卷柏屬植物研究進展及其開發(fā)利用前景

郭紅娟 王任翔

摘要卷柏屬植物是一類重要的藥用植物和園林植物。對近年來卷柏屬植物的化學(xué)成分、臨床藥理作用及其在園林中的應(yīng)用和繁殖策略進行了介紹,并就其發(fā)展前景進行了探討。

關(guān)鍵詞卷柏;化學(xué)成分;藥理作用;園林應(yīng)用;繁殖情況

中圖分類號S757.2文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)14-0198-03

卷柏為蕨類植物門卷柏科卷柏屬植物,約有700種,廣泛分布于全世界。我國約有50種,產(chǎn)于全國各地[1]。卷柏屬植物多為中小型草本,主莖伸長,橫走或直立,分枝自基部生出或從橫走的主枝生出,節(jié)上生不定根。葉通常異型,單葉,細小,無柄,中脈較明顯;不育葉2形,2形葉螺旋狀互生而呈4行排列,側(cè)面2行為側(cè)葉(背葉),較大且闊,近平展,中間2行為中葉(腹葉),貼生并指向莖或枝的頂端;能育葉1形或2形。排列成穗狀,孢子囊穗著生于小枝頂端,通常呈四棱形或扁圓形,或不成明顯的囊穗;孢子囊異型,橫腎形,單生于葉腋[2]。卷柏類植物富含多種化學(xué)成分,在醫(yī)藥和園林上都有很大的利用價值,下面就卷柏的化學(xué)成分、綜合利用價值和繁殖情況的研究進展進行綜述。

1卷柏類植物所含的化學(xué)成分

目前,中外植物化學(xué)工作者已從卷柏屬植物中分離出黃酮、木脂素、醇多糖、生物堿、脂肪酸、氨基酸、無機鹽等多種化學(xué)成分。

1.1黃酮類

自1971年Okigawa等人從S.tamariscina中分離出穗花杉雙黃酮、鐵杉雙黃酮、扁柏雙黃酮、異柳杉雙黃酮以及芹菜素等5種黃酮類化合物以來,中外研究者共從卷柏屬植物中分離出26個黃酮類化合物[3]。除芹菜素為單黃酮外,其他均為雙黃酮類化合物。這些物質(zhì)除了上面5種外,還有橡膠樹雙黃酮、羅伯斯特杉雙黃酮、柳杉雙黃酮、榧雙黃酮、羅漢松雙黃酮、白果雙黃酮、墊狀卷柏雙黃酮、阿曼托黃素、7,7一二一O一甲基阿曼托黃素、7,4,7“,4”-四一O一甲基阿曼托黃素和三葉膠樹黃酮等。從卷柏屬植物中分離得到的雙黃酮類化合物,主要由2分子芹菜素或其甲醚衍生物聚合而成,也有芹菜素和2,3雙氫芹菜素聚合的,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,連接方式較多,主要有C-C和C-O-C 2種連接方式[3]。黃酮類化合物具有多種生理活性,如抗炎、抗病毒、擴張血管、降血糖、細胞毒活性、抗脂質(zhì)過氧化和清除自由基、抗舒緩肌肽、保肝等作用,而卷柏屬植物中富含的雙黃酮類化合物極具藥用價值。

1.2生物堿

林瑞超等人在1987～1991年間從sdoederleinii中共分出7個生物堿,分別為harmane,hordenine,hordenine-O-a-Lrhamnopyranoside,N-methyltyramine-O-a-Lrhamnopyra-noside,hordenineO-[(6(trancinnamoy1)-3-O-β-D-gluc-opyranosyl-a-Lrhamnopyranoside],N-methyltyramine-O-[(6-O-trans-einnamoyl)-3-O-β-D-glueopyranosyl-a-Lrhamnopyranoside],hordenine-O-[6"-O-trans-4-hydrox-yeinnamoy1]-3-O-β-D-glueopyranosyl-a-Lrhamnopy-ranoside。

