小檗屬(小檗科)13種植物果皮粉末微形態(tài)特征觀察

吳 興， 李新華

(南京農(nóng)業(yè)大學生命科學學院， 江蘇 南京 210095)

小檗屬(BerberisLinn.)為小檗科(Berberidaceae)最大屬，屬下約500種，主要分布在亞洲泛喜馬拉雅地區(qū)和南美洲安第斯山脈[1]。《中國植物志》和《Flora of China》均收錄小檗屬植物215種[2，3]。隨著一些新種被陸續(xù)發(fā)表[4-7]，目前，中國小檗屬植物有近230種，是世界上小檗屬物種多樣性最豐富的國家。小檗屬植物根和莖中含有以小檗堿為代表的雙芐基異喹啉類生物堿，具有廣泛的藥理活性，是世界上重要的傳統(tǒng)藥用植物類群之一[8-10]；其果實含有花青素、酚酸類化合物和生物堿等生物活性物質(zhì)，具有保護心血管系統(tǒng)、抗氧化和保肝等藥理活性，如B.vulgarisLinn.和B.crataeginaDC.的果實水提物對于食源性致病菌具有顯著的生長抑制作用[11，12]；此外，小檗屬植物果實也可作為休閑食品，如B.crataegina的成熟漿果可直接生食[13]。從國外小檗屬果實資源的研究與利用現(xiàn)狀看，國內(nèi)小檗屬植物資源也具有很大的開發(fā)利用潛力，且小檗屬植物不同種類和器官的應(yīng)用價值各異，應(yīng)根據(jù)實際利用情況進行選擇。

小檗屬一直是分類學問題較多的一個被子植物大屬，種間關(guān)系復(fù)雜，美國學者Landrum在研究智利及鄰近阿根廷南部的小檗屬植物時，曾感嘆小檗屬是“一個分類學黑洞(taxonomic black hole)”[14]。《中國植物志》和《Flora of China》記載的小檗屬許多種類鑒定難度都比較大，果實形態(tài)特征也容易混淆，部分種類果實特征甚至缺失[2，3，15-17]。迄今為止，仍然缺少有關(guān)小檗屬果皮粉末顯微鑒定的研究報道，一些種類通過現(xiàn)有的形態(tài)學特征仍然存在鑒定困難的問題，不利于小檗屬豐富果實資源的開發(fā)利用。鑒于此，作者利用在野外調(diào)查中采集的小檗屬13種植物果實，對其果皮粉末的微形態(tài)特征進行了觀察和研究，以期為該屬果實資源的研究和開發(fā)利用提供更多的種類鑒定依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

小檗屬13種植物果實均由作者于2012年至2016年在云南、四川、西藏和山東野外采集(采集人為李新華等)并鑒定，其他采集信息見表1，憑證標本均保存于南京農(nóng)業(yè)大學生命科學學院植物標本館(NAU)。采集的果實均置于4 ℃冰箱內(nèi)保存、備用。水合氯醛和甘油等試劑均為分析純。

表1 小檗屬13種植物果實來源

1.2 方法

每種小檗屬植物均隨機選擇20個果實，除去種子，將果皮碎塊在60 ℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量，用高速粉碎機粉碎，過60目篩后獲得果皮粉末樣品。取少量果皮粉末樣品于載玻片上，滴加適量的水合氯醛試劑，置于酒精燈上加熱透化；透化完成后，加適量蒸餾水稀釋的體積分數(shù)20%甘油，蓋好蓋玻片，在配備Smart CCD的Olympus CX 41型光學顯微鏡(日本Olympus公司)下觀察并拍照，每種植物觀察20個視野。供試小檗屬13種植物果皮粉末中薄壁細胞、導管、石細胞、草酸鈣簇晶和方晶的大小均依據(jù)20個結(jié)構(gòu)組成單位的測量數(shù)據(jù)，參照《中華人民共和國藥典中藥材顯微鑒別彩色圖鑒》[18]及金延明等[19]采用的方法對供試小檗屬13種植物果皮粉末微形態(tài)特征進行描述。

2 結(jié)果和分析

2.1 果皮粉末中表皮細胞及導管的形態(tài)

