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三种石杉属植物显微形态及石杉碱甲分析研究

作　者: 王姗
导　师: 王沫
学　校: 华中农业大学
专　业: 特种植物育种与栽培
关键词: 石杉属形态比较组织切片孢子形态石杉碱甲
分类号: R284
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

石杉科植物是一种重要天然药物资源,我国科学家早在20世纪80年代初,首先从用于民间的草药“千层塔”(即蛇足石杉)中分离得到石杉碱甲(huperzineA,hup-A),经过一系列药理试验,结果显示:石杉碱甲具有高效.低毒.高选择性的抗乙酰胆碱酯酶活性,并且能提高学习效率、改善老年人记忆功能的作用；临床应用疗效明显,毒性作用低。由于石杉碱甲是一种低毒、高效、可逆和高选择性的乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制剂,已被国际上列为第二代的AChE抑制剂之一。蛇足石杉是目前石杉碱甲主要来源植物,但仅靠此种野生资源远远不能满足需求,而大量的人工合成工作几乎没有得到活性比天然HupA更好的衍生物和类似物,因此,寻找到新的HupA天然植物资源意义重大。以植物的亲缘关系为根据,扩大药源,寻找新的植物来源,已被证实是可以采用的途径,因此在石杉属发掘其他同类植物显得尤为重要。皱边石杉、四川石杉与蛇足石杉同属于石杉属下蛇足石杉组。目前,对石杉科植物石杉碱甲含量的测定多集中于蛇足石杉即千层塔这一种植物,而对于蛇足石杉和其科属中其他植物的系统比较研究鲜有报道。石杉属植物三种植物主要是分布在郁闭度、空气相对湿度均较大的山地密林下、沟谷阴湿土中及潮湿背阴的岩石陡壁上；调查区内与其伴生的主要有石松(伸筋草)、水竹,柳杉的小植株等(出现频度高),这给石杉属植物生长提供了大的荫蔽度；同一品种呈团块状分布。本研究选择湖北恩施利川境内蛇足石杉、皱边石杉和四川石杉从形态学、组织学、孢粉学等方面对三种植物进行比较研究；同时研究了不同生长季节和不同生长年份的植物中石杉碱甲的含量差异,为物种鉴定、资源保护及开发利用提供参考依据。1.对原植物形态的观察比较发现：三种植物在外观形态上差别较大,主要表现在叶的形态上,据植株外部形态可将三种植物很好的区别,显微结构鉴定只能作为其分类的一个辅助手段。石杉属植物形态相对简单,叶的形态是分类鉴别的主要对象,在大小、叶缘、叶柄长度上有明显的不同。蛇足石杉微褶皱,有粗大而不整齐的尖齿,叶尖微下垂,叶柄明显长度为2-5mm；皱边石杉叶缘锯齿粗而密,波状褶皱明显,叶柄长度2-3.5mm；与前两种相比,四川石杉叶片较小,叶边缘平直,不皱曲,有稀疏不规则的锯齿,无明显叶柄,且易出现茎芽苞。茎芽孢也可作为重要的分类依据。2.植物组织显微比较显示,三种石杉属植物根、茎结构相似。根均具有轻微栓化的表皮细胞、发达的皮层、管状中柱以及呈外始式分化的木质部等。但在维管束在数目和筛胞排列方式上有所不同：蛇足石杉根部管胞孔径较大,弧形排列,维管柱鞘细胞排列整齐,紧凑；皱边石杉木质部管胞数目较多,弧形紧密排列；四川石杉木质部管胞孔径大,排列不紧密,大小管胞间隔排列。茎均由表皮、皮层、维管柱、木质部、韧皮部组成,韧皮部位于木质部之间,且木质部四周均有辐射状排列的倒三角形脊状突起,形成星散状；三种植物维管束木质部脊状突起数目、维管束相对面积和韧皮部的排列方式存在差异。3.对三种植物的孢子进行扫描电镜观察,结果显示：三种植物孢子在形态上较一致：均为四分孢子,辐射对称,且三裂缝明显,赤道面观均为扇形。但同时三者在微形态方面也表现出了多样性,特别是外壁纹饰及裂缝长度具有种的特异性：皱边石杉辐射区和辐射间区光滑,裂缝最长,达到赤道线,孢子最饱满；四川石杉远极面孔穴最深,靠近裂缝处纹饰近光滑；蛇足石杉辐射间区在三种之间凹陷程度最大,是进行同属植物孢子鉴定时的重要依据。4.三种植物中均含有石杉碱甲,且四川石杉中含量最高,因此,皱边石杉和四川石杉可以用来提取天然石杉碱甲。四川石杉不同植株高度含量测定显示,株高在Ⅱ级(10±1cm)时石杉碱甲含量最高,达0.6388mg/g,与Ⅰ级(5±1cm)、Ⅲ级(15±1cm)植物中石杉碱甲含量差异达极显著,为四川石杉高效合理采收提供理论指导。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章文献综述  11-20
  1 石杉科植物简介  11
  2 石杉科植物的分类学研究现状  11-12
