藥用植物刺五加研究進(jìn)展

陳 思，孫春玉，王 義

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林長春 130118）

刺五加(Eleutherococcus senticosus)是五加科五加屬多年生落葉灌木，別名刺拐棒、坎拐棒子、老虎潦等。株高1～6 m，莖密生細(xì)長倒刺（圖1）；掌狀復(fù)葉互生，邊緣具尖銳重鋸齒或鋸齒；傘形花序頂生，花多而密。主要分布在東北三省、河北、河南、山西及陜西北部，朝鮮、日本及俄羅斯也有分布[1]。刺五加春季的嫩莖葉是優(yōu)質(zhì)的山野菜，根、莖、葉、皮、果實(shí)均可入藥。根商品名為五加參，是我國醫(yī)藥珍品[2]，有益智安神、健脾補(bǔ)腎等功效；樹皮藥品名為五加皮，有祛風(fēng)除濕、壯筋骨等功效。筆者對(duì)刺五加的資源現(xiàn)狀、化學(xué)成分、藥理作用、組織與細(xì)胞工程等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，以期為刺五加的開發(fā)利用和人工撫育提供理論依據(jù)。

圖1 刺五加

1 藥用植物刺五加的研究概況

1.1 資源現(xiàn)狀

隨著以刺五加為原料的產(chǎn)品深受國內(nèi)外歡迎，對(duì)刺五加的全面開發(fā)利用速度也加快，也使得刺五加的野生資源消耗與日俱增。1992年出版的《中國植物紅皮書—稀有瀕危植物(第一冊(cè))》中，刺五加被列為漸危物種[3]。在我國東北人工種植刺五加作為山野菜食用已有較長時(shí)間，但是藥用刺五加的人工栽培由于多種原因鮮有問津。野生刺五加種群經(jīng)過長時(shí)間掠奪式采挖，資源遭到了嚴(yán)重破壞，致使其分布區(qū)日益縮小，數(shù)量急劇下降，刺五加野生資源逐年匱乏已面臨瀕危。

1.2 刺五加的生態(tài)學(xué)研究

刺五加生于海拔200～1 600 m地區(qū)，多生長在灌木叢林、林緣，山坡路邊也有生長。刺五加喜充足日照和富含腐殖質(zhì)的肥沃土壤，可耐受-30℃的低溫[4]，抗寒能力強(qiáng)。祝寧等[5-7]從上世紀(jì)80年代起就開始對(duì)刺五加進(jìn)行生態(tài)學(xué)研究，包括刺五加的生殖生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、刺五加的開花動(dòng)態(tài)等方面。吳曉春等[8]通過對(duì)刺五加的生長過程和年允收量進(jìn)行研究得出了刺五加年允收量方程。韓忠明等[9-11]對(duì)刺五加種群可持續(xù)更新機(jī)制、種群構(gòu)建生物量預(yù)測(cè)和種群結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了研究，建立了可用于指導(dǎo)生產(chǎn)的刺五加種群經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型。孟祥才等[12]針對(duì)藥用刺五加進(jìn)行了產(chǎn)地適應(yīng)性區(qū)劃研究，區(qū)劃出藥用刺五加適宜的生長地區(qū)。戴思蘭等[13]選取我國東北地區(qū)刺五加3個(gè)種群共49個(gè)單株的葉片，提取基因組DNA做RAPD分析，結(jié)果表明，刺五加種內(nèi)居群內(nèi)和居群間的遺傳多樣性均較為豐富。這些研究為刺五加野生資源的開發(fā)利用和保護(hù)提供了科學(xué)指導(dǎo)。

