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源于药用蓝草类植物的药材统称为蓝草类药材，具有清热解毒、凉血消斑的功效。《中国药典》（2020版）中收载的蓝草类药材有大青叶、蓼大青叶、板蓝根、南板蓝根、青黛5种，其中大青叶和板蓝根基原为十字花科植物菘蓝Isatis indigotica，蓼大青叶为蓼科植物蓼蓝Polygonum tinctorium，南板蓝根为马蓝Baphicacanthus cusia，而青黛为多基原药材，包括爵床科植物马蓝、蓼科植物蓼蓝或十字花科植物菘蓝[1]。
尽管药典目前明确给出了蓝草类药材确切的基原，然而在历史时期，该类药材的基原却经历了复杂的演变历程[2, 3, 4]。蓝类药材中最早入药的蓝实主流基原为蓼科植物蓼蓝，汉代后又出现了十字花科菘蓝，唐代后基原扩展至爵床科马蓝、豆科木蓝Indigofera tinctoria、菊科植物吴蓝等，宋代出现“板蓝根”，其主流基原为马蓝，并自清代逐步被菘蓝替代，而马蓝则成为了南板蓝根的基原；大青叶历代主流基原为马鞭草科大青Clerodendrum cyrtophyllum，而自清代以来，逐步被菘蓝、蓼蓝等蓝草替代；早期青黛为外国传入的贝壳类蓝色染料，后将制作蓝淀时的染缸上浮沫称为青黛[5]；之后，不同版本的《中国药典》记载了青黛的不同基原，如1963版药典记载青黛的基原为马蓝、菘蓝、木蓝、蓼蓝，1977版药典将青黛基原改为马蓝、菘蓝、蓼蓝和豆科植物野青树Indigofera suffruticosa，自1990版的药典开始，仅包括马蓝、菘蓝、蓼蓝三种。
复杂的药材基原往往导致药材市场混伪品的出现，影响临床用药的准确性。尽管蓝草类药材的药效相似，但是临床应用的侧重点却略有差异，比如大青叶长于凉血消斑，对瘟病毒盛发斑者较为适宜[6]；蓼大青叶在抗病毒、抗炎作用上优于大青叶[7]；板蓝根长于解毒利咽，对感冒而致咽喉肿痛、头面红肿者更为适宜；青黛长于泻肝定惊，擅长于治疗肝火犯肺咳嗽及温病抽搐[8, 9]。因此，建立一套针对这类药材的鉴定标准，有助于确保临床用药的准确性。
叶片是蓝草类药材的主要入药部位。叶形、叶脉、叶表皮显微结构是开展叶片类药材分类鉴定的主要依据。然而，在药材炮制后，叶片被切段或打碎，丧失了叶形和叶脉特征，这使得叶表皮显微特征成为了鉴定上述叶类药材的主要依据。这些显微特征包括表皮细胞的形状、气孔器的类型、表皮附属物分布等特征，可为鉴定叶类药材的基原提供重要参考。
前人基于叶表皮显微特征开展了大青属内物种的叶片鉴定研究[10, 11]，结果显示不同物种植物叶片的显微结构具有明显差异，但蓝草类药材涉及到多个科属，只有尽量涵盖历史文献中所涉及的物种，才可为药材的准确鉴别提供更加全面的参考标准。本文系统整理了蓝草类所涉及的物种及其近缘种（隶属于3科4属，共10个物种），基于光学显微镜和扫描电子显微镜，开展上述物种叶片显微特征的观察分析，该研究将为以叶片入药的蓝草类药材准确的物种鉴定提供参考依据。
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本文共收集10个物种（表1），菘蓝采集于北京延庆艾药园菘蓝种植基地，其余9种来自于中国科学院植物研究所国家标本馆（PE），遵守标本馆的取样规定，所有材料取自蜡叶标本台纸上粘附的小包内的叶片碎片，未对标本造成破坏。
中文名 拉丁文 采集人 采集号 采集地 采集时间 大青 Clerodendrum cyrtophyllum 武陵队 1482 中国湖南 19880929 蓼蓝 Polygonum tinctorium - 津武161 中国天津 19720823 宽翅菘蓝 I. violascens N. Androssow s.n. 