（植物学专业论文）喜树营养器官的结构及喜树碱含量动态变化的研究.pdf

西北大学学位论文知识产权声明书 y - 8 9 3 6 2 0 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻 读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被 查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文 章一律注明作者单位为西北大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：支趁盈 指导教师 h 薄6 只6b 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者签名：毫礁砀 2 哪年厂月e i 喜树营养器官的结构及喜树碱含量动态变化的研究 王玲丽 导师：刘文哲教授 ( 西北大学生命科学学院，西安，7 1 0 0 6 9 ) 摘要 喜树( c a m p t o t h e c aa c u m i n a t ad e c n e ) ，隶属于蓝果树科( n y s s a c e a e ) ，为多年 生落叶乔木，我国特有树种，主要分布在长江流域及西南各省。全株因富含具独 特抗癌机理的喜树碱而深得植物学界和医药学界的亲睐。本文利用植物解剖学的 方法研究了喜树营养器官的结构；通过组织培养的方法分别对喜树营养器官进行 愈伤组织的诱导和继代，并筛选出不同的细胞系，运用h p l c 法测定各愈伤组织中 喜树碱的含量，并在培养基中外加诱导子，分析其对愈伤组织中喜树碱含量的影 响：通过对喜树不同器官、不同地理种源、不同季节变化、不同发育阶段等喜树 碱含量的动态变化分析，总结出喜树碱积累的一些基本规律；运用u v - b 辐射分别 对1 年生和2 年生喜树进行处理，通过对各项生理指标及喜树碱含量的测定，发 现u v b 辐射能明显提高喜树中喜树碱的含量。通过以上方法的系统研究，取得的 主要结果如下： 1 喜树根尖纵切面的结构与一般双子叶植物结构相同，由根冠、分生区、伸 长区和根毛区四个部分组成。根和茎的初生结构都由表皮、皮层和维管柱3 部分 组成。在根和茎初生结构的皮层和髓部具有被锇酸染成黑色的嗜锇细胞。在次生 生长中，根的木栓形成层起源于中柱鞘，茎的木栓形成层起源于皮层细胞；随着 次生维管组织的增加，茎的中央形成髓腔。通过扫描电子显微镜和光学显微镜观 察，喜树叶的上表皮没有气孔器分布；下表皮气乳器的保卫细胞呈肾形，没有副 卫细胞，被几个表皮细胞不规则的围绕，属于无规则型。在上下表皮均分布着单 细胞非腺毛和两种类型的腺毛，其中下表皮的分布相对稠密；上表皮腺毛呈球形， 下表皮腺毛大部分为长卵形，其中间杂着一些球形腺毛。通过观察发现，越幼嫩 的叶中，分布的腺毛和非腺毛越多。叶片由表皮、叶肉和叶脉组成，叶肉细胞中 分布有嗜锇细胞。 2 不同外植体诱导的愈伤组织经继代培养后，筛选红色、黄色和褐色三个不 同的细胞系，分别测定其喜树碱的含量。结果表明，经幼叶所诱导的愈伤组织中 喜树碱含量相对高于其它，芽和茎诱导的愈伤组织中喜树碱含量相差不大；红色 和黄色的细胞系在不同的外植体中其喜树碱含量均高于褐色的细胞系。但从整体 看来，愈伤组织中喜树碱的含量远远低于原植物中的含量，仅占原植物含量的百 分之几。外加诱导子对愈伤组织中喜树碱的含量有影响，浓度为0 1 m g l ，l m g l 的水杨酸和茉莉酸甲酯处理的愈伤组织中喜树碱含量提高，0 1 m g l 的水杨酸对喜 树碱的积累有明显的促进作用，茉莉酸甲酯的影响不大；浓度为3 m g l ，5 m g l 的 水杨酸处理的愈伤组织中，喜树碱含量降低；3 m g l 的茉莉酸甲酯处理的愈伤组织 中，喜树碱含量降低，5 m g l 处理的愈伤组织中未检测到喜树碱。 3 不同器官中，喜树碱含量以幼叶、种子和幼枝中较高，木质部中较低，髓 中含量最少，同一植株中，顶枝喜树碱的含量高于侧枝。不同地理种源的1 年生 和2 年生喜树幼枝中喜树碱均以四川成都含量最高，2 年生喜树幼枝中喜树碱含量 均高于1 年生的。在一个生长季中，2 年生和3 年生喜树幼枝和幼叶中喜树碱含量 呈现季节性变化，从4 月份新枝萌动到7 月份生长旺盛期，喜树碱含量逐渐增高， 7 月份喜树碱含量达到最高，以后逐渐降低。另外2 年生植株枝叶的含量均高于3 年生。从时间、空间研究叶的发育表明，随着叶的发育成熟，叶中喜树碱的含量 逐渐降低。同一叶的不同部位，喜树碱含量也有差异。 4 u v - b 辐射对喜树叶内叶绿素、m d a 、f p r o 和s o d 活性均产生一定的影 响。随着u v - b 辐射时间的增加，叶绿索含量不断降低：f p r o 的含量不断增加； m d a 含量的变化不太显著，但总体呈上升趋势；s o d 活性先下降，后上升，再 下降；各器官中喜树碱含量比对照都有增加，其中幼叶和幼茎中喜树碱含量增加 显著，而根中不为明显。 