野扇花研究进展
2019-03-20彭丽芬李新贵陈通旋方晨臣
彭丽芬 李新贵 陈通旋 黎 媛 方晨臣
(贵州省林业学校 修文 550201)
野扇花(Sarcococcaruscifolia)又名清香桂、铁角兰、花子藤、野樱桃、万年青、胃友,隶属于黄杨科 (Buxaceae)野扇花属 (SarcococcaLindley),为常绿灌木,高1~3 m,分枝密集,茎及小枝均绿色,扦插及播种繁殖容易,极少发生病虫害,是一种优良的园林绿化植物。国内分布云南、四川、广西、湖南、湖北、陕西、甘肃等省,省内分布于贵阳、开阳、息烽、清镇、长顺、瓮安、独山、罗甸、福泉、荔波、都匀、惠水、贵定、三都、龙里、平塘等地,生于海拔200~2600m的山坡、林下或沟谷中,耐阴性强[1]。本文对野扇花分类研究、生物生态学习性、群落结构、繁殖技术、药用价值、园林应用展望等方面的现有研究成果进行综述,以期为进一步合理开发利用提供理论基础和实践经验。
1 分类研究
野扇花分类研究以传统形态分类为主,化学分类和RAPD差异分析法也得到了应用。中国科学院昆明植物研究所以花叶等形态特征进行植物分类研究,发表了黄杨科的检索表,其中野扇花属又称为清香桂属,本属约有16~20种[2]。黄杨属以黄杨生物碱为次生代谢特征化学成分,野扇花属以D型为特征化合物,化学分类结果基本上支持Takhtajan的黄杨科分类系统[3]。
陈海云等发现了茎干和叶背叶脉为红色的植株,不同于一般常见的绿色植株,扦插繁殖表明该性状能稳定遗传。RAPD-PCR扩增分析表明,红茎与绿茎清香桂植株之间发生了遗传变化,C06-350 是与清香桂红茎特征紧密联系的1个标记[4]。
2 生物生态学习性研究
2.1 物候学研究
野扇花有花果同期的特性,且持续时间长达3个月。自然情况下,新芽萌发期为4~6月,新梢生长期5~8月;孕蕾期10~12月,初花期11月下旬~12月,盛花期12月~次年2月;果初期12月~次年1月,成熟期次年1~3月。新芽萌发期、新梢生长期、开花期,人工栽培较野生群落要提前1个月,果期基本相同,绿期都是365天[5]。
2.2 生态学习性研究
2.2.1 耐寒性研究
野外观察发现,即使是冬季凝冻天气,如赫章县兴发乡(平均海拔1935m),也未见到野扇花有整株冻死的现象。王榆枫、刘艺对野生野扇花不同休眠时期叶片进行不同温度(18℃、0℃、-5℃、-10℃、-15℃)的胁迫处理,测试野扇花游离脯氨酸含量、POD酶活性及细胞膜透性等耐寒能力的抗性指标,野扇花在不同休眠阶段的耐寒能力有一定差异,半致死温度为-12.73℃,越冬期有较强的耐寒能力[6~7]。刘方农等人观察到在-2℃情况下,野扇花生长和开花表现均良好,所开的花照样结实[8]。这些研究结果与野外观察相吻合,表明野扇花具有较强的抗寒能力。
2.2.2 光适应性
野外调查发现,野扇花既能在强光照条件下健康生长,也能在郁闭度0.9左右的林下生长良好,说明光适应性较强,强光照条件下野扇花木质化程度高于荫蔽条件下。这些现象得到了科学解释和验证。野扇花对光具有较强的内在调节机制,耐受荫生环境[10]。在控光、控温条件下,野扇花的光补偿点仅为0.7μmol/m2.s,其耐阴性明显强于目前广为使用的十大功劳(Mahoniafortunei)、八角金盘(Fatsiajaponica)、洒金桃叶珊瑚(AucubajaponicaVariegata);在强光下,野扇花不会出现明显的光抑制现象[9]。在60%遮光条件下,野扇花植株的地径、分枝量、最长枝叶片数和节间长,以及叶鲜重和叶干重均表现出最佳状态[12]。建议育苗中适度遮光,注意适宜的株行距,以促进通风,提高胞间CO2浓度,有利于光合作用进行和野扇花的正常生长[11~12]。