俄罗斯 19020409 三肋菘蓝 I. costata 关克俭 582 中国新疆 19570602 小果菘蓝 I. minima - F253 中国甘肃 19640513 翅柄马蓝 Strobilanthes wallichii 湘西考察队 698 中国湖南 19840902 曲枝假蓝 S. dalzielii K.Y. Chan 1263 中国香港 19731010 球花马蓝 S. pentstemonoides 姜恕，赵从福 0351 中国西藏 19671104 板蓝 S. cusia 236-6队 1419 中国福建 19740912 将盐酸和双氧水1∶1混合，然后在50 ℃水浴中对获取的叶片碎片进行加热，在体视显微镜（Nikon SMZ1000）下分离叶片上下表皮，进而用甘油封装成临时制片，最终于光学显微镜（Leica DM4 M）和扫描电子显微镜（Hitachi S–3400N）下观察分析。表皮结构的描述采用Dilcher提出的术语体系[12]。
利用下列公式计算气孔指数（SI）：SI（%）=100 × SD /（ ED + SD ）[13]，其中SD为气孔密度，即单位面积内气孔数目，ED为表皮细胞密度，即单位面积内除气孔外的其他表皮细胞数目。
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本文从表皮细胞形状、细胞垂周壁的类型、气孔器类型、表皮附属物等指标对10个物种进行详细分析（表2，图1、2）。光镜下观察有利于开展植物气孔和表皮细胞分布的式样，以及气孔密度的分析；电镜下观察有利于进行表皮细胞附属物、以及气孔副卫细胞的式样的分析，分析结果表明10个物种表皮结构特征具有显著差异。
物种 表皮细胞 气孔器 表皮附属物 形状 垂周壁 分布位置 副卫细胞 刚毛 非腺毛/腺毛 大青 上下表皮细胞均呈不规则多边形 强烈弯曲，下表皮细胞比上表皮细胞弯曲更明显，形成“拼图状”图案 下表皮 无规则型 上下表皮均有分布，非叶脉处为圆形刚毛，叶脉上刚毛常为倒钩形。 腺毛在上下表皮均有，稀疏分布 菘蓝 上下表皮细胞均呈不规则多边形 上下表皮弯曲程度一致，相对平直 上下表皮均有分布 无规则型 未发现 未发现 蓼蓝 上下表皮细胞均呈不规则多边形 上表皮细胞较平直，下表皮细胞较弯曲，形成“拼图状”图案 上下表皮均有分布 平列型 未发现 上下表皮四细胞腺毛，三细胞非腺毛 宽翅菘蓝 上下表皮细胞均呈不规则多边形 上表皮细胞比下表皮细胞弯曲程度更明显 上下表皮均有分布 无规则型 未发现 未发现 三肋菘蓝 上下表皮细胞均呈不规则多边形 上表皮细胞比下表皮细胞弯曲程度更明显 上下表皮均有分布 无规则型 未发现 未发现 小果菘蓝 上下表皮细胞均呈不规则多边形 上表皮和下表皮细胞均强烈弯曲，呈“拼图状”图案 上下表皮均有分布 无规则型 未发现 未发现 翅柄马蓝 上下表皮细胞均呈不规则多边形 上表皮和下表皮细胞均强烈弯曲，呈“拼图状”图案 下表皮 环细胞型 未发现 多细胞非腺毛主要分布在上下表皮的叶脉处 曲枝假蓝 上下表皮细胞均呈不规则多边形 上表皮和下表皮细胞弯曲程度基本一致 下表皮 聚环细胞型 未发现 上下表皮均有非腺毛分布 球花马蓝 上下表皮细胞均呈不规则多边形 上表皮和下表皮细胞弯曲程度基本一致 下表皮 环细胞型 未发现 上下表皮均有腺毛和非腺毛分布 板蓝 上下表皮细胞均呈不规则多边形 上表皮和下表皮细胞弯曲程度基本一致 下表皮 环细胞型/
聚环细胞型未发现 上下表皮均有腺毛和非腺毛分布 
10个物种表皮细胞形态基本一致，均为不规则多边形，但是垂周壁的形态存在显著差异，比如大青（图1A、1B）、小果菘蓝（图1K、1L）、翅柄马蓝（图1M、1N）等物种的垂周壁明显弯曲，形成典型的“拼图”图案，其他物种则相对平直，如球花马蓝（图1Q、1R）、板蓝（图1S、1T）等类群。
根据气孔的分布位置，可将10个物种分为两类，第一类为仅在下表皮分布，包括大青（图1A、1B）、翅柄马蓝（图1M、1N）、曲枝假蓝（图1O、1P）、球花马蓝（图1Q、1R）、板蓝（图1S、1T）；第二类为在上下表皮均有分布，包括蓼蓝（图1E、1F）、菘蓝（图1C、1D）、宽翅菘蓝（图1G、1H）、三肋菘蓝（图1I、1J）小果菘蓝（图1K、1L）。副卫细胞主要包含3种类型，平列型的物种为蓼蓝（图1E、1F、2G）；无规则型的物种包括大青（图1A、1B、2D）、菘蓝（图1C、1D、2E）、宽翅菘蓝（图1G、1H、2J）、三肋菘蓝（图1I、1J、2K）和小果菘蓝（图1K、1L、2L）；环细胞型/聚环细胞型的物种则包括翅柄马蓝（图1M、1N、2N）、曲枝假蓝（图1O、1P、2Q）、球花马蓝（图1Q、1R、2T）、板蓝（图1S、1T、2W）。
