中国芍药组7种植物根的生长轮及其在赤芍类药材鉴别中的应用

储姗姗+查良平+段海燕+徐涛+彭华胜

[摘要] 药材的生长年限与其质量息息相关，近年来兴起的“草本植物生长轮”被用于判别多年生双子叶草本植物的生长年限。该研究结合常规石蜡切片和徒手切片方法，对芍药Paeonia lactiflora、草芍药P. obovata、川赤芍P. veitchii、美丽芍药P. mairei、窄叶芍药P. anomala、新疆芍药P. sinjiangensis和块根芍药P. anomala var. intermedia 7种植物的根和就地引种栽培芍药的主根进行解剖学研究。结果显示，芍药组7种植物的根在显微结构上存在一定差异，可用于不同种之间的鉴别；芍药组7种植物根的次生木质部中，口径较大的导管和周围的小导管或木纤维聚集呈团块状分布，切向断续排列成与形成层平行的环，均形成清晰的生长轮；吉林四平就地引种栽培的一至四年生的芍药主根中均有生长轮，且与其生长年限一致。该研究报道了芍药组7种植物的生长轮现象，由于野生芍药组植物根中生长轮特点与栽培的芍药类似，因此可为其生长年限提供判别依据，也可为赤芍类药材的质量评价研究奠定基础。

[关键词] 芍药； 生长轮； 赤芍； 年限鉴别

[Abstract] The growth years of medicinal materials are closely related to their quality， and "Herb-chronology" has been used to determine the growth years of perennial dicotyledonous plants in recent years. On the basis of conventional paraffin section and freehand section， the anatomical study on roots of seven Sect. Paeonia species and main roots of cultivated Paeonia lactiflora was conducted in this paper. The results showed that， there existed some differences in microstructure of the seven species such as P. lactiflora， P. obovata， P. veitchii， P. mairei， P. anomala， P. sinjiangensis and P. anomala var. intermedia， and this could be used to distinguish different species. In the roots of seven Sect. Paeonia species， distinct growth rings were formed because that the different diameters or density of xylem vessels in the secondary xylem formed clusters and arranged interrupted rings in tangential direction. There were growth rings in the main roots of P. lactiflora cultivated 1-4 years in Siping， Jilin， which were all consistent with their growth years. Due to the similar growth characteristics between wild Sect. Paeonia species and cultivated P. lactiflora， the growth rings can provide a basis for the age identification and lay the foundation for the quality evaluation of Paeoniae Radix Rubra.

[Key words] Paeonia lactiflora； growth rings； Paeoniae Radix Rubra； age identification

传统中医药认为中药的质量与其采收时间息息相关，如孙思邈在《备急千金要方》中强调：“早则药势未成，晚则盛势已歇”^[1]。中药的采收时间包括采收期和采收年限，其中采收期往往遵循一定采收时节，而采收年限则易受到市场等人为因素影响^[2]。因此，判别多年生药材的生长年限可为中药的质量评价提供科学依据。中药材中80%来源于植物，主要以植物的根、根状茎、茎、花、果实、种子等各器官作为临床药用。其中多年生木本植物茎类药材的生长年限可根据木本植物形成层规律性活动产生的年轮来判别^[3]，而部分皮类药材的生长年限可根据树皮横切面所见纤维束环带为指标，显示出“树皮年轮”来鉴别^[4]。对于绝大多数来源于多年生草本植物的根及根状茎类药材，其生长年限的鉴别仍缺少科学的判断依据。近年来，双子叶草本植物根中的生长轮现象得到国内外学者越来越多的关注，被称为“Herb-chronology”^[5-9]。已有研究表明在中药黄芪^[10-11]、丹参^[12]、人参^[13]、黄芩^[14]、川续断^[15]等植物的根中有生长轮的存在。

