鐘霞軍 李雁群 黃榮韶
摘要:利用冰凍切片法對廬山石韋和柔軟石韋營養(yǎng)葉片中的皂苷類化合物、蒽醌類化合物及多糖物質(zhì)進(jìn)行了組織化學(xué)定位研究。結(jié)果表明,皂苷類化合物主要積累在營養(yǎng)葉片主脈的薄壁組織和葉片的柵欄組織中,海綿組織、厚角組織、表皮中也有少量皂苷類化合物分布;蒽醌類化合物主要分布在營養(yǎng)葉片主脈的薄壁組織以及葉肉同化組織中,在表皮和韌皮部含有少量的蒽醌類化合物,木質(zhì)部無明顯顯色反應(yīng);而多糖物質(zhì)普遍存在于葉肉同化組織中。從顯色程度上看,廬山石韋皂苷類化合物和多糖物質(zhì)含量高于柔軟石韋,而柔軟石韋的蒽醌類化合物含量則高于廬山石韋。這為石韋資源的合理利用提供了參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞:廬山石韋;柔軟石韋;營養(yǎng)葉片;皂苷類化合物;蒽醌類化合物;多糖物質(zhì);組織化學(xué)定位
中圖分類號:Q949.36+7.2;Q944.56;Q946文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0439-8114(2012)16-3540-05
Histochemical Localization of Foliage Leaves of Pyrrosia sheareri and P. porosa
ZHONG Xia-jun1,LI Yan-qun2,HUANG Rong-shao3
(1. Traditional Chinese Medicine Exhibition Center, Guangxi Traditional Chinese Medical University, Nanning 530001,China;
2. College of Life Science, South China Agricultural University,Guangzhou 510642, China;
3. College of Agriculture,Guangxi University, Nanning 530005,China)
Abstract: Frozen section methods was applied to locate saponins, anthraquinones and polysaccharides in the foliage leaves of Pyrrosia sheareri(Bak.) Ching and P. porosa(C. Presl) Hovenk. The histochemical localization showed that saponins mainly distributed in parenchyma cells of major vein transection and palisade tissue, some existed in spongy tissue, epidermis and phloem. Anthraquinones were mainly detected in parenchyma cells of major vein transection and mesophyll assimilation organization, some were tested in epidermis and phloem; no coloration was observed in xylem. Polysaccharides generally distributed in mesophyll assimilation organization of P. sheareri and P. porosa. The content of saponins and polysaccharides in P. sheareri was higher than that in P. porosa; but the content of anthraquinones was less than that of P. porosa according to color reaction. The results provided data for rational utilization of pyrrosia.
Key words: Pyrrosia sheareri (Bak.) Ching; P. porosa (C. Presl) Hovenk; foliage leaves; saponins; anthraquinones; polysaccharides; histochemical localization
