紫金龙营养器官组织结构和组织化学定位研究

朱新焰，杨维泽，杨绍兵，曩兴丽，杨竹雅，季鹏章，张金渝

(1.云南省农业科学院药用植物研究所，昆明 650223；2.云南农业大学热带作物学院，云南 普洱 665099；3.云南中医药大学，昆明 650500)

【研究意义】紫金龙[Dactylicapnosscandens(D.Don) Hutch.]是罂粟科 (Papaveraceae)紫金龙属多年生藤本植物，药用其根，主产于中国云南、四川、广西和西藏等西南省区[1]。具有镇痛、止血、消炎等功效，主要用于治疗牙痛、外伤肿痛、胃痛等各类疼痛及血崩、内伤出血、跌打损伤等病症[2-3]。紫金龙是中国民族民间传统药材，药用历史悠久，功效确切。由于用量较大，野生资源采挖严重，药材常有参伪现象[4-5]。因此，有必要对紫金龙的药用部位及茎、叶等器官进行研究，探索各器官化学成分的种类及分布量，为资源开发利用提供依据。[6-7]。【前人研究进展】对紫金龙的研究主要在资源调查、栽培技术及根的化学成分研究等方面[8-11]，对紫金龙营养器官组织结构及组织化学定位的系统研究尚未见报道。【本研究切入点】目前，紫金龙以根入药，茎、叶等非药用部位常遭废弃，对资源造成了比较严重的浪费。利用组织显微及化学定位方法，从而分析紫金龙各营养器官的显微组织结构和黄酮、多糖、生物碱及皂苷等成分在不同器官的各组织中的储存与分布特征，从而充分利用资源，减少相关化学物质的流失[12]。【拟解决的关键问题】揭示紫金龙不同器官的显微构造特征和主要化学物质的分布积累特征，为紫金龙资源的保护和可持续利用提供理论依据[13]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

紫金龙样品采自保存于云南省农业科学院滇中药用植物资源圃，经云南中医药大学杨竹雅副教授鉴定为紫金龙[Dactylicapnosscandens(D.Don) Hutch.]，样品标本均保存于云南省农业科学院药用植物标本室。

试剂：乙醇、品红、香草醛、冰醋酸、高氯酸、亚硫酸氢钠、偏重亚硫酸钠、高碘酸、氢氧化钠、碱式硝酸铋、碘化钾等试剂均为分析纯，水为纯化水。

仪器：HS-2026型生物组织切片机；KH5200DE型数控超声波清洗器(昆山禾创超声仪器有限公司)；TGL-16M离心机(湖南湘仪仪器有限公司)；AR124CN电子分析天平(奥豪斯上海有限公司)；DHG-9023A电热恒温鼓风干燥箱；Nikon 80i型显微镜(日本尼康公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 器官显微构造 各营养器官样品均采自相同生长年限的紫金龙植株，先用FAA液将各器官组织进行固定，再用乙醇梯度脱水，将各器官分别进行徒手切片和石蜡制片，各切片厚度约为12～30 μm，制片后分别在不同显微镜倍数下观察并拍照记录[14-15]。

1.2.2 组织化学染色及定位 制片：分别对紫金龙的3个营养器官进行切片、制片，各器官样品分别选取10～15张组织结构完整、无碎片及细胞清晰的切片分别进行黄酮、生物碱、多糖及皂苷等物质的染色和定位后，于不同倍数显微镜下观察并分析结果。

显色反应及物质定位：依据黄酮、生物碱、多糖及皂苷类物质的特征显色反应，分别以5%NaOH水溶液、改良碘化铋钾试剂、高碘酸—希夫试剂及等量的5%香草醛—冰醋酸和高氯酸试剂对黄酮、生物碱、多糖及皂苷类物质进行显色和定位。4种物质与上述相应显色试剂反应后分别显黄色、橙黄色或橙红色、红色至紫红色、粉红色至红色[16-17]。

1.2.3 显微观察方法及数据分析 选取紫金龙根、茎、叶3种营养器官的10张显色切片，对各切片的不同组织区域、细胞进行观察，各区域均选取6个不同视野；并使相同倍数的观察面积相等，统计不同组织各视野中的染色颗粒状物质的数量，取平均值。根据组织中着色颗粒物质的数量和密度等，依次划为6个等级，其中“/”为未见显色，显色程度从低到高分别用1～5个“+”表示[18-20]。

2 结果与分析

2.1 紫金龙根的组织构造及组织化学定位

2.1.1 显微构造特征 木栓层为2～4列(图1-A)，类长方形或不规则形，有的细胞内可见棕色物质。皮层较宽，薄壁组织中可见含黄色挥发油的乳汁管，薄壁细胞内含淀粉粒。形成层环较明显。射线贯穿木质部及韧皮部。木质部可见木纤维，导管直径约26～140 μm。薄壁细胞内有大量淀粉粒，直径约5～37 μm，脐点类型多样，复粒多由2～4分粒组成。