1.3酚類

林瑞超等從深綠卷柏中分離得到5種木脂素:(-)-里立脂素A、(-)-里立脂素B、(+)-蕘花醇、(-)-去甲絡(luò)石苷和(+)-羅漢松脂素;2種苯丙酮:3-羥-1-(3-甲氧-4-羥苯基)-丙酮和3-羥-1-(3,5-二甲氧-4-羥苯基)-丙酮;畢躍峰等從卷柏中分離得到9個苯丙素類化合物:(2R,3S)-二氫-2-(3,5-甲氧基-4,-羥基苯基)-3-羥甲基-7-甲氧基-5-乙?；今夁秽?、卷柏酯A、丁香脂素、1-(4,-羥基-3甲氧基苯基)丙三醇、阿魏酸、咖啡酸、香莢蘭酸、丁香酸、7-羥基香豆素。鄭曉珂等從卷柏中分離得到(7S,8R)-7,8-二氫-7-(4-羥基-3,5-二甲氧基苯基)-8-羥甲基-[1(7-羥基)乙基-5-甲氧基]苯駢呋喃一4-O-β-D-葡萄糖苷(卷柏苷C)[4]。

1.4有機酸類

巫忠德等1981年就已經(jīng)從深綠卷柏中分離得到莽草酸;陳德釗等1986年又從江南卷柏中分離得到櫚酸、硬脂酸;陳萍等1995年分離得到大葉菜酸和硬脂酸[5]。林氏等從薄葉卷柏中得到3個咖啡喹啉酸類化合物,即3,5-二氧-咖啡喹啉酸、3,4-二氧-咖啡喹啉酸和4,5-二氧-咖啡喹啉酸等。劉海清等從旱生卷柏中分離得到棕桐酸、三十烷醇、三十烷酸[6];鄭曉珂從卷柏中得到莽草酸[7]。鄭興等從墊狀卷柏乙醇提取物中分離得到對羥基苯甲酸[8]。

1.5 其他

卷柏屬藥用植物中都含有豐富的微量元素,主要以S、P、Si、Fe、Mg、A1、Ca、K為主,其次為Zn、Mn、Cu、Sr、Na、Ti[9];卷柏中還含有氨基酸以及海藻糖等多糖類成分;從江南卷柏的氯仿提取物中分離得到異茴芹素、B-谷甾醇及少量二萜內(nèi)酯;深綠卷柏的脂溶性成分中含有十四烷酸乙酯、7,10,14-三甲基十五烷酮-2、十五烷酸乙酯、十六烷酸甲酯、十六烷酸乙酯、十六烷酸異丙酯、9-十八碳烯酸(Z)乙酯、15-甲基-十七烷酸乙酯;并含有p-谷甾醇和異茴芹素[4]。鄭曉珂從卷柏屬植物中得到酪氨酸、D-甘露醇。鄭興等從墊狀卷柏乙醇提取物中分離得到海藻糖及β-谷甾醇?；厝鹑A等用水蒸氣蒸餾-萃取法提取卷柏中揮發(fā)性物質(zhì),并用GC-MS分離確認卷柏揮發(fā)油中23個成分,其中主要成分為雪松醇,占總揮發(fā)油的39.5%。

2 卷柏的綜合利用價值

卷柏屬植物中所含的豐富的化學(xué)成分決定了它具有多種藥理功能,是臨床上一種非常珍貴的藥材;它的外形特點和生活習(xí)性又決定了它是一種很好的園林植物。

2.1卷柏類植物的臨床藥理作用

常作為藥用的卷柏有6種,卷柏(S.tamariscina(Beauv.)Spring)所含的雙黃酮類成分為主要藥效成分之一,其中穗花杉雙黃酮可直接殺傷癌細胞;卷柏具有抗菌、抗炎、降血糖、鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜等作用。墊狀卷柏(S.pulvinata(Hook.et Grev.)Maxim),具有活血通經(jīng)之功效,用于經(jīng)閉痛經(jīng)、癥瘕痞塊、跌撲損傷;炒炭后可化瘀止血,用于吐血、崩漏、便血、脫肛。深綠卷柏(S.doederleinii Hieron)具有祛風(fēng)、散寒、消腫、止咳之功效,用于風(fēng)濕病、風(fēng)寒咳嗽。江南卷柏(S.moellendorfii Hieron)別名地柏枝,具有清熱解毒、抗癌、止血之功效,用于癌癥、肺炎、急性扁桃體炎、眼結(jié)膜炎和乳腺炎。中華卷柏(S.sinensis(Desv.)Spring)民間用于急性黃疸型肝炎、膽囊炎、腸炎痢疾、腎炎水腫、尿路感染、肺結(jié)核咯血、風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等。袞州卷柏(S.iwolvens(Sw)Spring)全草入藥,具清熱解毒、祛風(fēng)活絡(luò)、止血生肌之功效,用于急性黃疽型肝炎、小兒急驚風(fēng)、指頭炎、風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、嘔血;外用治療燒燙傷、外傷出血、蛇咬傷、瘡毒[3]?，F(xiàn)在提取到化學(xué)成分的卷柏已不止這幾種,卷柏的藥理作用概括起來有以下幾種。