2.2.3 耐旱性研究
野外情况下,野扇花主要生长在石灰土中,这类土壤土层较薄,保水能力较差,但其生长良好。通过盆栽试验来模拟自然干旱对金沙江干热河谷几种主要造林树种的生理生化影响,探讨参试树种的抗旱机制。六种树种的抗旱能力从高到低依次排列为坡柳(Salixmyrtillacea)、清香桂、银合欢(LeucaenaLeucocephala)、清香木(Pistacia weinmannifolia)、黄连木(Pistaciachinensis)、山毛豆(Tephrosiacaudida)[13]。
以树种的水势、束缚水、自由水含量、束缚水与自由水的比值、水分饱和亏缺、蒸腾强度、持水力(保水率和恒重时间)等指标对比了27种喀斯特生境的植物的耐旱性,用单因子分析、座标综合评审法分析,将树种进行分类,野扇花得分4.8,在这些树种中排名第8[14],具有较强的抗旱能力。
野扇花耐水分胁迫的途径一是低水势,吸水能力较强,持水力较高,二是水分亏缺值中等,贮水能力中等,蒸腾强度中等,以多种适应途径来适应水分胁迫。水分胁迫下,野扇花的脯氨酸和可溶性糖含量明显增加,渗透调节在抗旱机制中有重要作用。
2.2.4 土壤pH值对生长影响的研究
用不同的pH值营养液处理野扇花幼苗,观察野扇花幼苗变化,发现野扇花可以生长的土壤pH值范围比较广,适宜生长的范围为中性至弱碱性,在强酸性环境、碱性环境下,野扇花生长不良,并出现较多死亡现象[15]。在不同pH值营养液培养条件下,苗高及苗高净增长量,地径生长情况,分枝情况、分枝长度,展叶数,生物量积累和分配,根比重和根冠比等方面均出现显著性差异。在中性至偏碱性的土壤中,地上部分生物量积累优于酸性土壤;在酸性条件下,生物积累量较中性至碱性土要差[16~17]。
3 野扇花群落结构研究
针对野扇花植物群落结构的研究文献极少,记录非常简单:野扇花生于山坡、林下或沟谷中[1]。胡刚、冯祥麟[18]等人进行了贵阳高坡绕扰峡谷蜡梅群落特征调查研究,调查表明野扇花是蜡梅群落的主要物种,在多个样地都出现,相对密度最高达9.87%,相对频度最高达8.57%,重要值高达20.66。除此之外,未见到针对野扇花植物群落结构的研究文献。
4 繁殖技术研究
4.1 扦插繁殖技术
无论是当年生嫩枝,还是多年生木质化老枝均可用于扦插繁殖,以当年生半木质化枝条成活率最高,可达90%以上。扦插时间以夏季为宜,以吲哚丁酸处理可提高成活率[19~20];扦插基质对扦插成活率有较大的影响,一般要求基质肥力良好,保水保肥能力强,质地疏松。穗条截成15cm长的插穗,下端剪成楔形,剪口光滑平整,保留2~3片半叶,扦插深度为插穗的1/2~2/3之间,以插穗的2/3深度为好[21]。
4.2 种子繁殖技术
野扇花种子的果肉、胚和胚乳中存在水溶性抑制物质,导致其发芽时间过长;如未剥离果肉直接播种,最终其出苗时间不一致,参差不齐、陆续不间断的出苗,给大量的生产育苗以及管理带来不便[22]。因此,野扇花种子播种前必须去除果肉。不同地区野扇花种子千粒重和发芽率差异较大,如贵阳市的种子千粒重为54.723g,种子发芽率为73.4%;云南大理兰坪县的种子千粒重为45g左右,种子发芽率为90%以上,这可能与产地环境条件有关。
