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黔产党参属和金钱豹属药用植物种子电镜扫描研究



全 文 :收稿日期:2015-01-17
基金项目:贵州省中药现代化项目(编号:黔科合中药字[2012]5001-3号);贵州省科技基金(编号:黔科合J字[2013]2061号);贵阳市科技局项目(编
号:2010筑科农合同字第1-中-14号)。
作者简介:孙庆文(1978-),男,贵州普安人;硕士,副教授,主要从事中药资源和栽培的教学及科研工作;E-mail:sqw1978_2006@126.com。
黔产党参属和金钱豹属药用植物种子电镜扫描研究
孙庆文
(贵阳中医学院药学院, 贵州 贵阳550002)
摘 要:采用扫描电镜对贵州产党参属和金钱豹属的10种药用植物种子进行扫描观察。结果表明,10种植物的种子在
形态、大小、表面文饰等方面均存在一定差异,可作为物种鉴定的依据之一。
关键词: 党参属;金钱豹属;种子;电镜扫描;贵州
DOI编码: 10.16590/j.cnki.1001-4705.2015.06.034
中图分类号: S 567.53; Q 944   文献标志码: A   文章编号: 1001-4705(2015)06-0034-06
SEM Observations on the Seed of Medicinal Plants from
Codonopsis and Campanumoeain Guizhou
SUN Qingwen
(Department of Pharmacy,Guiyang Colege of Traditional Chinese Medicine,
Guiyang Guizhou 550002,China)
Abstract:Micromorphology of seed-coat in 10species of medicinal plants belonging to Codonopsis
Wal.and Campanumoea from Guizhou were observed in details by the means of SEM.The results
indicate that differences appear on the macromorphology of seed,size and morphological types among
the 10species,therefore the characters can be key diagnostics to identify these species.
Key words: Codonopsis Wal.;Campanumoea Bl.;seed;SEM;Guizhou
  党参属(Codonopsis Wal.)和金钱豹属(Cam-
panumoea Bl.)均隶属桔梗科(Campanulaceae),两属
植物在桔梗科中的亲缘关系较为接近。党参属植物约
42种,中国是该属植物的分布中心,约有40种[1],全
国各地均产,但主要分布于西南地区。按照《Flora of
China》[1]的分类处理,贵州现已查明的有7种,3亚
种。党参属和金钱豹属多数种类的根都可入药,一些
种类还具有较高的药用价值和食用价值,有着广阔的
开发利用前景[2-3]。其中党参(C.pilosula(Franch.)
Nannf.)和川党参(C.pilosula Oliv.)是常用大宗药材
和食材“党参”的主要原植物,栽培和应用最为广泛。
作者通过前期研究,发现管花 党 参 (C.tubulosa
Kom.)、新疆党参 (C.clematidea (Schrenk)C.B.
Clarke)等多种植物的根在当地也作为“党参”入药使
用[4-6]。此外,金钱豹属的金钱豹 (Campanumoea
javanica Blume)和小花金钱豹(C.javanica subsp.
