全 文 ：2002年 10月
第 32卷第 5期　　　
西北大学学报 (自然科学版 )
Journal of No rthw est Univ ersity( Na tur al Science Edition)
　　 Oct. 2002
Vol. 32 No. 5
　　 收稿日期: 2002-04-21
　　 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 30070045)
　　 作者简介: 胡正海 ( 1930-) ,男 ,浙江湖州人 ,西北大学教授 ,博士生导师 ,从事结构植物学研究。
金丝桃属植物的分泌结构与金丝桃素关系的研究
胡正海 ,吕洪飞 ,李景原
(西北大学 生命科学学院 ,陕西 西安　 710069)
摘要:应用植物解剖学、组织化学和植物化学相结合的方法 ,系统地研究了金丝桃属植物分泌结构
与金丝桃素的关系。结果表明 ,该属植物的叶和花中具有分泌细胞团和分泌囊二类内部分泌结构 ,
它们来源相同 ,而分化发育不同。组织化学试验表明 ,分泌细胞团内含金丝桃素 ,而分泌囊内含油
类。 T LC和 HPLC检测该属 8组 21种的叶片、 4种的花及贯叶连翘的不同器官的提取物 ,证明具
有分泌细胞团的器官含金丝桃素 ,否则缺乏 ,并发现分泌细胞团的大小和密度与金丝桃素的含量呈
正比。 9组 45种国产金丝桃属植物叶的比较解剖结果表明 ,分泌细胞团存在于贯叶连翘组和遍地
金组的 10种内 ,而分泌囊则存在于 43种内。以上结果为金丝桃属植物资源合理开发利用和该属植
物的系统分类提供了解剖学依据。
关　键　词: 金丝桃属 ;分泌细胞团 ;分泌囊 ;金丝桃素
中图分类号: Q94-336　　文献标识码: A　　文章编号: 1000-274Ⅹ ( 2002) 05-0459-07
　　金丝桃属 ( Hypericum L . )隶属藤黄科 ,全世界
约 400余种 ,分为 30组。我国约 55种 , 8亚种 ,分为
8组 ,全国各地均有分布 ,主要在西南地区 [ 1]。金丝
桃属植物为多年生草本 ,全草入药。近年来的金丝桃
素具有抗抑郁、抑制中枢神经、增强免疫功能 [2, 3, 4 ]。
从而引起医药界的重视。 关于该属植物的结构 ,
Metcalfe和 Chalk曾对其营养器官结构进行描
述 [5 ]。 Curtis和 Lersten报道 , H. perf aratum和 H.
balearicum 植物体具有内分泌结构 [6 ]。 Southw ell
和 Campbell 以 及 Cellarov a 等 报 道 了 H.
perfaratum的金丝桃素的含量与其腺体 (即分泌结
构 )有关 [7, 8 ]。为此 ,系统研究金丝桃属植物产生和贮
存金丝桃素类化合物的结构—— 分泌结构及其与金
丝桃素的关系具有理论意义 ,对合理开发利用金丝
桃属植物资源具有生产实践意义。
1　材料和方法
1. 1　研究材料
研究材料包括金丝桃属 9组 43种 1亚种 1变
种 [9 ]。
1. 2　研究方法
1. 2. 1　透明材料法　取植株中部的新鲜成熟叶片
及苞片和花萼 ,或者用 FAA固定的材料 ,投入 5%
NaOH水溶液 ,在 60℃温箱中透明 1～ 3 h ,清水冲
洗 ,用 1%番红染色 ,甘油胶封片。 在 Leica DMLB
显微镜观察和照相 ,并计数。
1. 2. 2　石蜡切片法　用 FAA固定 ,系列酒精脱
水 ,石蜡包埋 ,横切或纵切 ,切片厚度 8μm, PAS-苏
木精或番红-固绿染色。
1. 2. 3　半薄切片法　取新鲜材料用 4%戊二醛固
定液和 1%锇酸双重固定 ,系列酒精脱水 ,环氧丙烷
过渡 , Epon812包埋 , Reiche-Jung超薄切片机切片 ,
半薄切片厚 1μm ,甲苯胺蓝或天青 B—亚甲基蓝染
色 , Leica DM LB显微镜观察和照相。