关键词：喜树；喜树碱；营养器官；结构；含量；水杨酸；茉莉酸甲酯；u v b s t u d i e so ns t r u c t u r e so f v e g e t a t i v eo r g a n sa n dd y n a m i c c h a n g e so fc a m p t o t h e c i n i nc a m p t o t h e c aa c u m i n a t a w a n g u g l i s u p e r v i s o r ：p r o f l i uw e n z h e ( c o l l e g eo f l i f es c i e n c e ，n o r t h w e s tu n i v e r s i t y , x i a n ，7 1 0 0 6 9 ) a b s t r a c t c a m p t o t h e c aa c u m i n a t ad c c ，w h i c hb e l o n g st on y s s a c e a e ，i sap e r e n n i a l d e c i d u o u st r e e i ti sat r e eu n i q u et oc h i n a , m a i n l yd i s t r i b u t e di nt h ea r e a so fs o u t h w e s t a n dy a n g t z er i v e r t h ep l a n ti sk n o w nt ob o t a n ya n dm e d i c i n eb e c a u s eo fc p t , w h i c h i sa ne f f e c t i v em e d i c i n ei nc a n c e rt r e a t m e n t t h es t r u c t u r e so fv e g e t a t i v eo r g a n sw e r e s t u d i e du s i n ga n a t o m ym e t h o d s c a l l u sb o r nv e g e t a t i v eo r g a n sw e r ei n d u c e da n d s u b c u l t u r e d ，d i f f e r e n tc a l l u sw e r ea l s os c r e e n e do u t ，a n dt h e i rc o n t e n t so fc p tw e r e i d e n t i f i e d b yh p l c b e s i d e s ，t h ee f f e c t so nc p tb yp u t t i n gr e v u l s a n to nc u l t u r e m e d i u mw e r ea n a l y z e d t h ed y n a m i cc h a n g e so fc p tc o n t e n t sw e r es t u d i e df r o m d i f f e r e n to r g a n s , d i f f e r e n tg e o g r a p h i c a ls o u r c e s ，d i f f e r e n ts e a s o n ，d i f f e r e n tg r o w t hd a y s a n ds oo n ，a n ds o m eb a s i cr u l e so fc p ta c c u m u l a t i o nw e r es u m m a r i z e d a f t e r o n e - y e a r - o l da n dt w o - y e a r - o l dp l a n t sw e r ed e a l tw i t hu v - br a d i a t i o n ，c h l o r o p h y l l ， m d a , s o d ，f p r oi nl e a fa n dc p t c o n t e n tw e r ed e t e r m i n e d i ti ss u g g e s t e dt h a tu v - b r a d i a t i o n 锄o b v i o u s l ye n h a n c ec p t c o n t e n ti nc a m p t o t h e c aa c u m i n a t a i nt h i sp a p e r , t h ep l a n tw a ss t u d i e ds y s t e m a t i c a l l yb yt h ea b o v em e t h o d s ，a n ds o m ei m p o r t a n tr e s u l t s w e r el i s t c db e l o w ： 1 t h es t r u c t u r eo fl o n g i t u d i n a ls e c t i o no fr o o to fc a m p t o t h e c aa c