japonica(Makino)D.Y.Hong)在产地常作为“土党
参”入药使用,功用与党参类似[7]。
党参属和金钱豹属植物的种子大多细小而相似,
仅凭肉眼难以准确把握各种植物种子的鉴别特征。曾
利用光学显微镜对2属11种植物种子的形态及种皮
微形态特征进行了观察研究和报道[8]。研究结果表
明,利用光学显微镜可以对该属植物种子进行鉴别,但
观察种皮时,样品的处理、装片及观察等都比较麻烦,
且耗时费力。随着电子科技的快速发展,电子显微镜
已广泛应用于微小物体的形态及其细微结构的观察。
电子显微镜具有观察倍数大,成像清晰,景深大,富有
立体感,样品容易处理,便于操作等优点。党参属植物
的药用价值大,一些种类栽培和应用范围广,但存在种
子细小,不易辨认,容易混淆等问题。在前期研究的基
础上,利用扫描电镜对比较相似的9种植物种子进行
扫描研究,以期为该类植物种子的显微鉴别提供新的
理论依据。
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第34卷 第6期 2015年6月            种 子 (Seed)            Vol.34 No.6 Jun. 2015
表1 实验材料来源
种 名 采集地 凭证标本编号
党参Codonopsis pilosula 贵州省威宁县小海镇 孙庆文13100210
川党参Codonopsis tangshen 贵州省道真县阳溪镇 孙庆文13092506
管花党参Codonopsis tubulosa 贵州省威宁县黑石镇 孙庆文13092424
银背叶党参Codonopsis argentea 贵州省梵净山 孙庆文12102819
素花党参Codonopsis pilosula var.modesta 贵州省威宁小海镇 孙庆文13092510
小花党参Codonopsis micrantha 贵州省威宁县黑石镇 孙庆文13112134
珠子参Codonopsis convolvulacea subsp.forrestii 贵州省普安县盘水镇 孙庆文03081048
金钱豹Campanumoea javanica 贵州省紫云县猴场镇 孙庆文12100252
小花金钱豹Campanumoea javanicasubsp.japonica 贵州省开阳县羊昌镇 孙庆文12110519
长叶轮钟草Campanumoea lancifolia 贵州省贵阳市乌当区 孙庆文13121523
1 材料与方法
1.1 材 料
所有实验材料均由作者本人在野外进行资源调查
和采集标本时收集。凭证标本全部由作者本人鉴定,
并存放于贵阳中医学院标本馆(HGCM)。材料来源
见表1。
1.2 实验仪器
  日立-3000型扫描电子显微镜,日立E-1010型离
子溅射仪。
1.3 实验方法
取成熟、饱满、无霉变、无残缺的种子作为供试材
料,用烘箱60℃恒温干燥3h以上。将干燥的种子贴
在双面导电胶上,用离子溅射仪镀金,用电子显微镜对
种子的形态、大小及表面纹饰特征进行观察和测量,并
对有代表性的特征进行拍照。种子的大小数值分别为
10粒种子测量值的最小值、平均值和最大值,长度指
种子一端至另一端间的最大距离,宽度指垂直于长度
轴的种子最大直线距离。选取种脐和种孔之间的中部
位置作为表面纹饰特征的观察部位。
2 实验结果
2.1 党参Codonopsis pilosula(Franch.)Nannf.
党参种子椭球形或长球形,稍弯曲,两端不等大,
长1.18~1.33mm,平均1.22mm;直径0.62~0.71
mm,平均0.65mm。种脐位于种子顶端,近圆形,凹
陷。种皮表面具有排列较整齐的条型网状纹饰,光滑
无突起。网眼呈长条形、梭形或长三角形,长30~59
μm,平均46μm,宽3~7μm,平均5μm,网脊稍波状弯
曲,厚3~11μm,平均7μm(图版Ⅰ-A)。
2.2 素花党参Codonopsis pilosula var.modesta
(Nannfeldt)L.T.Shen
  素花党参种子呈长椭
球形,稍弯曲,两端近等
大,长1.42~1.63mm,平
均1.51mm;直径0.72~
0.81mm,平均0.76mm。
种脐位于种子顶端,近圆
形,稍凹陷。种皮表面具
有排列整齐的条型网状纹
饰,网 眼 呈 长 条 形,长
45~69μm,平均54μm,
宽1~2μm,平均1.5μm,
网脊平滑;厚4~6μm,平
均5μm(图版Ⅰ-B)。
2.3 川党参Codonopsistangshen
川党参种子呈长椭球
形,略弯曲,两端近等大,长1.47~1.56mm,平均1.
52mm;直径0.68~0.88mm,平均0.77mm。种脐位
于种子顶端,近圆形,凹陷。种皮表面具有排列较整齐
的条型网状纹饰。网眼呈梭形或长条形,长43~73
μm,平均56μm;宽2~4μm,平均3μm,网脊平滑,厚
4~8μm,平均6μm(图版Ⅰ-C)。
2.4 银背叶党参Codonopsis argentea Tsoong.