1. 2. 4　组织化学方法和荧光显微观察
1)氢氧化钠 ( NaO H)水溶液显色法、醋酸铅沉
淀法、苏丹黑和苏丹Ⅳ染色法同文献 [9]
2) 荧光显微镜观察
将半薄切片和冰冻切片在紫外光或蓝光激发下
观察并摄影。
DOI : 10. 16152 /j . cnki . xdxbzr . 2002. 05. 007
1. 2. 5　植物化学分析方法
1)样品制备方法
各种叶烘干后备用 ;贯叶连翘则包括具分泌细
胞团的叶缘部分 ,仅具分泌囊的叶中央部分 ,花萼、
花瓣、果实 ,于 60℃烘箱内恒温烘 12 h。再用甲醇溶
解 ,进行薄层层析和 HPLC检测。标准样品金丝桃
素 ( Hypericin )由 Sigma公司提供。
2)薄层层析法 ( TCL)
展开剂为正丁醇∶冰醋酸∶水= 4∶ 1∶ 1,摄影
和扫描仪记录。
3) HPLC检测 [9 ]
2　研究结果
2. 1　金丝桃属植物的分泌结构
根据金丝桃属的 4组 7种植物的根、茎、叶、花
和果实的纵、横切片观察 ,该属植物明显特点是植物
体普遍具有分泌结构。
其分泌结构按其形态结构特点可分为两类: 分
泌细胞团、分泌囊。前者分布于叶片、花萼、花瓣及花
药药隔内 ;后者分布于叶片、花萼、花瓣及果皮内。从
透明叶片或花被片观察 ,分泌细胞团呈圆形或条状
的黑色腺点 ,而分泌囊则呈圆形或条状的透明腺点
(图 1-3, 4, 5, 6)。从上述器官横切面观察 ,分泌细胞
团是由 1～ 3层呈切向扁长方形的鞘细胞包围着一
团分泌细胞组成 ,其中央无腔隙 ,故称之为分泌细胞
团 ( nodule) ,其分泌细胞呈多角形 ,体积较大 ,细胞
质浓厚 ,而鞘细胞则明显液泡化 ;分泌囊是由 1层切
向扁长方形的鞘细胞包被着 1层长方形的上皮细胞
及其中央的分泌腔构成 ,故称为分泌囊 ( secretory
cavi ty )。 而位于表皮下的分泌囊则缺乏鞘细胞 ,其
中 ,上皮细胞的细胞质浓厚 ,而鞘细胞则明显液泡化
(图 1-1, 2)。
图 1　金丝桃属植物的分泌结构
Fig. 1　 Secr eto ry st ructure o f th e Hypericum
1-2薄切片 ,× 276　 1分泌细胞团　 2分泌囊　 3-6透明叶片 ,× 38　 3叶缘的分泌细胞团和分泌囊　 4分泌囊　 5分泌细胞
团　 6分泌细胞团和分泌囊
　　该属的贯叶连翘和赶山鞭的叶片内都存在上述
两类分泌结构 ,通过对它们不同发育时期叶片的解
剖观察 ,发现其分泌细胞团和分泌囊都起源于叶片
初生分生组织阶段的原表皮下的基本分生组织中 1
个染色较深、体积较大的原始细胞。早期细胞分裂相
同 ,而在以后的细胞分裂方向和分化过程不同 ,从而
形成结构上的差异。
2. 2　金丝桃属植物分泌结构的分泌物的组织化学
定位
　　根据贯叶连翘、密腺小连翘、元宝草和小连翘的
叶片、萼片、花瓣和果实的新鲜材料冰冻切片或半薄
切片经不同的组织化学试验 ,其两类分泌结构的反
应不同。
5% NaOH水溶液测试结果表明 ,分泌细胞团细
胞内含有红色分泌物 ,它遇 NaOH溶液即转变成绿
色 ,而分泌囊内的分泌物为无色 ,遇 NaOH溶液无
—460—　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西北大学学报 (自然科学版 )　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 32卷
颜色反应。
上述材料先经 5%醋酸铅溶液处理 ,然后制成
石蜡切片 ,可看到其分泌细胞团的细胞内出现大量
红色沉淀 ,而其分泌囊及未经醋酸铅溶液处理的对
照材料分泌细胞团 ,都无红色沉淀出现。
切片用苏丹黑染色后 ,其分泌囊细胞及腔内的
分泌物都染为灰黑色 ,而分泌细胞团则不着色。切片
