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22种金花茶显微结构差异分析

2024-10-09苏梦雪姚涵雅董志鹏高慧陈清侯小涛邓家刚谢阳姣

湖北农业科学 2024年9期

摘要:采用生药学常规的显微鉴定方法,观察22种金花茶[Camellia petelotii (Merr.) Sealy]根、茎、叶组织结构及粉末显微特征。结果表明,22种金花茶叶片粉末均可见(环纹、螺纹或孔纹)导管、草酸钙簇晶及不规则石细胞(分枝状),气孔不定式;毛瓣金花茶有较多的非腺毛,显脉金花茶含有大量草酸钙簇晶,大叶金花茶具有晶鞘纤维。22种金花茶的叶栅栏组织和海绵组织分化明显,栅栏组织内均可见草酸钙簇晶散在,栅栏组织在叶片内排列成1~3层;海绵组织内散有大型分枝状石细胞和草酸钙簇晶。陇瑞和大叶金花茶叶主脉有相连的2束维管束,其余金花茶均只有1束维管束。22种金花茶茎横切面主要分为木栓层、皮层、韧皮部、木质部和髓部5部分,根据茎横切面的皮层及韧皮部中石细胞数量可将金花茶分成2类,防城、扶绥、大叶、显脉及恩城金花茶茎横切面的皮层及韧皮部有石细胞环,其他金花茶茎横切面皮层及韧皮部的石细胞较少或极少。22种金花茶根横切面主要分为木栓层、皮层、韧皮部和木质部4部分,对根的解剖结构指标分析发现,大叶金花茶的木质化导管直径较大,是其他金花茶的3~4倍,具有鉴别意义。

关键词:金花茶[Camellia petelotii (Merr.) Sealy]; 粉末特征; 显微结构

中图分类号:S567.1+9 文献标识码:A

文章编号:0439-8114(2024)09-0102-12

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.09.018 ; 开放科学(资源服务)标识码(OSID):

Analysis of microstructure difference of 22 Golden Camellia species

SU Meng-xue1, YAO Han-ya1, DONG Zhi-peng1, GAO Hui1, CHEN Qing1,2, HOU Xiao-tao1,3,

DENG Jia-gang1,3, XIE Yang-jiao1,2

(1.Faculty of Yao Medicine, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530200,China;2.Guangxi Key Laboratory of Efficacy Study on Chinese Materia Medica,Nanning 530200,China;3.Guangxi Talent Highland for Zhuang and Yao Medicine and Combination of Medical Care and Elderly Care, Nanning 530200,China)

Abstract: The microstructure and powder microscopic characteristics of roots, stems and leaves of 22 kinds of Golden camellia species were observed by the conventional microscopic identification method of pharmacognosy. The results showed that the 22 kinds of Golden camellia species powder could be seen (ring, thread or pore) vessel,calcium oxalate cluster crystal, irregular and branched stone cells, and infinitive stomata; the Camellia pubipetala had more non-glandular hairs, the Camellia euphlebia contained a large number of calcium oxalate cluster crystals, and the Camellia chrysantha var. had crystal sheath fibers. The palisade tissue and sponge tissue of 22 kinds of Camellia nitidissima were obviously differentiated. Calcium oxalate cluster crystals were scattered in the palisade tissue, and the palisade tissue of Golden camellia species was arranged into 1~3 layers in the leaves. Large branched stone cells and calcium oxalate cluster crystals were scattered in the sponge tissue. There were two connected vascular bundles in the Camellia longruiensis and Camellia chrysantha var., and there was only one vascular bundle in the other Golden camellia species. The transverse section of 22 kinds of Camellia nitidissima stems was mainly divided into five parts: Cork layer, cortex, phloem, xylem and pith. According to the number of stone cells in the cortex and phloem of the transverse section of the stem, Camellia nitidissima could be divided into two categories. There were stone cell rings in the cortex and phloem of the transverse section of the stems of Camellia nitidissima, Camellia fusuien achrysantha, Camellia chrysantha, Camellia euphlebia and Camellia enchengensis. There were few or very few stone cells in the cortex and phloem of the transverse section of other Camellia nitidissima stems. The transverse section of 22 kinds of Camellia nitidissima roots was mainly divided into four parts: Cork layer, cortex, phloem and xylem. After analyzing the anatomical structure indexes of roots, it was found that the diameter of lignified vessels of Camellia chrysantha was larger, which was 3~4 times that of other Camellia nitidissima, and had differential significance.