根据表皮附属物的有无，可将10个物种分为两类，第一类为具有刚毛、腺毛/非腺毛或者蜡质层等附属物的物种，包含大青（图2A-2C）、蓼蓝（图2H、2I）和马蓝属翅柄马蓝（图2M、2O）、曲枝假蓝（图2P）、球花马蓝（图2R、2S）、板蓝（图2U、2V、2X）4个物种；第二类为未观察到表皮附属物的类群，包括菘蓝属四个物种。
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表皮细胞特征是一种重要的植物分类学指标，在实际应用中主要基于表皮细胞的形态和垂周壁的弯曲程度[14]。在本研究的所有类群中，表皮细胞均为不规则多边形，但是垂周壁的弯曲程度呈现显著差异。其中大青和蓼蓝的下表皮细胞垂周壁的弯曲程度明显高于上表皮细胞，呈现类似“拼图状”图案，这种图案在小果菘蓝和翅柄马蓝的上下表皮细胞均有呈现。宽翅菘蓝和三肋菘蓝上表皮细胞垂周壁的弯曲程度高于下表皮细胞。相比于以上类群，菘蓝、曲枝假蓝、球花马蓝和板蓝的垂周壁却相对较平直。上述结果表明表皮细胞的形态和垂周壁的弯曲程度在同属内物种间呈现不同的特征，反而在不同属物种间呈现相似的特征，因此，为准确区分这些物种，还需要结合其他的植物学性状。
气孔器是开展植物不同属以及属内种间分类研究的重要指标，主要包括气孔器的分布、气孔数目的多少以及副卫细胞类型等性状[15]。在本研究类群中，大青属和马蓝属的气孔器仅分布在下表皮，但前者的副卫细胞为为无规则型，后者则以环细胞型、聚环细胞型为主；蓼属和菘蓝属的上下表皮均有气孔器的分布，前者副卫细胞为平列型，后者为无规则型，这表明气孔器的分布位置和副卫细胞类型可将四个属区分开。
气孔密度和气孔指数可反应单位面积气孔数目的相对多少，但是气孔密度容易受到环境因素（如温度、水分等）的影响，气孔指数受这些因素的影响较小，可以更加真实地反应气孔与表皮细胞的相对多少[16, 17]。大气CO2浓度是影响气孔指数的主要因素，不同植物对大气CO2波动的响应方式不同，比如随着大气CO2浓度上升，有些植物气孔指数下降，而有些植物却上升[16]，所以直接对比不同植物的气孔指数的意义不大。计算上下表皮的气孔指数的比值可看出两者表皮气孔数目相对差异，具有一定的分类学价值。因此，本研究仅统计上下表皮均有气孔器分布的物种（表3）。通过计算比值，我们发现，在菘蓝属的四个物种中，宽翅菘蓝和三肋菘蓝的上表皮气孔密度低于下表皮，而该属其他两个物种的上下表皮气孔参数基本一致。与菘蓝属物种明显不同的是，蓼属蓼蓝的上表皮的气孔密度和气孔指数均远小于下表皮，表明了上表皮的气孔器丰富度远远低于下表皮的气孔器，这些数据表明不同物种上下表皮气孔对大气CO2响应的方式存在差异。
物种 上表皮 下表皮 比值** SD SI SD SI 范围 均值 SE 范围 均值 SE 范围 均值 SE 范围 均值 SE SD SI 蓼蓝 66-91 75 3.57 0.09-0.11 0.10 0.00 322-365 339 6.30 0.19-0.21 0.20 0.00 0.22 0.5 菘蓝 239-302 280 9.06 0.24-0.28 0.26 0.01 225-247 236 3.35 0.24-0.26 0.25 0.00 1.19 1.04 宽翅菘蓝 151-203 186 7.76 0.21-0.23 0.22 0.00 239-267 251 3.86 0.21-0.22 0.22 0.00 0.74 1 小果菘蓝 231-283 252 9.28 0.23-0.26 0.24 0.00 220-278 255 8.37 0.24-0.26 0.25 0.00 0.99 0.96 三肋菘蓝 146-165 152 2.74 0.17-0.19 0.18 0.00 179-212 194 5.53 0.21-0.23 0.22 0.00 0.78 0.82 注：SD：气孔密度（mm−2）；SI：气孔指数；SE：标准误差.