廬山石韋[Pyrrosia sheareri(Bak.)Ching]和柔軟石韋[P. porosa(C. Presl)Hovenk]為水龍骨科(Polypodiaceae)石韋屬(Pyrrosia Mirbel)多年生草本植物,主要分布于我國廣西、廣東、貴州、云南、四川、浙江、江西、湖北、福建及臺灣等?。ㄗ灾螀^(qū)),多生于山野的巖石上或樹上;外形上常按葉型大小不同,分為大葉石韋類和小葉石韋類兩個類群。廬山石韋為大葉石韋,已被《中華人民共和國藥典》收藏為正品石韋;而柔軟石韋為小葉石韋,為非中國藥典藥品。這兩類石韋在臨床應(yīng)用上也各有側(cè)重點(diǎn),小葉石韋主要對腎炎、尿道炎有一定的療效[1-4],而大葉石韋則對氣管炎療效較好[5]。石韋屬植物含皂苷、延胡索酸、咖啡酸、香草酸、蒽醌苷、黃酮類、鞣質(zhì)、β-谷甾醇和綠原酸等多種藥用成分[6-12]。目前在化學(xué)成分[13]、形態(tài)結(jié)構(gòu)[14,15]、含量測定[16-18]和藥理[19]等方面報道不少,但有關(guān)廬山石韋和柔軟石韋藥用成分的組織化學(xué)定位以及積累研究鮮見報道。為了比較不同石韋類群化學(xué)成分在組織器官中的含量差異及其分布,試驗(yàn)通過對廬山石韋和柔軟石韋主要藥用部位營養(yǎng)葉片中皂苷類化合物、蒽醌類化合物及多糖物質(zhì)進(jìn)行了組織化學(xué)定位研究,以期為研究石韋中藥材中的皂苷類化合物、蒽醌類化合物以及多糖物質(zhì)的合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存的途徑提供試驗(yàn)依據(jù),同時為藥用石韋資源的合理利用提供參考。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
柔軟石韋于2007年7月采自廣西壯族自治區(qū)靖西縣安德鎮(zhèn);廬山石韋于2007年7月采自環(huán)江毛南族自治縣愛峒鄉(xiāng),均取生長正常的成熟營養(yǎng)葉片為研究材料。在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測定工作,所用試劑有5%香草醛、冰醋酸、高氯酸、醋酸鉛飽和溶液、38%甲醛、70%酒精、5%NaOH溶液、高碘酸酒精、席夫試劑(Schiff's reagent,品紅亞硫酸試劑)等。儀器主要是廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室已具備的Leica-DMLB顯微鏡、植物切片機(jī)等。
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1皂苷類化合物檢測(香草醛-冰醋酸和高氯酸等量混合的顯色劑測定)將新鮮營養(yǎng)葉片采用冰凍切片法橫切制成25 μm的薄片,在醋酸鉛飽和溶液中浸泡24 h后,滴加等量的5%的香草醛-冰醋酸和等量高氯酸混合的顯色劑,顯色5 min后,觀察葉片組織有無產(chǎn)生從淡紅色→紅色→紫紅色的顏色變化。對照材料用38%甲醛 5 mL+冰醋酸5 mL+70%酒精90 mL配制的FAA固定液浸泡20 d,以除去皂苷類化合物,再用上述混合劑顯色,制成裝片,用Leica-DMLB顯微鏡進(jìn)行觀察并照相。
1.2.2蒽醌類化合物檢測(氫氧化鈉溶液顯色法)①將新鮮營養(yǎng)葉片采用冰凍切片法橫切制成25 μm的薄片,放在載玻片上,滴上去離子水后蓋上蓋玻片,置顯微鏡下直接觀察并拍照。②在前述①的裝片上滴5%NaOH溶液顯色,加蓋玻片后在Leica-DMLB顯微鏡下觀察顯色部位,并照相。
1.2.3多糖物質(zhì)檢測采用高碘酸席夫染色法(Periodic acid-schiff stain,PAS),將新鮮營養(yǎng)葉片采用冰凍切片法橫切制成25 μm的薄片,在高碘酸酒精溶液中處理3 min,在70%酒精中漂洗后滴加席夫試劑處理1 min,流水沖洗5 min后,封片,最后在Leica-DMLB顯微鏡下觀察并照相。
2結(jié)果與分析
2.1皂苷類化合物檢測
試驗(yàn)采用的皂苷類化合物顯色劑是香草醛-冰醋酸和高氯酸混合劑,該顯色劑能與植物中的皂苷類化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成大分子復(fù)合物,并且出現(xiàn)特定的顯色反應(yīng),因此是對植物所含皂苷類化合物定性的一種識別試劑。以5%香草醛-冰醋酸和高氯酸混合劑作為顯色劑滴加后,含有皂苷類化合物的細(xì)胞會呈現(xiàn)出淡紅→紅→紫紅的顏色變化,顏色的深淺與皂苷類化合物的含量呈正相關(guān)關(guān)系[20-23]。從鏡檢結(jié)果(圖1)來看,石韋植物不同種及同種的營養(yǎng)葉片中不同組織部位,其皂苷類化合物的分布和積累情況是不同的。