二色补血草研究现状和在渭南地区的综合开发利用
2018-01-23李红芳韩建华孙占育
李红芳, 韩建华, 孙占育
(1. 渭南职业技术学院,陕西 渭南714021;2. 天津市农业环境保护管理监测站,天津300061)
二色补血草[Limoniumbicolor(Bag.) Kuntze],越年生草本植物,隶属白花丹科(Plumbaginaceae,又名蓝雪科)补血草属(Limonium)[1],是典型的盐生植物[2-4],产东北、黄河流域各省区和江苏北部;主要生于平原地区,也见于山坡下部、丘陵和海滨,喜生于含盐的钙质土上或砂地[4]。全草具补血,止血,散瘀,益脾,健胃,月经不调等功效。目前,二色补血草的研究主要在国内,迄今所能检索到的英文文献也皆为中国研究者发表。作者对现有二色补血草的研究现状进行了总结,并提出一些尚未解决的问题,就二色补血草在渭南地区的开发利用的可行性和存在的问题进行分析。
1 研究现状
1.1 人工栽培研究
二色补血草为草本,高20~50 cm,全株(除萼外)无毛。叶基生,花序圆锥状;花序轴单生,或2~5枚各由不同的叶丛中生出;穗状花序,由3~5(9)个小穗组成;萼檐初时淡紫红或粉红色,后来变白;花冠黄色。花期多为5月下旬—7月,果期6—8月[5]。
二色补血草耐旱、耐寒、耐贫瘠,在-12 ℃时地上部分仍可生存[6]。从90年代,许多人曾经对二色补血草进行过人工栽培研究[7-12],研究认为二色补血草种子较易繁殖,株距以超过30 cm为宜,出苗率较高,出苗受湿度与温度影响较大,但对水分需求量不大;实验表明,提前摘花,可以促花再次开放;但由于种子过于细小,不易进入土壤,在野外没能大量繁殖[7]。
1.2 解剖学研究
在补血草属植物中,虽然二色补血草研究最多[13],但对于其解剖学结构研究十分有限。由于其为典型的泌盐植物,故其结构研究主要集中于泌盐组织——盐腺的研究。
许多研究结果表明,二色补血草为多细胞盐腺。赵可夫等曾用石蜡切片观察到其叶片上的盐腺为16个细胞组成,盐腺基部为4个较大的收集细胞[14];陆静梅等发现其具有不同的盐腺,盐腺呈花朵型,且多分布于下表皮细胞中,盐腺由5~7 个基细胞和2个帽细胞组成, 基细胞呈辐射环状排列, 2个帽细胞紧密镶嵌在辐射环之中[15]。丁烽[16]和冯中涛[17]后来的研究也证明了这个结果。冯中涛利用电镜对二色补血草的叶片与盐腺的结构进行了研究,结果显示,叶结构中上、下表皮都存在气孔,气孔凹陷,均有孔下室;盐腺分布在表皮细胞间,叶片上、下表皮也都存在盐腺。盐腺细胞中的小囊泡可能参与盐腺的离子分泌过程[17]。
二色补血草具有双重的泌盐方式,幼嫩叶靠盐腺的泌盐孔泌盐, 成熟的叶片, 则靠盐腺的基细胞破碎和帽细胞的泌盐孔泌盐。这种泌盐方式是较高级的泌盐方式,是二色补血草对盐碱环境的适应演化[18]。
1.3 耐盐性研究
作为典型的盐生植物,二色补血草耐盐性的研究对开发应用有着重要的价值。
实验表明,二色补血草在100 mmol/L的NaCl处理下生长最好[19];种子的发芽率与NaCl盐浓度之间呈负相关;生长量在高浓度下小于低浓度;当处理浓度达到2.4%时,二色补血草成株耐盐临界值为1.7%~1.8%[20]。张丽娟等用不同浓度的NaCl、Na2SO4对其种子萌发过程进行观察,发现3种盐对种子萌发的抑制作用强度依次为NaCl>混合盐>Na2SO4;同时发现盐胁迫是通过渗透效应,抑制种子中蛋白质和总糖的分解,进而延缓或抑制了种子的萌发[21]。林莺等[22]、周俊山等[2]在对其根系活力和光合作用进行了研究,认为随着盐处理浓度的增加,二色补血草各项生长指标,如干鲜重、根系、总体积、平均直径、根尖数等参数均先升后降,在100 mmol/L NaCl和200 mmol/L NaCl处理时达到最大值,表明盐分可能促进二色补血草中叶绿素的合成,较低盐浓度促进了二色补血草的生长,而较高的盐浓度则降低根系生长和光合速率。刘永慧在NaCl胁迫下进行了二色补血草光保护机制的研究,表明其在100 mmol/L NaCl下生长要好于无盐对照,但在高盐度下生长逐渐下降[4],验证了上述结果。孙景宽等认为高盐胁迫加重了二色补血草对光的敏感性[23]。