银背叶党参种子呈长椭球形,略有弯曲,长1.62
~1.81mm,平均1.72mm;直径0.95~1.12mm,平
均1.08mm。种脐位于种子顶端稍偏斜处,近圆形,凹
陷。种皮表面具有不规则的网纹形网状纹饰,网脊上
有一列排列连续的瘤状突起。网眼呈不规则形、类多
边形等,长25~67μm,平均45μm;宽10~22μm,平
均13μm ,网脊厚4~6μm,平均5μm(图版Ⅰ-D)。
2.5 管花党参Codonopsis tubulosa Kom.
管花党参种子呈椭球形或卵形,两端近等大,长
1.01~1.28mm,平均1.17mm;直径0.80~0.89
mm,平均0.86mm。种脐位于种子顶端或稍偏斜,近
圆形,凹陷。种皮表面具有不规则的网纹型网状纹饰,
网眼呈类三角形、类圆形、四边形或多边形,长13~32
μm,平均25μm;宽4~10μm,平均8μm。网脊平坦,
中部有一行排列连续的块状突起,突起的直径约3
μm。网脊厚8~10μm,平均9μm(图版Ⅰ-E)。
2.6 小花党参Codonopsis micrantha Chipp.
小花党参种子呈长椭球形或卵形,长0.56~0.87
mm,平均0.78mm;直径0.52~0.61mm,平均0.58
mm。种脐常在种子顶端,有些稍偏斜,近圆形。种皮
表面具有孔穴状的网状纹饰,网眼呈椭圆形或类圆形,
长24~33μm,平均27μm;宽16~24μm,平均21μm。
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研究报告  孙庆文:黔产党参属和金钱豹属药用植物种子电镜扫描研究
注:A—党参Codonopsis pilosula;B—素花党参Codonopsis pilosula var.modesta;C—川党参Codonopsis tangshen;
D—银背叶党参Codonopsis argentea;E—管花党参Codonopsis tubulosa。
版图Ⅰ
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第34卷 第6期 2015年6月            种 子 (Seed)            Vol.34 No.6 Jun. 2015
注:F—小花党参Codonopsis micrantha;G—珠子参Codonopsis convolvulacea var.forrestii;H—金钱豹Campanumoea javanica;
I—小花金钱豹Campanumoea javanica subsp.japonica;J—长叶轮钟草Campanumoea lancifolia。
版图Ⅱ
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研究报告  孙庆文:黔产党参属和金钱豹属药用植物种子电镜扫描研究
10种植物种子电镜扫描观察分类鉴定检索表
1.种子呈椭球形、卵形或近球形,绝不压扁呈饼状。
 2.种子呈长椭球形或卵形,长在1mm以上,种皮网状纹饰的网眼多呈长条形或梭形。
  3.种皮网状纹饰的网脊平坦,光滑。
   4.种子长在1.3mm以下 党参Codonopsis pilosula…………………………………………………………
   4.种子长在1.4mm以上 素花党参Codonopsis pilosula var.modesta或川党参Codonopsis tangshen…
3.种皮网状纹饰的网脊不平坦,在网脊的中部有一列排列连续或不连续的块状或瘤状突起。
 5.种子呈长椭球形,长在1.5mm以上,种皮网状纹饰的网眼宽10μm以上,最大可达22μm
银背叶党参Codonopsis argentea
………………
…………………………………………………………………………………
 5.种子长在1.3mm以下,种皮网状纹饰的网眼宽10μm以下。
  6.种子呈椭球形或卵形,两端近等大,种皮网状纹饰的网眼呈类三角形、类圆形或多边形,网脊厚8μm以上
管花党参Codonopsis tubulosa………………………………………………………………………………………
  6.种子呈长椭球形,两端不等大,种皮网状纹饰的网眼呈长条形、梭形或狭三角形,网脊厚6μm以下
长叶轮钟草Campanumoea lancifolia
……
……………………………………………………………………………
2.种子呈椭球形、卵形、类球形或不规则形,长在0.9mm以下。种皮上网状纹饰的网眼多呈类圆形、椭圆形或卵
形。
 7.种子多呈椭球形或卵形,种脐多在种子顶端 小花党参Codonopsis micrantha…………………………………
 7.种子多呈类球形或不规则形,种脐多偏向一侧。
  8.种皮网状纹饰的网脊上的瘤状突起多为不连续状,网脊厚8μm左右
小花金钱豹Campanumoea javanica subsp.japonica
………………………………………
……………………………………………………………
  8.种皮网状纹饰的网脊上的块状或瘤状突起多为连续状,网脊厚15μm左右
金钱豹Campanumoea javanica
………………………………
……………………………………………………………………………………
1.种子类圆形或卵圆形,强烈压扁,呈饼状 珠子参Codonopsis convolvulacea var.forrestii………………………
网脊较平整,中央有一行排列连续的团块状突起。网
脊厚9~13.5μm,平均12μm(图版Ⅱ-F)。
2.7 珠子参Codonopsis convolvulacea Kurz var.for-
resti(Diels)Balard.