Key words: Camellia petelotii (Merr.) Sealy; powder identification; microstructure

金花茶[Camellia petelotii (Merr.) Sealy]指花色金黄的一类山茶花的通称,属于山茶科(Theaceae Mirb.)山茶属(Camellia L.)茶亚属(Subgen. Thea Chang)金花茶组(Sect. Chrysantha Chang)的常绿灌木或小乔木,主要分布于中国广西南部和西南部的亚热带南缘和热带北缘地区,越南及中国云南省有少量分布[1]。金花茶叶含有茶多酚、茶多糖、皂苷、黄酮类等多种药用活性成分[2-4],且富含天然有机锗、硒、锰、钼、钒、锌等微量元素[5],具有抗氧化[6]、抗炎[7]、抗肿瘤[8]、降血糖[9]、降血脂[10]等药理作用,且因其花色为茶花里少见的金黄色,是重要的园林观赏及药用植物。金花茶资源分布狭窄,全世界90%的野生金花茶仅分布于中国广西防城港市十万大山的兰山支脉一带[11],为广西特色植物,因其资源极少,目前被列为国家二等保护植物[12]。为保护其资源并加以开发利用,人工种植金花茶在广西得到大力推广,目前仅广西防城港市种植金花茶达4 000多公顷。但全世界已发现的金花茶组植物多达42个种5个变种[13],根据广西中医药大学瑶医药学院课题组前期研究可知,这42个种的分类仍存在较大问题,有的种仅因为地理来源一致被归入同一个种,因此,金花茶的分类并不完善,金花茶组植物的分类及应用较为混乱,栽培金花茶种质不统一,质量差异明显,对金花茶的质量检测和产业开发带来困难。

不同金花茶种间表型性状、显微结构及化学成分等均存在差异[14-16],部分金花茶可根据表形性状进行鉴定,但许多金花茶种间结构相似,如四季金花茶和柠檬黄金花茶表型性状差异小,较难根据表型性状进行区分。梁盛业[1]对广西境内28种金花茶的原植物形态及显微结构进行了研究,但未对28种金花茶的种间差异和分类鉴定标准进行系统阐述。《广西壮族自治区壮药质量标准》仅对显脉金花茶叶的横切面和粉末薄层鉴别进行了规定[17];《湖北省中药材质量标准》[18]和《广西中药材标准》[19]中仅记载金花茶和显脉金花茶的鉴定标准,因此,目前各金花茶种仍未建立可靠的鉴定方法。为准确鉴定金花茶组植物,有效利用金花茶资源,有必要对金花茶组植物的系统鉴定技术进行研究。

本研究对来源于广西境内的22种金花茶根、茎和叶组织结构及粉末显微特征等进行较为系统的探究,并分析各金花茶种间显微结构差异,可为建立该22种金花茶的显微鉴定方法提供基本数据,进而为金花茶组植物的产业开发和高效利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

22种金花茶样品采集于广西防城港市东兴市江平镇大坜村冲峰金花茶种植基地(108°07′43″E,21°38′40″N,海拔54.6 m),其原植物于2014—2017年引种于广西各地。由南宁市金花茶公园基因库主管黄连冬高级园林工程师鉴定为金花茶原植物。样品详细信息见表1。

