云南地道药材滇重楼的研究进展
2014-08-12赵东兴等
赵东兴等
摘 要 滇重楼是我国西南地区的地道药材。综述近年来滇重楼的研究现状,主要包括化学成分和药理研究、栽培技术、新品种选育和开发利用方面的工作;同时,对滇重楼的研究进行展望,为滇重楼的研究提供参考。
关键词 滇重楼 ;研究现状 ;展望
分类号 S567.5+3
Abstract Paris polyphylla var. yunnanensis is traditionally used as a precious medicine. In the present paper, recent advances in its chemical constitutes, pharmacological effect, cultivation techniques, breed on new variety and utilization were summarized, and some research of this important plant were also prospected. The paper would help in researching of this plant.
Keywords Paris polyphylla var. yunnanensis ; genuine medicinal plant ; research situation ; prospects
重楼(Paris polyphylla)是一味传统的珍贵中药材,以“蚤休”之名始载于《神农本草经》,谓:“蚤休味苦微寒,主惊痫,摇头弄舌,热气在腹中,癫疾,痈疮,阴蚀,下三虫,去蛇毒,一名蚩休,生山谷。” 民族药学典籍《滇南本草》中以重楼作为其正式药名,是我国传统药用植物[1]。
滇重楼[Paris polyphylla var. yunnanensis(Fr.) Hand. Mass.]为延龄草科(Trilliaceae)重楼属(Paris)植物,是一种多年生草本植物,主要分布于我国云南、四川、贵州等地[2],其生境的年平均气温为12.6℃左右,雨量充沛,年平均降雨量826~900 mm,气候凉爽,土壤酸性,腐殖层丰富[3]。滇重楼中含有丰富的植物甾醇、甾体皂苷、黄酮等药用成分,是名贵中药云南白药、宫血宁、季德胜蛇、热毒清等的主要组成成分。《中国药典》将其规定为中药重楼的基源植物(Origin plants),临床上用于止血、抗肿瘤、腮腺炎、扁桃腺炎、喉头炎及上呼吸道感染,为国家基本药物[4]。
目前,滇重楼的消耗主要依靠野生重楼,而滇重楼的自然繁殖率很低,周期长,且随着价格的上涨导致采挖速度远远超过了自然生长速度,使滇重楼资源已面临稀缺状态,急需大规模的人工驯化栽培。本文对近年滇重楼化学成分、药理研究、栽培技术、新品种选育和开发利用现状进行综述,并对滇重楼的研究进行展望。
1 化学成分研究
重楼属植物药用价值突出。20世纪80年代以来,众多学者对其化学成分进行大量研究,现己从该属植物中分离鉴定了50余种化合物,主要有C27甾体皂苷、C2l孕甾烷苷、脂肪酸酯、甾醇及其苷、黄酮苷、β-蜕皮激素及多糖,其中主要成分为甾体皂苷,约占总化合物的80%。
滇重楼作为中药重楼的基源植物,学者对其化学成分进行了大量的研究。周立刚等人[5]首次从云南重楼根茎中分离得到了两个低聚糖HS(heptasaccaride)和OS(octasaccharide),并发现两者低浓度时有植物生长调节的功能,可以促进重楼根的形成,而且对珠子参(Panaxjaponicus var. major)的生长和皂苷的形成也有促进作用。赵玉[6]从滇重楼中分离得到了24个甾体皂苷单体化合物,其中6个新化合物,3个为首次从滇重楼该种植物中分离得到的甾体皂苷。王羽[7-8]从滇重楼的醋酸乙酯层中分离鉴定了7个化合物,并首次从滇重楼根茎中分离得到糖偏诺皂苷元-3-0-a-L-吡喃鼠李糖基(1→4)-[a-L-吡喃鼠李糖基(1→2)]-β-D-葡萄苷,其对小鼠肺腺癌细胞LA795有一定的抑制作用。研究表明滇重楼的主要活性成分为甾体皂苷[9],苷元主要为异螺甾烷醇类的薯蓣皂苷元和偏诺皂苷元,而且不同采收期和不同生长年限的滇重楼中薯蓣皂苷元的含量不同[10-11],其中薯蓣皂苷元在营养生长期含量最低,授粉期含量最高,果熟期与衰老期含量次之;该成分在3、4年生滇重楼中含量较低,5、6年生滇重楼中含量明显升高,6年生含量略低于5年生含量,7年生滇重楼中含量骤升,且升幅最大。