  珠子参种子呈类圆形或卵圆形,强烈压扁,呈饼
状,直径为1.68~1.78mm,平均1.72mm。种皮表面
具排列整齐且紧密的条型网状纹饰,网眼狭长,呈缝隙
状,大多数几乎闭合。网脊中央稍凹陷,在中部有一行
排列连续的瘤状突起。网眼长56~112μm,平均
78μm;宽0~2μm,平均1μm,网脊厚8.5~13μm,平
均9.5μm(图版Ⅱ-G)。
2.8 金钱豹Campanumoea javanicaB 1.(大花金钱豹)
金钱豹种子呈类圆球形、卵球形或不规则形。长
0.78~0.95mm,平均0.89mm ,直径0.64~0.75
mm,平均0.72mm。种脐通常位于较小的一端,少数
偏斜,圆形,凹陷。种皮表面具的孔穴型网状纹饰,网
眼呈类圆形、卵形或类四边形,长25~48μm,平均29
μm;宽18~40μm,平均26μm。网脊中部隆起,有一
行排列连续的块状或瘤状突起,网脊厚10~16μm,平
均15μm(图版Ⅱ-H)。
2.9 小花金钱豹Campanumoea javanica BI.subsp.
japonica(Makino)D.Y.Hong
  小花金钱豹种子呈类圆球形、卵形或不规则形。
长0.72~0.83mm,平均0.80mm,直径0.58~0.68
mm,平均0.62mm 。种脐位于较小的一端,有些偏向
一侧,圆形。种皮表面具孔穴型网状纹饰,网眼呈类圆
形、椭圆形或卵形,网眼长20~30μm,平均24μm;宽
15~22μm,平均18μm。网脊中部隆起,有一行排列
不连续的瘤状突起,突起直径约4μm,网脊厚7~9
μm,平均8μm(图版Ⅱ-I)。
2.10   长 叶 轮 钟 草 Campanumoea lancifolia
(Roxb.)
Merr  长叶轮钟草种子呈长椭球形,两端不等大,种脐圆
形,向内凹陷,位于种子较小的一端。种子长1.11~
1.31mm,平均1.20mm,直径0.59~0.71mm,平均
0.64mm。种皮表面具条型网状纹饰,网眼呈长条形、
梭形或狭三角形,网眼长33~60μm,平均51μm;宽
2~8μm,平均5μm。网脊中部有一行排列连续或不
连续的块状突起,突起直径约3μm,网脊厚4~6μm,
平均5μm(图版Ⅱ-J)。
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3 结果讨论
3.1 对于党参属(Codonopsis Wal.)的分类处理,在
1983年出版的《中国植物志》[9]和2011年出版的
《Flora of China》[1]中有较大的差异。在《中国植物
志》中,党参C.pilosula(Franch.)Nannf.作为原变种
处理,即C.pilosula var.pilosula,其下有3个变种,
即:素花党参C.pilosula var.modesta(Nannfeldt)L.
T.Shen、缠绕党参C.pilosulavar.volubilis(Nannf.)