种子可随采随播,也可冷藏或沙藏至翌年3月播种。冷藏时用布袋装好种子放入冰箱(5~8℃)保存;沙藏时种子与沙的比例为1∶2,堆放在室内阴凉处,应每周翻动一次,捡出霉烂种子,适量洒水保湿[23]。100mg/l NAA和0.5%KNO3+100mg/l GA3处理后种子的发芽率有很大的提升。
播种方式采用撒播,播种量100g/m2,播种前用0.3%~0.5%的高锰酸钾溶液浸种1~2小时,再均匀地将种子撒在苗床内,播后在种子上面覆盖1~1.5cm的基质,浇透水。播种后20~25天种子开始发芽,30天可全部出芽[24]。
4.3 组织培养技术
野扇花组织培养的外植体可以采用当年生叶片、腋芽和成熟胚,以带腋芽的嫩茎段为好。最适宜的取材季节是春季,尤其是4月份,在这一时期取材,外植体启动率、成愈率、成活率和生长诱导值最高,污染率、褐变率最低。适宜外植体生长的碳源是葡萄糖,较适浓度为30g/L;水解酪蛋白能较好促进生长,较适浓度为450g/L。通过试验,筛选出诱导培养基、增殖培养基和生根培养基,提高了野扇花的繁殖系数。但是就目前实际应用市场来看,野扇花还没有得到广泛的推广和实施[25~26]。
5 野扇花药用价值研究
5.1 有效成分分析方法
多采用溶剂提取、各种色谱分离技术进行化合物纯化,通过波谱数据对单体化合物进行结构鉴定的方法。邱明华采用化学及光谱方法确定了清香桂碱A1及B的化学结构,并用MS/MS技术证实了这个混晶的结构,开启了野扇花有效成分研究的先河[27]。此后,何康等人应用高速逆流色谱法,以正己烷-乙酸乙酯-无水乙醇-水(6∶1.2∶7.1∶1)上相为固定相,下相为流动相,组成溶剂系统对苗药三两银中的总碱进行分离纯化及鉴定[28]。杜江等人建立了酸碱滴定法测定三两银总碱含量的方法,用正交设计法对各种影响因素进行优选,优选取出的提取工艺实用可行[29]。随着技术的发展,色谱分离技术得到大量应用。
5.2 化学成分与结构研究
野扇花在苗药中称为三两银,含有多种甾体生物碱。邱明华研究了清香桂碱A,A1和B的化学结构[30][31]。其他生物碱还有海南野扇花碱D(sarcovagine D,1)、富贵草碱G(physamineG,2)、富贵草碱H(physamine H,3)、清香桂碱E、清香桂碱F、清香桂碱G、表粉蕊黄胺[32]、矮陀陀酯碱等[33]。章瑶从野扇花中分离到了(+)-异落叶松脂醇-9-O-β-D-葡萄糖苷、(-)-异落叶松脂醇-9-O-β-D-葡萄糖苷等非生物碱类成分[34]。
5.3 生物碱药理活性与药材性状研究
野扇花味苦,性凉,药用根、果、全株。现代医学研究表明,甾体生物碱药理活性主要是胆碱脂酶抑制活性、抗癌抗溃疡活性,抗菌、止痉挛、止痢疾、钙拮抗、血管扩张、气管松弛等作用,有较高的研究价值[35]。大白鼠药理试验证明野扇花生物碱药理,对胃溃疡均有显著的抑制作用,并能减少结扎幽门大鼠的胃液分泌量[36]。清香桂正丁醇部分和总碱对乙酰胆碱和组胺引起的豚鼠离体回肠平滑肌强烈收缩无明显抑制作用,而药物本身可引起回肠平滑肌收缩,并呈浓度依赖性[37]。野扇花生物碱具有一定的毒性,随着总碱剂量的增加,肝、肾的毒性反应增强,心、脑无明显的毒性反应,但是总碱对肝肾的损伤具有明显的可逆性[38]。
桂镜生采用来源鉴定、性状鉴定、显微和理化鉴定的方法系统研究了野扇花生药特性,鉴定特征为:茎组织特征可见韧皮部石细胞和纤维断续排成环状,木质部成环状排列,髓部宽广,散有少量石细胞。叶中脉向上凸出,维管束外韧型[39]。