2.1.2 物质定位及分布积累特征 黄酮：皮层薄壁细胞及木质部组织细胞显色较深(表1，图1-B)，乳汁管及韧皮部组织中黄色较浅，黄酮类成分分布较少。各组织黄酮分布量为皮层>木质部>韧皮部。

表1 紫金龙根的组织中4种化学成分分布多度

生物碱：大量皮层薄壁组织和韧皮部组织细胞显橙黄色(图1-C)，分布有极多的生物碱类成分，而木质部及其它组织细胞则染色较浅。各组织生物碱分布数量为皮层>韧皮部>木质部。

多糖：皮层及木质部组织多显紫红色(图1-D)，多糖大量储藏在皮层及木质部组织中，韧皮部可见红色颗粒及团块，木栓层有少量分布，各组织多糖分布数量为皮层>木质部>韧皮部。

皂苷：皂苷较多分布在皮层组织中(图1-E)，其次为韧皮部组织细胞，2种组织均多显红色，木栓层及木质部有少量分布。各组织皂苷分布数量为皮层>韧皮部>木质部。

A：根的组织结构图；B：根中黄酮分布;C:根中生物碱分布;D:根中多糖分布;E: 根中皂苷分布。a：皮层(40×)；b：维管束(40×)；Pa：基本薄壁组织；Co：皮层；Vb：维管束；Ph：韧皮部；Xy：木质部；Fl：黄酮；Al：生物碱；Po：多糖；Sa：皂苷A: Tissue structure of roots; B: Distribution of flavonoids in roots; C: Distribution of alkaloids in roots; D: Distribution of polysaccharides in roots; E: Distribution of saponins in roots.a: The cortex (40×); b:The vascular bundles (40×); Pa: Parenchyma; Co: Cortex; Vb: Vascular bundle; Ph: Phloem; Xy: Xylem; Fl: Flavone; Al: Alkaloid; Po: Polysaccharide; Sa: Saponin图1 紫金龙根的组织构造及组织化学定位Fig.1 Tissue structure and histochemical localization in roots of Dactylicapnos scandens

2.2 紫金龙茎的组织构造及组织化学定位

2.2.1 显微构造特征 表皮细胞1～2列(图2-A)，类长方形、类正方形、外壁光滑。皮层细胞多呈不规则多边形或类圆形，细胞间隙明显。表皮内侧可见1列含叶绿体的类圆形或不规则形薄壁细胞。维管束外韧型、环状排列。乳汁管散在于皮层及韧皮部的薄壁组织中，内含黄色乳汁状分泌物。木质部导管多为径向排列，偶散在，直径约4.3～35 μm。木纤维多成群分布，直径约1.8～4.6 μm。髓部较宽，多中空。

2.2.2 物质定位及分布积累特征 黄酮：部分皮层薄壁组织及韧皮部组织细胞显黄色(图2-B)，这2种组织是黄酮类成分的主要分布场所，表皮、乳汁管及木质部细胞可见少量分布。各组织黄酮分布数量为皮层>韧皮部>木质部(表2)。

表2 紫金龙茎的组织中4种化学成分分布多度

生物碱：生物碱大量分布在皮层组织中，染色多呈橙黄色颗粒状或团块状(图2-C)。韧皮部及木质部组织细胞及细胞间隙染色多呈橙红色或橙色，表皮细胞则少数染色。各组织生物碱分布数量为皮层>韧皮部>木质部。

多糖：多糖在整个组织均有分布，以皮层组织细胞染色最深(图2-D)，韧皮部及木质部组织细胞内及细胞壁多数显红色或紫色。表皮细胞亦有分布。各组织多糖分布数量为皮层>韧皮部≥木质部。

A：茎的组织结构；B：茎中黄酮分布；C：茎中生物碱分布；D：茎中多糖分布；E：茎中皂苷分布。a：皮层(40×)；b：维管束(40×)；Ep：表皮；Pa：基本薄壁组织；Co：皮层；Vb：维管束；Ph：韧皮部；Xy：木质部；Fl：黄酮；Al：生物碱；Po：多糖；Sa：皂苷A : Tissue structure of stem; B: Distribution of flavonoids in stems; C: Distribution of alkaloids in stems; D: Distribution of polysaccharides in stems; E: Distribution of saponins in stems.a: The cortex (40×); b:The vascular bundles (40×); Ep: Epidermis; Pa: Parenchyma; Co: Cortex; Vb: Vascular bundle; Ph: Phloem; Xy: Xylem; Fl: Flavone; Al: Alkaloid; Po: Polysaccharide; Sa: Saponin图2 紫金龙茎的组织构造及组织化学定位Fig.2 Tissue structure and histochemical localization in stems of Dactylicapnos scandens

皂苷：靠近表皮的2～3层皮层细胞显紫红色(图2-E)，显示该区域有大量皂苷分布，韧皮部及木质部组织细胞中亦有一定量分布，表皮细胞可见少量分布。各组织皂苷分布数量为皮层>韧皮部>木质部。

