木兰科植物的研究进展

2013-11-16许元明庞怀英

绿色科技 2013年2期

许元明，农娟，庞怀英

（广西民族师范学院化学与生物工程系，广西崇左532200）

1 引言

木兰科植物是常用的中药材，属于我国国家中药保护品种之一，也是世界公认的珍贵树种之一，分布在世界各地，具有极高的科研价值，其种类繁多、种质资源极为丰富，不仅在药用、木材、化工原料等方面具有多种经济效益，而且对于绿化美化环境、维持生态平衡有着很高的贡献。本文综述了木兰科植物的种类组成、地理分布、药用价值及临床应用等方面的基本情况，为木兰科植物的进一步研究开发提供借鉴和参考。

2 本草考证及化石记录

木兰科为双子叶植物纲木兰亚纲的一个较原始的科，属木本植物。对于木兰科植物的研究古已有之，据《名医别录》记载“木兰生零陵山谷及泰山，皮似桂而香；零陵诸处皆有之，状如楠树，皮甚薄而味辛香”。《神农本草经》记载“皮气味苦，寒，无毒。主身大热在皮肤中去面热赤疱酒齇，恶风癫疾，阴下痒湿，明耳目”。另在《本草纲目》中李时珍也说到“治酒疽，利小便，疗重舌；花主治鱼哽骨哽，化铁丹用之”，“木兰枝叶俱疏，其花内白外紫，深山生者尤大，可以为舟”［1，2］。《神农本草经》中评述五味子，皮肉甘酸，核中辛苦，有咸味，辛甘酸苦咸五味皆备［3］。根据木兰科植物的化石记录、系统发育和现代分布，可以推测其起源时间应该在早期的白垩纪，甚至更早［4］。世界上最早、最可靠的被命名为始木兰的大化石就被推测出其地质时代为早白奎纪的阿普第阶一阿尔必阶（APtian－albian），被发现于我国吉林。而在日本、俄罗斯远东部分和北美也发现了在晚白垩纪的木兰科植物化石——Magnolia、Liriodendron、Magnolioxylon等。并且在我国不少地区也相继发现了白垩纪至第三纪的木兰孢子粉化石［5］。

3 种类组成和地理分布

3.1 分类要点

木兰科植物是双子叶植物纲木兰亚纲的一个较原始的科，对于木兰科下系统的研究很早就有，而且备受争议，如以下性状可作为分属及分种的主要依据［6］。生活习性是常绿还是落叶；叶缘是全缘或分裂；叶的着生方式是散生或集生；叶边缘硬化与否；幼叶在芽中是直立或下垂；有无托叶，托叶与叶柄是贴生的还是分离的；合轴或单轴分枝；花顶生或腋生；花是两性花还是功能性单性花亦或只是单性花；花是后于叶开放还是与叶同时开放或是先于叶开放；花被片是否同形，数目有多少；雌蕊群与雄蕊群的相对位置；药室的开裂方向；药隔附属物是短于药室或长于药室或不正常发育；有无雌蕊群柄；心皮是按螺旋排列或轮状排列；心皮数目、合生与否；每心皮胚珠数目；心皮喙的形状；果实的形状及开裂方式；聚合果的形状、质地、脱落与否；种皮与果皮分离或愈合；导管壁的纹孔梯状或纹孔对列，胞壁有无螺纹加厚。

3.2 分属及种类组成

木兰科植物的分属问题各国学者并不统一，当代对木兰科研究有重要影响的有三大系统［5，6］，分别是已故的大英博物馆植物学博士J.E.Dandy于1964年发表的J.E.Dandy系统，这个系统中将木兰科分为2个族，共12个属；中国学者刘玉壶提出的刘玉壶系统（1984，1995及1996增订），其中木兰科分为2个亚科，2个族，5个亚族，共15个属；1985年荷兰学者Nooteboom提出Nooteboom系统，在这个系统中将木兰科植物分为2个亚科，2个族，7个属。本文整合了木兰科植物研究的以上3个系统及近年来的研究成果，对木兰科植物作以下分类。

（1）木兰亚科。木兰属 Magnolia，香木兰属Aromadendron，盖裂木属 Talauma，南美盖裂木属Dugandiodendron，拟单性木兰属Parakmeria，单性木兰属Kmeria。

