收藏本站
《西北大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

牛膝结构和发育与主要药用成分积累关系及其道地性形成机制的研究

李金亭  
【摘要】: 牛膝(Achyranthes bidentata Blume.)为苋科(Amaranthaceae)、牛膝属(Achyrarthes L.)多年生草本植物,以干燥根入药,是我国重要的大宗中药材之一。自明朝以后,其主要产区集中于河南古怀庆府地区(即现在的武陟、温县、沁阳、孟县、辉县、博爱一带),并将产于古怀庆府的牛膝称为怀牛膝,是我国著名的四大怀药之一。牛膝的主要药用成分是三萜皂苷元-齐墩果酸、蜕皮甾酮及多糖。本文运用植物解剖学、组织化学和植物化学等方法,系统研究了牛膝各器官的形态结构和发育规律、三萜皂苷在牛膝营养器官中的组织化学定位、不同季节播种的牛膝生长发育过程中三萜皂苷积累动态和变化规律、正常时节播种的牛膝生长发育过程中蜕皮甾酮的积累动态和变化规律,并对不同产区牛膝根的形态和主要药用成分齐墩果酸、蜕皮甾酮、多糖的含量、药材和土壤中无机元素的含量以及产区的气候和栽培土壤的理化状况进行比较研究和相关性分析,在此基础上探讨牛膝道地性形成的可能机制。研究结果如下。 在牛膝的轴器官根及茎中均存在由额外形成层分化产生的三生结构。牛膝根及茎的发育均包括原分生组织、初生分生组织、初生生长、次生生长和三生生长5个发育阶段。在牛膝根、茎的发育过程中,其初生生长和早期的次生生长都类似于一般双子叶草本植物。其根的初生木质部多为二原型,次生结构从外到内由周皮和次生维管组织组成,其木栓形成层由中柱鞘细胞恢复分裂能力而形成,而根的进一步加粗主要是由于三生结构的发生和分化。其第一圈额外形成层产生于次生韧皮部外侧的薄壁组织细胞和射线细胞,以后的每一圈由前一圈向外衍生的薄壁组织细胞产生;额外形成层无纺锤状原始细胞和射线原始细胞之分,在切向纵切面上呈叠生排列;三生维管束以离心方式排成整齐的同心环状,由薄壁结合组织将其彼此分开,其圈数与额外形成层的圈数是一致的,以后随着根的发育而不断增加,通常一年生的牛膝根中可形成4-5圈三生维管束。在茎的发育过程中,次生维管组织仅由束中形成层产生,束间形成层未分化。当次生维管束分化即将完成时,其正常维管柱外侧保留的1-2层原形成层细胞恢复分裂能力,产生一轮额外形成层,额外形成层开始只向内交替产生木质部和其间的结合组织,后来向外产生三生韧皮部,形成一轮三生维管束;其茎的髓中具2个外韧型髓维管束,来源于原形成层,而与正常维管束在位置上没有相关性,但其结构类型存在多样性,包括不完全的周木型髓维管束。 牛膝的叶为典型的异面叶,其结构、发生和发育类似一般被子植物的叶器官,由表皮、叶肉和叶脉组成,表皮上的气孔器仅分布在叶片背面,而上、下表皮上均分布有长、短不同的两种类型的非腺毛,其组成细胞的数目明显不同。叶肉中栅栏组织由3—4层细胞组成,细胞含叶绿体多,海绵组织疏松,细胞形状不规则,含叶绿体较少。主脉由数个呈环状排列的外韧型维管束组成。叶柄呈半圆形,无髓维管束,7—8个大小不等的外韧型维管束呈半圆形排列于其薄壁组织中。 牛膝为两性花,异花授粉。雄蕊5枚,花药具4个长圆形的花粉囊,分为左右两部分,每部分各有两个花粉囊,花粉呈椭圆形,其表面具颗粒状突起纹饰。雌蕊比雄蕊长,由1枚心皮构成,子房上位,1室,含1个胚珠,柱头单一,其顶端的表皮形成指状突起,为湿性柱头。花柱中空,其内表皮细胞向内形成乳状突起,构成了特殊的通道细胞。胞果由果皮和一枚种子组成,其种子类型为双子叶有胚乳种子。 牛膝营养器官中三萜皂苷的组织化学定位及扫描电镜与X-射线能谱仪分析研究表明,在根的初生结构中,皂苷类物质主要分布于中柱鞘、初生韧皮部及初生韧皮部和初生木质部之间的薄壁组织细胞内;在根的次生结构中,主要分布于次生韧皮部及栓内层的薄壁组织细胞内;当三生结构形成后,除次生韧皮部及栓内层细胞外,在额外形成层和三生维管束韧皮部细胞内均有皂苷类物质积累。