此外,微量元素也是中药的有效成分,研究表明,滇重楼中还含有丰富的脂肪酸和微量元素Ca、Mg、Fe等[12-14]。
2 药理研究
2.1 抗肿瘤研究
刘翊等[15]对滇重楼乙酸乙酯和正丁醇的萃取物进行分离纯化,得到7个甾体皂苷类化合物,发现7个单体化合物对小鼠肺腺癌细胞蕴LA795的生长均表现出抑制作用,且末端鼠李糖连接在葡萄糖的2位时,细胞毒活性明显强于连在4位上。此外,在糖链数目相同的情况下,含有鼠李糖较多的皂苷细胞毒活性更强一些。王羽[7]从滇重楼提取物中分离得到2个新化合物:Parispolyside F(1)和Parispolyisde G(2),药理研究发现这两种新化合物对LA795有较好的抑制作用。颜璐璐等[16]采用滇重楼皂苷对小鼠肺腺癌细胞株LA795、人结肠癌细胞株CaCo-2、人肺癌细胞株A549、人肝癌细胞株BEL7402、HepG2、人宫颈癌细胞株Hela、人急性髓性白血病细胞株等10种肿瘤细胞进行细胞毒研究,结果显示,滇重楼皂苷体对10种不同类型的肿瘤细胞均有较为明显的抑制增殖效应,其中对LA795、CaCo-2、A549、Hela细胞抑制效果最为显著。Zhang Y等[17]从滇重楼中提取出两种新的呋喃甾醇皂苷、一种新的螺旋甾烷醇皂苷及18种已知皂苷,并对其对人早幼粒细胞性白血病细胞HL-60细胞毒性进行研究,发现苷元的螺旋甾原烷结构及连接在C-3位的糖链末端的1-2个a-L-吡喃鼠李糖对其高细胞毒活性有重要作用,而苷元的C-12或C-17位的羟基置换会降低苷元的细胞毒活性。endprint
另外,从滇重楼茎叶中提取的的滇重楼茎叶皂甙Ⅱ(DRGⅡ)可诱导白血病细胞K562、HL60凋亡[18];茎叶总皂甙可以抑制髓系白血病袓细胞、淋巴细胞白血病祖细胞的增殖[19]。
2.2 抗菌、抗病毒研究
王强等[20]用试管法测得滇重楼溶液最小抑菌浓度(MIC,mg/mL),对宋内氏痢疾杆菌为25.00,粘质沙雷氏菌为50.00,大肠杆菌为25.00,金黄色葡萄球菌(耐药)50.00,金黄色葡萄球菌(敏感)25.00。李静等[21]对滇重楼内生菌进行分离并对其抗菌活性进行检测,发现滇重楼内生菌菌液对大肠杆菌和溶血葡萄球菌抑菌活性具有较好的抗菌活性;大约60%滇重楼内生菌对金黄色葡萄球菌、伤寒沙门菌、普通变形杆菌、痢疾杆菌、大肠杆菌及白色念珠菌生长有抑制作用,其中LRBll抑菌效果较明显[22]。李艳红[23]研究了滇重楼对口腔病原菌的生长影响,结果表明,滇重楼对致龋菌和牙髓根尖周炎、牙周病的常见病原菌的生长均有抑制作用, MIC值均为20 mg/mL。另外,滇重楼的乙醇提取物对痤疮的主要致病相关菌(痤疮丙酸杆菌、表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌)有较好的抑制作用,而且在已知的能抑制痤疮丙酸杆菌的中草药中,滇重楼乙醇提取物的抑菌作用居于前列[24]。
3 滇重楼栽培技术研究
3.1 滇重楼种苗繁育
3.1.1 滇重楼种子繁殖
滇重楼种子产量较大,通过种子繁殖是短期内获得大量种苗的有效方法。但滇重楼种子有较长的休眠期,在自然条件下,需要两冬一夏才能萌发,15个月的出苗率仅为46.2%,大量的种子在漫长的休眠期丧失了生命力[25]。孟繁蕴等[26-27]将滇重楼种子的二次发育归属为形态-生理后熟休眠类型,认为温度和萌发抑制物等都是影响其休眠的关键因素。滇重楼果实成熟时,里面种子的种胚生长停留在球形期[28-29],种子从采集当年的9~12月到第二年冬季之前完成形态成熟及各器官的发育,大田表现为种子只发根不出苗,且种子成熟与生长环境无关[30],发育完全的胚芽需经过第二年冬季低温打破胚轴的休眠到第三年春季才出苗,且出苗率很低。陈翠等[31]研究表明,重楼种子胚根的最适萌发温度在18~20℃,高温或低温都会不同程度的抑制重楼种子萌发和胚根生长。研究发现通过变温处理、光照等手段可以缩短种子的休眠期[32],滇重楼种子在结果4℃低温层积4~5个月、红外光照射30 min、二次变温(4℃~40℃~20℃)处理、混合液(19 mmol/L KNO3+800 mg/LGA3)保湿7天后,能使种子的休眠期缩短;另据报道[33]经过15~25℃的变温培养能促进种子萌发,种子萌发率高达55.3%,部分种胚能突破种皮生长发育成子叶;750~1500 lx弱光照培养适宜种子萌发,种萌发率达58.3%以上。另有文献表明,通过超声处理能增强种子的活力,加快种子萌发速度[34]。
