黔产党参属及金钱豹属药用植物叶表皮显微特征研究

(贵阳中医学院药学院，贵州 贵阳 550025)

党参属(Codonopsis)和金钱豹属(Campanumoea)隶属桔梗科(Campanulaceae)，其中党参属约40种，金钱豹属有5种1亚种，2个属均主要分布于中国西南部[1]。近年来，随着《Flora of China》出版、新种的发表及新的研究方法应用于植物的分类鉴定，使得《中国植物志》记载的2个属在物种数量及属的界限方面都发生了显著变化。在物种数量上，中国产党参属约48种[2-3]，金钱豹属恢复了轮钟花属(Cyclocodon)。目前，金钱豹属约2种1亚种，轮钟花属有3种[4]。近年来，由于一些新技术应用于分类学研究，使得桔梗科在属的划分上还有一定的争议，主要集中在党参属、细钟花属、金钱豹属及轮钟花属[5-8]。

党参属和金钱豹属的植物均可入药，除了《中国药典》收载的党参(Codonopsispilosula)、素花党参(C.pilosulavar.modesta)和川党参(C.tangshen)外，同属植物管花党参(C.tubulosa)、球花党参(C.subglobosa)、灰毛党参(C.canescen)及新疆党参(C.clematidea)等在不同的地区也常常作为“党参”药用。金钱豹属(Campanumoea)的金钱豹(Cam.javanica)、小花金钱豹(Cam.javanicasubsp.japonica)及长叶轮钟草(Cam.lancifolius)的根常作为“野党参”、“土党参”药用，是贵州民间常用的滋补药物。由于党参属和金钱豹属植物的亲缘关系比较接近，因此多数物种的植物形态，尤其是根部的形态比较相似，从而导致党参类药材容易混乱，也较难准确鉴定。植物叶表皮特征具有重要的鉴定学意义，常常作为植物分类及叶类药材的鉴定依据。通过文献查阅，目前党参属及金钱豹属植物的分类鉴定研究主要集中在外部形态、种子形态、花粉形态、细胞学、分子生物学等方面[4-14]，尚未见到有关叶片表皮显微特征的研究报道。因此，笔者对10种党参属及金钱豹属植物叶片表皮进行显微观察、测量及聚类分析，以了解不同物种之间的分类鉴定依据，制定分种检索表，为该类植物的分类鉴定提供新依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

样品经贵阳中医学院孙庆文教授鉴定，凭证标本存放于贵阳中医学院标本馆(HGCM)，样品来源详见表1。实验仪器：OLYMPUS BX 41显微镜，OLYMPUS DP 72显像系统。

1.2 方 法

用新鲜或干燥叶片撕取或刮取小块表皮，水合氯醛透化，稀甘油装片，显微观察。在显微镜下，应用DP 2-BSW软件测量30个相邻表皮细胞和气孔器的长、宽、周长和面积(长为细胞的长轴长度，宽为过长轴中心的垂直线长度，周长为绕细胞壁1周的长度，面积为绕细胞壁1周所包括的面积)以及10根非腺毛的长。拍摄典型叶表皮特征照片，绘制叶表皮特征图。表皮特征相关术语参考张丽娟等[15]描述。数据处理用SPSS 18.0统计软件，聚类分析用Euclidean。

表1 样品来源

种名产地采集日期(年/月/日)凭证标本党参贵州威宁县2013/05/10ZY130510管花党参贵州赫章县2013/05/31ZY130531小花党参贵州威宁县2013/08/02ZY130802羊乳贵州贵阳市2013/05/20ZY130520银背叶党参贵州江口县2013/08/20ZY130820鸡蛋参贵州威宁县2013/08/03ZY130803松叶鸡蛋参贵州盘县2014/07/13ZY140713金钱豹贵州贵阳市2015/10/07ZY151007小花金钱豹贵州紫云县2014/09/20ZY140920长叶轮钟草贵州贵阳市2015/10/14ZY141014

2 结果与分析

2.1 表皮细胞特征

所观察的10种植物叶表皮细胞靠近叶脉的细胞均为长条形，垂周壁平直或稍弯曲。上表皮未见气孔器，表皮细胞按垂周壁形状可分为2种类型，一类是平直型，细胞呈不规则的多边形，如图1中的A 2、A 5及A 7。另一类是弯曲型，垂周壁弯曲，这一类型根据垂周壁弯曲程度又可以分为三小类：

注：A代表上表皮；B代表下表皮；1为党参；2为管花党参；3为小花党参；4为羊乳；5为银背叶党参；6为鸡蛋参；7为松叶鸡蛋参；8为金钱豹；9为小花金钱豹；10为长叶轮钟草。图1 10种药用植物表皮特征图(标尺=100 μm)

1) 微波状弯曲，如图1中的A 1和A 4；

2) 波状弯曲，如图1中的A 3和A 6；

3) 及深波状弯曲，如图1中的A 8、A 9及A 10。

下表皮均有气孔器分布，所有物种的气孔器呈不均匀分布，均以不定式为主，掺杂少量不等式，大小有差异。根据垂周壁形状仅有弯曲型，这一类型根据垂周壁弯曲程度又可以分为三小类：