1.3 刺五加的化學(xué)成分研究

刺五加的主要化學(xué)成分為酚苷類化合物、多糖和黃酮，還含有香豆素、脂肪酸、揮發(fā)油、氨基酸及微量元素等。刺五加總苷是刺五加生物活性成分之一，已從中分離出 A、B、C、D、E、F 和 G 7種單體皂苷[1]。刺五加葉皂苷(A.senticosus saponin,ASS)是從刺五加葉中提取的總苷。20世紀(jì)80年代末Shao等[14]從刺五加葉中分離得到5種單體皂苷，即刺五加苷A1、A2、A3、D3和 A4，此外刺五加還含有齊墩果酸[15]。目前很多學(xué)者對(duì)刺五加化學(xué)成分的提取工藝進(jìn)行研究和改良，使刺五加的總皂苷、刺五加葉皂苷、總黃酮、多糖和異秦皮啶等活性成分的提取量大大提高，同時(shí)縮短了工藝流程，既節(jié)約了成本，又提高了效率，為刺五加制劑的研發(fā)提供了更先進(jìn)的工藝[16-18]。

1.4 刺五加的藥理作用

1.4.1 增強(qiáng)免疫功能。刺五加提取物可刺激細(xì)胞免疫力，產(chǎn)生免疫細(xì)胞。刺五加苷和刺五加多糖都具有明顯增強(qiáng)免疫功能和促誘生干擾素的能力，對(duì)癌細(xì)胞有一定的抑制作用[19-20]。

1.4.2 治療心腦血管疾病。刺五加提取物能擴(kuò)張血管并改善腦供氧量，對(duì)腦梗死有改善作用，還能抗心肌缺血，改善心肌代謝過程。不同劑量的刺五加凍干粉針劑均可降低心肌梗死的面積[21]。

1.4.3 其他功能。刺五加能抗疲勞，調(diào)節(jié)機(jī)體新陳代謝，提高耐缺氧能力；抗衰老，促進(jìn)遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)的合成；抗應(yīng)激，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有雙向調(diào)節(jié)作用。還有抗菌、抗病毒、抗炎和抗輻射作用[22]，有利于組織的修復(fù)、鎮(zhèn)靜，能改善睡眠，增加食欲[23]。

2 刺五加的組織和細(xì)胞培養(yǎng)

刺五加的器官（不定芽）發(fā)生途徑有2種：①直接發(fā)生，從外植體上直接誘導(dǎo)不定芽，此方法有利于保持遺傳性狀的穩(wěn)定性；②間接發(fā)生，從外植體上誘導(dǎo)出愈傷組織，再從愈傷組織中獲得不定芽。刺五加誘導(dǎo)體細(xì)胞胚胎形成時(shí)，胚狀體既可以直接在外植體上形成，也可以在愈傷組織上獲得。

圖2 刺五加春季的芽孢

2.1 刺五加的組織培養(yǎng)

刺五加組織培養(yǎng)外植體多選用當(dāng)年生幼嫩或休眠枝條的莖尖（圖2）。張健夫[24]選取當(dāng)年形成的越冬枝條，在室內(nèi)培養(yǎng)至剛萌芽時(shí)取材，以芽為外植體進(jìn)行組織培養(yǎng)試驗(yàn)；貝麗霞[25]在刺五加休眠后取材，成活率高于生長期和休眠前期。在消毒方法上，F(xiàn)ouad等[26]提出采用0.5%次氯酸鈉表面殺菌15～20 min，芽的成活率較高。愈傷組織誘導(dǎo)方面，貝麗霞[27]以處于旺盛生長期的葉片為外植體，在添加BZ的培養(yǎng)基上獲得愈傷組織，誘導(dǎo)率為41.58%。初旸[28]以刺五加嫩葉為外植體，以添加NAA 2.0 mg/L+6-BA2.0 mg/L為誘導(dǎo)培養(yǎng)基，添加NAA 1.0mg/L+6-BA 1.0mg/L為繼代培養(yǎng)基獲得適宜懸浮培養(yǎng)的愈傷組織。邢朝斌等[29]用纖維素酶和果膠酶對(duì)刺五加幼葉進(jìn)行原生質(zhì)體分離，得到了刺五加幼葉細(xì)胞的原生質(zhì)體。邢朝斌等[30]以刺五加的成熟種子為材料，通過離體培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織，利用RAPD分子標(biāo)記方法，在DNA水平上分析了無菌苗和愈傷組織的遺傳變異，結(jié)果顯示刺五加愈傷組織與無菌苗相比出現(xiàn)了DNA水平的變異。