1.2 仪器与设备

所用仪器与试剂的详细信息见表2。

1.3 方法

1.3.1 试验方法

1)粉末鉴定法。参照生药常规粉未显微制片方法制片[20],于显微镜下观察。

2)组织切片法。用流水将新鲜的22种金花茶洗净,选取正常完整的根、茎、叶,切成2~3 mm的小段于FAA固定液(福尔马林-乙酸-乙醇)(10%甲醛5 mL+冰醋酸5 mL+70%乙醇90 mL)中24 h,按常规石蜡制片法制作金花茶根、茎、叶组织切片,最后用番红-固绿染色,中性树胶封片[21]。在显微镜下观察其特征。

将制作好的金花茶叶片切片、茎横切片、根横切片在光学显微镜下观察并拍照,利用 MIE3.1测量金花茶叶片切片主脉维管束高度、栅栏组织厚度、叶片厚度、叶肉厚度、海绵组织厚度、栅栏比、栅栏/叶肉(栅栏组织厚度/叶肉厚度)、主脉维管束高度/叶片厚度、组织结构致密度和组织结构疏松度,测量金花茶茎横切片木栓层、皮层、韧皮部、木质部和髓部,测量金花茶根横切片木栓层、皮层、韧皮部和木质部。

栅栏比=栅栏组织厚度/海绵组织厚度×100%

(1)

组织结构紧密度=栅栏组织厚度/叶片厚度×100% (2)

组织结构疏松度=海绵组织厚度/叶片厚度×100% (3)

1.3.2 数据分析方法 采用SPSS统计分析软件对22种金花茶叶、茎、根的解剖结构特征指标进行单因素方差分析(One-way ANOVA),基于特征指标分析结果,采用SIMAC-P14.1 软件进行主成分分析(PCA)。

2 结果与分析

2.1 22种金花茶叶片粉末显微特征及种间差异

22种金花茶叶片粉末灰绿色,均具有螺纹导管,直径0.4~1.8 μm,FP具有孔纹导管和环纹导管;石细胞长径5~29 μm,短径2~14 μm,间隙0~8 μm,多数单个散在,呈I形、X形、T形、卵圆形、类方形、类三角形;草酸钙簇晶多见,方晶少见,直径1~8 μm,棱角明显,其中XM的簇晶极多,FP、DY、BH、EC中有极少量草酸钙方晶;纤维单个散在或多个成束,微木化或木化,多较直,少有弯曲或扭曲,长达35 μm以上,直径0.5~1.0 μm,纤维类型多数为间隔纤维,FP、DX、FS、LA、LR、NM、SJ、WM可见单个木纤维细胞,DY具有晶鞘纤维;下表皮细胞多呈多角形,细胞壁较薄,直径14~32 μm;气孔较多,不定式,多数气孔打开,少见闭合;MB具有较多的非腺毛,长20 μm,呈线形,表面可见交叉纹路。22种金花茶叶片粉末显微特征示意见图1。

2.2 22种金花茶叶片横切面显微结构及种间差异

2.2.1 显微结构 22种金花茶叶片横切面结构如图2所示。叶片横切面上下表皮细胞较大,呈近长方形或椭圆形,排列呈乳突状。栅栏组织和海绵组织分化明显;栅栏组织在叶片内排列成1、2、3层,其中排列成1层的金花茶只有BY,排列成3层的金花茶只有EC,其余均排列成2层,可见草酸钙簇晶散在;海绵组织细胞形状不规则,排列疏松,细胞间隙较大,散有大型分枝状石细胞和草酸钙簇晶。叶主脉有1束或相连的2束维管束,其中有2束维管束的金花茶分别为LR和DY,其余金花茶为1束维管束;主脉维管束为无限外韧型,呈U形,上下2侧均被厚壁组织包围;韧皮部和木质部分层明显,木质部细胞排列紧密,导管分布较多。MB叶片横切面上下表皮被有非腺毛,其余均无非腺毛。