L.T.Shen和闪毛党参C.pilosula var.handeliana
(Nannfeldt)L.T.Shen。而在《Flora of China》中,党
参C.pilosula作为原亚种处理,即C.pilosulasubsp.
pilosula;将素花党参C.pilosula var.modesta和缠绕
党参C.pilosula var.volubilis归并到党参C.pilosula
中;将闪毛党参C.pilosula var.handeliana由变种改
为亚种,拉丁名改为:C.pilosula subsp.handeliana
(Nannfeldt)D.Y.Hong et L.M.Ma;将珠子参C.
convolvulaceavar.forrestii由变种改为亚种,拉丁名
改为:C.convolvulacea subsp.Forresti (Diels)D.Y.
Hong et L.M.Ma。值得注意的是,在《Flora of Chi-
na》中,将川党参C.tangshen Oliv.由种降为亚种,拉
丁名改为C.pilosulasubsp.tangshen(Oliver)D.Y.
Hong)。
3.2 虽然在《Flora of China》中,已将素花党参
C.pilosulavar.modesta 归并取消,并将川党参C.
tangshen Oliv.由种降为亚种,拉丁学名也作了相应修
改。但考虑到在《中华人民共和国药典》一部(2010年
版)中[10],常用大宗药材“党参”的原植物为:党参
C.pilosula、素花党参C.pilosulavar.modesta和川党
参C.tangshen。党参作为最常用的大宗药材之一,栽
培和应用的历史悠久,存在一些栽培变型是必然的。
为了不造成混乱,作者在本文中仍将素花党参以变种
的形式列出,并沿用川党参作为种级单位的拉丁学名。
3.3 对于金钱豹属(Campanumoea Bl.)的分类处理,
在《中国植物志》中,长叶轮钟草Campanumoea lanci-
folia(Roxb.)Merr属于金钱豹属的轮钟草组,而在
《Flora of China》中,将轮钟草组提升为轮钟花属
Cyclocodon Griffith ex J.D Hooker et Thomson,而
长叶轮钟草的学名也相应改为“轮钟花Cyclocodon
lancifolius(Roxb.)Kurz”。通过电镜扫描金钱豹
Campanumoea javanica、小花金钱豹Campanumoea
javanica subsp.japonica和长叶轮钟草Campanu-
moea lancifolia的种子,发现金钱豹和小花金钱豹的
种子在形态、大小等方面都比较相似,仅是种皮表面文
饰的网脊厚度有明显差异。而长叶轮钟草的种子在形
态、大小等方面都与金钱豹和小花金钱豹差异很大,从
这个角度支持了《Floraof China》将长叶轮钟草从金钱
豹属中分离出来的做法。
3.4 通过扫描党参C.pilosula、素花党参C.pilosula
var.modesta和川党参C.tangshen的种子,结果表明
3种植物的种子在形态、大小和表面文饰等方面均十
分相似,尤其是素花党参和川党参更是难以区分。从
植物形态方面看,素花党参与党参的区别主要是毛被
的有无。作者通过长期观察,发现党参在叶片和花的
大小、植株毛被的多少等方面均有着较大变异,尤其是
长期栽培后变异更大。结合种子扫描结果,作者支持
将素花党参与党参进行归并处理。至于将川党参
C.tangshen Oliv.由种降为党参的亚种(C.pilosula
subsp.tangshen)的合理性,单从种子特征来看,是乎
是合理的,但其花萼几乎完全生于子房底部,与党参的
生于中部完全不同,而且这一性状十分稳定。
3.5 本研究表明,应用电镜扫描鉴定党参属和金钱豹
属植物的种子具有方便、快捷和准确等特点。与传统
应用解剖镜和光学显微镜相比,不但可以快速拍摄清
晰照片,还可以直接观察种子的形态和超微结构,直接
测量种子的大小和一些细微鉴别特征的数值。因此,
扫描电镜不失为观察和鉴定一些细小种子和孢粉的理
想工具。
参考文献:
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研究报告  孙庆文:黔产党参属和金钱豹属药用植物种子电镜扫描研究