小檗屬13種植物果皮粉末中表皮細胞和導管的形態(tài)見圖1。結(jié)果顯示：小檗屬13種植物中，粉葉小檗(B.pruinosaFranch.)的果皮粉末呈棕黃色或黃色，拉薩小檗(B.hemsleyanaAhrendt)和黃蘆木(B.amurensisRupr.)的果皮粉末呈紅褐色，大理小檗(B.taliensisSchneid.)、卷葉小檗(B.replicataW. W. Smith)、麗江小檗(B.lijiangensisC. Y. Wu ex S. Y.Bao)、顯脈小檗(B.phaneraSchneid.)、近光滑小檗(B.sublevisW. W. Smith)、血紅小檗(B.sanguineaFranch.)、疣枝小檗(B.verruculosaHemsl. et Wils.)、滑葉小檗(B.liophyllaSchneid.)、密葉小檗(B.davidiiAhrendt)和西山小檗(B.wangiiSchneid.)的果皮粉末皆呈紫褐色。13種植物果皮粉末中表皮細胞輪廓主要呈四邊形至六邊形，少為七邊形或八邊形。13種植物果皮粉末均含有梯紋導管和螺紋導管，不同種類在導管直徑上存在一定差異；僅在粉葉小檗和卷葉小檗的果皮粉末中見到環(huán)紋導管，在滑葉小檗和西山小檗的果皮粉末中見到網(wǎng)紋導管。

ec： 表皮細胞Epidermal cell； scv： 梯紋導管Scalariform vessel； spv： 螺紋導管Spiral vessel； av： 環(huán)紋導管Annular vessel； rv： 網(wǎng)紋導管Reticulate vessel.

2.2 果皮粉末中石細胞的形態(tài)

小檗屬11種植物果皮粉末中石細胞的形態(tài)見圖2。結(jié)果顯示：在小檗屬13種植物中，大理小檗、粉葉小檗、卷葉小檗、麗江小檗、近光滑小檗、拉薩小檗、血紅小檗、疣枝小檗、滑葉小檗、密葉小檗和西山小檗果皮粉末中均含有石細胞，而顯脈小檗和黃蘆木果皮粉末中未觀察到石細胞。大理小檗果皮粉末中石細胞呈腎形或類方形，前者明顯大于后者(圖2-A)；粉葉小檗果皮粉末中石細胞呈近菱形或類五邊形，大小相近(圖2-B)；卷葉小檗果皮粉末中石細胞呈卵狀矩形或?qū)挋E圓形，前者明顯大于后者(圖2-C)；麗江小檗果皮粉末中石細胞呈卵形或類矩形，大小相近(圖2-D)；近光滑小檗和疣枝小檗果皮粉末中石細胞均呈類三角形或類卵形，大小相近(圖2-E，H)；拉薩小檗果皮粉末中石細胞呈卵圓形或類矩形，后者明顯大于前者(圖2-F)；血紅小檗果皮粉末中石細胞呈近菱形或類卵形，前者明顯大于后者(圖2-G)；滑葉小檗和密葉小檗果皮粉末中石細胞均呈類長橢圓形或類矩形，前者明顯大于后者(圖2-I，J)；西山小檗果皮粉末中石細胞呈類方形，但大小不同(圖2-K)。

2.3 果皮粉末中草酸鈣晶體的形態(tài)

小檗屬13種植物果皮粉末中草酸鈣晶體的形態(tài)見圖3。結(jié)果顯示：小檗屬13種植物果皮粉末中均含有草酸鈣簇晶和方晶。西山小檗、卷葉小檗和疣枝小檗果皮粉末中草酸鈣簇晶和方晶相對較大，而大理小檗、麗江小檗、顯脈小檗、拉薩小檗和黃蘆木果皮粉末中草酸鈣簇晶和方晶相對較小。粉葉小檗、顯脈小檗和黃蘆木果皮粉末中草酸鈣簇晶形狀相對較規(guī)則，呈圓形或近圓形；其他種類果皮粉末中的草酸鈣簇晶形狀不規(guī)則。

A： 大理小檗Berberis taliensis Schneid.； B： 粉葉小檗B. pruinosa Franch.； C： 卷葉小檗B. replicata W. W. Smith； D： 麗江小檗B. lijiangensis C. Y. Wu ex S. Y. Bao； E： 近光滑小檗B. sublevis W. W. Smith； F： 拉薩小檗B. hemsleyana Ahrendt； G： 血紅小檗B. sanguinea Franch.； H： 疣枝小檗B. verruculosa Hemsl. et Wils.； I： 滑葉小檗B. liophylla Schneid.； J： 密葉小檗B. davidii Ahrendt； K： 西山小檗B. wangii Schneid.

cco： 草酸鈣簇晶Cluster of calcium oxalate； pco： 草酸鈣方晶Prism of calcium oxalate.

