國產(chǎn)黃連屬植物的保護生物學(xué)研究現(xiàn)狀

熊飛宇，馬云桐，嚴鑄云，徐瑞超，馬慶，吳清華

毛茛科黃連屬多種植物的根莖均可藥用，因其臨床應(yīng)用廣泛、社會需求急增，加之植物生長條件苛刻，屬內(nèi)有的物種已面臨瀕危，黃連屬植物的物種保護及生物多樣性已倍受關(guān)注。課題組基于對三角葉黃連的保護生物學(xué)研究，就國內(nèi)外對黃連屬植物保護生物學(xué)的研究現(xiàn)狀進行了綜述。

1 黃連屬植物的種類分布及生境特征

1.1 植物種類分布

黃連屬植物在全球約有18種，主要分布于北溫帶，多數(shù)分布于亞洲東部;中國有9種2變種，分布于西南、中南、華東和臺灣，臨床主要用其根莖［1］。中國藥典(2010年版一部)收載中藥黃連的來源為毛茛科植物黃連(Coptis chinensis Franch.)、三角葉黃連(C.deltoidea C.Y.Cheng et Hsiao)或云連(Coptis teeta Wall.)3個種。國產(chǎn)黃連屬尚有以下植物:即五裂黃連(C.quinquesecta W.T.Wang)，其主要分布在云南省東南部;峨眉野連［C.omeiensis(Chen)C.Y.Cheng ］，別名鳳尾連，其主要分布于四川西部［2］。古藺黃連(C.gulinensis T.Z.Wang et C.K.Hsieh)，別名串珠連、野連，其主要分布四川省古藺一帶;線萼黃連(C.linearisipala T.Z.Wang et C.K.Hsieh)，別名草連、野連，其主要分布于四川馬邊一帶;爪萼黃連(C.chinensis Franch.var.unguiculata T.Z.Wang et C.K.Hsieh)，別名野連，其分布于四川省天全一帶;西藏黃連(印度黃連)(C.teeta Wal1.)，其主要分布于西藏察隅、墨脫一帶的雅魯藏布江流域山地以及藏南地區(qū)［3，4］。短萼黃連(C.chinensis Franch.var.brevisepala W.T.Wang et Hsiao)，別名土黃連，其主要分布于廣西、廣東、福建、浙江、安徽;五葉黃連(C.quiquefllia Miq.)，主要分布于我國臺灣［5］。因長期過度采挖及生態(tài)環(huán)境的破壞等因素的影響，目前黃連屬植物的野生資源已極少，部分物種已處于瀕臨滅絕的邊緣，其中三角葉黃連、峨眉黃連、云南黃連已列為國家二級保護植物;黃連、短萼黃連列為國家三級保護植物，五裂黃連列為重點保護植物［6］。

1.2 黃連屬植物生境特征

我國黃連屬植物分布于西南、中南、華東和臺灣，對環(huán)境條件要求較高。西南地區(qū)分布有黃連、三角葉黃連、云南黃連、五裂黃連、峨眉野連、古藺黃連、線萼黃連、爪萼黃連及西藏黃連。黃連喜生長于亞熱帶中高山海拔500～2000 m的山林地及山谷陰處，年均氣溫13～17℃，年降雨量1000～1500mm［7］。課題組對三角葉黃連的調(diào)查結(jié)果:三角葉黃連主要生長在海拔1400～2500 m的高寒山區(qū)，自然植被為濕性常綠闊葉林或針闊混交林，以冷箭竹為主;喜林間間歇性光照，生長區(qū)內(nèi)陰雨、云霧天氣多，光照少，晝夜溫差大;土壤主要為山地棕色森林土，其次是山地黃壤和黃棕壤。黃驥［8］等通過考察發(fā)現(xiàn):云南黃連分布于人類活動較少的原生或次生演替到較高階段的中山濕性常綠闊葉林(2200～2600 m)和與之相接的鐵杉針闊葉混交林(2600～3200 m)下陡峭山坡陰濕環(huán)境中，氣候特點是溫涼多雨、空氣濕度大，土壤為黃棕壤、棕壤和暗棕壤，土壤自然肥力高。五裂黃連生長于海拔1700～2500 m 山地常綠闊葉林下陰濕處［9］。莊平等［10］研究表明:峨眉野連在峨眉山的垂直分布范圍為海拔800～2000 m，通常分布在以白云巖為基巖的陰濕陡坡上或低山常綠闊葉林內(nèi)的陡峭處，坡向為NE～NW的陰濕環(huán)境下，立地土壤為腐質(zhì)土，pH值6.15～6.5;古藺黃連分布海拔較高且局限，立地土壤呈強酸性，稍喜陽。中南地區(qū)只有短萼黃連分布。張莉等［11］研究表明安徽境內(nèi)短萼黃連常生于海拔600～1600 m的常綠落葉闊葉林下或澗溪邊;分布區(qū)年均溫約15～16℃，年降水量1300～1800mm，土壤主要為山地黃壤和酸性棕壤，pH值4.3～4.6。五葉黃連產(chǎn)于臺灣，生于海拔900～1500 m山地林下陰濕處［3］。黃連屬其他植物尚無相關(guān)調(diào)查。綜上所述，黃連屬植物多生長在高海拔地區(qū)的陰濕環(huán)境中。