此外,种皮及低温对滇重楼种子萌发及胚根生长有明显的抑制作用,在滇重楼种子育苗过程中,要选择成熟果实的种子,去除种皮和利用赤霉素赤霉素处理均可提高滇重楼种子发根率和发根速度[35]。
3.1.2 根茎切块繁殖
根茎切块繁殖分为带顶芽切块和不带顶芽切块两种方法,主要以带顶芽切块繁殖为主,生产上往往把滇重楼的根状茎横切成2~3 cm的小段直接作为种茎栽培,切块繁殖3年后即可采收根茎入药,缩短滇重楼生物生长周期,增产效果明显,切割伤口用草木灰处理,可以有效防止切块表面干燥,加速愈合[36];生长调节剂能促进滇重楼根状茎第二横切段芽的发生,其中ABT不仅能促进不同切段不定根的产生,而且对潜伏芽的萌动有显著促进作用,出苗率为98%,还能提高不带顶芽切块繁殖繁殖系数[37]。李绍平等[38]比较了带顶芽切块繁殖和不带顶芽切块繁殖的生长情况和增产效果,发现带顶芽切段能于种植的第2年成苗,并开花、结实,其地上茎一般为单轴,出苗率可达100%;不带顶芽的切段于种植的第3年4月份才萌发出土形成苗,出苗率达92%左右。经3年种植后,顶芽切段根茎鲜重达42.3 g,年平均增重12.03 g;无顶芽切段根茎鲜重达8.20 g,年平均增重2.73 g;种子繁殖根茎鲜重仅2.20 g,年平均增重仅为0.73 g。
根茎切块繁殖是目前最为成功的繁殖方式,但带来的问题是根茎是其药用部位,根茎切块生产种苗耗种量大,推高了生产成本[38],同时存在种苗退化,切面大易感染病害等问题。
3.1.3 组织培养繁殖
组织培养是目前人们最为关注的解决重楼无性快速繁殖的途径之一,但利用组织培养来繁殖滇重楼的难度很大,文献报道中只有芽段可成功诱导培养出植株,根茎、子房虽可诱导出愈伤组织,但愈伤组织的增殖受到限制,其他重楼外植体(根、叶片等)的组培技术尚没有成功的报道。
杨丽云[39]通过将云南重楼的芽切块接种到培养基MS+6-BA 2 mg/L(单位下同)+NAA 0.1上,40 d后形成质地较坚硬的愈伤组织,愈伤组织接种到愈伤组织和分化培养基MS+6-BA 2+NAA 0.5+KT 0.5 MS+6-BA 2+NAA 0.5+KT 0.5上,约450 d可长成幼苗,愈伤组织的增殖周期为210~240 d ,每个周期可繁殖不定芽1~2 倍,将分化的芽接种到生根培养基1/2 MS+NAA 0.5+IAA 0.5上培养60 d左右,生根率为76.3%。熊海浪[32]选取胚根长至2 cm以上的种子,在22℃、每天光照12 h (1 000 lx)的条件下,将去除胚乳的幼芽接种在0.5 mg 6-BA和0.5 mg IAA的MS培养基上培养30 d后即可长成具有单叶的完整植株。
3.2 滇重楼栽培技术研究
随着中医药产业的快速发展,市场对滇重楼的需求每年以20%的幅度递增,因此,进行滇重楼的人工高产、高效规范化栽培已迫在眉睫。人工栽培滇重楼的主要步骤包括选择适合的种植地、搭建遮阴蓬、土地处理与整理、苗的繁育与移栽、栽后管理(施肥、浇水、病虫害防治、采收)等[40-42]。endprint
研究表明,在1 700~3 100 m海拔范围内,云南重楼的产量与海拔高度没有相关关系,但与土壤的类型、肥力和耕作水平有关系,在经常翻用、有机质含量或速效肥力较高的壤土中生长可获得较高的产量[43];若种植在阔叶林下,则需选择潮湿且肥沃疏松的砂壤土和壤土、遮荫度为60%~70%[44]。另外,人工种植滇重楼时,种苗大小和种植密度都会影响滇重楼的生长速度和产量,种苗根状茎越大,腐烂死亡的可能性变小,出苗率和存活率越高[45];种植密度越小,栽培3年后存活率越高,地下部分根状茎生长速度快,但因用种降低,产量不会随着密度的减少而增加。综合考虑块茎的增重速度,产量和种植成本,种苗的根茎以10 g左右为宜,最适宜的种植密度株行距为 10 cm×20 cm[46]。