（2）木莲亚科。木莲属 Manglietia，华盖木属Manglietiastrum，厚壁木属pachylarnax。

（3）长蕊木兰亚科。长蕊木兰属Alcimandra。

（4）含笑亚科。含笑属 Michelia，合果木属Paramichelia，观光木属Tsoongiodendron。

（5）南洋含笑亚科。南洋含笑属Elmerrillia。

（6）鹅掌楸亚科。鹅掌楸属Liriodendron。

（7）五味子亚科。南五味子属，五味子属。

（8）八角亚科。八角属。

3.3 地理分布

目前全世界木兰科植物有18属，约335种，主要分布在北半球的亚洲东部和南部、北美的东南部及中美，少数种类分布至南半球的巴西和新几内亚等地区［7］。我国分布有11属，121种及1亚种、8变种、1变型，垂直分布在海拔0～3500m之间，水平分布在东经78°～132°和北纬18°～47°的范围内［8］。由表1可知，我国木兰科植物主要分布于东南至西南部，向西北逐渐减少。

表1 中国木兰科植物的分布示意图

4 化学成分

木兰科植物的化学成分较为复杂，据不完全统计，截止到1999年底由木兰科植物中共分离鉴定了42个倍半萜类成分，43个生物碱，44个木脂素类化合物［9］。迄今为止，从五味子科植物中共分离得到近200个化合物，其中木脂素149个，三萜34个，还有少数倍半萜、儿茶精甙和挥发油等［10］。

4.1 黄酮类

2010年郑成采用高效液相法对红茴香指纹图谱进行全面研究，鉴定了红茴香中主要成分为黄酮类成分，其中以槲皮苷为主，约占生药的5%［11］。

4.2 倍半萜内酯

从北美鹅掌楸的茎皮、根、叶及种子等不同部位分离得到多种结构类型的天然产物，包括吉马烷型、桉叶烷型及愈创木烷型倍半萜内酯10余种（Doskotch等，1970）。Ruangrungsi等（1987，1998）曾从合果木树皮中分离鉴定了5个倍半萜内酯：（－）－parthenolide、（－）－dihydroparthenolide、（－）－9α－hydroxydihydropar theno －lide、2α－hydroxydihydroparthenotde、8αacetoxy－2α－hydroxydihydropartheno －lide［12］。洪鑫、王斌贵1998年从云南含笑MicheliayunnanensisFr.exFin.etGagn中分离得到1个新的倍半萜醇，命名为12，13－diacetoxy1－1.4.611－eudesmanetetol，以及3个已知的倍半萜内酯1β－hydroxyarbuscu1inA2，reynosin3，parthenolide 4［13］。

4.3 木脂素

迄今为止，从五味子科植物中共分离得到近200个化合物，其中木脂素149个，五味子属种子中木脂素含量达0.5%～1.7%。北五味子木脂素以五味子醇甲为主要成分，南五味子则以五味子酯甲为主要成分，产自北京的五味子（S.chinensis）茎木脂素总量是种子的3倍，达4.8%；产自重庆的毛叶五味子（spubescenes）木脂素含量近1.096，其中五味子酯甲达0.5%［10］。洪鑫、王斌贵1998年从云南含笑MiCheliaYunnanensisFr.exFin.etGagn中分离得到3个木脂素3－（α，4－dihydroxy－3－methoxybenzyl）－4－（4－（4－hydroxy－3－methoxybenzy1）tetrahydrofuran 5，丁香醛6，丁香脂素7［13］。云南拟单性木兰（Parakmeria yunnanensis Hu）的干燥嫩枝中首次分离得到了云南拟单性木兰素A（parakmerin A，1），是一种新的Eupomatene型木脂素［14］。

4.4 挥发油

2001年李玲玲在厚朴树皮挥发油中鉴定了香桧烯、D一柠檬烯、桉叶油素、氧化芳樟醇B、（士）芳樟醇、萜品烯醇－4、香芹醇、香芹酮、薄荷酮、丁香酚、甲基丁香酚、乙酸肉桂酯、白菖烯、去氢白菖烯、雅槛蓝烯、十四烷酸、油酸、十六烷酸和9，12－十八碳二烯醛等48种化合物。厚朴挥发油主要成分为桉叶油醇及其异构体，约占挥发油总量的40%～55%，其次是聚伞花紊，约占挥发油总量的10%～20%［15］。五味子中挥发油主要成分为萜类化合物，另外还含有少量的醇、酯、醛、酮、以及苯和萘的衍生物等［16］。辛夷的挥发油中主要有拘椽醛（citral）、丁香油酚（eugenol）、按油精（cineole）、乙酸龙脑脂（bornyl acetate）、β－按油醇（β－eudesmol）、1，8－按叶素（ci－neole）、樟脑（camphor）、β－菠烯（βpinene）［17］。