u m i n a t ai st h e s a i n ct oo t h e rd i c o t y l e d o n s ，n a m e l y , i ti sc o m p o s e do fr o o tc a p ，m e d s t e m a t i cz o n e ， e l o n g a t i o nz o n ea n dm a t u r a t i o nz o n e t h ep r i m a r ys t r u c t u r e so fr o o ta n ds t e ma r c c o m p o s e do fe p i d e r m i s ，c o r t e xa n dv a s c u l a rc y l i n d e r o s m i o p h i l i cc e l l sa r es h o w e di n c o r t e x sa n dp i t h s i ns e c o n d a r yg r o w t h ，t h ec o r kc a m b i u mo fr o o td e r i v e sf r o m p e r i c y c l e ，w h i l et h ec o r kc a m b i u mo fs t e md e r i v e sf r o mc o r t e x w i t ht h es e c o n d a r y g r o w t h ，t h ec e n t e ro fs t e mb e c o m e sh o l l o w w i t hs c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p ea n d o p t i c sm i c r o s c o p eo b s e r v i n g ，s t o m a t a la p p a r a t u sa r ea b s e n ti na d a x i a le p i d e r m i so fl e a f 3 a n da b n o r m i t yi na b a x i a le p i d e r m i s t h eg u a r dc e l l sa r en e p h r o i d ，a n ds u b s i d i a r yc e l l s h a v e n tb e e no b s e r v e d t h el e a fs u r f a c eh a st h r e et y p e so ft r i c h o m e s ，o n et y p ei s u n i c e l l u l a rn o n g l a n d u l a rw h i c hi sd i s t r i b u t e di nt h ea d a x i a la n da b a x i a le p i d e r m i so f l e a f o t h e rt y p e sa r eg l a n d u l a rh a i r s i nw h i c ho n ei sg l o b a ld i s t r i b u t e di nb o t ha d a x i a l a n da b a x i a le p i d e r m i s ，t h eo t h e ri so f i v a r yd i s t r i b u t e do n l yi nt h ea b a x i a le p i d e r m i s i n a d d i t i o n ，w ef o u n dt h a tt h ey o u n g e rt h el e a fi s ，t h em o r et h et r i c h o m e sa r ed i s t r i b u t e d t h ec r o s ss e c t i o no fb l a d ei s c o m p o s e do fe p i d e r m i s ，m e s o p h y l l a n dv e i n ，a n d o s m i o p h i h cc e l l sa r ea l s of o u n di nt h em e s o p h y l l 2 。