药用柴胡的结构发育与主要药用成分积累关系的研究

论文摘要

北柴胡(Bupleurum chinense DC.)和狭叶柴胡(Bupleurum scorzonerifoliumWilld)隶属于伞形科(Umbelliferae)柴胡属(Bupleurum L.),为多年生草本植物,是《中国药典》收录的药用柴胡的原植物。两者的药用部位都是根,主要药用成分是柴胡皂苷及黄酮类化合物。本文应用植物解剖学、组织化学和植物化学等方法,系统研究了两种柴胡成年植株各器官的结构,北柴胡营养器官的发生发育规律,柴胡皂苷及黄酮类化合物在两种柴胡营养器官中的组织化学定位及含量的动态变化规律,探讨其结构、发育与主要药用成分积累的关系。研究结果如下:北柴胡根的初生结构的分化与次生结构的发生过程包括4个阶段:即原分生组织阶段、初生分生组织阶段、初生生长和次生生长阶段。原分生组织由3群原始细胞组成,其细胞具有典型分生组织细胞学特征;初生分生组织包括根冠原、表皮原、皮层原和中柱原。初生结构由表皮、皮层和中柱组成。初生木质部为二原型。次生生长主要是依靠维管形成层和木栓形成层的活动来完成。其木栓形成层由中柱鞘细胞恢复分裂能力而形成。但中柱鞘细胞在形成木栓形成层前,先进行平周分裂,形成了由多层细胞组成的中柱鞘细胞环。因此,北柴胡根的次生结构从外到内由周皮、中柱鞘薄壁细胞环和次生维管组织组成。此外,根的次生木质部中木纤维发达,且成群分布。狭叶柴胡根的次生结构与北柴胡相似。北柴胡茎的发育也包括原分生组织、初生分生组织、初生生长和次生生长4个阶段。原分生组织由原套和原体组成,其衍生细胞分化形成茎的初生分生组织。初生分生组织由原表皮、基本分生组织和原形成层组成。初生分生组织的衍生细胞分化形成茎的初生结构,包括表皮、皮层、维管束、髓和髓射线。随着茎的继续发育,维管形成层开始活动,由束中形成层产生次生韧皮部和次生木质部分子;而束间形成层仅产生薄壁细胞组成宽的射线。后来这些薄壁组织细胞细胞壁加厚且木质化成为厚壁组织。因此,北柴胡茎中的维管束始终保持分离状态,中间由厚壁组织相连。同时,北柴胡的茎始终未产生周皮。狭叶柴胡茎的次生结构也与北柴胡相似。北柴胡叶的发育包括原分生组织、初生分生组织及成熟结构3个阶段。北柴胡的叶为异面叶,由叶片和叶柄组成。叶片由表皮、叶肉和叶脉组成。其中叶肉发达,由栅栏组织和海绵组织构成,栅栏组织为1层细胞,海绵组织由3—5层细胞构成,两者各约占叶肉厚度的1/2。而狭叶柴胡的叶为等面叶。叶肉发达,在叶的两面都有栅栏组织分布,栅栏组织中间为海绵组织。北柴胡和狭叶柴胡营养器官的组织化学定位表明,柴胡皂苷遇到特定的显色剂能呈现淡红→红→紫红的颜色变化,可以以此来确定柴胡皂苷在各器官中的积累位置。参照上述解剖学研究结果表明:在根中,中柱鞘、维管形成层及维管形成层产生的次生韧皮部、次生木质部中的薄壁组织细胞为其主要积累部位;在茎中,表皮和皮层为柴胡皂苷主要的分布部位,另外在维管束中的维管形成层和韧皮薄壁组织细胞中也有少量积累;在叶中,则主要分布在表皮和叶肉组织中,叶脉中不存在皂苷类成分。黄酮类化合物是两种柴胡中另一种主要的药用成分。其经5%的NaOH溶液染色后会产生特定的颜色反应,经1%醋酸镁甲醇溶液或NA溶液染色后在荧光显微镜的蓝色激发光的激发下能发出特定颜色的荧光。