4.5 生物碱

20世纪60年代日本学者伊藤一男等从日本和厚朴中分得9个生物碱：厚朴碱（magnocurafine）、鹅掌楸碱（1iriodenine）、白兰花碱（michelarbine）、番荔枝碱（anonaine）、木兰花碱（magnoflorine）、海罂粟碱（glaueine）、阿西米洛宾（asimilob－ine）、去甲降劳里林（obovanine）与瑞枯灵（retieuline）。我国学者陈芳群等对湖北木兰（M.sprengeri.Pamp）进行研究，得到厚朴碱和柳叶木兰花碱（salicifoline），曹治权等又从武当玉兰中得到武当木兰碱（magnosprengerine）。2007年王洪燕等从凹叶厚朴的干皮中分离得到了11个异喹啉类生物碱，分别为：鹅掌楸碱（1iriodenine）、罗默碱（roemerine）、lirinidine、lysicamine、瑞枯灵（reticuline）、番荔枝碱（anonaine）、异萨苏林（isosalsoline）、N－甲基异萨苏林（N－methylisosalsoline）、阿西米洛宾（asimilobine）、N－降荷叶碱（N－nomueiferine）、降南天竹碱（nornantenine），其中8个化合物为阿朴菲类异喹啉生物碱，1个为简单苄基异喹啉生物碱，2个为简单异喹啉生物碱［18］。国外学者从北美鹅掌楸不同部位还分离鉴定了20余种生物碱成分，大部分为阿朴菲型生物碱，另有少数原阿朴菲型生物碱及四氢小檗碱型生物碱（Hufford，1976）［12］。

5 药理作用

木兰科植物中有许多种类是我国两千年以来的传统药材，疗效显著。其在药理方面具有广泛的作用。

5.1 抗氧化作用

从华中五味子中分离到的五味子酮和从五味子中分离到的五味子乙素、五味子二醇对由维生素CNADPH或Fe2＋－半胱氨酸诱发的大鼠脑微粒体的脂质过氧化有显著的抑制作用；从南五味子中分离的戈米辛有抑制Fe2＋－Vit C和ADP／NADPH所致的脂质过氧化的作用；Kadsura heteroclita提取物和kadsurin具有激活小鼠抗脂质过氧化酶作用；heteroclitin A和D对FeCl2－Vit C诱导的脂质过氧化具有抑制作用，大多数木脂素具有抑制由CCl4和半乳糖胺诱导的原代培养的大鼠肝细胞毒性的作用［10］。研究证实，一些木质素类化合物有潜在的清除自由基的活性，并且在体外有抑制老鼠晶状体糖醛还原酶的活性。有关专家在对豚鼠哮喘动物模型及人胚肺细胞药物抗氧化作用研究表明，以辛夷为主要药物的复方制剂能降低豚鼠血清中MDA含量提高SOD活性，也能提高人胚肺细胞SOD水平［17］。

5.2 抗炎作用

辛夷的挥发油对白细胞介素1（IL－1）、肿瘤坏死因子（TNF）、磷脂酶 A2（PLA2）以及前列腺素 E2（PGE2）、组胺等炎症介质的产生均有较好的抑制作用，而对机体糖皮质激素的合成与分泌没有明显影响，同时，通过动物实验证明了辛夷具有较好的抗炎作用［17］。Tsumura Juntendo等人从木兰属植物Magnolia officinalis的干燥皮中提取出来的羟基二酚类物质具有治疗接触性皮炎的作用［9］。

5.3 抑菌作用

梁振等通过向家兔上颌窦前壁裂隙处向窦腔内注入金黄色葡萄球的动物体外抑菌实验，证明了辛夷有较好的抑菌作用［17］。有关专家研究表明：五味子、黄芩、大黄、五倍子、秦皮等15种中草药均具有抑菌的作用；丹参、丹皮、铁苋、黄柏对痢疾杆菌和金黄色葡萄球菌具有抑菌作用［19］。2010年李晓娜、朱文清等研究发现木莲茎提取物对3种革兰氏阴性菌痢疾杆菌、大肠杆菌和绿脓杆菌，含笑茎和叶提取物对大肠杆菌有较大的抑菌作用。木莲、含笑、北美鹅掌楸3种木兰科植物的茎、叶提取物除了木莲叶提取物之外，其它提取物对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌、星形奴卡氏菌和枯草芽孢杆菌均有抑制作用；北美鹅掌楸的茎提取物对革兰氏阳性菌粪链球菌有抑制作用；仅有少数提取物（如木莲茎和含笑茎）能够抑制部分革兰氏阴性菌［20］。Park Jong－Beak等人研究证明木兰属植物Magnolia sieboldii茎皮提取物及它的成分能抑制体内螺旋菌H.pybori生长；中国学者赵春森等人从木兰属Magnolia officinalis的落叶中分离得到的厚朴酚对于控制某些植物疾病有较好的效果［9］。