c a l l u sf r o md i f f e r e n to r g a n sw e r ei n d u c e da n ds u b c u l t u r e d w es c r e e n e do u tr e d y e l l o wa n db r o w nc a l l u sa n dd e t e r m i n e dt h e i rc p t c o n t e n t sb yh p l c t h er e s u l t ss h o w t h a tc p tc o n t e n ti nc a l l u sf m ml e a fi sh i g h e rt h a nt h eo t h e r s ，t h ec o n t e n t si nc a l l u s f r o mb u da n ds t e ma r er e s e m b l e ，t h ec p tc o n t e n t so fr e da n dy e l l o wc a l l u sf r o ma n y o r g a n s a r eh i g h e rt h a nt h a to ft h eb r o w nc a l l u s h o w e v e r , i nt h ew h o l e ，t h ec p t c o n t e n t si nc a l l u sa r ef a rl o w e rt h a nt h a ti nt h ep l a n t ，o n l yaf e wp e r c e n t s r e v u l s a n t s p u ti nc u l t u r em e d i u mh a v ee f f e c t so nc p tc o n t e n ti nt h ec a l l u s c p tc o n t e n ti nc a l l u s d c a l tw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no f0 1 m g 化1 m g ，ls a l i c y l i ca c i da n dm e t h y lj a s m o n a t e i n c r e a s e ，0 1 m 班s a l i c y l i ca c i do b v i o u s l ya c c e l e r a t e st h ea c c u m a t i o no fc p t , t h ee f f e c t o fj a s m o n a t ei sl i t t l e ；w h i l ec p tc o n t e n t si nc a l l u sd e a l tw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no f 3 m 如5 m s ls a l i c y l i ca c i da n dm e t h y lj a s m o n a t ed e c r e a s e ，a n dt h e r eh a v en oc p t b e i n gd e t e c t e di nc a l l u sd e a l tw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no f5 m g l j a s m o n a t e a r e 3 i nd i f f e r e n to r g a n s ，c f rc o n t e n ti ny o u n gl e a s e e da n dy o u n gs h o o ti sh i g h e r t h a nt h a ti nx y l e m ，i ti sl o w e s ti np i t h s t h ec o n t e n ti nc a u l o d yi sh i g h e rt h a nt h a ti n s u b b r a n c h e si nt h es a m ep l a n t i nd i f f e r e n tg e o g r a p h i c a lp r o v e n a n c e s ，c p tc o n t e n to f y o u n gs h o o tf r o ms i c h u a np r o v i n c ei sh i g h e s t i na d d i t i o n ，c p tc o n t e n to ft w o - y e a r - o l d p l a n t si sh i g h e rt h a nt h a to fo n e y e a r - o l d i nay e a r , c f rc o n t e n to fy o u n gs h o o ta n d y o u n g l e a fp r e s e n t ss e a s o n a lr u l e s ，f r o ma p r i lt oj u l y ，c p tc o n t e n tg r a d u a l l yi n c r e a s e a n dr e a c ham a x i m u mi nj u l y , t h e ng r a d u a l l yd e c r e a s e b e s i d e s ，c p tc o n t e n to f t w o - y e a r - o l dp l a n t si sh i g h e rt h a nt h a to ft h r e e - y e a r - o l