2.1.1免疫及抗腫瘤作用。江南卷柏有治療免疫性疾病的藥理活性,其粗提物灌胃能顯著降低小鼠血清IgG的含量,并能減輕小鼠胸腺重量。它還能顯著抑制小鼠特異性CRBC抗體(IgM 與IgG 兩型溶血素)的產(chǎn)生,顯著提高小鼠血清補體C3的含量,降低循環(huán)免疫復(fù)合物(CIC)的含量[10]。卷柏為有效抗腫瘤藥物之一,對一般化學(xué)抗癌劑或放射性治療敏感的腫瘤均有效,且對體積較小的腫瘤療效較好。與化學(xué)或放射治療合用能發(fā)揮協(xié)同作用,縮短療程,加速腫瘤縮小或消除。其作用機理目前主要體現(xiàn)在以下2個方面:一是其中所含的雙黃酮成分(如穗花杉雙黃酮等)的細胞毒作用,可以直接殺傷癌細胞,抑制其生長;二是影響抑癌基因P53的表達,使細胞周期停止在G 期,從而達到防癌治癌的目的。墊狀卷柏雙黃酮和穗花雙黃酮均可濃度依賴性清除二苯代苦味肼基自由基(DPPH),能顯著抑制溶血性磷脂酰膽堿(LPC)所致內(nèi)皮細胞LDH 的泄漏,抑制LPC所致細胞活性的降低口。畢躍峰試驗結(jié)果表明,卷柏水提物及其各個萃取部位對小鼠肉瘤S180、肝癌H22模型2種瘤株均有不同程度的抑制作用[11]。

2.1.2降血糖作用。陶慧然等發(fā)現(xiàn)由卷柏、木賊組成的復(fù)方鎮(zhèn)痛靈注射劑具有降血糖作用,能降低四氧嘧啶引起的大鼠高血糖。李方蓮等研究單味卷柏水煎劑對由四氧嘧啶引起的老齡鼠高血糖的藥理作用[12],觀察到近乎相同的結(jié)果,認為卷柏單用也有降血糖的作用。卷柏水煎劑對四氧嘧啶高血糖模型老齡鼠具有顯著的降血糖作用,并可較好地恢復(fù)其體質(zhì),對正常鼠的降血糖作用不明顯,小劑量不能對抗外源性葡萄糖引起的血糖升高,大劑量能增加大鼠的葡萄糖耐量能力。卷柏降低四氧嘧啶模型鼠的血糖,可能與影響β細胞功能、保護胰島β細胞不受破壞、促進胰島細胞恢復(fù)、增加胰島素的生物合成或增加組織對糖的轉(zhuǎn)化利用有關(guān)。于麗萍等對胰島素抵抗動物模型(IR)-2果糖餐大鼠采用正常血糖高胰島素鉗夾法,表明單劑卷柏對胰島素抵抗性有明顯的改善作用,并發(fā)現(xiàn)其對鏈脲佐菌素(STZ)誘發(fā)的糖尿病大鼠具有顯著的降血糖、升高胰島素濃度、降低丙二醛(MDA)含量的作用,而對正常大鼠無明顯影響。

2.1.3抗菌、抗病毒作用。卷柏?zé)熝▽Ω忻皸U菌、奈氏菌有抑制作用,時間越長效果越好,民間用此法預(yù)防感冒及流感。陳國佩等用卷柏及其炮制品卷柏炭做抑菌實驗,結(jié)果表明其僅對綠膿桿菌有抑制作用。張巧玲等對細葉卷柏提取物體外抗柯薩奇病毒B3作用進行了研究,表明細葉卷柏具有直接殺滅病毒和抑制病毒吸附作用。

2.1.4保護肝臟。卷柏可顯著降低血清中ALT、AST的含量;增加機體SOD活力,抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)及其產(chǎn)物MDA的產(chǎn)生,增強機體抗氧化能力,加速自由基的清除;抑制NO、PGE2的過量分泌,使血清中異常增高的NO、PGE2含量降低,減輕其介導(dǎo)的炎性反應(yīng);從而達到修復(fù)肝細胞損傷的作用,從而保護肝臟的結(jié)構(gòu)和功能[16]。

2.1.5止血作用。許多例子都證明卷柏有很好的止血、縮短出血時間的作用。彭智聰、晁志、鄭愛光等都做了相關(guān)實驗。晁志推測,卷柏和墊狀卷柏的水溶性堿性成分中,可能含有大麥堿或其類似物,能通過收縮血管縮短出血時間,從而發(fā)揮止血的功效[14,15]。