运用以上显色剂对两种柴胡营养器官中黄酮类化合物进行的组织化学定位研究表明:两者中黄酮类化合物主要分布在其地上部分,在根中含量很少。用黄酮显色剂处理茎、叶的切片时,结果显示:黄酮类化合物在茎中主要分布在表皮、棱角处的厚角组织、部分皮层细胞以及髓鞘细胞中,而在叶中则主要分布在表皮和厚角组织中。但用黄酮显色剂处理根的切片则难以准确确定黄酮类化合物存在的具体位置。植物化学研究表明,北柴胡各器官中柴胡总皂苷的含量,根中最高;狭叶柴胡中以成熟果实中最高,根中也比较高。因此,《中国药典》规定两种柴胡均以根入药是具有科学依据的。在两种柴胡根的不同部分中,柴胡总皂苷及柴胡皂苷a的含量都是皮部中的含量高于木质部,侧根中的含量高于主根。因此,可以用皮部与木质部之比作为判断柴胡皂苷含量的组织学标准。同时,从药材的外观性状来看,应以主根细长、侧根多者的质量为佳。根据不同年生的北柴胡根中的柴胡总皂苷及柴胡皂苷a含量测定结果表明:1年生成熟根中柴胡皂苷的含量高于2年生成熟根。因此,北柴胡可以当年采收,此时药材中的柴胡皂苷含量高,药材质量好。但从生产实际考虑,1年生的生物产量比较低,经济效益差,而2年生北柴胡的生物产量高,柴胡皂苷的总含量高,所以可以从实际出发确定北柴胡药材的适宜采挖年限。北柴胡不同生长季节根中的柴胡皂苷含量存在差异。对整个生长期内柴胡皂苷含量的动态变化分析得出:春季营养期和秋季果熟期的北柴胡中的皂苷含量都比较高,相差不明显。但按有效成分收量(根重×有效成分含量)作为确定采收期的指标,则北柴胡的最佳采收期应在秋季果熟期,即10月中、下旬。此时,其干重和柴胡皂苷的含量都高。不同产地北柴胡和狭叶柴胡药材中柴胡皂苷含量差异较大,通过比较研究显示:同一药材中柴胡总皂苷含量高者,柴胡皂苷a含量不一定高,反之亦然。因此,不能单独用柴胡总皂苷或柴胡皂苷a的含量来评价药材的质量,要两者均高才是质量比较好的药材。不同产地药材中柴胡皂苷含量的差异与当地的气候、种植环境、采挖时期及栽培方式等多种因素有关。因此,为了控制药材质量稳定并不断提高,在实施中药GAP中,应深入研究影响药材质量变化的各种因素,以保证药材的产量和质量。对北柴胡和狭叶柴胡各器官中黄酮类化合物含量的测定研究表明,黄酮类化合物主要存在于叶和生殖器官中,两者根中黄酮类化合物的含量都很少,与组织化学的研究结果一致。所以出现这种结果,可能与黄酮类化合物是紫外线的主要吸收物及黄酮类化合物的其他生理功能有关。北柴胡和狭叶柴胡茎、叶在不同发育时期中,黄酮类化合物的含量均在盛花期最高,经过一定的波动,在枯萎前期又恢复到一个比较高的水平。黄酮类化合物也是一类重要的药用成分。因此,建议在植株枯萎前采挖其根时,采收地上部分,提取其中的黄酮类化合物,以此达到综合开发利用这两种药用植物的目的。从以上研究结果反映,两种药用柴胡的结构、发育与其主要药用成分的积累具有相关性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 药用柴胡的研究概况
• 第一节 药用柴胡的生物学研究
• 1.药用柴胡在柴胡属中的分类位置
• 2.药用柴胡的地理分布及生态环境
• 2.1 北柴胡的地理分布及生境
• 2.2 狭叶柴胡的地理分布及生境
• 3.药用柴胡各器官的形态和结构