刘婷等对13种植物的耐盐性进行了比较,结果表明,4种草本植物的耐盐性依次为:二色补血草>续随子>白沙蒿>草木犀,说明二色补血草耐盐性较强[3]。
文献[24-30]在NaCl或者NaHCO3和Na2CO3胁迫下对其耐盐基因进行了研究。
1.4 药理研究
二色补血草作为传统的中草药,《在陕西中药名录》《中药大辞典》《北方常用中草药手册》以及《甘肃、宁夏和河南中草药手册》中均有记载[29-30],二色补血草具有有补血、止血、散瘀、调经、益脾、健胃之功效, 可用于治疗宫颈癌和功能性子宫出血等症[31]。
1.4.1 化学成分
由于二色补血草的化学成分复杂,很多人对于其化学成分都进行了研究[32,34-38]。已有的研究表明, 二色补血草的化学成分主要含有甾体、黄酮类、生物碱、鞣质、没食子酸、多糖、挥发油等成分。
魏友霞等学者在二色补血草的成分研究中,获得了甾体类物质β-谷甾醇及其他的化合物[39]。而黄酮类作为补血草属植物最主要的化学成分,在该属植物中已经分离得到近50种[32]。这些黄酮类化合物具有抗氧化性[40]。朱蓉等[40],李晓雁等[41]都对二色补血草的黄酮类化合物进行了研究。张连茹、Chen等也在二色补血草中分离到黄酮类化合物,并认为一些黄酮类具有体外抗肿瘤的活性[33,42]。总黄酮的含量也随药用部位的变化而变化,花中总黄酮含量最高,然后是茎、根,叶中黄酮含量最少[35,43]。二色补血草的有效成分中,多糖也是比较重要的一类,具有抗氧化、抗肿瘤[41]作用。张连茹、马丽、Zhang等都从二色补血草中提到了糖类,而且发现糖可以抑制肿瘤细胞的活性[33,35,44]。
王斌等[46]、杨立业等[36]对二色补血草中的氨基酸进行了研究,发现其氨基酸含量较高, 而且种类齐全, 具有较高的药用价值和保健作用。王斌等还对二色补血草中的27种无机元素进行了测定,结果显示二色补血草中含有丰富的常量元素Na、K、Ca、Mg、P和微量元素Fe、Mn、Zn、Cr、Cu等[46]。吴冬青等对二色补血草不同部位的8种元素进行了测定,发现其茎、叶、根各元素含量有一定差异,但均含有丰富的Ca、Mg、K、Na,Fe的含量也较高[47]。魏友霞等[39]、王斌等[46]在二色补血草中测到多种挥发油的成分。盐胁迫对二色补血草的化学成分有影响[48]。
1.4.2 药理研究
近年来,对二色补血草药理方面的研究很多,主要集中在其抗菌止血方面。而最新的研究提示补血草属植物还具有保肝、抗癌、抗病毒等多种药理活性[49],同时,二色补血草中含有的多糖对肿瘤细胞具有抑制作用[32],且二色补血草可能会延缓衰老[39, 50]。
大部分临床和药理研究证明了补血草属植物具有补血止血的功效[32],李乃国等发现二色补血草提取液可以止血[51]。有学者认为二色补血草的止血作用与无机元素有很好的正相关[49],苗彦霞等证明了二色补血草对凝血系统的影响,并认为可能对血小板造血功能有影响[52]。王秉文等结果提示二色补血草止血作用机理可能与其促进血小板聚集及收缩血管作用有关[53]。
张连茹发现二色补血草提取物对革兰氏阳性菌有抑菌活性[37],对大肠杆菌、变形杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌、金黄色葡萄球菌具有不同程度的抑菌作用[37,49]。 二色补血草能明显延长雌性蚕蛾和雌性家蚕的平均寿命,提示其可能有抗衰老的作用[50]。白莹等研究了二色补血草的抗氧化能力,其不同部位排序为根、茎、叶、花[54]。张连茹、甄润英等结果也表明其具有抗氧化性[37,55]。同时,张连茹等研究结果表明其成分具有体外抗癌活性[33,37]。
2 研究中存在的问题
2.1 需要更多的栽培研究与推广
尽管许多学者已经对二色补血草的栽培进行了很多的研究,但是却始终没有真正的大量人工栽培的实践,也没有在原生土壤的栽培推广项目。因此,二色补血草如果要开发,这些问题尚需要进一步研究。
2.2 解剖结构需要进一步研究