2.2.2 22种金花茶叶片组织结构差异分析 采用SPSS软件对22种金花茶叶片解剖结构各特征指标进行单因素差异显著性分析(表3),发现22种金花茶叶片解剖结构特征指标存在显著性差异。除DS与NG、DLY,LA与FP、TE,WM与EC,NMH与AM,AM与DY之间叶片主脉维管束高度无显著差异外,其余11种金花茶之间均具有显著差异。除EC与DS,ZD与FS、SJ,DY与WM、AM、DH,FP与NG、LA、XM、TE、MB、DLY、XY、DX、NMH,NG与LR、FP、NMH、XY、DX、DLY、MB、LZ,NMH与LR、FP、XY、TE、DX、DLY、XM之间叶片栅栏组织厚度差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异,BY与其他21种金花茶之间均具有显著差异。除ZD与SJ,FS与DS,FP与EC、DX,DLY与LZ、LA、BY、XY、DY、WM、NG、DH,MB与DY、XM、LA、TE、LR,DY与NG、XY、BY、LA之间叶片厚度差异不显著外,其余各种间具有显著差异,AM和NMH与除自身外的其余21种金花茶之间具有显著差异。除FS与DS,FP 与DX、EC, LR与NMH、MB、TE、XM,DH与XY、BY、NG、LA、DY、DLY、WM、LZ之间叶肉厚度差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异,其中ZD、SJ、AM 与其余21种金花茶之间均具有显著差异。除FS与DS、SJ,EC与DX、FP,NMH与TE、XM、LR,DY与XY、NG、LA、DLY、BY、DH、WM、LZ,NG与XY、MB、DH之间海绵组织厚度差异不显著外,其余各金花茶种之间均具有显著差异,其中ZD和AM与除自身外的其余21种金花茶之间均具有显著差异。除FS与ZD、SJ、FP、DX、DY,FP与SJ、FS、LR、DH、NMH、WM、DY、DX,LR与DH、NMH、WM、TE、BY、MB、XM,EC与NG、XY、LZ、DS、AM、DLY,DH与FP、SJ、NMH、WM、DY、DX、MB,NG与DS、XY、TE、BY、MB、XM、LZ,TE与DS、NG、XM、MB、WM、NMH、DH、XY、BY,AM与DLY、LA、LZ之间栅栏比差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异。除LZ与NG、EC、XY、AM、DS、DLY,DY与ZD、DX、FS、DH,SJ与FS、FP、LR、DH、NMH、WM、DY、DX,LR与FP、NMH、WM、MB、BY,EC与DLY、LA,NG与XY、MB、XM、AM、TE、DLY,AM与DS、NG、XY、TE、DLY、XM、LZ,TE与XY、AM、NG、MB、XM、BY,MB与NMH、TE、BY、LR、NG、XY、XM之间栅栏/叶肉差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异。除BY与AM,LR与DLY、NG、LZ、DY,FP与FS、DH、NMH,MB与ZD、DS,XM与DX、XY,LA与DX、EC,EC与TE之间主脉维管束高度/叶片厚度差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异,其中SJ和WM分别与其余21种金花茶之间均具有显著差异。除DLY 与DS、NG、AM、TE、XY、XM、LZ、LA,LA与EC、DS,ZD与SJ、DY、FP、DH、DX,FS与SJ、FP、BY、LR、DH、DX、NMH、WM,FP与WM、DX、DH、SJ、NMH,MB与NG、LZ、XM、LR、TE、XY、BY、AM,NG与AM、XY、TE、DLY、MB、XM、LZ,LR与FS、NMH、MB、BY之间组织结构致密度差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异。除ZD与FS,FS与DS、SJ、EC,DS与SJ、FP、LR、EC、NMH、TE、DX、XM,LR与SJ、FP、DS、EC、DH、NMH、NG、XY、TE、DX、MB、XM,NMH与LR、EC、DH、FP、NG、WM、XY、TE、BY、DX、MB、XM,NG与FP、DH、WM、DY、XY、TE、BY、DX、DLY、MB、XM,WM与DH、DY、XY、BY、DLY、MB、LA、LZ,DLY与NG、WM、AM、DY、XY、BY、DH、LA、LZ,XY与DH、DY、TE、BY、MB、XM、LZ之间组织结构疏松度差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异。