用苏丹 IV染色后 ,分泌囊的分泌物为浅红色 ,而分
泌细胞团则不着色。
切片置荧光显微镜下 ,在紫外光和蓝光的激发
下 ,可见到分泌细胞团的分泌物发出红色荧光 ,而分
泌囊的分泌物无荧光反应。
以上组织化学实验表明 ,分泌细胞团和分泌囊
的分泌物显色反应明显不同 ,分泌细胞团的分泌物
都呈金丝桃素类化合物的反应 ,而分泌囊的分泌物
则呈油类物质反应。
2. 3　我国产的金丝桃属 45种植物叶内分泌结构的
比较解剖观察结果
　　根据从 7省区采集的 9组 43种 1亚种 1变种
金丝桃属植物叶片的透明装片、石蜡切片和半薄切
片的观察 ,该属植物的叶中 ,分泌结构的类型、分布
位置、分布密度和大小存在一定差异。
根据分泌结构的类型 ,可以分为 3类: 分泌细胞
团的类型、只有分泌囊的类型、具分泌细胞团和分泌
囊的类型。
2. 3. 1　只有分泌细胞团的类型　在 45种植物中 ,
仅见贯叶连翘组的小连翘一种。
2. 3. 2　只有分泌囊的类型　在 45种植物中 , 35种
属此类型。根据叶片横切面观察 ,其分布位置又可分
为栅栏组织型: 蜜花金丝组、糙枝金丝桃组和地耳草
组的细叶金丝桃属于此类型 ;海棉组织型:黄海棠组
植物属于此类型 ;居中型:金丝桃组、浆果金丝桃组、
毛金丝桃组和遍地金组的纤茎金丝桃属于此类型 ;
横跨叶肉型:地耳草组的地耳草属此类型。
2. 3. 3　具分泌囊和分泌细胞团的类型　在 45种内
9种属此类型 ,包括贯叶连翘组内除小连翘外的其
他 6种 ,遍地金组内除纤茎金丝桃外的 3种。
此外 ,该属不同种植物叶内分泌细胞团和分泌
囊的大小和分布密度也存在一定差异 (表 1)。 有的
分泌囊的鞘细胞不明显 ,如浆果金丝桃 ,有些分泌囊
伸长呈分泌道状 ,如金丝桃组的多数种 ,而椭圆叶金
丝桃则缺乏以上二类分泌结构。以上特点在植物分
类中可作为解剖学依据。
2. 4　金丝桃属植物分泌结构的类型与金丝桃素的
相关性
　　上述组织化学实验结果已初步表明 ,两类分泌
结构的分泌物不同 ,分泌囊是油类物质合成和贮存
场所 ,而分泌细胞团则是金丝桃素类物质合成和贮
存场所。为了进一步确证以上结果 ,我们应用植物化
学方法比较分析测定该属 8组 20种 1变种植物叶
内分泌结构的类型、大小和密度与金丝桃素的关系。
薄层层析 ( TLC)和高效液相色谱 ( HPLC)检测结果
表明 , 21种植物中具有分泌细胞团的 5种植物叶内
含有金丝桃素 ,而无分泌细胞团的 16种植物叶内不
含金丝桃素 (表 1,图 2) ,从而进一步证实 ,分泌细胞
团是该属植物的金丝桃素合成和贮存结构。
图 2　金丝桃属植物的薄层层析
Fig. 2　 TLC o f the Hypericum
Ⅰ 金丝桃素　Ⅱ 假金丝桃素　种的序号同表 1。F花　 L叶　 K花萼　 P花瓣　 S茎　 R根　 LM叶缘　 LC叶中央　 FR果
　 HS金丝桃素标准品
　　此外 ,还用上述植物化学方法检测了该属 4种
具分泌细胞团的植物花器官以及贯叶连翘的花被、
果实、根、茎和叶片的中央部分 (仅具分泌囊 )与边缘
部 (具分泌细胞团 )的提取物 ,结果表明 , 4种植物花
—461—　第 5期　　　　　　　　　　　　胡正海等:金丝桃属植物的分泌结构与金丝桃素关系的研究　　　　　　　　　　　　
被片都含金丝桃素 ,在贯叶连翘中 ,花被、叶片边缘
部分具分泌细胞团 ,其提取物含金丝桃素 ,而根、茎、
果实和叶片中央部分无分泌细胞团 ,其提取物未检
测出金丝桃素 (表 2,图 3)。 从而进一步证明分泌细
胞团是该属植物金丝桃素合成和贮存结构。 从表 2
中还反映出 ,金丝桃素的含量与分泌细胞团的大小
和分布密度成正比。
图 3　金丝桃属植物的高效液相色谱
Fig. 3　 HPLC o f the Hypericum
Ⅰ 金丝桃素　Ⅱ 假金丝桃素　 1贯叶连翘花萼　 2贯叶连翘果实　 3毛花金丝桃　 4金丝桃素标准品　 5贯叶连翘花瓣　