*每个物种的气孔参数均统计了6个不同区域；**比值=上表气孔参数均值/下表皮气孔参数均值表皮附属物也具有一定的分类学价值[18]。在大青属中上下表皮发现有刚毛和腺毛分布，蓼属和马蓝属中仅下表皮分布有腺毛/非腺毛，而在菘蓝属内，上下表皮均没有发现刚毛和腺毛/非腺毛的存在。
基于上述表皮细胞、气孔器及表皮附属物等分类学指标，我们发现仅靠单一指标无法将所有10个物种准确区分开，因此，在进行物种鉴定时，需要整合多个指标，在此我们给出了基于上述性状的分类检索表（表4），为蓝草类药材的物种鉴定提供参考依据。
1.气孔器仅分布在下表皮…………………………………………………………………………2 2.副卫细胞为无规则型……………………………………………………………………..大青 2.副卫细胞为环细胞型/聚环细胞型…………………………………………………………...3 3.上表皮和下表皮细胞垂周壁均强烈弯曲，呈“拼图状”图案……………...……翅柄马蓝 3.上表皮和下表皮细胞相对平直，不呈现“拼图状”图案……………………………….....4 4.上下表皮无腺毛分布，仅有非腺毛分布……………………………………曲枝假蓝 4.上下表皮腺毛和非腺毛均有分布……………………………………………………5 5.副卫细胞以环细胞型为主………………………………………………球花马蓝 5.副卫细胞含环细胞型和聚环细胞型两种类型………………………………板蓝 1.气孔器在上下表皮均有分布……………………………………………………………………6 6.副卫细胞为平列型………………………………………………………………………蓼蓝 6.副卫细胞为无规则型………………………………………………………………………7 7.上表皮和下表皮细胞垂周壁相对较平直，不形成“拼图状”图案………………菘蓝 7.上表皮和下表皮细胞垂周壁均强烈弯曲，形成“拼图状”图案………………………8 8.上表皮和下表皮细胞垂周壁弯曲程度基本一致……………………………小果菘蓝 8.上表皮垂周壁比下表皮细胞垂周壁更加弯曲………………………………………9 9.上表皮气孔密度小于下表皮气孔密度，但气孔指数基本一致…………宽翅菘蓝 9.上表皮气孔密度和气孔指数均低于下表皮……………………………三肋菘蓝 该研究以蓝草类药材为例，为叶片类药材的分类鉴定提供了研究范例，尤其针对药材经过炮制后叶片为碎片的物种，将促进临床用药的准确性。
Study on leaf epidermal microstructure of medicinal blue herbs
doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202404069
- Received Date: 2024-04-19
- Rev Recd Date: 2024-11-13
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Key words:
- medicinal blue herbs /
- leaf /
- microstructure /
- species identification
Abstract:
| Citation: | BAI Yunjun, ZHAO Yuyang, JIN Yan, FU Lu, YUAN Yuan. Study on leaf epidermal microstructure of medicinal blue herbs[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202404069
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