6 野扇花观赏价值研究
在城市绿化中应用野扇花最早提出于2007年,孙成江等人认为野扇花具备优良地被植物的大部分特性,可以直接应用,如加以驯化和栽培,特适宜作室内新型观赏植物和绿篱、地被等耐阴性野生乡土植物,以丰富园林耐阴性植物的种类[40]。此后,国内相关部门和人员针对开展园林绿化方面的研究,并在实际生产中有少量的应用案例[41~43],如贵阳市、昆明市。目前,由于推广力度不足,在城市绿化、林业生产中应用还不普遍。市场上现有野扇花枝条出售,作为艺术插花的叶材使用。
7 小结与建议
7.1 小结
7.1.1 野扇花在化学分类上与传统形态分类为主的结果一致,都属于黄杨科。野扇花栽培植株有红茎与绿茎植株的遗传变化。
7.1.2 野扇花有花果同期的特性,自然情况下,野扇花新芽萌发期为4~6月,新梢生长期5~8月;孕蕾期10~12月,初花期11月下旬~12月,盛花期12月~次年2月;果初期12月~次年1月,成熟期次年1~3月。
7.1.3 野扇花在越冬期有较强的耐寒能力,对光具有较强的内在调节机制,耐受荫生环境,不会出现明显的光抑制现象。以多种适应途径来应对水分胁迫,具有较强的抗旱能力。土壤pH5~pH7为野扇花的长势最优区间。
7.1.4 野扇花以当年生半木质化枝条扦插生根率可达90%以上,时间以夏季为宜,可用吲哚丁酸等药物处理提高成活率。
7.1.5 种子播种前须去除果肉,可随采随播,也可冷藏或沙藏至翌年3月播种。
7.1.6 野扇花有效成分包含清香桂碱A、A1和B、清香桂碱E、清香桂碱F、清香桂碱G、海南野扇花碱D(sarcovagine D,1)、富贵草碱G(physamineG,2)、富贵草碱H(physamine H,3)、表粉蕊黄胺、矮陀陀酯碱等生物碱。此外,还有(+)-异落叶松脂醇-9-O-β-D-葡萄糖苷、(-)-异落叶松脂醇-9-O-β-D-葡萄糖苷等非生物碱类成分。
7.1.7 多数甾体生物碱有胆碱脂酶抑制作用,有效成分对胃溃疡均有显著的抑制作用,并能减少结扎幽门大鼠的胃液分泌量。具有一定的毒性,总碱对肝肾的损伤具有明显的可逆性。野扇花生药鉴定特征为:茎组织特征可见韧皮部石细胞和纤维断续排成环状,木质部成环状排列,髓部宽广,散有少量石细胞。叶中脉向上凸出,维管束外韧型。
7.1.8 野扇花观赏价值理论研究较多,实际应用和推广较少。
7.2 建议
7.2.1 野扇花的应用前景较好,适宜作室内观赏植物和绿篱、地被、耐阴环境绿化及艺术插花的叶材等。建议进行一定规模的种植应用示范,进行适应性研究,加强野扇花栽植、管护、修剪造型等实际应用技术研究。
7.2.2 野扇花繁殖方法较多,其中扦插繁殖、种子繁殖、组织培养技术比较成熟。从生产成本角度出发,建议以扦插繁殖为主。扦插繁殖成活率高,繁殖材料易得,嫩枝和老枝均可以利用,繁殖材料应用充分,技术与方法简单,适于大范围推广。
7.2.3 加强野扇花植物群落结构研究,摸清野扇花在植物群落中作用和地位,为野扇花人工驯化和应用提供基础知识,拓宽应用范围,如困难地段造林绿化。
7.2.4 野扇花有效成分药理学研究较少,建议加强民间野扇花应用药方,进行更深层次的药理和应用研究,为野扇花的药品开发提供依据。
7.2.5 开展野扇花与同属植物生物碱含量对比研究,开展不同海拔、不同生境野扇花生物碱含量差异性研究,开展标准化种植技术研究,为野扇花大规模种植和应用提供物质基础。