除盐腺外,尚未见到其他相关解剖学方面的研究,这对于二色补血草的全面研究不能不说是一个缺憾,因此,二色补血草的根、茎、花以及果实的解剖结构与发育特征都需进行更多的研究。
2.3 耐盐性研究中存在的问题
从以上的研究现状可以看出,对于二色补血草的耐盐性研究,都是在NaCl胁迫下进行的,少数使用了NaHCO3和Na2CO3胁迫。但是在卤阳湖的野生植物资源调查过程中,作者发现二色补血草是生长于硝盐的盐池旁边,其盐浓度非常大,远远超过以上试验结果,那么,是否二色补血草对于不同的盐类所耐受的程度差异很大?根据上述张丽娟等对于NaCl、Na2SO4其及混合盐进行了种子萌发的初步测定[21],其结果对于以上的问题给了一个初步肯定,即二色补血草对于不同的盐确实耐受能力不同,那么二色补血草对硝盐的耐受浓度是多少?对于其他盐的耐受又如何?对于二色补血草的原生环境,除了渭南以硝盐为主外,其他地区,如山东滨海、内蒙等地,是以哪种盐类为主?二色补血草对于这些盐的耐受性又如何?不同地区的二色补血草对盐的耐受能力是否相同?这些问题都有待进一步研究。同时,在此研究的基础上,二色补血草对盐渍生境适应机制也需进一步研究。
2.4 药用成分及药理研究研究中的问题
二色补血草的成分及药理研究很多,但是其提取液中对补血止血的作用最强的成分是什么?是否为多成分的联合作用?除补血止血外,其作为传统中药的其他功效的药理研究尚是空白。其抗氧化抗肿瘤的体外活性,能否在体内发挥作用,其特有成分是什么?其内生真菌存在抑菌活性,对植物病菌的作用明显,且抑制范围较宽[38],是否可以开发为生物农药?这些问题有待进一步解决。
3 在渭南的综合开发利用
二色补血草具有较高的综合开发利用的价值,在渭南地区的开发利用,又有其特殊性。
土壤盐渍化是影响农业生产的主要因素之一[2],而我国各类型的盐渍土壤高达9 913万hm2,盐碱土的分布广泛存在。渭南作为渭洛黄三河交界地区,大量的土地盐碱化。长期以来,渭南一直以工程措施排盐,虽然在一定时期内取得一定效果,但近年来排碱沟不断废弃,盐碱地也由于常规作物的种植而不断退化,盐碱化也日益严重。随着国际对植物改良盐碱地的认可,培育高效的耐盐作物是改良和利用盐碱地最经济、最有效的措施之一。近年来,渭南地区进行了湿地的保护,也开始发展冬枣等耐盐植物的种植,因此本地耐盐植物资源的开发对盐碱地的改良与当地农业的发展上具有重要的研究和应用意义。
二色补血草作为当地盐碱地的原生植物,在渭南有较好的发展前景。二色补血草在pH 值高达10.5 的碱性土壤中可以正常发育,具有改良盐碱地的功能,是碱化较严重地区的理想绿化植物[56]。
二色补血草根系极其发达,植物不高,可作为较好的地被植物。既可以作为盐碱化较严重地区的绿化植物,也可以覆盖土壤,防风固沙;二色补血草具有较高的观赏价值,类似梅花,花不易变色,不易凋谢,不仅用于绿化中可以观赏,盆栽、院植、花坛栽培效果极佳,绚丽多姿、优雅华贵。同时,二色补血草花茎通常有数回分枝,干膜质,花枝水分少,纤维高,枝干硬直,花量大,经冬不落,鲜花时和干枯时花朵一样鲜艳[8],是加工干燥花的理想材料。且缪崑等认为用甘油处理可以延长期花的掉落[57]。其自然、质朴、耐久和独特的艺术魅力,受到越来越多人的青睐,二色补血草作为最适宜加工为干燥花的植物资源,是干燥花加工最重要的源材料之一。种子实生繁殖。该植物极耐寒、耐旱, 又耐盐碱, 且绿期长[20]。又是常用的中药材,故许多人认为人工栽培二色补血草前景光明,具有较高的园林应用和经济价值[4, 7, 9,58]。
由此,二色补血草的开发价值很大,在渭南湿地建设中是较好的绿化植物,且具经济价值。然而,由于在渭南地区没有人工栽培驯化的试验,其在自然条件下的繁殖率尚不确定。如果作为经济作物种植,以现有的资料来看,问题应该不大,但是这种越年生的植物如果单独用于绿化,其绿化的养护成本如何,也是有待解决的问题。
尽管有以上问题的存在,二色补血草作为渭南地区的原生的具有较高价值的植物资源,在渭南的湿地建设和盐碱地的利用开发上是值得推广应用的。
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