  3 石杉科植物外部形态、生物学特性研究  12-13
  4 生态学研究  13
  5 繁殖与栽培研究  13-15
  6 生理活性物质研究  15
  7 石松生物碱的含量测定与提取工艺的研究  15-17
    7.1 石杉碱甲含量测定  15-16
    7.2 石杉碱甲提取工艺  16-17
  8 石杉属植物药理活性方面研究  17
  9 研究的意义与目的  17-20
    9.1 研究意义  17-19
    9.2 研究目的  19-20
第二章材料仪器与方法  20-26
  1 材料  20-21
    1.1 植物材料名称  20-21
      1.1.1 福宝山中草药植物资源  20
      1.1.2 三种石杉属植物生长环境  20
      1.1.3 三种石杉属植物资源现状  20-21
    1.2 植物材料采集地点  21
    1.3 高效液相色谱植物材料采集时间及分级  21
  2 试验试剂  21
    2.1 组织切片及扫描电镜试验试剂  21
    2.2 生物碱提取试剂  21
    2.3 液相用试剂  21
  3 试验仪器  21-22
  4 试验方法  22-24
    4.1 原植物形态观察  22
    4.2 石蜡切片制作方法  22
    4.3 扫描电镜样品制备及观察方法  22-23
    4.4 HPLC法检测石杉碱甲试验方法  23-24
      4.4.1 植物样品制备方法  23
      4.4.2 石杉碱甲对照品制备方法  23
      4.4.3 生物碱提取方法  23
      4.4.4 高效液相色谱检测条件  23
      4.4.5 线性关系考察方法  23-24
      4.4.6 精密度和稳定性试验测定方法  24
      4.4.7 重现性试验测定方法  24
      4.4.8 回收率试验测定方法  24
      4.4.9 三种石杉属植物样品含量测定方法  24
  5 数据处理  24-26
    5.1 孢子形态扫描电镜观察统计方法  24-25
    5.2 HPLC数据处理  25-26
第三章结果分析与讨论  26-37
  1 三种石杉属植物形态及组织特征  26-29
    1.1 三种石杉属植物原植物形态描述  26-27
      1.1.1 蛇足石杉  26
      1.1.2 皱边石杉  26
      1.1.3 四川石杉  26-27
    1.2 显微特征  27-29
      1.2.1 三种石杉属植物根横切面  27
      1.2.2 三种石杉属植物根维管束结构比较  27
      1.2.3 三种石杉属植物茎横切面  27
      1.2.4 三种石杉属植物茎维管束结构比较  27
      1.2.5 三种石杉属植物叶横切面  27-28
      1.2.6 三种石杉属植物叶维管束结构比较  28
      1.2.7 三种石杉属植物形态特征比较  28-29
    1.3 结论与讨论  29
  2 扫描电镜观察结果  29-31
    2.1 蛇足石杉  29
    2.2 皱边石杉  29-30
    2.3 四川石杉  30
    2.4 三种植物孢子形态比较  30-31
    2.5 结论与讨论  31
  3 HPLC定性定量测定结果与分析  31-37
    3.1 线性关系考察结果  31
    3.2 精密度试验测定结果  31
    3.3 稳定性试验测定结果  31-32
    3.4 重现性试验  32
    3.5 回收率试验  32
    3.6 三种石杉属植物石杉碱甲定性分析结果  32-33
    3.7 不同采收期三种植物中石杉碱甲含量比较  33-34
    3.8 四川石杉不同高度植株石杉碱甲含量比较  34-35
    3.9 结论与讨论  35-37
第四章结论  37-39
参考文献  39-46
致谢  46-47
附图1 石杉属三种植物原植物  47-48
附图2 石杉属三种植物根、茎、叶显微结构  48-50
附图3 石杉属三种植物孢子电镜扫描图片  50-51
附录攻读硕士学位期间发表的学术论文  51

三种石杉属植物显微形态及石杉碱甲分析研究

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