　 6小连翘花
表 1　金丝桃属植物叶中分泌结构分布和密度与金丝桃素的含量
Tab. 1　 Distribution and density of secretory structures and hypericin content in the leaves of the
Hypericum
种
分泌细胞团 分泌细胞囊
L AND Density Diam eter L Density
/μm /mm2 /μm /mm2
金丝桃素含量
/%
H . ascyron Ab Ab Ab Ab SC: S 10. 5 0
H . japonicum Ab Ab Ab Ab SC: PS 22. 0 0
H . hirsutum Ab Ab Ab Ab SC: PM A 6. 8 0
H .monanthemum LE: A 0. 68 Ab 70-80 /75 SC: AS 9. 4 0. 0661
H . wightianum LE: SA 0. 80 Ab 70-90 /77 SC: S 10. 4 0. 0646
H . sampsonii LE: ASCS 0. 72 0. 61 60-80 /70 SC: APS 9. 4 0. 0413
H .erectum LE: SCS 0. 32 2. 10 70-80 /75 Ab Ab 0. 1603
H . perf oratum LE: SCS 2. 20 0. 65 60-80 /75 SC: AS 5. 2 0. 0555
H .androsaemum Ab Ab Ab Ab SC: PM S 17. 1 0
H . densif lorum Ab Ab Ab Ab SC: P 27. 4 0
注: L ,位置 ; AND,叶边缘两分泌细胞团间的平均距离 ; Ab,缺乏 ; LE, 叶边缘 ; SC,散生 ; P,栅栏组织 ; S,海绵组织 ; M ,界于栅
栏组织和海绵组织间的类型 ; A,横跨叶肉组织的类型
—462—　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西北大学学报 (自然科学版 )　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 32卷
表 2　金丝桃属植物不同器官和部位分泌细胞团密度与金丝桃素含量
Tab. 2　Nodule density of organs or parts and hypericin content in Hypericum
种 器　官 分泌细胞团密度 金丝桃素含量 /%
贯叶连翘 Leaf ma rgin 1. 660 /mm2 0. 1465
H . perforatum Lea f cente r Ab 0
Stem Ab 0
Roo t Ab 0
Fruit Ab 0
Calyx 0. 883 /mm2 0. 0653
毛金丝桃 Calyx 2. 004 /mm2 0. 2579
H . hirsutum
单花遍地金 Calyx 2. 503 /mm2 0. 3430
H .monanthemum
小连翘 alyx 3. 125 /mm2 0. 7068
H . erectum
3　总结和讨论
3. 1　金丝桃属植物分泌结构的类型和分布特点
Curtis等研究该属贯叶连翘和 H . balearicum
后报道 ,它们具有两类分泌结构-分泌细胞团和分泌
囊 [6 ]。我们研究了该属的赶山鞭、蜜腺小连翘、元宝
草和小连翘不同器官结构 ,也发现两类分泌结构。在
此基础上 ,系统研究了该属 9组 43种 1亚种 1变种
植物叶的结构 ,发现分泌细胞团仅存在于贯叶连翘
组 7种和遍地金组 3种。此外 ,毛金丝桃的叶内无分
泌细胞团 ,而其花被中有分泌细胞团。但在 45种植