3 討 論

中國小檗屬植物的漿果通常呈橢球形、卵球形或近球形，果皮表面具白色粉霜或光滑，其中，常綠種類成熟果實常為紫黑色或黑色，而落葉種類成熟果實常為紅色[2，5]。作者發(fā)現(xiàn)，小檗屬常綠類或落葉類果實的形狀和顏色大多相近，尤其在自然脫水和干燥后，果實會發(fā)生皺縮和顏色變化，進一步增加種類鑒定難度。在小檗屬13種果實中，拉薩小檗和黃蘆木的果實均為紅色漿果，且形狀和顏色相似[2，20]。本研究結(jié)果顯示：拉薩小檗果皮粉末中具石細胞，黃蘆木果皮粉末中未見石細胞；并且，拉薩小檗的草酸鈣簇晶不規(guī)則，而黃蘆木的草酸鈣簇晶則呈圓形或近圓形。這種情況說明果皮粉末微形態(tài)特征能夠為形態(tài)相似的種類鑒別提供一定的依據(jù)。小檗屬13種植物果皮粉末中均含有梯紋導管和螺紋導管，而環(huán)紋導管和網(wǎng)紋導管相對少見。關(guān)于果皮中環(huán)紋導管和網(wǎng)紋導管的有無是否可以作為小檗屬果實種類鑒別的依據(jù)，還需要通過開展更多研究來驗證。

在小檗屬13種植物果皮粉末中，除顯脈小檗和黃蘆木外，其余11種植物果皮粉末中均含有石細胞。雖然不同類型石細胞大小在種內(nèi)與種間通常存在明顯差異，但是石細胞的形態(tài)特征仍具有重要的種類鑒別價值。如大理小檗的腎形石細胞、粉葉小檗的近菱形或類五邊形石細胞、卷葉小檗的寬橢圓形石細胞、拉薩小檗的卵圓形石細胞以及血紅小檗的近菱形石細胞等。大理小檗和卷葉小檗都是常綠灌木，二者不僅葉片形態(tài)相似，葉緣易反卷，而且都具紫黑色、橢球形漿果，形態(tài)上易混淆，通常認為二者間的主要區(qū)別為果實內(nèi)種子數(shù)[2，15]。本研究發(fā)現(xiàn)，大理小檗果皮粉末中石細胞呈腎形或類方形，而卷葉小檗果皮粉末中石細胞呈卵狀矩形或?qū)挋E圓形，且卷葉小檗果皮粉末中草酸鈣簇晶明顯大于大理小檗。因此，果皮粉末的微形態(tài)特征可用于鑒別這2個近緣種。

粉葉小檗和麗江小檗的果實均采自云南玉龍雪山，但是二者在果實形態(tài)特征及果皮粉末微形態(tài)特征上卻存在明顯差異。粉葉小檗果實呈寬橢球形、卵狀橢球形或近球形，表面被密集而顯著的白色粉霜，而麗江小檗果實呈卵狀長圓形或長圓形，表面稍具白色粉霜[2，3，21]；粉葉小檗果皮粉末中石細胞呈近菱形或類五邊形，而麗江小檗果皮粉末中石細胞呈卵形或類矩形。

雖然近光滑小檗和疣枝小檗在莖、葉、花和果實形態(tài)特征上均存在明顯差異[5，16]，且二者產(chǎn)地相距遙遠，但是二者果皮粉末中石細胞形態(tài)特征卻很相似，均呈類三角形或卵形，僅在螺紋導管直徑和草酸鈣方晶形狀上存在一定差異。類似情況也存在于滑葉小檗和密葉小檗中，二者果皮粉末中石細胞均呈類長橢圓形或類矩形，但滑葉小檗果實中僅含1粒種子，而密葉小檗果實具2或3粒種子[2，3]。因此，在今后小檗屬果實資源調(diào)查及開發(fā)利用研究中，可以綜合分析果實形態(tài)特征和果皮粉末微形態(tài)特征，從而進一步提高小檗屬物種鑒定的準確性和可靠性。