卷柏的藥理功能除了以上幾點外,還有其他很多功能,陳美琳等報道,卷柏與木賊組方制成的注射劑用小鼠熱板法及扭體法測定,有較明顯的鎮(zhèn)痛作用,而且毒性小,無成癮性,鎮(zhèn)痛作用特點為起效慢,持續(xù)時間長。毛金軍等報道,卷柏水提取液對正常離體兔腸平滑肌的蠕動及張力有明顯抑制作用,對氯化鋇和乙酰膽堿增強的腸肌張力也有對抗作用。馬峰峻等報道該提取液還對血壓有作用。

2.2卷柏屬植物在園林中的應(yīng)用前景

2.2.1在室內(nèi)庭園中的應(yīng)用。由于室內(nèi)庭園的光照強度、空氣濕度等均比室外低,所以室內(nèi)庭園在植物選擇上多以陰生植物為主;而卷柏是喜陰植物,形態(tài)也比較特別,可以與山石、水體和其他植物一起給庭園或者室內(nèi)營造出自然和諧的植物景觀,隨著科技的發(fā)展和人們對生活環(huán)境質(zhì)量要求的提高,在一些廣場、飯店、展廳等公共建筑內(nèi)營建室內(nèi)庭園的情況已越來越多,如果能把卷柏應(yīng)用到這些場合肯定會有很好的效果。

2.2.2在公園街道中的應(yīng)用。卷柏屬中的部分種類,如伏地卷柏、深綠卷柏等生長于巖石縫隙及山崖邊上,有很強的抗旱能力,可與苔蘚一起覆蓋巖石或者填充巖石縫隙,是公園的石山和街道的假山上優(yōu)良的植物種類,它們碧綠的葉色、流暢的線條,不僅柔化了巖石生硬的線條,更增加了層次感,帶來自然的氣息。此外,還可以利用一些卷柏屬植物,在干旱和水分充足時表現(xiàn)出的不同形態(tài)等新奇有趣的現(xiàn)象,增添景觀的別致,如中藥中俗稱“九死還魂草”的卷柏,在干旱時,枝葉會卷曲變黃,成假死狀態(tài),遇水分充足時,則枝葉舒展、轉(zhuǎn)綠,重現(xiàn)生機。卷柏大部分種類生活在潮濕的環(huán)境中,在湖畔、溪旁、巖石縫隙及瀑布流水旁配置一些,可以增添野趣和提高公園的景觀效果。

3卷柏屬植物的繁殖情況

卷柏類要在醫(yī)藥園林中推廣應(yīng)用,前提條件就是種苗供應(yīng)和繁殖技術(shù)環(huán)節(jié)要有保證。蕨類植物種苗的商品化生產(chǎn)主要采用無性繁殖、孢子繁殖和組織培養(yǎng)等方法。無性繁殖包括分株繁殖、珠芽繁殖、不定芽繁殖和扦插繁殖;孢子繁殖包括孢子萌發(fā)、原葉體的生長發(fā)育和幼孢子體的形成等;組織培養(yǎng)是觀賞蕨繁殖的重要方法,用于組織培養(yǎng)的外植體有孢子、幼葉、莖尖和根狀莖;一般采用MS培養(yǎng)基,還可以采用N6、懷特和B5培養(yǎng)基。卷柏類植物人工繁殖現(xiàn)在還沒有興起,園林應(yīng)用也沒有受到重視,臨床研究大部分建立在自然資源的基礎(chǔ)上。卷柏的自然資源數(shù)量必定有限,雖然在我國大部分地區(qū)都有分布,但卷柏只宜生活在遠離塵囂、空氣清新的大山上,如果周圍的自然環(huán)境受到工業(yè)污染,它就會死亡,所以密度并不大,要想開發(fā)利用,就要解決卷柏的繁殖問題。

3.1自然繁殖

卷柏的自然繁殖主要靠孢子繁殖和無性繁殖。卷柏是異型孢子,它的萌發(fā)方式也和其他蕨類植物有所不同。卷柏的大孢子在第1年成熟后并不馬上萌發(fā),而是經(jīng)過1個冬天的休眠,和第2年成熟的小孢子一起萌發(fā)然后受精[16]。它的大小孢子數(shù)量上差別也很大,1個小孢子囊里有無數(shù)個小孢子,而1個大孢子囊里只有4個大孢子,加上它萌發(fā)歷時較長,萌發(fā)率明顯會降低,因此它的孢子繁殖明顯遜于其他蕨類植物。而據(jù)筆者觀察,相對于孢子繁殖,卷柏的無性繁殖倒很明顯。卷柏地下有很多根狀莖,春天根狀莖上就會長出許多嫩芽,伸出土壤,很快長成1棵植株。這大概也是很多種卷柏成片狀分布的原因,卷柏的自我繁殖能力并不是很強,因此環(huán)境變化或者遭到破壞,對它的影響也較大。

