. 15±1. 63 5. 38c 450. 33±14. 22 512. 51±12. 94 175. 42±13. 22 26. 18b 5. 95bc
广西绞股蓝 1658. 16±67. 33 166. 74±4. 15 10. 00b 288. 41±13. 21 299. 76±9. 35 124. 64±10. 42 13. 60c 6. 85b
五柱绞股蓝 1657. 58±93. 65 288. 42±7. 64 17. 38a 230. 74±8. 30 324. 65±10. 21 72. 53±6. 25 12. 22c 5. 14c
1)茎直径为茎横切面上任意 3个棱突通过髓中心至对边表皮的平均长度.大维管束的长为维管束的径向长度 ,宽为维管束的切向长度. 表内各项数据均为
3株 9个切片的平均值. 数据后字母表示 SSR差异显著性 ,不同小写字母表示差异达 0. 01显著水平.
2. 1. 2 绞股蓝属 5种植物叶的结构特征 (1)形态. 绞股蓝属植物的叶由表皮 、叶肉和叶脉组成 ,都是异
面叶 ,表皮具表皮毛和腺毛 ,主脉具 1个维管束 ,由木质部和韧皮部构成 ,多列导管呈辐射状排列;叶肉分
化为栅栏组织和海绵组织.各个种的基本结构相似 ,主要区别在于主脉的大小及其腹侧的突出程度 、叶片
的厚度及栅栏组织和海绵组织的分化程度不同 (图 2).如长梗绞股蓝和光叶绞股蓝的叶脉维管束较发达 ,
广西绞股蓝叶中脉的腹侧突起较高 ,五柱绞股蓝的叶片较厚.
A、C - J放大 100倍 , B放大 70倍. A、F.绞股蓝;B、G.长梗绞股蓝;C、H.光叶绞股蓝 ;D、 I.广西绞股蓝;E、 J.五柱绞股蓝. A .t同化组织;P.t
栅栏组织;S.t海绵组织;V.维管束.
图 2 绞股蓝属 5种植物叶片中脉和叶片的横切面
Fig. 2 C ross-sections of leaves of 5 species ofGynostemma
(2)数量.表 3为绞股蓝 5种植物叶的数量特征统计结果. 各个种叶的叶脉厚度 、叶片厚度 、栅栏组织
和海绵组织的数据相差较大.与茎一样 ,同一种的各指标间没有相关性 ,如叶脉最厚的长梗绞股蓝叶片厚
497 第 5期 刘世彪等:绞股蓝属 5种植物的茎叶结构和总皂苷含量差异
度只居第 2,叶片最厚的五柱绞股蓝其海绵组织则较薄.栅海比指标相对能反映出叶组织的分化状况 ,按
从大到小的顺序排列为:五柱绞股蓝 >光叶绞股蓝 >长梗绞股蓝 >广西绞股蓝 >绞股蓝 ,五柱绞股蓝的栅
海比值与后 3种具显著差异.广西绞股蓝和五柱绞股蓝的海绵组织排列较紧密 ,其他种类较疏松. 长梗绞
股蓝和光叶绞股蓝的维管束特别发达 ,木质部分化明显 ,导管 7列 ,比其他种类多.
表 3 绞股蓝属 5个种叶的主要解剖特征
Tab le 3 C omparison of main anatom ic features of leaf in 5 species ofGynostemma
物种 叶脉厚 /μm 叶片厚 /μm 栅栏组织厚 /μm 海绵组织厚 /μm 栅海比 /% 维管束
绞股蓝 640. 35±35. 32 240. 45±13. 78 96. 52±7. 13 97. 46±6. 42 100. 0 b 发达
长梗绞股蓝 949. 88±35. 24 276. 96±14. 82 127. 27±5. 45 116. 58±4. 21 108. 6 b 特发达
光叶绞股蓝 650. 25±28. 15 236. 56±10. 47 100. 77±5. 63 90. 41±6. 63 112. 2 ab 特发达
广西绞股蓝 672. 33±36. 61 131. 54±9. 45 52. 12±4. 35 48. 36±5. 34 108. 3 b 发达
五柱绞股蓝 573. 47±24. 29 297. 25±14. 36 114. 51±6. 34 90. 25±6. 38 127. 8 a 发达
图 3 绞股蓝属 5种植物总皂苷含量比较
Fig. 3 C om parison of total gypenosides in 5 species ofGynostemma
2. 2 绞股蓝属 5种植物的总皂苷
含量比较
图 3为 5种绞股蓝属植物的
总皂苷含量. 地上茎的总皂苷 ,以
光叶绞股蓝最高 (5. 77%),绞股
蓝 (4. 77%)和广西绞股蓝 (4.