芍药属Paeonia芍药组Sect. Paeonia的植物均为多年生草本，在中国有8种，6变种^[16]。芍药组多种植物的根均可药用，其中白芍、赤芍为2味常用中药^[17]。白芍为栽培芍药Paeonia lactiflora Pall.的根去皮水煮而成，课题组前期研究发现安徽亳州、浙江磐安、四川中江和山东菏泽四大产地6个栽培品种的芍药根中有清晰可见的生长轮，并可应用于年限鉴别^[18]。赤芍为野生的芍药P. lactiflora和川赤芍P. veitchii Lynch的根直接干燥而成，因来自野生资源，其生长年限难以判别。此外，草芍藥P. obovata Maxim.、窄叶芍药P. anomala L.、美丽芍药P. mairei Levl.等芍药组多种植物也常作为赤芍的地方习用品^[19]。赤芍类药材均来源于多年生草本的根，其质量优劣与其生长年限密切相关，因此若能准确判断野生芍药组植物的生长年限，将为赤芍类药材的质量评价提供依据。野生的芍药组植物在中国分布广泛，芍药组不同种植物根中是否也存在生长轮？能否为其生长年限的判别提供依据？本文对不同地区芍药组7种植物根的显微结构进行观察，并对吉林省四平市引种栽培的芍药主根进行显微研究，观察其根中生长轮的存在情况，以期为野生芍药的生长年限的判别提供依据。endprint

1 材料

野生的芍药组7种植物均来自不同地区（表1），材料由安徽中医药大学彭华胜教授提供并鉴定。

考虑到在野生的芍药组植物中，即使根中有生长轮，但因其野生，生长轮是否对应生长年限依然难以判别。芍药P. lactiflora在吉林省四平市已有小规模就地引种栽培，栽培年限明确，且与野生芍药种质、生长环境一致，因此采集该地一至四年生的芍药样品各5～6株进行实验研究。

2 方法

2.1 石蜡切片制备 芍药为肉质直根，根的直径较粗。为观察到根的断面整体显微特征，选取完整的断面或二分之一以上的断面做切片。材料经FAA固定液固定，系列乙醇脱水、透蜡、包埋后常规石蜡切片，切片厚度为10～20 μm，番红-固绿染色，中性树胶封片，在Leica DM6000B全自动荧光显微镜下观察和拍照。

2.2 徒手切片制备 取新鲜材料或复水的干药材，用双面刀片切成薄片，间苯三酚盐酸溶液染色，在Olympus SZX10体视显微镜和Canon EOS 70D数码单反相机下观察和拍照。

3 结果

3.1 芍药组7种植物根的横切面特征 芍药组7种植物根的横切面构造均符合双子叶植物根的次生构造，由周皮、次生韧皮部、形成层和次生木质部组成。周皮由木栓层、木栓形成层和栓内层组成，木栓层由扁平的木栓细胞组成。次生韧皮部由筛管、伴胞和韧皮薄壁细胞组成。形成层区由3～5层扁平长方形细胞排列成环。次生木质部由导管、木射线和木薄壁细胞组成，导管多呈径向排列，大导管群和小导管群或木纤维间断排列。

芍药组7种植物的根的显微特征存在一定差异。芍药P. lactiflora根中次生木质部大小导管口径差异较大，周围有大量木纤维存在，成团块状分布。薄壁细胞中含有草酸钙簇晶，并有大量淀粉粒。草芍药P. obovata的根中，木质部导管束较少，导管口径较均匀，木纤维较少，木射线细胞较为宽广，薄壁细胞中草酸钙簇晶的数量较芍药多。川赤芍P. veitchii的根中导管群分布比较稀疏，大小导管口径相差较大，木射线细胞中含有大量的草酸钙簇晶，韧皮薄壁细胞中草酸钙簇晶散在。美丽芍药P. mairei根中大导管和小导管相间排列，导管在木质部中心较为集中。薄壁细胞中含有大量的草酸钙簇晶，沿着射线部分从木质部中心一直分布到韧皮部外侧，多而密集，显著区别于其他几种野生芍药根。对分布于新疆地区的窄叶芍药P. anomala、新疆芍药P. sinjiangensis K. Y. Pan和块根芍药P. anomala var. intermedia （C. A. Mey.） O. et B. Fedtsch.的根进行观察，发现其根中木栓层内侧均分布有一定数量的石细胞，这是其他几种植物所不具有的。不同的是，新疆芍药P. sinjiangensis的根中导管较多，排列比较密集，而窄叶芍药P. anomala和块根芍药P. anomala var. intermedia根中导管束稀疏排列，但两者靠近木栓层部位的石细胞数目均较新疆芍药P. sinjiangensis多。

