卷柏屬藥用植物葉緣的顯微鑒別研究

卷柏屬藥用植物葉緣的顯微鑒別研究

世界上約有700多種柏樹，中國分布在60.70種之間。其中22種具有藥用價值，具有清熱解毒、活血化瘀、舒筋活絡等多種療效。卷柏屬植物的研究已經(jīng)引起國內外藥學界、植物學界的廣泛關注。卷柏屬植物是蕨類植物中一個比較原始的類群,在植物分類群上占有一定的地位。它們均為體型較小的草本,葉有孢子葉和營養(yǎng)葉,小枝上的營養(yǎng)葉又分為背葉和腹葉,這些葉的形態(tài)各異,是植物形態(tài)分類鑒別的重要特征。但這些植物干燥后形成的藥材均較皺縮,單純從形態(tài)上非常難以區(qū)別和確定藥材品種。我們在原植物鑒定的基礎上,對卷柏屬多種藥用植物的莖進行了比較研究,其組織結構特點對鑒別這些藥材具有重要的鑒別意義。在進一步的觀察中,我們發(fā)現(xiàn)卷柏屬11種植物葉緣的細胞特征也具有明顯的特殊性和穩(wěn)定性,對區(qū)別這些植物種類及其藥材具有一定參考價值,同時在操作上更為便利和準確,茲報道如下。1同卷柏s.sine三維藥材樣品和原植物標本均由作者采集并鑒定,鑒定結果經(jīng)中國科學院植物研究所張憲春研究員核實。分別是:①卷柏[Selaginellatamariscima(Beauv.)Spring.,宜昌];②墊狀卷柏[S.pulvinata(Hook.etGrev.)Maxim.,宜昌];③中華卷柏[S.sinensis(Desv.)Spring,紅安];④江南卷柏[S.moellendorffiiHicron,鶴峰、宜昌、廣西南寧];⑤翠云草[S.uncinata(Desv.)Spring,宜昌,桂林];⑥薄葉卷柏[S.delicatula(Desv.)Alston,鶴峰、宜昌];⑦細葉卷柏(S.labordeiHieron.exChrist,建始、江西廬山);⑧異穗卷柏(S.heterostachysBaker,鶴峰、宜昌);⑨伏地卷柏[S.nipponicaFranch.etSav.,宜昌];⑩疏葉卷柏(S.romotifoliaSpring,鶴峰、恩施、宜昌);?深綠卷柏S.doederleiniiHieron,廣西南寧、桂林)。原植物標本留存于湖北中醫(yī)學院標本室。1.2主莖和腹葉的觀察顯微鑒別的材料取自每種卷柏屬藥用植物主莖中部的葉(葉為一型,不分腹葉和背葉),其中卷柏和墊狀卷柏沒有明顯的主莖,枝上一般著生兩排背葉和兩排腹葉,則分別取中部背葉和腹葉各一片觀察。葉片用整體封藏法封藏于水合氯醛液中制片,在顯微鏡下觀察葉上表面的葉緣組織細胞的特征,攝制顯微圖片后,放大,在硫酸紙上描繪顯微特征的墨線圖。2結果2.1細胞組作用葉緣最外側具長刺狀細胞,刺近垂直伸出葉緣,長38～213μm,有的刺狀細胞基部直接相連。刺狀細胞內、葉緣外側5～6列細胞呈長梭形,長軸方向與葉緣平行,細胞壁增厚,壁孔明顯(見圖1A)。2.2刺狀細胞之形態(tài)葉緣最外側具長刺狀細胞,刺斜向伸出葉緣,長38～63μm,刺常彎曲,刺狀細胞之間有長條形細胞相連接。刺狀細胞內、葉緣外側1～2列細胞呈長梭形,長軸方向與葉緣平行,細胞壁增厚,壁孔明顯。其內側的表皮細胞長條形,壁呈深波狀彎曲(見圖lB)。2.3刺狀細胞之形態(tài)葉緣最外側具三角形刺狀細胞,刺斜向伸出葉緣,長17～48μm,刺常彎曲,基部寬,刺狀細胞之間有長條形的細胞相連接。刺狀細胞內、葉緣外側3～5列細胞長梭形,長軸方向與葉緣平行,細胞壁增厚,壁孔明顯。其內側的表皮細胞長條形,壁呈深波狀彎曲(見圖1C)。2.4細胞壁長條形法葉緣外側具三角形刺狀細胞,刺斜向伸出葉緣,刺長17～48μm,有的刺狀細胞基部直接相連。刺狀細胞內、葉緣外側5～7列細胞長條形,細胞壁增厚,壁孔明顯。內側的表皮細胞長梭形,壁呈微波狀彎曲,且多見壁孔(見圖1D)。2.5細胞蛋白連續(xù)工子葉緣外側細胞長條形,先端呈尖刺狀斜向伸出葉緣,刺長25～36μm,有的刺狀細胞直接相連。刺狀細胞內、葉緣外側多列細胞長梭形,長軸方向與葉緣平行,細胞壁的紋孔不明顯(見圖1E)。2.6刺狀細胞小孔,細胞長梭形,形態(tài)生長明顯葉緣外側具三角形刺狀細胞,刺斜向伸出葉緣,刺長(高)不超過25μm,基部寬,葉緣刺狀細胞之間有長條形的細胞相連接。