1) 微波状弯曲，如图1中的B 6和B 7；

2) 波状弯曲，如图1中的B 1、B 2、B 3、B 4及B 5；

3) 深波状弯曲，如图1中的B 8、B 9及B 10。

所观察的党参属部分物种表皮被单细胞非腺毛，如党参、管花党参、小花党参及银背叶党参，其中党参和银背叶党参上、下表皮单细胞非腺毛相对较多，尤其银背叶党参下表皮密被单细胞非腺毛。管花党参和小花党参表皮单细胞非腺毛少见，其余观察的党参属和金钱豹属植物叶表皮均未见单细胞非腺毛。表皮细胞、气孔器及毛被的特征及大小等详见表2。根据叶表皮细胞的形态和大小及单细胞非腺毛的有无、多少及长度等特征，制定分种检索表如下：

2.2 聚类分析

应用SPSS软件对细胞的周长和面积、气孔器长、宽、周长和面积及非腺毛长的均值(见表2)进行聚类分析。结果表明，辐冠党参亚属中的鸡蛋参和松叶鸡蛋参首先与党参属的其他种及金钱豹属分开，金钱豹属与党参亚属聚在一起，见图2。

表2 10种植物的表皮细胞情况

种名 上表皮 下表皮 细胞大小(长×宽×周长/面积)均值μm/μm2垂周壁细胞大小(长×宽×周长/面积)均值μm/μm2垂周壁气孔大小(长×宽×周长/面积)均值μm/μm2非腺毛上表皮非腺毛(长)均值/下表皮非腺毛(长)均值μm党参(50.38～76.82)61.53×(21.55～56.28)32.92×(141.06～247.02)176.27/(503.53～2915.98)1660.46微波状弯曲(33.70～73.37)54.12×(16.81～34.78)23.45×(102.83～233.98)153.77/(576.53～1752.3)1023.01波状弯曲(18.77～27.44)23.01×(14.66～20.85)18.40×(60.44～76.21)67.29/(277.51～445.15)361.56(87.35～125.89)100.45/(84.06～127.42)108.74管花党参(41.36～111.06)64.22×(24.82～63.15)42.93×(127.13～232.81)178.50/(663.50～2896.79)1610.64平直(114.78～215.31)155.09×(47.39～109.28)85.47×(110.48～329.50)194.37/(733.73～2724.79)1534.27波状弯曲(19.77～29.82)24.37×(15.08～21.87)18.53×(56.42～78.98)67.78/(257.40～456.08)355.73(78.59～114.36)94.06/(57.79～135.43)109.72小花党参(52.83～96.91)79.75×(21.92～89.45)41.89×(151.87～373.89)272.16/(1651.36～4104.84)2861.96波状弯曲(45.53～78.34)60.86×(19.90～47.94)33.64×(111.35～355.90)206.49/(805.17～2665.17)1723.12波状弯曲(20.44～26.77)23.09×(17.02～22.69)19.85×(63.09～78.07)71.21/(334.07～449.48)386.42(270.56～400.35)355.46/(460.87～570.06)508.84羊乳(49.86～94.25)66.98×(26.93～59.13)38.74×(136.10～199.37)174.74/(1120.63～3199.33)1980.74微波弯曲(39.81～63.95)56.28×(20.35～48.09)33.33×(107.15～252.54)179.43/(424.84～3102.01)1530.15波状弯曲(23.75～32.61)27.70×(18.50～25.16)21.83×(74.38～89.13)80.25/(415.99～614.777)473.99无银背叶党参(32.02～58.51)46.99×(22.70～48.35)30.90×(118.12～226.08)156.44/(647.33～2683.94)1547.50平直(30.70～64.53)45.20×(14.12～28.98)22.20×(91.46～208.28)134.40/(418.17～1154.98)777.56波状弯曲(26.06～33.72)29.49×(17.05～28.15)23.83×(74.57～93.83)82.59/(395.78～667.47)503.79(37.92～99.17)62.75/(100.99～165.21)133.78鸡蛋参(95.16～160.92)111.16×(48.67～99.13)77.35×(217.79～415.23)316.25/(3592.35～8349.13)5977.95波状弯曲(56.40～125.26)83.66×(34.64～65.99)49.35×(188.69～411.95)281.88/(1092.66～6480.69)4089.30微波弯曲(31.84～42.97)37.15×(23.28～31.60)26.63×(93.71～112.09)103.75/(616.48～1068.59)781.62无松叶鸡蛋参(86.40～183.96)130.23×(36.49～73.25)51.25×(179.55～444.36)318.95/(2385.40～9961.29)5840.20平直(59.26～128.42)95.17×(23.59～49.19)35.13×(141.62～386.32)233.93/(814.91～4170.31)2220.29微波状弯曲(24.28～39.04)31.84×(17.66～29.41)23.44×(66.84～102.52)88.45/(780.56～331.13)554.83无金钱豹(52.87～91.20)73.69×(25.43～74.51)46.45×(177.44～332.65)246.99/(588.70～3334.74)2169.72深波状弯曲(45.09～107.58)77.81×(23.05～71.46)43.73×(55.09～573.64)247.00(309.62～5655.02)2177.16深波状弯曲(23.08～30.09)26.02×(18.87～23.17)20.49×(72.36.～89.19)80.81/(298.76～550.98)421.57无小花金钱豹(59.58～96.71)81.30×(16.44～38.44)29.60×(288.91～148.46)224.87/(1477.23～3443.63)2374.95深波状弯曲(49.34～90.32)67.05×(19.24～42.45)25.50×(97.00～396.05)247.98/(740.60～3083.89)1848.27深波状弯曲(21.54～30.92)25.71×(15.49～24.34)18.72×(62.32～88.53)72.38/(257.62～614.38)394.01无长叶轮钟草(46.03～84.76)64.51×(24.14～60.07)38.16×(153.50～279.85)209.59/(1393.76～2430.69)1807.90深波状弯曲(49.12～81.31)61.33×(13.67～56.75)32.14×(103.85～334.56)201.10/(630.67～2488.01)1315.98深波状弯曲(22.15～27.80)24.57×(15.44～21.76)19.75×(66.16～83.06)73.87/(292.93～503.07)405.22无