• 3.1 营养器官的形态和结构
• 3.1.1 根的形态结构
• 3.1.2 茎的形态结构
• 3.1.3 叶的形态结构
• 3.2 生殖器官的形态
• 3.2.1 花的形态
• 3.2.2 果实及种子的形态
• 3.2.3 花粉的形态
• 4.药用柴胡种子的特性
• 4.1 药用柴胡种子的生物学特性
• 4.2 药用柴胡种子的萌发特性
• 5.药用柴胡的生长发育规律
• 6.药用柴胡的核型分析
• 7.药用柴胡的组织化学
• 第二节 药用柴胡的化学成分及药理作用研究
• 1.药用柴胡的化学成分
• 1.1 北柴胡中所含的主要化学成分
• 1.2 狭叶柴胡中所含的化学成分
• 2.药用柴胡的药理作用
• 2.1 解热,抗病毒,抗细菌内毒素
• 2.2 抗炎
• 2.3 降血脂
• 2.4 促酶分泌
• 2.5 保肝作用
• 2.6 提高免疫力
• 2.7 抗肿瘤作用
• 2.8 抗惊厥作用
• 2.9 对消化系统疾病的作用
• 2.10 对心血管疾病的作用
• 第三节 药用柴胡的栽培技术和采收加工
• 1.药用柴胡的繁殖技术
• 2.药用柴胡的田间管理
• 3.药用柴胡的病虫害防治
• 4.药用柴胡的采收和加工
• 第四节 药用柴胡研究中存在的问题及本研究的目的和意义
• 1.药用柴胡研究中存在的问题
• 2.本研究的目的和意义
• 第二章 研究材料和方法
• 第一节 研究材料
• 1.解剖学材料
• 2.组织化学材料
• 3.植物化学材料
• 第二节 研究方法
• 1.解剖学方法
• 2.组织化学方法
• 2.1 柴胡总皂苷的组织化学定位方法
• 2.2 柴胡黄酮类化合物的组织化学定位方法
• 3.植物化学方法
• 3.1 柴胡总皂苷含量的测定方法
• 3.1.1 仪器与试剂
• 3.1.2 样品溶液的制备
• 3.1.3 标准曲线的绘制
• 3.1.4 样品溶液的测定
• 3.1.5 精密度、重复性、稳定性及加样回收率试验
• 3.1.5.1 精密度试验
• 3.1.5.2 重复性试验
• 3.1.5.3 稳定性试验
• 3.1.5.4 加样回收率试验
• 3.2 柴胡皂苷a含量的测定方法
• 3.2.1 仪器及色谱条件
• 3.2.2 样品溶液的制备
• 3.2.3 标准曲线的绘制
• 3.2.4 样品溶液的测定
• 3.2.5 精密度、重复性、稳定性及加样回收率试验
• 3.2.5.1 精密度试验
• 3.2.5.2 重复性试验
• 3.2.5.3 稳定性试验
• 3.2.5.4 加样回收率试验
• 3.3 黄酮类化合物含量的测定方法
• 3.3.1 仪器与试剂
• 3.3.2 样品溶液的制备
• 3.3.3 标准曲线的绘制
• 3.3.4 样品溶液的测定
• 3.3.5 精密度、重复性、稳定性及加样回收率试验
• 3.3.5.1 精密度试验
• 3.3.5.2 重复性试验
• 3.3.5.3 稳定性试验
• 3.3.5.4 加样回收率试验
• 第三章 研究结果
• 第一节 北柴胡各器官的结构、发育与其主要药用成分的积累
• 1.各器官的形态解剖学特征
• 1.1 根的发育解剖学研究
• 1.1.1 根尖及其组织分化
• 1.1.2 根的初生结构及其分化
• 1.1.3 根的次生结构及其形成
• 1.2 茎的发育解剖学研究
