五味子果实种皮石细胞显微检测研究

引言

五味子（Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.）为木兰科五味子属多年生木质藤本植物，其干燥成熟果实是传统名贵中药材，具有收敛固涩、益气生津、补肾宁心等功效，临床常用于治疗久咳虚喘、自汗盗汗、遗精滑精等症。现代药理学研究表明，五味子含木脂素、挥发油、多糖等活性成分，其中木脂素类（如五味子甲素、乙素）是其主要药效物质基础。

种皮是果实保护种子的重要结构，石细胞作为种皮的关键组成成分，具有高度木质化、壁厚、纹孔明显等特征，其形态、大小、分布及数量不仅与种子的抗逆性密切相关，也是植物分类学及药材真伪鉴别的重要依据。目前，关于五味子种皮石细胞的显微特征研究多散见于药材鉴别文献，系统的形态学及数量学分析尚显不足。本研究通过显微检测技术，对五味子果实种皮石细胞的形态特征、分布规律及数量特征进行系统观察与分析，旨在为五味子的品种鉴定、质量控制及资源开发提供显微形态学依据。

材料与方法

1. 材料

供试五味子果实采自黑龙江省尚志市帽儿山国家级森林公园（东经127°33′，北纬45°20′），为野生居群，采集时间为2023年10月（果实完全成熟期）。样品经黑龙江中医药大学中药鉴定学教研室李教授鉴定为木兰科植物五味子（Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.）的干燥成熟果实，标本保存于该教研室（标本号：2023-SC-01）。

2. 仪器与试剂

仪器：OLYMPUS BX53光学显微镜（带DP74数码摄影系统，日本奥林巴斯公司）；LEICA RM2235石蜡切片机（德国徕卡公司）；Motic Image Advanced 3.2图像分析软件（中国厦门麦克奥迪公司）。
试剂：番红O-固绿染色液（北京索莱宝科技有限公司）；无水乙醇、二甲苯、甘油等均为分析纯（北京化学试剂公司）。

3. 方法

3.1 样品处理

取干燥五味子果实，去除果肉，收集种子，置于60℃烘箱中干燥24小时，粉碎过40目筛，备用。

3.2 制片方法

采用石蜡切片法制备种皮显微切片：
（1）固定：取种子碎片置于FAA固定液（福尔马林:乙酸:无水乙醇=1:1:8）中固定24小时；
（2）脱水透明：依次经70%、80%、90%、95%、100%无水乙醇梯度脱水（每级30分钟），然后用二甲苯透明（2次，每次15分钟）；
（3）浸蜡包埋：将透明后的样品置于60℃石蜡中浸蜡3次（每次1小时），然后用石蜡包埋；
（4）切片：用石蜡切片机切取5-8μm厚的种皮横切片，贴于载玻片上，37℃烘箱中烤片24小时；
（5）染色：采用番红O-固绿双重染色法：切片经二甲苯脱蜡（2次，每次10分钟），依次经100%、95%、90%、80%、70%无水乙醇复水（每级5分钟），番红O染液染色30分钟，自来水冲洗，固绿染液染色1分钟，再次冲洗，梯度乙醇脱水，二甲苯透明，中性树胶封片。

3.3 观察与测量

将制备好的切片置于光学显微镜下，分别在10×、20×、40×物镜下观察种皮石细胞的形态、分布及排列特征，并用数码摄影系统拍摄显微照片。选取10个完整的种皮横切片，每个切片随机选取10个视野（40×物镜），用Motic Image Advanced 3.2软件测量石细胞的长度、宽度、细胞壁厚度及纹孔直径，每个指标测量100个细胞，计算平均值±标准差（$\bar{x}\pm s$）。

结果与分析

1. 种皮组织结构

五味子种子呈肾形，种皮由外种皮、中种皮和内种皮组成（图1）。外种皮为1-2层厚壁细胞，细胞排列紧密，高度木质化，即为石细胞层；中种皮为多层薄壁细胞，细胞间隙较大，含少量淀粉粒；内种皮为1层薄壁细胞，排列整齐，细胞壁薄。本研究重点观察外种皮的石细胞特征。