在柔軟石韋和廬山石韋營養(yǎng)葉片主脈橫切面薄壁組織和維管束韌皮部均顯示出紅色物質(zhì)(圖1-1、圖1-4),說明有皂苷類化合物的存在;厚角組織則顯示極淺的紅色(圖1-1、圖1-4),說明此處含少量的皂苷類化合物,而木質(zhì)部顯色不明顯。在營養(yǎng)葉片的整個橫切面中均有皂苷類化合物分布,其中柵欄組織積累最多,顯色最明顯,并且呈紫紅色(圖1-2、圖1-5),表明柵欄組織有較多的皂苷類化合物存在;葉表皮和海綿組織呈淺紅色,反映出含皂苷類化合物相對較少(圖1-2、圖1-3、圖1-5),并且表皮毛顯色不明顯。研究發(fā)現(xiàn),廬山石韋柵欄組織顯色比柔軟石韋柵欄組織明顯,呈紫紅色,表明廬山石韋營養(yǎng)葉片皂苷類化合物含量比柔軟石韋含量高。而經(jīng)70 %的酒精配制的FAA固定液處理的對照材料與顯色劑沒有明顯的顯色反應(yīng).說明皂苷類化合物已被FAA液抽提。
2.2蒽醌類化合物檢測
試驗(yàn)采用的蒽醌類化合物顯色劑是5% NaOH溶液,該顯色劑能與植物中的蒽醌類化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成大分子復(fù)合物,并且出現(xiàn)特定的顯色反應(yīng),因此是對植物所含蒽醌類化合物定性的一種識別試劑。在石韋植物營養(yǎng)葉片橫切面切片上滴加5% NaOH溶液后,會立即產(chǎn)生特定的顯色反應(yīng),出現(xiàn)顏色從淡黃色至橘紅色或深紅色不等的變化。從鏡檢結(jié)果(圖2)來看,石韋植物不同種及同種的營養(yǎng)葉片的不同組織部位中,蒽醌類化合物的分布和積累情況也是不同的。在柔軟石韋和廬山石韋營養(yǎng)葉片主脈橫切面上,顯色部位主要集中在薄壁組織,上有較多細(xì)胞染成紅色(圖2-1、圖2-2、圖2-4),表明該組織含較多的蒽醌類化合物;而表皮部位顯淺紅色(圖2-1、圖2-2、圖2-5),說明蒽醌類化合物含量少;維管束的韌皮部顯色而木質(zhì)部的導(dǎo)管不顯色,厚角組織也無明顯的顯色反應(yīng)(圖2-1、圖2-2、圖2-4),說明它們不含蒽醌類化合物或蒽醌類化合物的含量極低。在營養(yǎng)葉片的柵欄組織和海綿組織中均可看到明顯的顯色反應(yīng),而且有許多細(xì)胞染成了深紅色(圖2-3、圖2-5),特別是在柔軟石韋海綿組織中有較多的細(xì)胞呈深紅色(圖2-3),表明在柔軟石韋海綿組織中分布有較多的蒽醌類化合物。據(jù)顯色的深淺判斷,柔軟石韋營養(yǎng)葉片中的蒽醌類化合物含量要比廬山石韋的高。
在未加5% NaOH溶液的石韋植物營養(yǎng)葉片橫切面上,同化薄壁組織含有葉綠素,因而呈綠色(圖3-1、圖3-2、圖3-4);表皮不具葉綠體,為白色(圖3-2、圖3-4);主脈厚角組織和維管束中含有黃色物質(zhì),呈黃色(圖3-1、圖3-3)。
2.3多糖物質(zhì)
冰凍切片經(jīng)過PAS染色后,會立即產(chǎn)生特定的顯色反應(yīng),變色范圍從淡紅色至深紅色或紫紅。鏡檢結(jié)果表明,營養(yǎng)葉片除了厚角組織被染成紅色外,主脈薄壁細(xì)胞、維管束和柵欄組織、海綿組織以及表皮毛等部位顯色較均勻,也呈紅色(圖4-1、圖4-2、圖4-3、圖4-4),說明柔軟石韋和廬山石韋營養(yǎng)葉片中都含有較多的多糖物質(zhì)。
在未經(jīng)PAS染色直接用顯微鏡觀察的廬山石韋和柔軟石韋營養(yǎng)葉片切片中,同化薄壁組織含有葉綠素,呈綠色(圖3-1、圖3-2、圖3-4);表皮不具葉綠體,為白色(圖3-2、圖3-4);柔軟石韋主脈厚角組織呈無色,而廬山石韋主脈厚角組織和維管束中含有淡黃色物質(zhì),呈淡黃色(圖3-1、圖3-3)。
3小結(jié)與討論
1)應(yīng)用組織化學(xué)定位技術(shù)來確定藥用成分在中藥材中的分布和積累是一種有效的研究手段。皂苷類化合物、蒽醌類化合物、多糖物質(zhì)是石韋屬植物中的主要藥用成分。皂苷類化合物是一類具有較強(qiáng)生理活性的次生代謝產(chǎn)物,其在不同藥材、不同植物組織器官及不同發(fā)育時期存在很大的差異[24-26]。林如等[27]對絞股藍(lán)[Gynostemma pentaphyllum(Thunb.)Mak.]的葉片皂苷類化合物進(jìn)行了定位,結(jié)果表明葉肉組織和葉脈韌皮部顯紫紅和紅色,表皮和厚角組織顯淺紅色。本試驗(yàn)結(jié)果也表明,廬山石韋和柔軟石韋營養(yǎng)葉片的主脈薄壁組織、維管束韌皮部、厚角組織、表皮、柵欄組織和海綿組織中均有不同含量的皂苷類化合物分布,而表皮毛和維管束木質(zhì)部顯色不明顯。彭華勝等[28]研究發(fā)現(xiàn),栽培太子參[Pseudostellaria heterophylla(Miq)Pax ex Pax et Hoffm.]