根据表4各特征指标相关性分析可知,各参数间存在一定的相关性。主脉维管束高度仅与主脉维管束高度/叶片厚度呈极显著正相关,与其余参数均无显著相关。栅栏组织厚度与叶片厚度、叶肉厚度、海绵组织厚度、栅栏比、栅栏/叶肉、组织结构致密度呈极显著正相关,与组织结构疏松度呈显著正相关,与主脉高度/叶片厚度呈极显著负相关;叶片厚度除与主脉维管束高度无显著相关外,与其余参数均呈极显著相关,其中,与叶肉厚度、海绵组织厚度和组织结构疏松度呈极显著正相关,与栅栏比、栅栏/叶肉、主脉高度/叶片厚度、叶片结构致密度呈极显著负相关;叶肉厚度与海绵组织厚度、组织结构疏松度呈极显著正相关,与栅栏比、栅栏/叶肉、主脉维管束高度/叶片厚度、叶片组织结构致密度呈极显著负相关;海绵组织厚度与叶片组织结构疏松度呈极显著正相关,与栅栏比、栅栏/叶肉、主脉维管束高度/叶片厚度、组织结构致密度呈极显著负相关;栅栏比与栅栏/叶肉、组织结构致密度呈极显著正相关,与主脉高度/叶片厚度无显著相关,与叶片结构疏松度呈极显著负相关;栅栏/叶肉与叶片结构致密度呈极显著正相关,与主脉维管束高度/叶片厚度呈显著正相关,与叶片结构疏松度呈极显著负相关;叶片结构致密度与主脉维管束高度/叶片厚度呈正相关,与叶片结构疏松度呈负相关;叶片结构疏松度与主脉维管束高度/ 叶片厚度呈负相关。

2.2.3 各指标主成分分析结果 对叶片解剖特征显微参数(10个指标的转化值)进行多元统计分析。由分析结果(图3)可知,不同的叶片解剖特征对金花茶分类结果贡献率存在差异。采用SIMAC-P14.1软件进行主成分分析(PCA),可拟合出3个主成分,各主成分贡献率:PC1=47.30%,PC2=29.40%,PC3=15.50%,总贡献率为 92.20%,能够解释样品中大多数的差异信息。图3c中间虚线表示每种成分均值,靠近均值的虚线表示警戒线,最外侧虚线表示临界线,除四季金花茶和中东金花茶在3倍标准偏差(s)范围内外,其他金花茶均在2倍标准偏差范围内,表明该方法具有很好的稳定性和重复性,表明本试验所获取的数据稳定可靠。主成分载荷如图3d所示,叶片厚度、叶肉厚度、海绵组织厚度、栅栏比、组织结构致密度、栅栏/叶肉在22种金花茶种质鉴定上发挥重要贡献。对22种金花茶样品分层凝聚聚类(Hierarchical agglomerative clustering,HAC),自下而上聚为一类。

2.3 22种金花茶茎橫切面显微结构及种间差异

2.3.1 显微结构 如图4所示,茎横切面周皮较厚,皮层和韧皮部均有石细胞散在。FP、FS、DY、XM和EC金花茶茎皮层和韧皮部可见2~3层石细胞散在,形状不同,大小不一,围绕成1圈,成为石细胞环;LR、WM、NG、LZ、LA、MB、DLY、DX、BY、TE、XY、AM、NMH、DH、ZD、SJ和DS金花茶茎皮层和韧皮部只有少量石细胞;韧皮部均较窄,射线单列,形成层不明显;髓部薄壁细胞多大型近圆形,细胞间隙不大,胞内有簇晶,可见石细胞(图5)。