在茎中,三萜皂苷主要分布于正常维管束和髓维管束的韧皮部,而在叶中主要分布于栅栏组织细胞及叶脉维管束的韧皮部组织细胞中。三生结构在牛膝根中占主要地位,是三萜皂苷积累与分布的主要场所;茎是其转运器官,而叶片中的栅栏组织细胞可能是皂苷类物质合成的场所。 植物化学研究表明,不同季节播种的牛膝,其根中齐墩果酸含量的动态变化趋势基本一致,呈“高-低-高”的变化趋势,生殖生长不利于根中皂苷类物质的积累;春季播种的牛膝生长周期长,但其产量与夏季播种的牛膝并没有明显的差异,齐墩果酸的含量低于夏季播种的牛膝,因此7月上旬为怀牛膝最适播种期,晚播可提高土地的利用率,而且牛膝的产量和质量都可达到最高水平。 对牛膝生长发育过程中蜕皮甾酮含量的动态变化研究表明,营养生长期是牛膝各器官中蜕皮甾酮积累的最佳时期,但生殖生长不利于根中蜕皮甾酮的积累。至11月,牛膝各器官中蜕皮甾酮的含量差异依次为果实>叶>根>茎。由此表明,牛膝的叶是蜕皮甾酮的合成场所,果实是其主要贮存器官,根是其次要贮存器官,而茎可能主要起运输的作用。在牛膝的整个生长过程中,叶中的蜕皮甾酮含量始终维持在较高的水平,可能与其传粉昆虫的生物学行为及活动有一定的相关性,从而提示蜕皮甾酮在牛膝中的存在具有一定的化学生态学意义。 11月牛膝植株的地上部分临近枯萎,根的增长、加粗、三生维管束圈数、根的生物量及三萜皂苷和蜕皮甾酮的含量均达到了高峰,是其最佳采收期。在传统用药时,牛膝仅以根经不同炮制而入药,地上部分全部舍弃。但此时地上部分的茎、叶中仍含有一定量的三萜皂苷和蜕皮甾酮,其果实中含量尤其高,建议在种植集中的道地产区对牛膝的茎、叶,尤其是果实,进行综合开发利用。 对不同产区牛膝药材的比较研究表明,牛膝根的外观存在一定差异,道地产区牛膝的根身条通顺、长而粗壮,但与非道地产区牛膝根的内部结构无明显区别;道地产区根中主要药用成分齐墩果酸、蜕皮甾酮和多糖的含量及无机元素铬的含量均高于非道地产区,而锌的含量低,对铁、铜、铬和磷的富集能力强;道地产区土壤中锌、硼、锰、铝的含量高,铜的含量低。 牛膝药材与土壤中无机元素含量均呈显著相关,牛膝对钠和铝、钛,钙和镁、硼、镉,镁和硼,铝和镉,镉和钛的吸收和积累有协同作用,对铅和铜、钾,铬和硼、锌的吸收和积累则呈明显的拮抗关系。药材中齐墩果酸和多糖、微量元素铬的含量呈明显的正相关,而微量元素钙、镁、硼、锌等则不利于齐墩果酸在根中的积累。道地产区较低的年均蒸发量有利于牛膝根中蜕皮甾酮和多糖的积累,土壤中含量较低的速效磷、速效钾则有利于根中齐墩果酸的积累。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S567.239

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 龚华栋;猫人参药材质量评价与质量控制关键技术的研究[D];浙江大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 卫云,李岩坤,高玉敏,丁作超;山东省怀牛膝播种期的探讨[J];山东农业科学;1987年06期
2 邹盛勤,陈武;陆英中乌索酸和齐墩果酸动态含量的研究[J];安徽农业科学;2005年04期
3 王新民;张重义;李宇伟;介晓磊;边传周;;怀牛膝GAP栽培技术标准操作规程[J];安徽农业科学;2006年05期
4 高昌琨,高建,马如龙,徐先祥,黄鹏,倪受东;牛膝总皂苷抗炎、镇痛和活血作用研究[J];安徽医药;2003年04期
5 李海泉;牛膝多糖降糖作用实验研究[J];安徽医药;2004年05期
6 杜占芬 ,谢新玲;牛膝的高产栽培技术[J];北京农业;2002年06期
7 谢新玲 ,谢淑贞;牛膝如何栽培管理[J];北京农业;2002年10期
8 高晓燕,苏又凡,李发美;牛膝中胡萝卜甙对成骨样细胞的促进增殖作用及其含量测定[J];承德医学院学报;2003年01期