滇重楼作为一种重要的药用植物,在进行高产栽培的同时,必须保证其有效成分的含量。陈翠的研究表明[43],土壤类型和肥力会影响滇重楼的产量,但对其品质无影响;王印等[47-48]认为,土壤pH和土壤中主要养分对滇重楼有效成分含量有较大的影响,其中根茎总皂甙含量随土壤pH升高而增加;土壤全K和速效K有利于滇重楼根茎总皂甙和多糖的合成与积累,即土壤全K和速效K含量与根茎中总皂甙含量呈极显著正相关,与根茎中多糖含量呈显著正相关。杨永红[49]的研究也证明在一定范围内土壤有机质、速效磷、速效钾含量和pH值越高,偏诺类皂苷Ⅶ、偏诺类皂苷H、薯蓣类皂苷Ⅰ和薯蓣类皂苷Ⅱ含量就越高。另据报道,在滇重楼栽培中,施用微量元素Ca、Mg、Mo、Zn也会影响根茎中有效成分的含量[50-53]。
4 优良品种选育研究
对滇重楼品种选育研究报道较少,仅见杨丽英课题组[54-55]通过对收集的野生滇重楼群体品种的一致性、特异性、稳定性和适应性进行测试,分别历时8年单株混合选择和6年群体混合选择,选育出有效成分含量高、产量高、抗病性强的优良品种—“滇重楼1号”和“滇重楼2号”,并通过云南省新品种登记。其中“滇重楼1号” 茎杆为紫色,单茎,其根茎重楼皂苷I和重楼皂苷II总量达(1.8±0.13)%,6年生以上产量达2 700~3 300 kg/hm2(干品),抗病性强,尤其抗叶斑病;“滇重楼2号”茎杆为淡紫色,多茎,茎数为“滇重楼1号”的5倍多,利于无性扩繁,根茎有效成分重楼皂苷I和II总量为(1.43±0.23)%,高于药典达78.8%,6年生产量高达4 500~6 000 kg/hm2(干品),是“滇重楼1号”产量的2倍,对叶斑病有良好抗性。
5 开发利用现状
滇重楼中含有丰富的植物甾醇、甾体皂苷、黄酮等药用成分,是名贵中药云南白药、宫血宁、季德胜蛇、热毒清等的主要组成成分[4],临床上用于止血、抗肿瘤、腮腺炎、扁桃腺炎、喉头炎及上呼吸道感染,但这些研究都是围绕着滇重楼传统用药部位根茎展开,由于其根茎生长速度极其缓慢,使其资源更为紧缺。如果能对滇重楼地上部分进行开发利用,将增加滇重楼药用资源的提供,并能提高药农的经济收入。
研究发现滇重楼的地上部分含有具有止血活性的成分[56],还含有不同于根茎的成分[57]。卜伟等[58]发现,茎叶、果实、根茎的总皂苷镇痛作用相当,只是茎叶和果实的总皂苷的止血和抗炎作用均弱于根茎。曾为民[59]的研究表明,地上茎叶其总皂苷含量与地下根茎相当,其总皂苷主要成分是重楼皂苷Ⅱ和重楼皂苷Ⅶ,且总皂苷含量达到2010版药典规定[60]的要求;尤其果皮中重楼皂苷的含量较高。另外,从滇重楼茎叶中提取的的滇重楼茎叶皂甙Ⅱ(DRGⅡ)可诱导白血病细胞K562、HL60凋亡[18];茎叶总皂甙可以抑制髓系白血病袓细胞、淋巴细胞白血病祖细胞的增殖[19]。
由于滇重楼茎叶总皂苷含量达到了药典中规定的“滇重楼”入药要求,其药用价值与地下根茎相当,云南省现有种植面积约330 hm2,每年可采集地上茎叶超过300 t,若对茎叶进行开发利用,可显著提高种植效益,促进产业发展[59]。
6 展望
(1)滇重楼作为许多中药的重要原料,随着市场价格的迅速增长,人们在野外肆意地掠夺性采挖,加之生态环境的人为破坏,急需大规模的人工引种栽培,打破种子的休眠期,加强组织培养技术研究,缩短滇重楼的栽培周期;加大对新品种选育研究,选育出产量高、有效成分含量高、抗病强的优良品种。
(2)滇重楼中含有丰富的药用成分,但临床上多数是以复方入药,而符合国际标准的药物较少。因此要加强对化学成分研究和对有效成分的深入药理研究,采用现代分子药理学及分子生物学的知识和方法,提取筛选其有效成分;依据复方的组方拆方理论,研制效果确切、不良反应小,能广泛应用于临床的新药。
(3)目前滇重楼的入药部位仅为根茎,但野生滇重楼的生长期为10年,人工栽培也需要6~8年,使其资源更为紧缺,而茎叶生长快,资源丰富,总皂苷含量也能达到药典的要求,还含有根茎中没有的特殊成分。因此,应改变传统用药习惯,对茎叶进行开发利用,可显著提高种植效益,缓解资源压力。
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