2.3.2 22种金花茶茎显微结构差异分析 采用奥林巴斯显微镜结合其特有的 OLYMPUS-CX21型成像系统在20倍镜下对茎和根的横切结构进行观察与测量。茎横切片测量木栓层、皮层、韧皮部和木质部厚度;根横切片测量木栓层、韧皮部和木质部厚度,每个指标测量25次,取平均值。

采用SPSS软件对22种金花茶茎解剖结构各特征指标进行单因素差异显著性分析。由表5可知,除NMH 与LR、XY、ZD,FP与LZ、XM、DLY、SJ,WM与FS、LZ、XY、ZD、DS,LA与DY、MB、TE、DH,LZ与XM、DLY、DS,NG与AM、EC,XY与FS、ZD、DS,EC与DH,AM与NG、SJ,EC与DH、NG,SJ与AM、DLY、XM、FP之间木栓层差异不显著外,其余各种金花茶木栓层之间均具有显著差异,其中DX和BY分别与除自身外的其余21种金花茶之间均具有显著差异。除LR与FP、DH、SJ、DY、DX,DY与XM、DX、EC,WM与XY,DX与FP、DY、XM、SJ,MB与LZ、LA、NG、DLY、BY、TE、NMH之间皮层差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著性差异,其中FS、AM、ZD和DS分别与除自身外的其余21种金花茶之间均具有显著差异。除FP与XM、BY、TE,FS与LZ、MB、DLY、XY、ZD,DY与NG、LA、AM、NMH、DH、EC、SJ,WM与DX、XY,XY与MB、FS、WM、ZD之间韧皮部差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异,其中LR和DS与除自身外的其余21种金花茶之间均具有显著差异。除FSZD与LR,DLY与DY、DH,WM与NG,XY与MB、LZ、LA、XM、DS,XM与LA、SJ、DS、BY、TE、AM、NMH、EC之间木质部差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著性差异,其中DX、FS和FP分别与除自身外的其余21种金花茶之间均具有显著差异。除MB与LR、LA、BY、TE,FP与LZ、XY,FS与DLY、AM,EC与WM、DS、XY,LZ与DH,LA与NMH,NMH与DH之间髓部差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异,其中DX、ZD、NG、DY、XM和SJ这6种金花茶分别与除自身外的其余21种金花茶之间均具有显著差异。

由表6可知,木栓层与皮层和木质部无显著相关,与韧皮部呈极显著负相关,与髓部呈显著负相关;皮层与韧皮部和木质部呈极显著正相关,与髓部相关不显著;韧皮部与木质部呈极显著正相关,与髓部呈极显著负相关;木质部与髓部呈极显著负相关。

22种金花茶茎横切片比例如图6所示,NG、MB、BY和TE的木栓层占比最高,为5%,LY的木栓层占比最低,为1%;LY和MB的韧皮部占比最高,为8%,DS的韧皮部占比最低,为2%;DX的木质部占比最高,为61%,其次是ZD,为59%,FP的木质部占比最低,为17%;FP的髓部占比最高,为75%,其次是SJ,为69%,DX的髓部占比最低,为29%。

2.3.3 各指标主成分分析结果 对样品的茎解剖特征显微参数(10个指标的转化值)进行多元统计分析。由分析结果(图7)可知,不同的茎解剖特征对金花茶分类结果贡献率存在差异。主成分分析(PCA)可拟合出2个主成分,各主成分贡献率分别为PC1=36.2%,PC2=22.2%,总贡献率为58.5%,能够解释样品中大多数的差异信息。图7c中除顶生金花茶、隆瑞金花茶和东兴金花茶在3倍标准偏差范围内,其他种金花茶均在2倍标准偏差范围内,表明该方法具有很好的稳定性和重复性,本试验所获取的数据稳定可靠。聚类结果如图7d所示,自下而上各聚为一类。