26%)次之 ,长梗绞股蓝 (3. 98%)
和五柱绞股蓝 (2. 64%)最低. 叶
的总皂苷 ,以广西绞股蓝最高 (9.
40%),绞股蓝稍低 (8. 06%), 光
叶绞股蓝 (5. 59%)次之 ,以长梗
绞股蓝 (4. 68)和五柱绞股蓝最低
(3. 33%).综合茎叶来看 ,广西绞
股蓝含量最高 ,绞股蓝和光叶绞股蓝的皂苷含量较高 ,长梗绞股蓝和五柱绞股蓝的含量最低.图 3同时还
显示 ,绞股蓝等 4个种的叶内所含总皂苷量高于茎 ,最高的广西绞股蓝高出 120. 66%,最低的长梗绞股蓝
高出 17. 5%.但光叶绞股蓝茎内所含皂苷略高于叶.统计分析表明 ,以上 5种绞股蓝皂苷含量多少与它们
的茎和叶各项解剖指标之间没有相关性 ,即绞股蓝属植物的形态结构特征不能直接反映其皂苷含量的多
少.
3 讨论
关于绞股蓝属植物的形态结构特征 ,丁树利等 [ 7]认为 ,茎和叶的显微特征在种间有所不同 ,即绞股蓝
亚属叶的上下表皮细胞垂周壁平直或微弯 ,叶的上表皮有或无气孔;喙果藤亚属叶的上下表皮细胞垂周壁
除聚果绞股蓝外 ,均非平直 ,而呈微波状或波状弯曲 ,叶的上表皮均无气孔. 本试验对绞股蓝属 5个种茎和
叶的解剖学观察表明 ,它们的基本结构相似 ,各解剖指标虽有一定差异 ,但这些差异没有种的特异性.这可
能与各个种的生长环境较为接近有关 ,该属植物生境地都较阴湿 ,茎叶的形态结构受环境条件的影响较为
一致 ,因此各种之间组织结构和分化状态没有本质的差别.林如等 [ 5]研究表明 ,绞股蓝茎中的人参皂苷主
要积累在韧皮部薄壁细胞中 ,表皮和皮层也有少量分布. 本试验对这 3个部位在茎中所占比值进行了统计
分析 ,发现它们与茎中的总皂苷含量没有相关性 ,皂苷含量可能主要是由绞股蓝种的遗传特性所控制.
我国绞股蓝种类多 ,生境复杂 ,不同区域的绞股蓝其皂苷含量有所差异.张袖丽等[ 10]测定了安徽岳西
的光叶绞股蓝茎和叶的总皂苷含量 ,茎为 1. 43%、叶为 1. 92%,含量比湖南产(桑植县八大公山 )的光叶绞
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股蓝低.王昌利等 [ 11]测得陕西宁陕县长梗绞股蓝的总皂苷含量为 11. 68%,远高于陕西平利县的长梗绞股
蓝 (本文的试验材料),反映了同种植物皂苷含量的地域性差异.值得注意的是 ,丁树利等 [ 6]测定过 7种绞
股蓝的总皂苷含量 ,发现广西绞股蓝 (6. 98%)、喙果绞股蓝(6. 32%)和光叶绞股蓝 (5. 69%)的总皂苷含
量较高 ,绞股蓝(浙江产)含量最低(2. 37%),其余的种类居中.本试验也证明广西绞股蓝和光叶绞股蓝的
总皂苷含量较高 ,而陕西平利县产的绞股蓝含量也较高 ,故总体上可以认为广西绞股蓝和光叶绞股蓝是皂
苷含量较高的种类 ,绞股蓝居中 ,而长梗绞股蓝和五柱绞股蓝的含量较低.
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(责任编辑:陈幼玉 )
499 第 5期 刘世彪等:绞股蓝属 5种植物的茎叶结构和总皂苷含量差异