5.4 抗肿瘤作用

从观光木根皮及树皮中分离得到的木香烯内酯、小白菊内酯、2，3－二羟基－2－甲基丁内酯、鹅掌楸碱以及从树皮中分离得到N－乙酰基番荔枝碱、D－2－O－甲基一手－肌醇进行了 HL－60、KB、SKOV3、Bel－7402、HCT－8、Hela、EJ、293、BGC－823肿癌细胞株的体外活性试验研究，结果表明上述化合物对所测试的肿瘤细胞株均显示一定的抑制作用［9］。5

.5 其他药理作用

厚朴主要有抗溃疡、抗痉挛、抗肿瘤、消炎理气、治腹胀吐泻的作用；辛夷主要有局部刺激、收敛、麻醉、抗过敏、降压、抗血小板和抗凝作用；鹅掌楸可以祛风除湿、止咳；天目木兰有利尿消肿、润肺止咳等功效［21］。

6 临床应用

木兰科植物是一味重要的常用中草药，在人医和兽医临床都有广泛应用，并积累了丰富的实践经验。

6.1 腹痛呕吐、肾虚腰痛、胃寒

木兰科植物八角茴香Illicium verum Hook.f.的干燥成熟果实煎汤服用可治中寒呕逆，寒疝腹痛，肾虚腰痛，干、湿脚气，开胃止呕，（治）诸瘘，霍乱，润肾补肾，舒肝目。

6.2 鼻炎

利用辛夷挥发油制剂或者辛夷中药制剂、辛夷制剂联合西药以及含辛夷的汤剂可治疗过敏性鼻炎；采用辛夷结合稀释的蜂蜜对治疗萎缩性鼻炎有显著疗效；辛夷复方制剂或含辛夷的中药汤剂治疗鼻窦炎均有较好的作用效果［17］。

6.3 祛痰镇咳

五味子煎剂和五味子素具有纾解呼吸系统的慢性咳嗽、呼吸浅短及气喘胸闷等问题，五味子能增强慢性支气管炎患者的支气管上皮细胞的活性功能［22］。

7 绿化及用材

木兰科植物在园林绿化中应用广泛，其花色艳丽，花香宜人，树姿优美多态，树叶、聚合果亦各具特色，是一类具有很高观赏价值的园林、庭园绿化树种，而且有许多种类还具有很强的抗环境污染能力。比如玉兰具有较强的抗二氧化硫能力；鹅掌楸、含笑、荷花玉兰等对氯气都具有较强的抗性；荷花玉兰还有很强的吸滞粉尘能力。木兰科植物还是珍贵的用材树种，如合果木的树干通直圆满、材质坚硬、美观、抗虫、耐腐力强，是极好的高级家具建筑用材；鹅掌揪的木材为淡红褐色，纹理直，结构细，质轻软，易加工，干燥后不开裂、不变形、抗虫蛀，不但是上好的造船、建筑、家具和细木工用材，而且还可以作造纸原料；玉兰、醉香含笑等是材质优良的高档家具、装饰用材，有的还可做胶合板和微厚板材［23，24］。

8 结语

对于木兰科植物的研究方面的文献很多，由于探讨的侧重点不同而各有代表性。本文通过查阅大量文献，取长补短，对近年来木兰科植物的研究和发展趋势作了初步总结，文中较详细地总结了木兰科植物的种类组成、化学成分及药理作用，而分布情况、临床应用及绿化和用材等方面总结得较简略。木兰科植物在工业用材、城市绿化美化、香料药用等方面都具有极高的开发利用价值，若与商品林基地建设结合起来，统筹安排，综合利用，就可充分发挥木兰科植物的多种效益。未来木兰科植物的发展趋势将以选育优良的栽培品种为基础，高科技研究方法为手段，充分利用和发掘木兰科植物在绿化、医疗、工业等方面的潜在价值，使其能更好地为人类的生活服务。

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