2.4 22种金花茶根橫切面显微结构及种间差异

2.4.1 显微结构 根横切面呈近圆形,木栓层较厚,由4~8列细胞组成,细胞类长方形,排列紧密,规则;皮层细胞排列疏松,具有明显的细胞间隙(图8)。在皮层和韧皮部可见少量石细胞散在,直径2~10 μm,排列断续、不规则;皮层和髓部有石细胞和草酸钙簇晶散在;木质部均较发达,木纤维和导管较多,射线明显。扶绥金花茶木质部中央存在木质化细胞;大叶金花茶木质部细胞巨大,直径1~15 μm。

[1][2][3][4][5][7][6][8][9]

1.木栓层;2.皮层;3.石细胞;4.韧皮部;5.射线;6.木质部;7.木质化导管;8.髓部;9.草酸钙簇晶

2.4.2 22种金花茶根显微结构差异分析 采用SPSS软件对22种金花茶根解剖结构各特征指标进行单因素差异显著性分析。由表7可知,除FP与LA、XY、NMH、EC、SJ、DS,FS与FP、LA、DLY、NMH、DS,WM与XM、MB、DX、BY,NG与TE、AM、DH,BY与XM、DX、XY、EC、SJ,DLY与LR、LZ、ZD、DS,XY与LA、NMH、EC、SJ之间根木栓层差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异,DY与其余21种金花茶均具有显著差异;除LR与FP、FS、BY、AM、EC,WM与LZ、XM、MB、DH、ZD,NG与DX、TE、XY、SJ、DS,LZ与XM、DH、AM、ZD,DLY与NMH、SJ,AM与BY,SJ与TE、DS之间根皮层差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异,其中DY和LA均分别与除自身外的其余21种金花茶之间具有显著差异;除 FS与NG,XM与WM、DX,DX与TE,TE与BY、DLY、XY、AM、NMH、DS,DH与EC、ZD、SJ、LZ、LA、DLY、BY、AM,AM与LZ、DLY、BY、TE、XY、NMH、EC、ZD、SJ、DS之间韧皮部差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异,其中LR、FP、DY和MB均分别与除自身外的其余21种金花茶之间具有显著差异;除LR与FP、FS、LA、DX、BY、XY、AM、DH、EC、SJ、DS,WM与NG、XM,LZ与MB,DH与FP、FS、LA、AM、EC、ZD,XM与DY、DLY、TE、NMH之间木质部差异不显著外,其余各种金花茶之间均具有显著差异。

由表8可知,木栓层与皮层、韧皮部呈极显著正相关,与木质部相关性不显著;皮层与韧皮部、木质部呈极显著正相关;韧皮部与木质部呈极显著正相关。

22种金花茶根横切片木栓层、韧皮部和木质部占比如图9所示,LZ的木栓层占比最高,为21%,WM的木栓层占比最低,为3%;DY的韧皮部占比最高,为15%,DX的韧皮部占比最低,为5%;XM和DX的木质部占比最高,为90%,LZ的木质部占比最低,为70%。

2.4.3 各指标主成分分析结果 由图10可以看出,主成分分析(PCA)可拟合出2个主成分,各主成分贡献率:PC1=35.30%,PC2=23.70%,总贡献率为 59.00%,能够解释样品中大多数的差异信息。聚类结果如图10d所示,自下而上聚为2类,第1类包括FS、NG,其余20种金花茶归于第2类。