9 张泓,胡正海;药用植物牛滕根中异常次生结构的发育解剖学研究[J];西北植物学报;1988年02期
10 贾磊,赵曼容;微量元素在寻找新活性物质中的应用研究[J];西北植物学报;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李鹄鸣;盾叶薯蓣适光生理生态及机理的研究[D];中南林学院;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王庭欣,朱惠民,周明河;植物多糖抑瘤活性研究进展[J];癌变.畸变.突变;2000年02期
2 鲁红侠,耿明;低分子有机酸对土壤氟吸附的影响[J];安徽教育学院学报;2005年03期
3 杨力,于淑芳,宋国菡,张民,丁光国;山东高产粮田腐殖质组成特征及影响因子研究[J];山东农业科学;2000年01期
4 董晓霞,郭洪海,孔令安;滨海盐渍地种植紫花苜蓿对土壤盐分特性和肥力的影响[J];山东农业科学;2001年01期
5 蒋庆功,万广华,李涛;蔬菜主产区耕地管理与质量状况调查[J];山东农业科学;2003年06期
6 孟庆华;李根英;王吉光;王刚;张延亮;;山东褐土高产农田的供磷特性[J];山东农业科学;2005年06期
7 陈建美;蔡葵;赵征宇;柳伟英;;地膜覆盖对青花菜吸肥特性的影响[J];山东农业科学;2005年06期
8 葛晓轩;孟庆华;李根英;;泰安、威海棕壤高产农田的供磷特性[J];山东农业科学;2006年05期
9 江丽华;刘兆辉;张文君;陈清;郑福丽;王梅;林海涛;;高产条件下大葱干物质积累和养分吸收规律的研究[J];山东农业科学;2007年01期
10 王月明;孙万刚;李红梅;江丽华;;山东寿光日光温室土壤有效钾的研究[J];山东农业科学;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡春艳;陶乐明;刘枫;赵俊兰;;安徽沿江地区水稻施钾效应研究[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
2 刘志刚;邓伟杰;孙维峰;吴新荣;;复方土茯苓颗粒定性定量方法研究[A];共铸医药学术新文明——2012年广东省药师周大会论文集[C];2012年
3 王承亮;冯文英;曹瀛戈;苏振华;徐明;张升友;张羽;;蒸煮过程氮、磷污染物的迁移及对废水排放的影响[A];中国造纸学会第十五届学术年会论文集[C];2012年
4 李军;赵百孝;;艾绒的制作工艺研究[A];2011中国针灸学会年会论文集(摘要)[C];2011年
5 袁小平;刘兆华;杨光平;傅强;龚千锋;;豆腐在中药炮制中的重要应用[A];中华中医药学会中药炮制分会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 陈琳;胡昌江;李文兵;周一帆;张彤;高源;冯建;;炒王不留行配方颗粒的提取工艺[A];中华中医药学会中药炮制分会2011年学术年会论文集[C];2011年
7 陈星;单鸣秋;丁安伟;;茜草炮制的历史沿革[A];中华中医药学会中药炮制分会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 周倩;孙立立;;艾叶饮片炮制沿革及现代炮制方法述要[A];中华中医药学会中药炮制分会2011年学术年会论文集[C];2011年
9 李兆兰;郑涛;;安徽产亚香棒虫草与冬虫夏草化学成分比较[A];中国虫生真菌研究与应用[C];1991年
10 谭新;方热军;;猪场周围环境氮、磷、铜的分布及其安全性评价[A];全国畜禽和水产养殖污染监测与控制治理技术交流研讨会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冯福学;不同耕作措施对绿洲灌区冬小麦“根土系统”的影响[D];甘肃农业大学;2010年