2.2 刺五加體細(xì)胞胚胎發(fā)生

刺五加的體細(xì)胞胚主要通過合子胚及其組成成分獲得，挑取層積后種子的合子胚在無菌條件下萌發(fā)，取子葉、下胚軸、胚根等為外植體，下胚軸產(chǎn)生的體胚大都能發(fā)育成正常的體胚，且數(shù)量較多。桂耀林等[31]使用未經(jīng)層積種子中的胚，在添加0.5 mg/L 2,4-D的MS培養(yǎng)基中培養(yǎng)，從外植體上直接分化出胚狀體。Choi等[32-33]和邢朝斌等[34]分別用直接和間接經(jīng)愈傷組織的途徑獲得了刺五加體胚。邢朝斌等[35]還利用刺五加葉柄為外植體，誘導(dǎo)獲得了體胚。韓君等[36]以懸浮培養(yǎng)刺五加體細(xì)胞胚發(fā)育而來的再生植株作為試驗(yàn)材料，在添加1 mg/L GA3的固體培養(yǎng)基中獲得胚性愈傷組織，添加1 mg/L 2,4-D后胚性愈傷組織增殖，轉(zhuǎn)到無激素培養(yǎng)基后分化大量的體胚。王義等[37]對(duì)刺五加體細(xì)胞胚胎發(fā)生過程進(jìn)行了解剖學(xué)觀察，并研究了過程中的生理變化，建立了刺五加體胚發(fā)生及再生植株體系。目前刺五加的體胚發(fā)生機(jī)制還基于基因調(diào)控、細(xì)胞孤立等理論，具體的發(fā)生機(jī)制還不明確。

2.3 發(fā)狀根培養(yǎng)與遺傳轉(zhuǎn)化

根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的刺五加遺傳轉(zhuǎn)化的研究，多用于發(fā)狀根培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物。Seo等[38]對(duì)刺五加產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)發(fā)狀根進(jìn)行了研究，選用含有下胚軸的胚根為外植體，通過調(diào)整碳氮比提高產(chǎn)根率，在固體和液體培養(yǎng)基中添加不同的激素可促進(jìn)發(fā)狀根的生長。在生物反應(yīng)器中培養(yǎng)時(shí)，加入0.5 mg/L IBA可使根質(zhì)量提高5.5倍。發(fā)狀根中的刺五加苷E和E1含量比3年生刺五加要高，而刺五加苷B含量明顯降低。李學(xué)寶等[39]用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化刺五加愈傷組織，獲得了有氯霉素抗性的愈傷組織，并檢測(cè)到胭脂堿合成酶的活性。Choi等[40]將刺五加胚性愈傷組織、球形胚和攜帶有外源基因的農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，經(jīng)過繼代培養(yǎng)和篩選，經(jīng)PCR和Southern雜交鑒定確認(rèn)目的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)成功。

3 刺五加的發(fā)展方向

刺五加是藥、膳兼優(yōu)的瀕危珍稀植物，供求矛盾逐年加劇,人工栽培繁殖刺五加成為當(dāng)務(wù)之急。經(jīng)各地多年研究試驗(yàn)，刺五加可通過種子繁殖、扦插繁殖獲得苗木[41]。刺五加在育苗技術(shù)上獲得進(jìn)展，為刺五加人工栽培開辟一條新路。定向培育刺五加經(jīng)濟(jì)林是保護(hù)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用的必然之路，勢(shì)在必行[1]。

刺五加栽植技術(shù)簡便，一次投資多年收益,周期短、見效快、產(chǎn)量高、效益好，優(yōu)勢(shì)明顯，市場前景廣闊。東北山區(qū)是刺五加的主產(chǎn)區(qū),其土壤、氣候條件十分有利于生長發(fā)育，規(guī)模化種植刺五加具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益高、社會(huì)效益、生態(tài)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，必將會(huì)成為東北林區(qū)的特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，還為種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和林權(quán)制度改革提出了一個(gè)新思路、新項(xiàng)目[1]。

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