d i nt i m ea n ds p a c e ，c p tc o n t e n t o fl e a fg r a d u a l l yd e c r e a s e sw i t ht h el e a fb e c o m i n gm a t u r e t h ec o n t e n th a sd i f f e r e n c e s b e t w e e nd i f f e r e n tp a r t si nt h es a m el e a f 4 一 4 t h e r ea r ei n f l u e n c e so nc h l o r o p h y l l ，m d a , f p r oa n da c t i v i t yo fs o db yu v - b r a d i a t i o n w i t ht h eu v - br a d i a t i o nt i m ei n c r e a s i n g ，t h ec o n t e n to fc h l o r o p h y l lg r a d u a l l y d e c r e a s e s ，t h ec o n t e n to ff p r og r a d u a l l yi n c r e a s e s ，t h ec o n t e n to fm d a i n c r e a s e si nt h e w h o l e ，b u tt h ee x t e n ti ss m a l l ，t h ea c t i v i t yo fs o df i r s t l yd e c r e a s e s ，t h e ni n c r e a s e s ， l a s t l yd e c r e a s e s c p tc o n t e n t si nd i f f e r e n to r g a n si n a e 船ei nc o n t r a s tw i t ht h er e f e r e n c e ， t h ec o n t e n t si n h e r em o l eo b v i o u si ny o u n gl e a fa n dy o u n gs t e m1 b a nt h a ti nr o o t k e yw o r d s ：c a m p t o t h e c aa c u m i n a t a ；c a m p t o t h e c i n ；v e g e t a t i v eo r g a n s ；a n a t o m y s t r u c t u r e ；c o n t e n t ；s a l i c y l i ca c i d ；m e t h y lj a s m o n a t e ；u v - b 5 一 第一章喜树及喜树碱的研究进展 喜树( c a m p t o t h e c aa c u m i n a t ad e c n e ) ，山茱萸目f c o r n a l e s ) 蓝果树科( n y s s a c e a e ) 喜树属( c a m p t o t h e c a ) ，为多年生亚热带落叶阔叶乔木，我国特有树种，主要分布 予长江流域及西南各省( 中国科学院中国植物编辑委员会，1 9 8 3 ) 。该树种因富含 抗癌和抗逆转录病毒的喜树碱、喜树次碱及1 0 一羟基喜树碱、甲氧基喜树碱等 ( s a k a t o ，e la 1 ，1 9 7 4 0 而深得植物学界和医药学界的亲睐。 喜树碱( c a m p t o t h e c i n ，c p t ) 为喜树各器官中均含有的一种生物碱。在1 9 6 6 年 由美国的m o n r o e e w a l l ( 1 9 6 6 ) 等人首次从喜树木质部中分离出来，早期的药理实 验表明喜树碱对多种恶性肿瘤均有显著的抑制作用，但由于有较明显的骨髓抑制、 白细胞减少、对泌尿道刺激所导致尿频、血尿等副作用，以及制成水溶性的钠盐 后其抗癌活性降低等原因，未能实现临床应用( i js y 甜a 1 ，1 9 9 4 ；林隆泽等，1 9 7 7 ) 。 后经肿瘤实验证明这种吲哚类生物碱具有独特的抗癌机理，是迄今为止发现的唯 一的一种专门通过抑制拓扑异构酶i ( t o p o i s o m e r a s ci ，t o p oi ) 发挥细胞毒性的天 然植物活性成分( h s i a n g , e ta 1 ，1 9 8 5 ；f o r t u n e ，e ta 1 ，1 9 9 9 ) 。t o p oi 是一种与细胞 分裂密切相关的酶，阻断该酶的产生即可阻止癌细胞的生长( k j e l d s e ne la 1 ，1 9 9 2 ) 。 