2.3 紫金龙叶的组织构造及组织化学定位

2.3.1 显微构造特征 两面叶表皮均外被角质层；表皮细胞长圆形或近长方形(图3-A)。主脉处的表皮细胞壁均略增厚；此处上、下表皮内侧均分布1～2层厚角组织细胞。海绵组织可见，栅栏组织细胞排列紧密。主脉维管束为外韧型，木质部导管径向排列，射线明显。侧脉维管束外被1层薄壁鞘细胞。偶见细小草酸钙结晶散在于表皮、叶脉及叶肉薄壁组织细胞中。

2.3.2 物质定位及分布积累特征 黄酮：叶片黄酮储存量较少(表3，图3-A)，主要在叶肉薄壁细胞中，木质部组织显黄色。表皮及韧皮部分布则极少。叶片各组织黄酮分布数量依次为为叶肉>维管束>表皮(因叶片维管组织不甚发达，所以将韧皮部、木质部等相关组织进行综合分析，不再细分，后同)。

表3 紫金龙叶的组织中4种化学成分分布多度

生物碱：在叶肉细胞中多数呈橙黄色滴状、颗粒状或团块状(图3-B)。木质部组织细胞则多呈橙红色。韧皮部及表皮组织染色极浅或未见染色。各组织生物碱分布数量为叶肉>维管束>表皮。

多糖：叶肉细胞中多糖多呈紫色、紫红色颗粒状(图3-D)，维管束组织则多显红色。表皮细胞显色较浅。叶片除上下表皮分布外，多糖在维管束及叶肉组织细胞中分布极多，各组织多糖分布数量为叶肉>维管束>表皮。

A：叶的组织结构；B：叶中黄酮分布；C：叶中生物碱分布；D：叶中多糖分布；E：叶中皂苷分布。a：皮层(40×)；b：维管束(40×)；Ep：表皮；Pa：基本薄壁组织；Co：皮层；Vb：维管束；Ph：韧皮部；Xy：木质部；Me：叶肉细胞；Fl: 黄酮；Al：生物碱；Po：多糖；Sa：皂苷A: Tissue structure of leaves; B: Distribution of flavonoids in leaves; C: Distribution of alkaloids in leaves; D: Distribution of polysaccharides in leaves; E: Distribution of saponins in leaves.a: The cortex (40×); b:The vascular bundles (40×); Ep: Epidermis; Pa: Parenchyma; Co: Cortex; Vb: Vascular bundle; Ph: Phloem; Xy: Xylem; Me: Mesophyll cell；Fl: Flavone; Al: Alkaloid; Po: Polysaccharide; Sa: Saponin图3 紫金龙叶的组织构造及组织化学定位Fig.3 Tissue structure and histochemical localization in leaves of Dactylicapnos scandens

皂苷：叶中皂苷分布较少(图3-E)，木质部组织细胞显浅红色，叶肉偶见粉红色滴状皂苷类物质，在表皮及韧皮部组织细胞中则分布很少。各组织皂苷分布数量为维管束>叶肉>表皮。

2.4 紫金龙3种营养器官黄酮、生物碱、多糖、皂苷等4类物质相对分布量及平均分布密度比较

在相同观察视野面积下，对各营养器官内4种物质的分布量进行分析(表4)，生物碱与皂苷类物质在根、茎、叶中的平均分布量均呈递减趋势，黄酮类物质在叶中分布量较少，根与茎中则相似。多糖类物质在根中分布较多，茎、叶中分布量相似。

表4 紫金龙各器官4种化学成分分布量分析

3 讨 论

通过对紫金龙3种营养器官的组织构造的切片观察与分析，测量并阐明了导管、纤维、维管束、乳汁管、淀粉粒、栅栏组织等组织细胞的形态、大小或结构等特征[21]。通过组织化学定位及分析，初步明确了紫金龙4种化学成分的组织分布、相对储存量和分布密度等特征。根和茎的皮层较为宽广，4种化学成分在薄壁组织细胞中分布较多。维管束组织中也有不同程度的分布量。这与植物基本薄壁组织储存物质和维管束运输物质的基本功能相统一[22-23]。

关于紫金龙中生物碱类化学成分的研究比较多，但有关化学成分及药理活性等方面尚待深入研究。紫金龙叶和茎等非药用部位占其总生物量的20%～25%，并且两者的黄酮、生物碱、多糖及皂苷类等成分均有不同程度的分布量，而这些非药用部位常被废弃。随着以紫金龙为制药原料的需求量的攀升，其药材价格也在不断上升，导致紫金龙野生资源迅速衰减，故要加强对非药用部位的开发利用，提高资源综合利用效率[12,23]。

4 结 论

研究明确了紫金龙根、茎及叶3种营养器官的显微组织构造类型及特征，可以作为紫金龙正品基源植物、药材及饮片的鉴别依据；根、茎、叶3种营养器官均有黄酮、生物碱、多糖及皂苷的分布，但各自分布的部位及组织细胞有所不同。研究结果可为紫金龙资源的开发利用提供参考依据。这对减少资源浪费、保护及合理开发资源具有重要意义。