刺狀細胞內、葉緣外側1～3列細胞長梭形,細胞的長軸方向與葉緣平行,細胞壁增厚,壁孔明顯。其內側的表皮細胞長梭形,壁呈微波狀彎曲(見圖1F)。2.7刺狀細胞的發(fā)育葉緣外側具刺狀細胞,刺斜向伸出葉緣,刺長不超過25μm,高不過13μm刺較貼伏如波狀,刺狀細胞常被葉緣外側細胞隔開。刺狀細胞內、葉緣外側3～5列細胞長梭形,長軸方向與葉緣平行,細胞壁上的紋孔明顯。其內側的表皮細胞長條形,壁呈深波狀彎曲(見圖1G)。2.8細胞的錯開相疊葉緣外側4～5列細胞細長條形,層疊狀排列與葉緣平行,細胞壁增厚。最外側的細胞依次錯開相疊,有一端位于最外側露出鈍圓的先端。其內側的薄壁細胞長條形或長方形,垂周壁呈鈍鋸齒狀深波狀彎曲,壁孔不明顯,細胞的長軸方向與葉緣成斜角狀排列。氣孔多見(見圖1H)。2.11刺狀突變加加回收回復突變體的結構背葉外側葉緣細胞細形態(tài)與排列與墊狀卷柏一致(見圖1K)。背葉內側葉緣有多個細胞并列形成復合的刺狀突起(見圖2K)。11種卷柏屬藥用植物藥材的葉緣顯微特征,可檢索:3討論3.1對葉緣細胞的檢測在葉的顯微觀察中,葉的組織結構通常是觀察的重點,但同屬植物葉的基本組織結構一般較為類似,難以作為鑒定的重要依據(jù)。針對葉緣細胞的特征進行詳細研究的報道較為少見,本文通過分析比較卷柏屬11種藥用植物葉緣細胞的排列、形態(tài)、增厚狀況(有無壁孔)、有無刺狀突起,刺的長度及其連接方式,建立了葉緣細胞特征的觀察方法,對蕨類植物中一些難以區(qū)別的藥材的鑒定,具有啟示作用。卷柏屬植物是一個在分類上較困難的類群,其種類多,形態(tài)變化大,這些植物的干燥藥材非常相似,更加難以區(qū)分。我們依據(jù)主莖上葉的葉緣細胞特征,可以明確區(qū)別開卷柏屬11種植物及其藥材,其莖葉的葉緣細胞特征可為其提供新的鑒別依據(jù)。我們用這一方法對本院標本館館藏標本和中南民大留存的標本進行了核對,對隨后采集到的多批樣品進行了比較,發(fā)現(xiàn)除細胞增厚程度有一定變化外,其他葉緣細胞特征具有較好的穩(wěn)定性。葉的表面片較莖的橫切片易于制作,觀察方便;葉緣用顯微鏡觀察,較用實體放大鏡觀察的圖像更為清晰(在卷柏和墊狀卷柏的形態(tài)分類中需要用實體顯微鏡觀察葉緣,但觀察很困難);該實驗發(fā)現(xiàn)葉緣細胞的特征具有較好的穩(wěn)定性,因此葉緣細胞特征的觀察對卷柏屬這類藥材的鑒別具有較大的實用性和便利性。3.3形態(tài)結構的比較本文發(fā)現(xiàn)卷柏屬植物的葉緣細胞一般由3部分組成:最外側是刺狀細胞;其內側是數(shù)列長條形或長梭形的細胞,細胞壁一般增厚,壁孔明顯;最內側為長條形微波狀或深波狀彎曲的細胞,細胞壁微增厚或幾乎不增厚。中華卷柏、異穗卷柏、細葉卷柏、江南卷柏、疏葉卷柏、深綠卷柏、伏地卷柏是完全具有這3部分結構的細胞。翠云草、薄葉卷柏缺少外側刺狀細胞,葉緣外側由細長條形細胞層疊組成,細胞壁增厚;其內側是深波狀的長條形細胞,細胞壁幾乎不增厚。墊狀卷柏和卷柏葉緣外側的刺狀突起由多細胞并列組成,葉緣內側為長條形細胞,細胞壁增厚,壁孔明顯,其內側都缺少波狀彎曲的薄壁細胞,因此它們可以分為3個明顯的組。墊狀卷柏與卷柏是卷柏屬植物中形態(tài)特征很相近的兩個種,本文發(fā)現(xiàn)它們的葉緣細胞的顯微特征也非常相似,說明它們的親緣關系很相近,中國藥典把它們都作為中藥卷柏的植物來源之一具有理論依據(jù)。異穗卷柏和細葉卷柏是卷柏屬植物形態(tài)分類中比較相近的兩個種,本文發(fā)現(xiàn)他們的葉緣均具有中等長度的略彎曲的刺狀細胞,葉緣外側數(shù)列細胞有明顯壁孔等,說明它們確實具有較近的親緣關系。然而本文發(fā)現(xiàn)翠云草、薄葉卷柏具有極其相似的葉緣細胞特征,則為它們可能的親緣關系提出了新的證據(jù)和疑問。1.1實驗材料2.9葉的內發(fā)育狀態(tài)葉緣外側3～5列細胞細長條形,層疊狀排列與葉緣平行,細胞壁增厚。葉基部幾乎全緣,細胞不向外延伸,葉尖最外側的細胞依次錯開相疊,一端位于最外側露出膨大的先端,向外延伸成水滴狀。內側的薄壁細胞長條形或長方形,垂周壁呈鈍鋸齒狀深波狀彎曲,壁孔不明顯,細胞的長軸方向與葉緣成斜角狀排列。氣孔少見(