• 1.2.1 茎尖及其组织分化
• 1.2.2 茎的初生结构及其分化
• 1.2.3 茎的次生结构及其形成
• 1.3 叶的发育解剖学研究
• 1.4 苞片的结构特征
• 1.5 花的结构特征
• 1.6 果实和种子的结构特征
• 2.各营养器官中主要药用成分的组织化学定位
• 2.1 营养器官中柴胡总皂苷的组织化学定位
• 2.2 营养器官中黄酮类化合物的组织化学定位
• 3.各营养器官中主要药用成分含量的比较
• 3.1 各器官中柴胡总皂苷及柴胡皂苷a含量的比较
• 3.1.1 不同年限、不同器官中柴胡总皂苷含量的比较
• 3.1.2 不同年限根中柴胡总皂苷及柴胡皂苷a含量的变化
• 3.1.3 不同生长发育时期根中柴胡总皂苷及柴胡皂苷a含量的动态变化
• 3.1.4 根的不同部位中柴胡总皂苷及柴胡皂苷a含量的比较
• 3.1.5 不同产地的北柴胡药材中柴胡总皂苷和柴胡皂苷a含量的比较
• 3.1.6 陕西省不同地区的北柴胡药材中柴胡总皂苷和柴胡皂苷a含量的比较
• 3.2 北柴胡各器官中黄酮类化合物含量的比较
• 3.2.1 不同年限、不同器官中黄酮类化合物含量的比较
• 3.2.2 不同生长发育时期茎、叶中黄酮类化合物含量的动态变化
• 第二节 狭叶柴胡各器官的的结构、发育与其主要药用成分的积累
• 1.各器官的形态解剖学特征
• 1.1 根的结构特征
• 1.2 茎的结构特征
• 1.3 叶的结构特征
• 1.4 苞片的结构特征
• 1.5 花的结构特征
• 1.6 果实和种子的结构特征
• 2.各营养器官中主要药用成分的组织化学定位
• 2.1 营养器官中柴胡总皂苷的组织化学定位
• 2.2 营养器官中黄酮类化合物的组织化学定位
• 3.各器官中主要药用成分含量的比较
• 3.1 各器官中柴胡总皂苷和柴胡皂苷a含量的比较
• 3.1.1 不同器官中柴胡总皂苷含量的比较
• 3.1.2 根的不同部位中柴胡总皂苷及柴胡皂苷a含量的比较
• 3.1.3 不同产地的狭叶柴胡药材中柴胡总皂苷及柴胡皂苷a含量的比较
• 3.2 各器官中黄酮类化合物含量的比较
• 3.2.1 不同器官中黄酮类化合物含量的比较
• 3.2.2 不同发育时期茎、叶中黄酮类化合物含量的动态变化
• 第四章 总结和讨论
• 1.北柴胡和狭叶柴胡根和茎的结构发育特点
• 1.1 根的结构发育特点
• 1.2 茎的结构发育特点
• 2.北柴胡和狭叶柴胡中分泌道的结构特点及在各器官中的分布
• 3.北柴胡和狭叶柴胡器官的结构与主要药用成分积累的关系
• 3.1 主要药用成分在两种柴胡营养器官中的积累分布规律
• 3.2 主要药用成分在两种柴胡器官中的含量变化规律
• 3.2.1 柴胡总皂苷及柴胡皂苷a含量的变化规律及其应用
• 3.2.2 黄酮类化合物含量的变化特点及其应用
• 4.北柴胡和狭叶柴胡的比较
• 4.1 北柴胡和狭叶柴胡营养器官外部形态的比较
• 4.2 北柴胡和狭叶柴胡营养器官内部结构的比较
• 4.3 北柴胡和狭叶柴胡营养器官中主要药用成分的比较
• 参考文献
• 图版说明
• EXPLANATION OF PLATES
• 图版
• 附录:攻读博士学位期间发表的论文、参与的科研课题、参加的学术会议和获奖情况
• 致谢