物中除小连翘和椭圆叶金丝桃外 ,都具有分泌囊。根
据分泌细胞团在叶片上的分布位置可以分为两种类
型:叶缘型 ( 6种 )和分散型 ( 4种 )。分泌囊在叶片上
都呈分散分布 ,但根据它在叶片横切面中位置可分
为栅栏组织型 ( 3种 )、海绵组织型 ( 2种 )、居中型 ( 29
种 )、横跨型 ( 1)种 ,其中浆果金丝桃叶中分泌囊无鞘
细胞 ,仅由 1层上皮细胞包被分泌腔构成。以上分泌
结构的类型、分布及大小等特征 ,可以作为该属植物
分组的依据。
3. 2　金丝桃属植物的分泌结构与金丝桃素类化合
物的关系
　　 Southw el l和 Compbell对贯叶连翘不同器官
中金丝桃素的含量与其腺体密度进行了对比分析 ,
结果表明 ,金丝桃素的产生与腺体有关 [7 ]。Cel la rov a
等研究了贯叶连翘体细胞培养的再生植株的腺体密
度与金丝桃素含量变化的关系 ,证实金丝桃素是由
黑色腺点合成和积累的 [8 ]。 通常所谓腺点即是分泌
囊和分泌细胞团的统称 ,上述报道未具体阐明何类
分泌结构 ,并缺乏直接的组织化学定位证明。金丝桃
素是萘并二蒽酮化合物 ,化学式为 C30 H16O8 ,相对分
子量为 504. 43,遇 NaOH溶液呈绿色 ,与金属离子
( Pb2+ )反应形成络合物 ,并具有红色荧光 [10, 11 ]。 根
据其上述特性 ,我们设计了 5% NaOH水溶液 , 0.
5%醋酸镁甲醇液和 5%醋酸铅溶液等 3种组织化
学方法分别处理贯叶连翘叶的切片 ,发现分泌细胞
团的内容物的反应都属阳性 ,而其分泌囊则属阴性。
在荧光显微镜下观察 ,分泌细胞团产生红色荧光 ,而
分泌囊不显荧光。以上组织化学定位观察结果表明 ,
分泌细胞团内贮存金丝桃素类物质。应用苏丹黑和
苏丹Ⅳ溶液分别处理上述切片 ,则分泌囊的内容物
呈油类物质的阳性反应 ,而分泌细胞团则为阴性。从
而说明同一叶片中 2种形态结构不同的分泌结构 ,
其生理功能不同 ,合成的次生产物不同。为了进一步
确证组织化学实验的结果 ,我们应用 T LC和 HPLC
二种植物化学方法检测了该属 8组 21种的叶片和
4种的花及贯叶连翘各器官的提取物 ,结果表明: 在
种类间 , 16种的叶片中无分泌细胞团的都不含金丝
桃素 , 5种的叶片及 4种的花中具有分泌细胞团 ,都
含金丝桃素 ;在贯叶连翘同一植物体上 ,根、茎、果实
和叶片中央部分无分泌细胞团 ,其提取物不含金丝
桃素 ,而花萼、花瓣和叶片边缘部分具有分泌细胞
团 ,则含金丝桃素。 研究结果还表明 ,金丝桃素的含
量高低与其分泌细胞团的大小和分布密度呈正相
关。
以上的研究工作为今后该属植物资源的开发利
用 ,提供了鉴别有无金丝桃素的植物解剖指标 ,同时
也为今后选育高含量的金丝桃属种类提供了科学依
据。
—463—　第 5期　　　　　　　　　　　　胡正海等:金丝桃属植物的分泌结构与金丝桃素关系的研究　　　　　　　　　　　　
3. 3　金丝桃属植物分泌结构的类型分布与该属系
统分类的关系
　　上述该属分泌结构的类型和分布 ,可以为种间
鉴别的重要依据。Robson曾指出匙叶金丝桃与其近
缘种金丝梅和西南金丝梅从植物形态上很难区
分 [12 ]。 但从叶的解剖结果表明 ,匙叶金丝桃的分泌
囊的直径明显大于其他 2种植物 ,可以作为分种依
据之一 (表 2)。此外 ,在所研究的 45种金丝桃属植
物中 ,惟有椭圆叶金丝桃缺乏分泌囊或分泌细胞团 ,
而且还发现其叶片结构中 ,上表皮下具异细胞 ,细叶
脉与表皮间有机械组织 ,韧皮部内有纤维群 ,上述结
构特征在该属其他 44种植物叶片内未发现。 为此 ,
我们认为文献 [12]将该种植物另立为新属的看法是
正确的 [12 ]。
参考文献:
[ 1]　中国科学院中国植物志编辑委员会 .中国植物志 ( 50卷第二分册 ) [M ].北京: 科学出版社 , 1990.