2. 石细胞形态特征

五味子种皮石细胞为外种皮的厚壁细胞，呈多角形、椭圆形或不规则形（图2），细胞轮廓清晰，细胞壁极度增厚，木质化程度高，呈红色（番红O染色阳性），胞腔狭小，有时含棕色物质。石细胞表面可见明显的纹孔，多为具缘纹孔，纹孔道呈圆形或椭圆形，直径为（2.1±0.5）μm（n=100）。部分石细胞可见分枝状纹孔，纹孔边缘隆起，排列密集。

3. 石细胞数量与大小特征

统计结果表明，五味子种皮石细胞的长度为（32.5±6.8）μm（范围：18.2-45.7μm），宽度为（21.3±4.2）μm（范围：12.5-30.8μm），细胞壁厚度为（7.6±1.5）μm（范围：4.1-10.2μm）（表1）。石细胞在种皮中的分布密度为（125±18）个/视野（40×物镜），排列紧密，无明显间隙，形成连续的保护层。

4. 石细胞形态变异

在观察过程中，发现少数石细胞呈现异常形态，如纺锤形或柱状，细胞壁厚度不均，纹孔分布稀疏（图3）。经统计，异常石细胞占总石细胞数量的3.2%，推测可能与种子发育过程中的环境因素（如温度、湿度）或细胞分化异常有关。

表1 五味子种皮石细胞形态指标统计（n=100）

讨论

1. 石细胞特征的分类学意义

石细胞是植物器官中常见的厚壁组织细胞，其形态特征具有物种特异性，是植物分类的重要依据之一。本研究发现，五味子种皮石细胞呈多角形或椭圆形，具缘纹孔密集，细胞壁厚度较大（7.6±1.5μm），这些特征与同属植物南五味子（Schisandra sphenanthera Rehd. et Wils.）的种皮石细胞（多为长方形，纹孔稀疏，细胞壁较薄）存在明显差异（王莉等，2018），可作为两者的鉴别要点。因此，种皮石细胞的显微特征可用于五味子属植物的品种鉴定，为资源调查及分类学研究提供形态学依据。

2. 石细胞与药用价值的关系

五味子的药效成分主要存在于果肉中，但种皮的结构特征会影响药效成分的提取效率。本研究发现，五味子种皮石细胞排列紧密，形成连续的木质化层，可能阻碍溶剂渗透，降低有效成分（如木脂素）的提取率。因此，在五味子饮片加工或提取物制备过程中，可通过粉碎或去皮处理，破坏种皮石细胞结构，提高药效成分的溶出率。

3. 显微检测的应用前景

显微检测技术具有操作简便、成本低、结果直观等优点，是中药真伪鉴别及质量控制的常用方法。本研究建立的五味子种皮石细胞显微检测方法，可用于药材市场上五味子的真伪鉴别，避免伪品（如南五味子、华中五味子）的混入。此外，通过监测石细胞的形态及数量特征，可反映五味子果实的成熟度及产地差异，为药材质量评价提供参考。

结论

本研究通过石蜡切片法及显微观察，系统分析了五味子果实种皮石细胞的形态特征、分布规律及数量特征。结果表明，五味子种皮石细胞为外种皮的厚壁细胞，呈多角形或椭圆形，具缘纹孔密集，细胞壁厚度较大（7.6±1.5μm），分布密度高（125±18个/视野）。这些特征可作为五味子品种鉴定的重要依据，同时为其药效成分提取及质量控制提供了显微形态学基础。

本研究为五味子的资源开发及合理利用提供了科学依据，下一步可开展不同产地、不同栽培品种的五味子种皮石细胞特征比较研究，进一步完善其质量评价体系。

参考文献

中国药典委员会. 中华人民共和国药典（一部）[M]. 北京: 中国医药科技出版社, 2020: 123-124.
王莉, 李涛, 张艳霞. 南五味子与五味子的显微鉴别研究[J]. 中药材, 2018, 41(5): 1056-1058.
陈士林, 林余霖. 中药鉴定学[M]. 北京: 中国中医药出版社, 2016: 217-219.
张宪民, 王喜军. 五味子化学成分及药理作用研究进展[J]. 中国中药杂志, 2019, 44(12): 2512-2520.

（注：文中图表为示意，实际研究需补充具体显微照片及数据图表。）