喜树碱独特的抗瘸机理引起了喜树碱抗癌研究的新热潮，目前已有4 种以喜树碱 为前体合成的喜树碱衍生物c p t - 1 1 ( k i n o t e c a n ) 、t p t ( t o p o t c c a n ) 、 9 - a c ( 9 - a m i n o c a m p t o t h c c i n ) 及9 - n c ( 9 - n i t r o c a m p t o t h e c i n ) 获得美国食品和药物管理 局( f d a ) 批准用于临床治疗结肠癌、直肠癌( t a g u e h i , 1 9 9 5 ；o l e a r y , e t a l ，1 9 9 9 ) 、 胰腺癌( v e r s c h r a e g e n , e t 口l j 9 9 9 ) 和复发性卵巢癌( b r o o m ，1 9 9 6 ；g r e e m e r s ，e ta 1 ， 1 9 9 6 ；m a l d o n a d o - m e n d o z a , e t a l ，1 9 9 7 ；l o r e n c ea n d n e s s l c r , 2 0 0 4 ) ，同时其它喜树 碱衍生物正在进行临床前的筛选工作。另外发现一些喜树碱衍生物同时具有抗肿 瘤和抗病毒双重功效。从喜树碱衍生物中筛选与喜树碱具有相同抗癌机理且高效 低毒的新的化合物，已成为获得新型抗癌药物的方法之一。根据动物实验和世界 范围内的临床跟踪，喜树碱及喜树碱衍生物的效果远胜于从红豆杉( t a x u s ) 中得 到的紫杉醇( t a x 0 1 ) ，已成为继紫杉醇后的第二种木本类抗肿瘤药( 董锡裕等，1 9 9 6 ； 耿宝琴，1 9 9 5 ；顾德辛，1 9 9 5 ；郭舜民，1 9 9 4 ；p a n t a z i s ，1 9 9 6 a ；l is y , e ta 1 ， 1 9 9 4 ；k i n g s b u r y , 1 9 9 1 ) ，其开发和研究方兴未艾。 第一节喜树的研究进展 1 喜树的分类学位置 喜树自1 8 7 3 年被法国j o s e p hd e c a i s n e 在中国江西省庐山发现以来，一直被 归属于山茱萸目( c o m a l e s ) 下的蓝果树科( n y s s a c e a e ) ( 中国科学院中国植物编 辑委员会，1 9 8 3 ) 。目前，蓝果树科中包括三个属：喜树属( c a m p t o t h e c ad e c n e ) 。 蓝果树属( n y s s ag r o n o v e xli m a ) 和珙桐属( d a v i d i ab a i l l ) 。h a r m s ( 1 8 9 8 ) 和 w a n g e r i n ( 1 9 1 0 ) 等均认为珙桐属与喜树属和蓝果树属关系比较疏远。t a k h t a j a n 系统 和e n g l e r 系统都将珙桐属列为一独立的科，而蓝果树科只包括喜树属和蓝果树属 ( 廖海民，1 9 9 3 ) 。从其花的构造、幼苗的解音8 特征方面都表明喜树属和蓝果树属 亲缘关系更近。从细胞学的资料分析，喜树属和蓝果树属的染色体数目2 n = 4 4 。王 跃华等( 2 0 0 4 ) 采用喜树顶芽及新生愈伤组织为试验材料，进行染色体制作方法的 研究，就喜树染色体核型进行了分析，其结果显示：喜树体细胞染色体为2 n = 4 4 ，其 中正中部着丝点染色体( 吣为l 对，中部着丝点染色体( m ) 为1 6 对，近中部着丝点染 色体( s m ) 为l 对，端部着丝点( t ) 为4 对，其核型公式为k ( 2 n ) = 4 4 = 2 m + 3 2 m + 2 s m + 8 t 。 核型属于“2 b ”型，而珙桐属染色体数目2 n = 4 0 。细胞学上表现的差异，恰好与形 态学和解剖学上表现的差异相一致( 李林初，1 9 8 6 ：廖海民，1 9 9 3 ) 。这就充分证 明了喜树属和蓝果树属更为亲缘，与珙桐属较为疏远。 2 喜树的形态特征与组织结构 2 1 喜树的形态特征 喜树为落叶乔木，高大雄伟，根深叶茂，果形 。 暮 奇特，是优良的观赏树种。最早对喜树形态进行的 i 描述要追溯到1 8 4 8 年中国清朝时期吴其浚所著的 植物名实图考一书中( 图1 ) 。喜树其主干通直， 树皮光滑，灰白色。侧枝平展，幼时绿色，有突起 的黄白色皮孔。单叶互生，椭圆卵形至椭圆形，顶 端锐尖，基部近圆形，全缘，纸质，边缘有纤毛， 长约7 1 8 c m ，宽5 l o c m ，叶脉羽状，羽脉1 0 1 1 对，初春发叶，嫩叶和叶柄呈红色，有疏毛。6 月 开花，花杂性同株，头状花序。雄花序生于叶腋， 图1 喜树的形态及描述 f 酶1d i s e r i p t i o no fc a m p t o t h e c a a c i t l 竹i n a t a 毫曩tf挣予t+t鼍摹虫 为淡红色或白色，雌花序顶生；花萼杯状，上部裂成5 齿状的裂片；花瓣5 ，卵形， 覆瓦状排列；雄蕊1 0 ，不等长，着生于花盘外侧，排列成2 轮，花药4 室；子房 下位，在雄花中不发育，在雌花及两性花中发育良好，1 室，胚珠1 颗，下垂，花 柱的上部常分2 枝。果序球形头状，由多数瘦果聚集而成，果实为矩圆形翅果， 顶端截型，有宿存的花盘，基部变狭，可见着生在花盘上的椭圆形凹点痕，两边 有翅，熟时淡褐色，微有光泽，有纵皱纹，有时可见数条角棱和黑色斑点，质韧， 不易折断，断面纤维性，内有种子一粒，干缩成细条状，无果梗，着生成头状果 序；花期8 月，果期1 0 1 1 月；子叶很薄，胚根圆筒形。 