2 贺春燕;施肥对枸杞产量和品质的影响及效应研究[D];甘肃农业大学;2009年
3 杨江山;保护性耕作对旱区小麦—菘蓝轮作土壤生态及作物生理特性的影响[D];甘肃农业大学;2010年
4 陈祯;基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D];华中科技大学;2010年
5 林辰壹;新疆葱属植物资源研究[D];新疆农业大学;2010年
6 张延妮;珠子参化学成分及其活性成分的筛选研究[D];陕西师范大学;2010年
7 朱立才;植物多酚的高速逆流色谱分离及特性研究[D];华南理工大学;2010年
8 盖玉红;盐生和中生植物对盐害的响应及其抗性结构机制研究[D];东北师范大学;2010年
9 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
10 吴春燕;运动疲劳对小鼠海马GDNF、GFRα-1mRNA和蛋白表达的影响及益气养血补肾方的调节作用[D];山东中医药大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贺波;苎麻叶黄酮的提取、分离纯化、结构及抗氧化活性的研究[D];华中农业大学;2010年
2 郑芳;茶树接种VA菌根生理生化特性的研究[D];华中农业大学;2010年
3 辛龙;矿质营养对林荫银莲花生长发育和药用成分的影响[D];华中农业大学;2010年
4 王俊;林荫银莲花离体快繁体系的优化及其有效成分的研究[D];华中农业大学;2010年
5 钟淑梅;蒲公英人工加倍及其应用价值研究[D];华中农业大学;2010年
6 王志勇;空心莲子草入侵对土壤微生物群落结构和土壤酶活的影响[D];华中农业大学;2010年
7 赵茜;蛇床子素配伍植物筛选[D];华中农业大学;2010年
8 陈龚莉;不同居群栝楼分子遗传多样性及生物碱分析[D];华中农业大学;2010年
9 韩雪;甘蓝型油菜显性细胞核雄性不育系雌性不孕的细胞学研究[D];华中农业大学;2010年
10 樊庆颖;大车前(Plantago major L.)胚乳发育的超微结构研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 倪勤武,诸葛陇;猫人参及其混淆品的鉴别研究[J];浙江中医学院学报;1999年05期
2 来平凡,章红燕;浙江地区习用中药猫人参研究进展[J];浙江中医学院学报;2002年01期
3 万旭英,张晨,凌昌全,李柏;猫人参注射液抗肝癌作用和对免疫功能的影响[J];浙江中医学院学报;2004年04期
4 张玲;翟明普;景淼;;甜杏仁中苦杏仁苷质量分数的HPLC定量分析[J];果树学报;2009年02期
5 邓伟峰;梁鸿;赵玉英;;忍冬属植物化学成分及药理活性[J];国外医药(植物药分册);2004年04期
6 邹红;许腊英;杨帆;陈华曦;杨庆;;HPLC法筛选酒炙白芍的最佳炮制条件[J];湖北中医杂志;2009年04期
7 刘晓月;朱宏科;吴世华;陈云龙;刘菲燕;吴平;;加拿大一枝黄花二萜成分的抗肿瘤活性[J];浙江大学学报(理学版);2007年06期
8 郑友兰,张崇禧,张春红,罗维莹;黄芪根、茎叶黄芪皂苷含量的测定[J];吉林农业大学学报;2003年05期
9 张菊明;林佩芳;;中华猕猴桃多糖对巨噬细胞-T细胞免疫介质的作用[J];科技通报;1990年05期
10 贺士忠;殷玉生;吴汉斌;;女贞子五种不同炮制品的实验研究[J];南京中医学院学报;1993年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 吴耀生;药用植物三七三萜合成途径功能酶特征与植物三萜合成通路分子进化[D];广西医科大学;2008年