3.2 芍药组7种植物根中生长轮 芍药组7种植物的16个样品根中均发现有清晰的生长轮（图1）。对不同产地的芍药P. lactiflora的根进行切片观察，其中对内蒙古赤峰、内蒙古科尔沁和吉林磐石的芍药P. lactiflora的根进行石蜡切片，发现其在结构上有着一致性：芍药根的次生木质部中口径较大的导管和周围的小导管或木纤维聚集呈团块状分布，切向断续排列成与形成层平行的环，形成清晰的生长轮（图1A，B，C）。对吉林长春和吉林通化的芍药P. lactiflora的根进行徒手切片，间苯三酚染色后观察，也可观察到木质部导管呈团块状分布，切向断续排列成环，形成明显的生长轮（图1D，E）。在草芍药P. obovata根中，木质部导管之间大小差异不明显，根据导管的聚集密度不同，断续排列成较明显的生长轮（图1F，G，H）。川赤芍P. veitchii的根中导管群分布比较稀疏，但口径较大的导管分布较为集中，依次排列成断续的环，形成生长轮（图1I）。美丽芍药P. mairei根大小导管有规律地依次排列，且大导管群之间间隔较大，切向形成较为稀疏的生长轮（圖1J）。

窄叶芍药P. anomala根中的导管束排列极其稀疏，多由数十个导管聚集在一起，两导管群之间间隔较大，断续连成与形成层平行的环，生长轮较为清晰（图1M）。块根芍药P. anomala var. intermedia根中导管口径较小，导管束排列也比较稀疏，与窄叶芍药P. anomala相似，木质部中间的导管束多由数个至数十个导管聚集而成，但靠近形成层部分的导管小而密集（图1L）。而新疆芍药P. sinjiangensis根中木质部的导管较前两者密集，大小导管依次排列，聚集成团块状，切向形成可见的生长轮（图1K）。

3.3 就地引种栽培的芍药根中的生长轮 吉林四平市梨树县十家堡乡何家村引种野生芍药进行栽培，繁殖方式为种子繁殖，根系中均有明显的主根。这些就地引种的芍药P. lactiflora来源于附近的野生种质，栽培的海拔、环境、土壤、气候均与附近的野生种一致。

对吉林四平市梨树县十家堡乡何家村一至四年栽培芍药的主根进行石蜡切片观察，发现在次生木质部中大导管群聚集在一起成生长轮，且生长轮对应年限。即一年生芍药主根的生长轮数目为1（图2A），二年生芍药主根的生长轮数目为2（图2B），三年生芍药主根的生长轮数目为3（图2C），四年生芍药主根的生长轮数目为4（图2D）。如图标记，吉林四平栽培芍药主根的生长轮数目与年限对应，即生长轮是其年轮。