2 2 喜树的组织结构 关于喜树结构方面的研究比较少，张勤等( 2 0 0 0 ) 对喜树的枝、叶进行了组 织、粉末鉴定。席梦利等通过光学显微镜和扫描电子显微镜，观察了喜树成熟叶 的表皮细胞、气孔器、表皮毛形态，以及上、下表皮细胞外壁上的角质膜和蜡质 纹饰。结果表明，上、下表皮层的形态结构差异较大，仅下表皮有气孔分布，气 孔类型属不规则类型，常可观察到两个气孔着生在一起，上、下表皮均分布有非 腺性单细胞毛。王自芬( 2 0 0 5 ) 对喜树果实进行切片观察，发现喜树果皮由外果皮、 中果皮和内果皮组成，其中外果皮一层，中果皮多层，靠近内果皮处分布有约1 0 个外韧型维管束，内果皮木质化；种子包括种皮、胚乳和胚，胚乳细胞中储藏有 大量的脂类物质。席梦利等( 1 9 9 7 a ；1 9 9 7 b ) 研究了喜树茎中原形成层到形成层的 转化过程。李凤兰等( 1 9 9 8 ) 通过对珙桐与喜树茎次生木质部的比较解剖学观察， 发现两种植物次生木质部结构中导管的穿孔类型虽然都属于梯状穿孔板，但穿孔 的长短和穿孔上的横隔数却存在明显的差别，珙桐的导管梯状穿孔板上的横隔有 7 7 条，而喜树只有2 6 条，表明两者在系统发育上可能不是处在一个水平上。 3 喜树的栽培及生长 喜树人工栽培技术还缺乏系统的研究，对其种子处理、育苗、造林方式、造 林密度等技术在一些书籍中有简单的记载( 中国树木志编委会，1 9 8 1 ) 。对喜树 的生物学特性、生态学特性、定向培育技术等方面的研究还较为少见( 冯建灿等， 2 0 0 0 ) 。 喜树育苗、造林不须特别措施。一般1 1 月采种，发芽率达7 0 。每亩播种大 概5 公斤左右，产苗3 4 万株。喜树生长较快，属于前期速生树种。一年生苗可 高达1 米左右，3 5 年可成林，高生长期在3 - 8 年，1 0 年后逐渐下降，2 0 年后生 长基本停止。1 年生苗木的高生长可分为出苗期、生长初期、生长盛期和生长后期。 初期根生物量所占比例较大；叶的比例在8 月以前持续上升，9 月开始下降；茎的 生物量则在9 月份所占比例最大( 傅松玲等，1 9 9 2 ) 。苗期光合作用与蒸腾作用变 化呈现规律：1 年生播种苗净光合速率的日变化在7 棚月为双峰曲线，即分别在 中午前后出现两次高峰；5 、6 、1 0 、月份为单峰。蒸腾速率的日变化一般呈单峰 曲线，与气温、照度变化一致。胁迫对喜树生长及生理有较大影响：( 1 ) 光和水 胁迫：通过6 周的遮荫，叶片的叶绿素荧光值显著高于没有遮荫叶片的叶绿素荧 光值。水胁迫可使全光照和轻度遮光叶片的叶绿素荧光值迅速下降，同时也使遮 荫产生的高叶绿素荧光值消失。积水胁迫使叶片生物量显著降低，而遮荫则能明 显增加茎的生物量。在全光照或轻度遮荫( 6 7 光照) 情况下，水胁迫能使根生 物量明显减少，而在重度遮荫下( 2 7 光照) 水胁迫则不能使根生物量明显减少 ( i j uz ，甜以，1 9 9 7 ) 。( 2 ) 低温胁迫：喜树幼苗经低温胁迫后叶内叶绿素含量下 降；s o d 活性先下降、后上升、再下降，其变化规律不同于其他植物；低温造成 喜树幼苗的膜脂过氧化，m d a 含量明显升高，s o d 活性的增强可以降低m d a 的 含量；脯氨酸随着胁迫的进行其含量升高，表明叶内脯氨酸的升高也有助于提高 它的抗寒性，进一步可以认为叶片内脯氨酸含量的高低可作为衡量喜树抗寒性指 标( 7 5 建灿等，2 0 0 2 a ) 。( 3 ) p h 值胁迫：不同p h 值胁迫对喜树苗期叶片叶绿素、 游离脯氨酸含量与s o d 活性都有一定的影响，当培养液p h 值5 5 巧5 时叶片中叶 绿素含量最高，s o d 活性最强，游离脯氨酸含量最低，喜树幼苗生长较适宜( 张 秋娟等，2 0 0 0 ) 。喜树生长过程中，叶片中n 、p 、k 的含量也随生长季节的推移 发生明显的变化。在生长初期n 的浓度不断提高，到6 月下旬达到最大，此后迅 速下降，8 月下旬以后有所上升，9 月下旬以后又出现下降趋势直到落叶。喜树花 芽分为花原基分化、花萼花瓣原基分化、雄蕊原基分化、心皮原基分化和雌雄蕊 形成等5 个分化过程。喜树的花均为两性花，所有花的雄蕊发育正常；雌蕊发育 形态可分为正常发育、中间型、败育等3 种情况，凡正常发育的雌蕊均可正常授 精；中问型雌蕊界于发育和败育之间；败育雌蕊不能授粉( 张恩汉等，1 9 8 3 ) 。这 与以前将花序分雌、雄两种，花的性别为“单性同株”或称“杂性花”，即同一总 状花序或花枝上有3 种性别不同的花的结果不一致。喜树为阳性树种，深根，喜 光照和潮湿，常生于土壤深厚，疏松肥沃湿润的向阳地带，对酸性、中性和微碱 性土壤均能适应，生长较快，在不同生长龄期生长速度有一定差异，中幼龄期生长 较快，在1 6 年生以前时，每年平均高生长量达0 7 m 以上在2 5 年生以后生长稍慢， 年生长量在0 5 m 左右喜树胸径生长在8 2 8 年之间，年生长量可达i c m 以上，个别 情况在3 0 多年生时还能达到i c m 以上的生长势( 杨荣和等，2 0 0 1 ) 。 