2 单建贞;藤梨根有效成分对结肠癌细胞增殖抑制作用及相关机制的研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张亚妮;猫人参抗肿瘤有效部位的筛选及相关实验研究[D];第二军医大学;2005年
2 张会敏;金银花质量控制关键技术与质量评价体系的研究[D];山东中医药大学;2008年
3 葛月兰;当归资源化学评价与质量标准研究[D];南京中医药大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李笔怡;;牛膝的作用和临床配伍[J];浙江中医学院学报;1986年06期
2 郑彩霞,高荣孚;光系统I的异质性及其在类囊体膜上分布的研究进展[J];北京林业大学学报;1999年05期
3 高荣孚,郑彩霞,童年,何平;高等植物光系统Ⅰ的研究(Ⅰ)──叶绿体中存在两种光系统Ⅰ[J];北京林业大学学报;1997年01期
4 石琳琳,卢丹,姚文华;银杏叶提取物治疗糖尿病神经病变[J];白求恩医科大学学报;1999年05期
5 石圣洪,宋军,李祖伦,张廷模,马逾英;川牛膝本草考察[J];成都中医药大学学报;1998年04期
6 张泓,胡正海;药用植物牛滕根中异常次生结构的发育解剖学研究[J];西北植物学报;1988年02期
7 何玉科;甘蓝Ri T-DNA转化体的多样性[J];西北植物学报;1990年01期
8 吕洪飞,刘文哲,胡正海;元宝草的分泌结构与其次生产物的研究[J];西北植物学报;1999年06期
9 曾乃燕,何军贤,赵文,梁厚果;低温胁迫期间水稻光合膜色素与蛋白水平的变化[J];西北植物学报;2000年01期
10 贾磊,赵曼容;微量元素在寻找新活性物质中的应用研究[J];西北植物学报;2001年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 李鹏飞;赵晓明;;牛膝多倍体的诱变及鉴定[J];山西农业大学学报(自然科学版);2009年02期
2 刘式乔;怀牛膝的栽培和加工[J];中国中药杂志;1956年06期
3 赵治军;茹德平;蒋福稳;;中药材牛膝及高产栽培技术[J];农业科技通讯;2009年06期
4 李明军,于相丽,陈明霞,杨明俊,张晓丽;怀牛膝愈伤组织的诱导和植株再生[J];植物生理学通讯;2004年03期
5 ;购买药材种子 请您擦亮眼睛[J];农村发展论丛;1999年05期
6 王松丽,黄群策;苋科植物的潜在价值研究[J];中国农学通报;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张艳丽;张重义;李友军;刘辉;李娟;;不同密度下牛膝叶绿素荧光特性比较[A];全国第8届天然药物资源学术研讨会论文集[C];2008年
2 张红瑞;兰金旭;扶胜兰;高致明;;不同繁殖类型怀牛膝生长发育特性研究[A];中华中医药学会第十届中药鉴定学术会议暨WHO中药材鉴定方法和技术研讨会论文集[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 唐鑫;牛膝根的化学成分研究[D];湖南中医药大学;2013年
2 谢获;牛膝总皂甙对兔早期骨关节炎及PI3K/AKT通路的影响[D];遵义医学院;2011年
3 彭涛;复方“安康宁”的研制[D];湖南农业大学;2012年
4 董琴琴;牛膝化学成分的研究[D];扬州大学;2010年
5 潘冬梅;怀牛膝的抗炎活性评价和毒理学检验[D];扬州大学;2012年
6 万胜利;土牛膝及其制剂活性成分及检验方法研究[D];湖南中医药大学;2013年
7 韦相兰;怀牛膝对重型颅脑损伤大鼠中枢神经再生的影响[D];广西医科大学;2011年
8 张祎楠;川牛膝种质资源评价研究[D];成都中医药大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026