4 讨论

4.1 芍药组植物根中的生长轮与生长环境的关系 与木本植物茎中的年轮相似，草本植物根的生长轮的形成受到气候周期性变化的影响，主要存在于生长在四季分明、气候季节性变化较大的温带地区的多年生草本植物根中^[20-21]。中国芍药属芍药组植物有8种6变种，广泛分布于我国东北、华北、西北等地区，气候类型分别跨越了寒温带、中温带、暖温带、北亚热带、中亚热带和高原气候区^[16，22]。芍药组大部分种在温带地区均有分布，如芍药P. lactiflora、草芍药P. obovata、新疆芍药P. sinjiangensis、窄叶芍药P. anomala、块根芍药P. anomala var. intermedia等。而少数则分布到北亚热带和中亚热带部分海拔较高的地区，如草芍药P. obovata、美丽芍药P. mairei和川赤芍P. veitchii。其中，草芍药P. obovata在安徽黄山、浙江天目山及湖南张家界等地有分布，均生长于海拔1 000 m以上的山坡草地及林缘；美丽芍药P. mairei分布于四川中南部、云南东北部、贵州西部（毕节）等地海拔1 500 m的山坡林下；川赤芍P. veitchii则生长于四川海拔2 500 m以上的山坡林下草丛，在其他地区生长在海拔1 800～2 800 m的山坡疏林里^[16]。通常情况下，气温随海拔的升高而降低，海拔每上升100 m，一般1月份气温下降0.4～0.5 ℃，7月份则下降0.6 ℃^[23]。因此，尽管芍药组部分植物的分布区在气候带划分上属于亚热带，但由于在中亚热带及北亚热带的分布地都是高海拔地区，受垂直分布的影响，其生境小气候仍属于温带。吴征镒先生曾根据中国种子植物属的分布特点，将中国种子植物分为15个分布区类型，其中芍药属植物就属于典型的北温带分布区类型^[24]。此外，由于芍药组植物根系伸入土壤较浅，其生长环境接近地面，地温随温带地区季节性气候变化呈现规律性变化，因此芍药组7种植物根中均可见清晰的生长轮。endprint

4.2 芍藥组植物根中的生长轮可为赤芍类药材的年限鉴别提供依据 芍药组的7种植物根中均有清晰的生长轮，但这些生长轮是否与生长年限相对应？课题组前期对安徽亳州、浙江磐安、四川中江和山东菏泽四大栽培产地的不同生长年限的芍药根进行了解剖学研究，发现4个产地栽培的芍药根中均有清晰的生长轮，且与生长年限相对应^[18]。在芍药的4个栽培主产区中，安徽亳州和山东菏泽处于暖温带，浙江磐安和四川中江处于亚热带，海拔较高，所处地区均四季分明^[25]。在这些地区分布的的芍药组其他植物如草芍药P. obovata，生长在海拔1 000 m以上的山坡林下，环境气候接近温带地区，其根中也存在明显的生长轮。根据芍药组植物的分布特点，这些产地生长的芍药组植物根中生长轮的形成与所处地区四季气候规律性变化有关。因此，对于分布在这些地区的野生芍药组其他植物，根中的生长轮特点应与栽培的芍药类似，并可为其生长年限提供判别依据。

赤芍药材主要来源于野生的芍药P. lactiflora和川赤芍P. veitchii的干燥根^[17]。近年来由于临床需求的增大，赤芍资源紧缺，吉林、内蒙古、黑龙江、安徽等地出现了野生芍药的就地引种试验性栽培，即以野生芍药的种子或根头在大田或果林下人工种植^[26]。本研究对吉林四平就地引种栽培的芍药进行了显微观察，发现其根中也有清晰的生长轮，并与生长年限相对应。这些就地引种的芍药来源于附近的野生种质，栽培环境与附近的野生种一致，其根的解剖学结构相似，因此生长轮也可以用来判别当地野生芍药的生长年限。由于中药赤芍主要来源于野生资源，利用生长轮来判别赤芍类药材的生长年限，可为赤芍类药材的质量评价提供依据。此外，由于芍药组7种植物根中的生长轮明显，徒手切片用间苯三酚染色也可观察到清晰生长轮，因此为赤芍类药材的年限鉴别提供了方便有效的方法。

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[责任编辑 吕冬梅]endprint