[ 2]　潘映红 ,郭宝林 .国产金丝桃属植物有效成分研究概况 [ J].中药材 , 1993, 16( 8): 40-42.
[ 3 ]　 L INDE K, RAM IREZ H, M ULROW C D, et a l. St. John′s w o rd fo r depression: An overview and meta-analy sis of
randomi zed clinical trials [ J]. British Medical Journal, 1996, 313( 7 052): 253-258.
[ 4]　 EV STIFEEV A T A, SIBIRYAK S V . Immunotr opic proper ties of bio lo gica lly activ e products obtained f rom John′wo rd
( H. perfo ra tum ) [ J]. Ekspe rimental′nayai Klinicheskaya fo rmaka logika, 1996, 59( 1): 51-54.
[ 5]　 METC ALFE C R, CHALK L. Ana tomy o f Dico ty ledons [M ]. Vo l.Ⅱ . O x fo rd o f the Clar enden press, 1957.
[ 6]　 CURTIS J O , LE ARSTEM N R. Interna l secre to r y str uctur es in Hypericum ( Clusiaceae): Hypericum perf oratum L . and
Hypericum balearicum L [ J]. New Phy tol, 1990, 114: 571-580.
[ 7 ]　 SOU THWELL I A, CAM PBELL M H. Hype ricin content va ria tion in Hypericum perforatum in Australia [ J].
Phyto ch emistry , 1991, 30( 2): 475-478.
[ 8]　 CELLAROV A E, DAXENROV A Z, K IM AKOV A K, et al. The va riability of the hypericin content in th e regener ates of
Hypericum perforatum [ J]. Acta Biotech, 1994, 14: 267-274.
[ 9]　吕洪飞 ,胡正海 .金丝桃属植物叶中分泌结构的比较解剖学研究 [ J].植物分类学报 , 2001, 39( 5): 393-404.
[ 10 ]　肖崇厚 .中草药化学 [M ].上海: 上海科学技术出版社 , 1987. 145-149.
[ 11 ]　姚新生 .天然药物化学 [M ].北京: 人民卫生出版社 , 1997. 174-177.
[ 12 ]　 ROBSON N. Hypericum uralum [ J]. New -plantsman, 1995, 2( 4): 242-245.
(编　辑　　徐象平 )
A study on the secretery structures and their
relation to hypericin inHypericum L.
HU Zheng-h ai LU

Hong-fei Li Jing-yuan
( Co lleg e o f Life Science, No rthw est Univ ersity , Xi′an 710069)
Abstract: The secretery st ructures and thei r rela tion to hypericin in Hypericum L were studied by the
comparativ e ana tomy, histochemist ry and phy tochemistry. There w ere tw o types of secretory st ructures at
leaf and f low er: nodules and cavi ty. They shared same o rigin and di fferent development. The results of
histochemist ry observa tion show ed that hypericin existed in nodules and oi l ex isted in cav ity. The resul ts of
T LC and HPLC show ed tha t the o rg ans w ith nodules containing hypericin and the o rg ans wi thout nodules
did not contain hypericin. The size and the densi ty o f nodules had a posi tiv e correlation to the content of
hypericin. The compa ra tive anatomical study w ere ca rried out on the leaves of 45 species of 9 sections. The
species of Hypericum and 10 species of Adenosepalum had nodule, 43 species had cavi ty. The results have
provided reference fo r the exploi ting and systematical classfication of Hypericum .
Key words: Hypericum ; Secretory Nodule; Secreto ry Nodule Cav ity; Hypericin
—464—　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西北大学学报 (自然科学版 )　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 32卷