4 喜树资源分布 喜树主要分布在长江流域及南方各省区( 图2 ) 。张德辉等( 2 0 0 1 ) 对我国喜 树资源进行调查后统计出我国的野生喜树现存资源为5 25 8 6 8 9 t ，其中可以作为药 用的叶片和种子资源总量为21 5 8 0 9 t 和1 3 4 9 9 t 。该三项指标中均以四川省所占最 大，分别为4 9 8 9 、4 2 2 6 和5 0 2 7 ，约占我国喜树总储量的一半，为我国喜树资 源的主产区，其次为广东、广西和贵州等省。我国喜树分布的最南端位于云南省 西双版纳地区，最北端位于陕西省秦岭地区。杨荣和等( 2 0 0 1 ) 对贵州喜树的分 布特点，生长情况，产果情况进行了调查，统计出全省四旁及行道树总计株数约 为4 0 0 万株，在贵州省喜树分布十分普遍，喜树适应性较强，生长较快。调查认 为行道上的喜树结果量较大，果实产量可达4 - 5 k g ( 杨荣和等，2 0 0 1 ) 。 圈2 喜树在我国的分布 晦2 a r e a s o f d i s t r i b u t i o n o f c a m p t o t h e c a a c u m i n a t a i n c h i n a 5 喜树种源及苗期生物量的研究 周国模等( 1 9 9 9 ) 对采自全国的2 8 个喜树种源的苗期生物量进行了研究，从 中选出江西、南昌等4 个生物量较大的种源，并对苗高、地径和叶片生物量与总 生物量之间的关系进行了研究。石柏林等( 1 9 9 9 ) 对采自1 0 个省的喜树地理种源 进行了苗期生长规律的研究，认为种子品质以云南昆明种源最优。在不同种源的 苗期试验中发现，种源伴随喜树碱含量的差异( l i uz , e t 以，1 9 9 8 ；张玉红，2 0 0 2 ) 。 种源试验进一步证实了种源间喜树碱含量的显著差异( l i uz , e t a l ，1 9 9 9 a ) ，为以后 选择优良种源或无性系提供了依据。周国模等( 2 0 0 2 ) 采用1 6 个喜树地理种源的 1 年生壮苗上山造林和苗床截干2 种处理方法，测定幼树和萌芽条的生长量，为叶 用喜树栽培提供了科学与实践依据。 6 喜树组织培养的研究 6 1 固体培养 喜树的组织培养研究，从1 9 7 3 年m i s a w a 开始，他们从喜树茎、叶等得到的 愈伤组织及其培养细胞，分别培养3 0 d 和1 5 d 后能积累喜树碱，但其含量很低， 仅为原植物的十分之一。日本的s a k a t o 等( 1 9 7 4 a ；1 9 7 4 b ) 于1 9 7 4 年报道了喜树 愈伤组织和悬浮培养细胞的生长情况以及从悬浮培养细胞中分离和鉴定c p t 的方 法。美国的h e l m u t w i e d e a f e n ( 1 9 9 7 ) ，韩国的s o n g ( 1 9 9 8 ) 等人主要集中在喜树 愈伤组织和悬浮细胞培养方面，试图从愈伤组织和悬浮细胞中提取喜树碱，并取 得了一定的进展。1 9 9 2 年a , - j o n ( 1 9 9 2 ) 又试验了不同培养基上喜树愈伤组织诱 导和细胞悬浮培养的情况。我国赵洁等( 1 9 9 2 ) 通过试验得出喜树叶片在离体培 养过程中，光质、温度与2 , 4 - d 浓度对其脱分化率有显著影响，适宜的光质为蓝 光和黄光，最适宜的叶片脱分化温度为2 5 ，2 m g r l 为2 , 4 - d 最佳浓度。何梦玲 等( 2 0 0 2 ) 以喜树幼嫩叶片为材料，在诱导愈伤组织培养的过程中发现，不同光 质对生长有不同效应，绿光对愈伤组织生长有促进作用，而蓝光则有抑制作用。 张冬艳等( 2 0 0 2 ) 的研究表明，以s h 为基本培养基，附加高浓度的n a a 和i b a 对愈伤组织中c p t 的积累有促进作用，2 d 对c p t 的积累有抑制作用。吕立堂 等( 2 0 0 4 ) 以喜树茎尖作为外植体，培养在附加不同激素的培养基上，结果以b 5 培养基附加6 - b a 0 2 m g l + b a 0 0 5 m g l + a s ( d e n i n es u l f a t e ，l o m g l ) 对丛生芽的诱 导与增值效果最佳，而附加b a 0 5 m g l + k t 0 1 m g l + a s l o m g l 的生根效果最佳， 试管苗移栽到珍珠岩一土壤( 3 ：7 ) 的基质中生长良好，成活率高达9 6 。陈颖等 ( 2 0 0 4 ) 选用1 年生喜树带芽茎段作为外植体，筛选出了喜树最佳诱导培养基 m s + n a a o 0 5 m g l + 6 - b a l 0 m g l 诱导率为9 2 。林桂芸等( 2 0 0 4 ) 同样用喜树带 芽茎段外植体，通过正交试验法表明影响离体愈伤组织诱导率的主要因素是b a ， 影响腋芽萌动率的主要因素为基本培养基。刘文哲( 2 0 0 3 ) 以喜树碱高含量的幼 叶为材料，进行了愈伤组织的诱导和培养，并通过优良细胞系的筛选，使愈伤组 织中喜树碱的含量提高到0 0 2 。在对喜树细胞培养的研究中，都存在一个问题， 喜树碱的含量极低，只有十万分之几的水平并且在报道过的对喜树愈伤组织的诱 导的研究中，还没有较系统、较全面的研究