3 讨论

植物鉴定技术是鉴定植物基原的重要技术,其中显微鉴定法是传统鉴别技术里重要的组成部分。虽化学指纹图谱、生物鉴定等新技术已渐渐普及,但传统的鉴定技术仍是植物来源鉴定不可或缺的部分。目前,许多常用中药均建立了成熟的鉴定方法,但金花茶组植物系统的鉴定技术尚未建立。金花茶1984年被列为国家一级保护植物(由于人工大面积的种植,2021年降为国家二级保护植物),其野生资源已濒临灭绝,目前所能采集到的金花茶均来自近30年来的人工保育和种植。金花茶组植物种类繁多,但根据金花茶品质分类鉴定标准及基于DNA条形码的遗传多样性基础研究课题组前期研究和调研发现,金花茶组植物的分类存在一定的问题,如所采集到的龙州金花茶,同一条件下其化学指纹图谱可分为3类,表型性状也具有较大差异,表明目前的金花茶组植物物种分类并不准确。因此,目前种植的金花茶种质不一,质量差异显著,为金花茶质量检测和产业发展带来阻碍。由于科技工作者对新兴技术的盲目追求,许多简单却必要的基础研究被漠视,现阶段植物传统的鉴定技术鲜有研究,使许多仍未被研究的植物缺少基本的鉴定技术。鉴于金花茶资源的珍稀及人工种植金花茶种质的混杂,为发掘新的金花茶资源和提高金花茶种植产品的纯度、促进金花茶质量检测标准的制定,本研究对金花茶显微鉴定技术进行了系统的研究,以期为金花茶鉴定技术及质量检测技术的建立提供依据。

从本研究对22种金花茶根、茎、叶组织结构和叶片粉末特征的研究结果可以看出,金花茶组植物为同属植物,其显微结构基本一致,多数显微特征可在所测试的金花茶种中体现。但由于物种间存在差异,部分物种存在独有的特征,如毛瓣金花茶无论粉末还是叶片,均可见非腺毛,可用于区别其他金花茶种。

22种金花茶叶片粉末均可见(环纹、螺纹或孔纹)导管、草酸钙簇晶及不规则石细胞,石细胞呈分枝状,气孔不定式;其中,毛瓣金花茶具有较多的非腺毛,显脉金花茶含有大量草酸钙簇晶,大叶金花茶具有晶鞘纤维。

22种金花茶叶片横切面主要分为上/下表皮、栅栏组织、木质部、韧皮部、海绵组织和厚壁组织,有大型石细胞散在。根据叶横切面的栅栏组织在叶片内排列层数可将金花茶分成3类,其中,薄叶金花茶的栅栏组织在叶片内排列成1层,恩城金花茶的栅栏组织在叶片内排列成3层,其他金花茶栅栏组织在叶片内排列成2层。

22种金花茶茎横切面主要分为木栓层、皮层、韧皮部、木质部和髓部5部分,根据茎横切面的皮层及韧皮部中石细胞数量可将金花茶分成2类,其中,防城金花茶、扶绥金花茶、大叶金花茶、显脉金花茶及恩城金花茶茎横切面的皮层及韧皮部有2~3层石细胞散在,围绕1圈,成为石细胞环,其他金花茶茎横切面皮层及韧皮部的石细胞较少或极少。

22种金花茶根横切面主要分为木栓层、皮层、韧皮部和木质部4部分,对根的解剖结构指标分析后发现,大叶金花茶的木质化导管直径较大,是其他金花茶的3~4倍,具有鉴别意义。扶绥金花茶根横切面中木质部中央存在木质化细胞。

4 小结

22种金花茶组织结构和叶片粉末具有极相似的特征,这些相似的特征可用于区分金花茶组植物与其他同科属植物。部分金花茶种具有不同于其他金花茶的独有特征,该类特征可用于金花茶组植物的种间鉴别。本研究结果可为建立金花茶组植物系统的鉴定技术及金花茶组植物种间鉴别提供技术支持,为金花茶组植物分类鉴定标准的制定及对其高效应用和产业开发提供重要的依据,对更科学合理的开发利用金花茶种质资源具有重要的研究意义。

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收稿日期:2023-08-17

基金项目:广西自然科学基金重点项目(2020GXNSFDA297029);广西中医药大学博士启动基金项目(2022BS016);2020年广西中药药效研究重点实验室运行补助项目(20-065-38);中药学广西一流学科项目(桂教科研[2018]12号)

作者简介:苏梦雪(1999-),女,河南新乡人,在读硕士研究生,研究方向为中药资源开发与利用,(电话)13087903026(电子信箱)2634322352@qq.com;通信作者,谢阳姣,研究员,主要从事中药、民族药资源开发与利用研究,(电子信箱)xieyangjiao@163.com。