牛大力栽培与应用研究进展
2019-12-23苏永新何春梅王丛丛
苏永新,何春梅,王丛丛
(1.广东省德庆林场,广东德庆 526600;2.广东省森林培育与保护利用重点实验室/广东省林业科学研究院,广东广州 510520)
牛大力是豆科美丽崖豆藤属植物的干燥块根,在中国南方地区作为一种药食同源植物被广泛应用[1,2]。由于其具有清热止咳、强筋活络、补虚润肺等多种功效[3],在广东、广西等地多被用作煲汤食材[4],具有较高的经济价值。目前,在市场上被认可应用的牛大力有广东崖豆藤(Millettia fordii Dunn)和美丽崖豆藤(Millettia speciosaChamp.),其功效相似,但生物学特性方面有所差异[5]。广东崖豆藤(俗称“小叶牛大力”)主要生长在广东、广西地区海拔500m 左右的林下,药效佳,且主要为野生状态采集[6]。美丽崖豆藤(大叶牛大力),民间也有“金钟根、山莲藕、扒山虎”等俗称,主要分布在台湾、福建、湖南、湖北、贵州、广东、广西等亚热带地区[7]。牛大力药用历史久远,应用广泛,需求量逐年增加,人工栽培种植方面也有所突破创新[8]。该文对牛大力的形态特征、栽培方法、化学成分和利用现状等方面进行综述,并对今后牛大力的综合利用进行展望。
1 生物学特性
牛大力是一种喜阴凉的攀缘性灌木,在中国南方地区分布广泛,野生牛大力主产于两广地区的山谷和疏林,喜20~25℃的阴凉沙土坡地,不适向阳坡地生长[9];其品质最佳采收时节为秋、冬和早春。牛大力茎呈深褐色,圆柱形,叶、花、荚果均密绒毛,圆锥花序腋生,常聚集枝梢成带叶的大型花序,花萼钟状;荚果呈线状[10]。其羽状复叶长15~25cm;叶柄长3~4cm;托叶披针形,长3~5mm,宿存;小叶通常6 对,间隔1.5~2cm,硬纸质,柄长1~2mm,密被绒毛;小托叶针刺状,长2~3mm,宿存[11]。其中,广东崖豆藤,羽状复叶长10~20cm,小叶3 对,花期9~10月[5];美丽崖豆藤羽状复叶长15~25cm,小叶3~17片,花期7~10 月[11]。
2 栽培繁育
牛大力作为极具潜力的药食两用植物,随着市场需求量的增加,野生资源已经不能满足市场的需求,为提升产品产量和品质,针对人工栽培牛大力的品种选育和扩繁已有研究[12,13]。在人工栽培的过程中,通过对不同种源牛大力的生理指标和生物学特性进行对比,结合口感表现,海五1 号、广上1 号和广郁1 号被认定为较为优良的栽培品种[14]。扦插繁殖方面,以浓度300ABT1 浸泡处理蔓生型种源海白1 号1 年生枝条1~2h,置于15~25℃,湿度80~90%,遮光度80~90%的条件下7d 后见光,成活率可达到83.8%[15]。种子繁殖方面,对广钦1 号种子进行50℃温水浸种,自然冷却浸至24h 后沥干,以河沙为基质于适当光照下培养,可以提高种子发芽势和发芽率[16]。组织培养方面,使用0.1%升汞消毒牛大力茎段表面可以获得较好消毒效果,启动培养基以MS+6-BA1.0mg/L+IBA0.1mg/L 可获得100%诱导率,以1/2MS+IBA0.5mg/L+IAA0.5mg/L 可获得80%的生根率[17]。另外有研究结果表明,采用改良的继代培养基MS+6-BA 0.3~0.4mg/L+NAA 0.2mg/L,改良的生根培养基1/2 MS+IBA 0.4 mg/L+NAA 0.7mg/L+GGR 6 0.8mg/L+水杨酸0.2mg/L,对于广东崖豆藤的快速组培化繁殖效果较好[5]。
1.3 栽培技术
野生牛大力生长于疏林里,喜阴凉环境,在林下人工种植牛大力的过程中,为获得最佳经济效益,要选择平均温度在20℃左右,年降雨量达到1100mm以上的微酸性沙壤土进行种植。牛大力的药用部位主要为根,其栽培过程中土壤条件的优化成为人工栽培的重要研究方面。通过不同的基质处理牛大力根系发现,含泥土较高的基质培养出来的牛大力根系膨大明显,经济产值较高,而含草炭及椰糠等有机物质较高的栽培基质反而导致须根发达,根系膨大不明显甚至不膨大[18]。牛大力纯作种植时,地径、蔓重和根数等性状的生长对牛大力根重起促进作用,攀援灌木牛大力纯作种植时适当修剪可促进根部增产[19]。