塊根在次生韌皮部與形成層中的皂苷類化合物含量明顯高于次生木質(zhì)部。Nobuyuki等[29]認(rèn)為,蒽醌類化合物存在于葉片表皮下方的同化薄壁組織中。而Bruni等[30]認(rèn)為中央貯水組織也是積累蒽醌類化合物的場所,Beaumont等[31]認(rèn)為蒽醌類化合物可能貯存于維管束中。從本研究的結(jié)果來看,比較支持Nobuyuki的觀點(diǎn),檢測顯示,蒽醌類化合物主要分布在石韋屬植物營養(yǎng)葉片主脈的薄壁組織及葉肉同化組織中,維管束的韌皮部顯色,而木質(zhì)部不顯色,據(jù)此我們推測蒽醌類化合物的運(yùn)輸可能是通過韌皮部進(jìn)行的,當(dāng)然還有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。葉片是植物進(jìn)行光合作用合成糖類物質(zhì)的重要器官,呂洪飛等[32]在石斛屬(Dendrobium Sw.)植物葉片多糖物質(zhì)的組織化學(xué)定位研究中,發(fā)現(xiàn)葉片里染色較深的部位在葉肉細(xì)胞、表皮細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)及韌皮部細(xì)胞的細(xì)胞壁上。章英才等[33]在研究了大黃(Rheum tanguticum Maxim et Balf var. liupanshanense Cheng et Kao)莖和葉中多糖貯藏分布特征后認(rèn)為,葉肉柵欄組織和海綿組織細(xì)胞內(nèi)分布有大量的葉綠體,糖類物質(zhì)在葉肉細(xì)胞中合成,進(jìn)行短暫的貯存后通過一定的途徑經(jīng)由葉柄和莖維管束運(yùn)輸至根莖或根中貯藏積累。本研究也發(fā)現(xiàn)廬山石韋和柔軟石韋營養(yǎng)葉片中含有較多的多糖物質(zhì),但是否運(yùn)輸至石韋葉柄和根狀莖中貯藏積累及其運(yùn)輸途徑還有待進(jìn)一步確認(rèn)。
2)張藝軒等[13]利用高效液相色譜技術(shù)研究大葉石韋和小葉石韋的指紋圖譜,發(fā)現(xiàn)大葉石韋(廬山石韋)與小葉石韋[有柄石韋,Pyrrosia petiolosa (Christ)Ching]的指紋圖譜有較大的差異。我們的研究表明,廬山石韋和柔軟石韋營養(yǎng)葉片中存在著大量的皂苷類化合物、蒽醌類化合物和多糖物質(zhì),它們在石韋植物營養(yǎng)葉片中的分布是多位點(diǎn)的,不同組織中有一定的貯藏與分布;根據(jù)不同組織中細(xì)胞的顯色程度不同,廬山石韋和柔軟石韋營養(yǎng)葉片中皂苷類化合物、蒽醌類化合物和多糖物質(zhì)的含量差異也較大,廬山石韋營養(yǎng)葉片的皂苷類化合物和多糖物質(zhì)含量比柔軟石韋營養(yǎng)葉片的高,而柔軟石韋營養(yǎng)葉片的蒽醌類化合物含量則高于廬山石韋的。《中華人民共和國藥典》中只收錄了石韋[Pyrrosia lingua(Thunb.)Farw.]、廬山石韋、有柄石韋這3種石韋植物作為傳統(tǒng)中藥石韋的原植物[34],但據(jù)本研究發(fā)現(xiàn),柔軟石韋營養(yǎng)葉片具有較高的蒽醌類化合物含量,而蒽醌類化合物是一類具有重要藥用價值的中藥有效成分,具有抗菌消炎、健胃、強(qiáng)壯、通經(jīng)、利尿、祛瘀血、抗腫瘤等作用[35-43]。加上隨著醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展,石韋藥材的用藥量在不斷增加,這造成野生資源的急劇減少。不過據(jù)調(diào)查,柔軟石韋的野生資源在廣西壯族自治區(qū)各地還比較豐富[44],有較好的利用價值。本研究也可為合理開發(fā)利用石韋資源提供參考依據(jù)。
3)試驗(yàn)對廬山石韋和柔軟石韋營養(yǎng)葉片采用氫氧化鈉溶液顯色法進(jìn)行了蒽醌類化合物的組織定位、采用PSA染色法對多糖物質(zhì)進(jìn)行了組織定位、采用香草醛-冰醋酸和高氯酸等量混合劑顯色法對皂苷類化合物進(jìn)行了組織定位,3種方法都成功地產(chǎn)生了從淡色-深色的復(fù)合顯色變化,顯示出廬山石韋和柔軟石韋營養(yǎng)葉片中有皂苷類化合物、蒽醌類化合物以及多糖物質(zhì)的存在,且不同組織中顏色深淺不同,其色度變化與石韋活性成分含量呈正比關(guān)系,顯色反應(yīng)靈敏,完全可以作為快速定性識別、定位檢測石韋屬植物營養(yǎng)葉片中的皂苷類化合物、蒽醌類化合物以及多糖物質(zhì)的方法應(yīng)用。
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