3.2人工繁殖

卷柏的人工繁殖還不夠完善?，F(xiàn)在用于園林的卷柏以翠云草為多,翠云草常采用扦插繁殖,一般是在溫?zé)釛l件較好的季節(jié),剪取約10cm的枝條進行扦插。這種繁殖方式要大量繁殖卷柏可行性還是很小,卷柏屬植物的成熟孢子較難獲得,且在自然狀態(tài)下的萌發(fā)率較低。因此,可以對卷柏屬植物的孢子萌發(fā)進行立項研究,以提高卷柏屬植物的孢子萌發(fā)率。

通過組織培養(yǎng)來快速繁殖蕨類植物的報道已經(jīng)有很多種,但關(guān)于卷柏的報道還很少,主要是它的成熟孢子較難獲得,給研究帶來了很大困難。除了對它的孢子進行研究,還可以用卷柏的嫩枝或根狀莖來做實驗,通過不同的培養(yǎng)基、激素配比,誘導(dǎo)卷柏產(chǎn)生大量的芽,或者誘導(dǎo)愈傷組織,通過誘導(dǎo)出的愈傷組織再進行繁殖或直接從愈傷組織中提取化學(xué)成分,這些都有待于研究者們進行大量的實驗。進行卷柏組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基可以采用MS培養(yǎng)基,也可以采用N6、懷特和B5培養(yǎng)基,大量元素可以采用1/2、3/4、1/4或者全量元素。微量元素則采用全量或者1/2,生長素采用奈乙酸、吲哚丁酸、2,4-D、細胞分裂素6-BA和KT等,經(jīng)過大量的實驗研究一定能取得成果。

4參考文獻

[1] 北京師范大學(xué)生物系.北京植物志(第2版)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,1992.

[2] 吳兆洪,時華谷.廣東植物志[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

[3] 張紅偉,孫曉飛,田景奎.卷柏屬植物黃酮類成分研究概況[J].亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥,2007,10(3):63-65.

[4] 符玉榮,黃丹奇,王剛.卷柏的臨床藥用研究概論[J].社區(qū)用藥指導(dǎo),2007(10):6.

[5] 陳萍,孫靜蕓,謝年庚,等.大葉菜化學(xué)成分的研究[J].中草藥,1995,26(8):397.

[6] 劉海清,林瑞超,馬雙成,等.旱生卷柏化學(xué)成分的研究[J].中草藥,2003,34(4):13-14.

[7] 鄭曉珂,史社坡,畢躍峰,等.卷柏中黃酮類成分研究[J].中草藥,2004,35(7):742.

[8] 鄭興,廖端芳,朱炳陽,等.墊狀卷柏化學(xué)成分研究[J].中草藥,2001,32(1):17.

[9] 戴忠,肖新月,常春艷,等.卷柏屬藥用植物微量元素的研究[J].中國藥事,2001,15(6):38-39.

[10] 林培英,潘競鏘,肖柳英,江南卷柏的免疫藥理作物中藥材[J].1992, 15(11):36.

[11] 畢躍峰,鄭曉珂,馮衛(wèi)生,等.卷柏抗腫瘤藥理作用研究[J].河南中醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2003,18(106):12.

[12] 李方蓮,杜玉君,王棉,等.卷柏對老齡糖尿病模型鼠的降血糖作用[J].中國老年學(xué)雜志,1999,19(5):301.

[13] 林久茂,王瑞國.卷柏對實驗性肝損傷小鼠保護作用的實驗研究[J].福建中醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2006,16(2):28-30.

[14] 彭智聰,張少文,劉勇,等.卷柏炒炭后對止血作用的影響[J].中國中藥雜志,2000,25(2):89.

[15] 晁志,程彰華,潘德濟,等.卷柏的止血作用[J].中草藥,1997,28(6):351.

[16] 包文美,敖志文.東北蕨類植物配子體發(fā)育的研究Ⅱ.卷柏科[J].植物研究,1986,6(1):71-75,77-78.