3 化学成分
研究表明,牛大力主要含有多糖类、三萜类、黄酮类、木质素类等物质[19]。牛大力多糖是评价牛大力品质的一个重要指标,在根、茎和叶中均有分布,其中在根中含量最高[20]。牛大力提取物较好的抗氧化能力与其黄酮类化合物密切有关[21],牛大力总黄酮具有较强的氧化活性,在体外也有较好的抗氧化结果[22]。通过GC-MS 分析发现,牛大力花苞、花朵和荚果中的脂溶性成分均含有较多的烷烃和烯烃类成分,其中以2,4—二叔丁基苯酚的积累变化最为明显,果荚中含量最高,此物质是重要的通用型酚类抗氧化剂,说明牛大力果荚具有开发植物抗氧化剂及抗氧化食品的重要潜力[23]。赖富丽等[24]从牛大力根和茎的石油醚段中分离出萜类化合物叶绿醇和植二烯,王春华等[25]从牛大力分离得到丁香脂素,均为药用植物的重要活性成分。近年实验研究表明,牛大力还含有高丽槐素、三萜皂苷、香豆素、糖类、酚苷、紫檀烷类、鱼藤酮等化合物[26~28]。通过ICP 测定发现,牛大力中微量元素Ca、Mg、Fe、Zn 等元素的含量也都比较丰富[29]。
4 药理作用
牛大力提取物中含有多种活性物质,具有多方面的药理作用。在肝脏保护方面,牛大力多糖对小鼠急性肝损伤具有抑制作用,对肝损伤诱发的肝脏肿大的抑制率可达72.18%[30]。牛大力能够降低ALT 以及AST 的活性,致使小鼠含肝组织丙二醛(MDA)的比率降低,起到较好的护肝功效[31]。在增强免疫功能方面,牛大力多糖能够显著提高吞噬细胞的吞噬能力,提升抗体数目,实现淋巴细胞的快速转化[32]。牛大力对小鼠T 淋巴细胞产生的白细胞介素2 和B 淋巴细胞分泌特异性抗体有极显著的免疫调节作用;对于二硝基氯苯引发的小鼠迟发性皮肤过敏现象可以起到一定的抑制作用[33,34]。在抗疲劳方面,牛大力多糖能明显使小鼠爬杆时间延长以及游泳耐力提高[35~37];采取小鼠负重立竭力的试验检验出牛大力具有显著的抗疲劳的作用[38]。通过小鼠气管酚红法、家鸽纤毛运动法、小鼠浓氨水引咳法、豚鼠枸橼酸引咳法、组胺-乙酰胆碱超声雾化法研究表明,牛大力在祛痰、镇咳及平喘方面具有显著疗效[39]。运用MTT实验表明牛大力萃取物在抑制人肺腺癌细胞(SPCA-1)和白血病细胞(K562)的增殖方面能产生一定的效果[40]。另外,牛大力多糖对体外宫颈癌细胞的生长具有抑制作用[21],对部分肿瘤也具有抑制作用[41]。
5 展望
牛大力自古以来作为中国民间的传统药材,因药理作用广泛,一直被沿用至今。因牛大力种子稀缺,发芽率低[42],各品种种源之间的品质差异较大,发展牛大力组织培养扩繁技术为其优质种苗繁育提供了广阔空间,可以在最大程度上保证优质种源种苗繁育,从而保障牛大力优质产品的市场供给。
随着目前市场需求的增加,野生牛大力资源被消耗匮乏,呈现短缺局势,为更好的保护药材生态资源,人工栽培技术得到迅速发展。为还原野生药材品质,人工栽培过程中应注意最大限度的接近野生生长环境,在提高生长速度的同时保证药材本身有效活性成分含量,同时应通过科学栽培方法提升牛大力产品产量和药用成分含量。
虽然牛大力的药理作用显著,也被广泛应用于临床,但是仅仅局限在目前已经熟知的几种成分上面。牛大力提取物含有丰富的活性物质和微量元素,在其药效、作用机理以及相互间的影响方面研究尚浅,另外还有毒理学的研究也处于起步阶段[43],应在细胞水平和分子水平加大对牛大力药理及毒理机制的研究,为中药用药安全、提升药材实效等提供基础研究的理论依据。
牛大力作为药食两用的植物,其经济产值空间广阔,应加强牛大力资源的挖掘与鉴定,促进其开发和利用。加强牛大力在食品加工领域的拓展,重点发挥其康养保健作用,研发新型食疗保健型产品,使牛大力多样化的融入到人们日常生活中,更大程度的发挥林业康养资源的作用。