图2 10种药用植物聚类分析图

3 结论与讨论

本研究对党参、管花党参、金钱豹及长叶轮钟草4个种分别选择10株成熟叶片进行重复试验，结果表明，所观测的同种植物叶表皮细胞形态稳定，且对细胞和气孔器的周长和面积的均值进行单因素方差分析，结果显示均无显著性差异。说明同种植物叶表皮特征是比较稳定的，可以作为种的分类鉴定依据。由于许多叶表皮细胞并不是规则的几何形状，所以长宽的测定人为主观因素较大，所得到的测定值不客观，故在进行聚类分析和编制检索表时没有列入考虑。

《中国植物志》[1]将党参属分为党参亚属、锥果党参亚属和辐冠党参亚属，金钱豹属包括轮钟花属。按照这种分类处理，所观察的党参、管花党参、小花党参、羊乳、银背叶党参均属党参亚属，鸡蛋参和松叶鸡蛋参属于辐冠党参亚属。Qiang Wang等[6]于从分子和花粉角度认为辐冠党参亚属应该从党参属分出。Qiang Wang等[7]又将辐冠党参亚属从党参属中独立出辐冠党参属。染色体资料表明辐冠党参亚属的染色体数目为2 n=14，有别于党参亚属的染色体数目2 n=16[7]。花粉研究表明，党参亚属的花粉粒类型为长沟类型，而辐冠党参亚属的花粉粒类型为短沟类型[5]。根据植物形态特征，党参亚属(花冠钟状，花冠浅裂，根萝卜状)与辐冠党参亚属(花冠辐状，花冠裂片达基部，根球形或卵球形)有显著差异。根据本研究观察的叶表皮细胞大小，党参亚属(周长100～200μm，面积1 000～2 000μm2)与辐冠党参亚属细胞(周长280～350μm，面积4 000～6 000μm2)有显著差异，聚类结果也显示，辐冠党参亚属与党参亚属分别聚在不同的分支上，说明把辐冠党参亚属从党参属中独立成辐冠党参属是合理的。

孙庆文等[9-10]研究报道，小花党参与金钱豹及小花金钱豹的种子大小、形态及种皮纹饰相似，并认为三者之间亲缘关系较近。野外观察两种植物的叶极其相似，区别仅在于是否有毛，而柱头和果实类型上，小花党参(柱头为三裂，果为蒴果)与金钱豹及小花金钱豹(柱头五裂，果为浆果)显著不同，亲缘关系较远。通过观察小花党参、金钱豹及小花金钱豹叶表皮细胞，结果发现细胞形态显著不同，小花党参表皮细胞为波状弯曲，而金钱豹及小花金钱豹为深波状弯曲。

洪德元等[4]根据花粉形态和种皮特征从金钱豹属中恢复了轮钟花属。Yun-Feng Zhang等[14]研究金钱豹属和轮钟花属的染色体，发现金钱豹属的染色体数目为2 n=16，而轮钟花属的染色体数目为2 n=18，染色体数目也表明两者应该分开。2011年出版的《Flora of China》[2]已将轮钟花从金钱豹属中独立。洪德元[4]又根据花粉形态和分子数据结合外部形态再一次验证了轮钟花属是一自然类群。孙庆文[10]采用电子显微镜观察金钱豹属及轮钟花属种子，发现金钱豹及小花金钱豹种皮为条形网状纹饰，长叶轮钟草为孔穴型网状纹饰。在植物外部形态方面，金钱豹和小花金钱豹(草质藤本，宿存花萼着生于浆果基部)与长叶轮钟草(草质直立茎，花萼着生于果实中部)不同，但所观察的金钱豹、小花金钱豹和长叶轮钟草的叶表皮细胞垂周壁均为深波状弯曲，为同一类型。