2 黃連屬植物的藥用價值及資源的綜合利用

2.1 歷代本草記載藥用品種的來源

黃連屬多種植物根莖可作為藥用，大多使用歷史悠久。黃連始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，列為上品。陶弘景謂:“黃連，今西間者色淺而虛，不及東陽、新安諸縣最勝，臨海諸縣者不佳?！闭{(diào)查表明，上述地區(qū)的野生黃連只有短萼黃連一種［12］。《新修本草》記載，“黃連…蜀道者粗大節(jié)平，味極濃苦，療渴為最?！薄侗静菥V目》記載:“黃連…大抵有二種:一種根粗無毛，有珠，如鷹雞爪形而堅實，色深黃;一種無珠多毛而中虛，黃色稍淡，各有所宜。”即今之“味連”、“雅連”;明代《滇南本草》記載:“滇連，一名云連，人多不識，生陲山，形似車前，小細子…氣味苦，寒，無毒”，為今之“云連”［13］?！吨参锩麑崍D考》記載:“黃連，今用川產(chǎn)，其江西山中所產(chǎn)者，謂之土黃連?！睆钠涓綀D的葉型可以推斷其為短萼黃連［14］。《嘉慶馬邊廳志略》的物產(chǎn)項下記載，“黃連，出夷地各處老林，然較雅連稍遜?！薄豆饩w雷波廳志》物產(chǎn)項下載有黃連，且記述“今雷波產(chǎn)黃連，形如雞爪，亦最上品…生深山溪澗中。”可能為線萼黃連［15］。根據(jù)以上記載及古今用藥歷史可見，中藥黃連主要來源為毛茛科植物黃連、三角葉黃連或云南黃連的干燥根莖。

2.2 黃連屬不同種植物化學(xué)成分的差異

黃連屬植物的主要成分為多種異喹啉生物堿，包括小檗堿(berberine)、黃連堿(coptisine)、甲基黃連堿(worenine)、巴馬亭(palmatine)、藥根堿(jatrorrhizine)和表小檗堿(epiberberine)等。方忻平［16］等對我國產(chǎn)10種黃連(不包括五裂黃連和五葉黃連)的不同藥用部位進行了薄層定性比較，并測定了小檗堿和總堿含量，結(jié)果表明，10種黃連屬植物的根莖、須根和葉均含有小檗堿、黃連堿、藥根堿和巴馬亭等生物堿，且須根和葉中的小檗堿和總堿含量相對較高。五裂黃連和五葉黃連與黃連有相似的藥用用途［9］。不同種的黃連屬植物在主要成分上有一定差異，如云南黃連、峨眉黃連不含表小檗堿;非洲防己堿為黃連、三角葉黃連、峨眉黃連及線萼黃連所共有［17，18］。Kamath S［19］等對美國產(chǎn)黃連屬植物北美黃連、三葉黃連和中國產(chǎn)黃連的提取物進行了檢測，發(fā)現(xiàn)北美黃連和三葉黃連所含生物堿與黃連所含的生物堿均不相同?？梢婞S連屬植物因其不同種成分有別，用藥有異。

2.3 資源綜合利用

黃連屬植物非根莖部位的利用:黃連須、剪口連(近蘆頭處的一段葉柄)、千子連(黃連葉柄)、黃連葉在四川等地均有藥用習(xí)慣［13］。歷代本草和歷版《中國藥典》收載黃連的藥用部位均為根莖，造成大量非根莖部位的浪費?，F(xiàn)代研究證明，黃連須、黃連葉等部位均具有與根莖類似的化學(xué)成分，對某些病癥具有相同的療效［20，22］。

新用途的開發(fā):隨著現(xiàn)代藥理研究的深入，黃連屬藥材具有了一些新的臨床效用，近年研究表明，黃連生物堿主要成分小檗堿具有抗自由基和降低細胞鈣超載等作用［23，24］。黃連總生物堿對鋁過負荷致小鼠神經(jīng)元退行性變有明顯防治作用，其作用可能主要與其主要成分小檗堿有關(guān)［25］。近年對小檗堿的藥理研究發(fā)現(xiàn)了一些新的活性，如抗焦慮等［26］。

3 黃連屬植物保護研究

3.1 保護現(xiàn)狀

我國黃連屬植物的9種2變種中未被列為保護植物的五葉黃連(C.quiquefllia Miq.)已處于漸危狀態(tài);五裂黃連(C.quinquesecta W.T.Wang)則高度瀕危，自1956年在金平發(fā)現(xiàn)該種后，很少再采到本種的標本，顯示該種的分布極為局限，可能僅有很少居群和個體［9］;古藺黃連、線萼黃連和西藏黃連分布區(qū)域都有限，同時由于長期的大量采挖以及人類活動對其生存環(huán)境的破壞，多種黃連屬植物野生種質(zhì)資源急劇減少，保護形勢極為嚴峻［27］。

實踐證明，在各類保護措施中，就地保護是保護珍稀瀕危野生植物的最佳手段［28，29］。目前，黃連、三角葉黃連和峨眉野連的分布區(qū)內(nèi)已設(shè)有峨眉山自然保護區(qū);短萼黃連的分布區(qū)內(nèi)已設(shè)有清涼峰、黃山、牯牛降、井岡山、武夷山等自然保護區(qū);云南黃連的分布區(qū)內(nèi)也已建立高黎貢山自然保護區(qū)。其余幾個種至今尚無保護措施，同時由于保護區(qū)內(nèi)仍有農(nóng)戶居住以及保護不力等原因，野生黃連屬植物的采挖的現(xiàn)象依然存在。因此，加強對野生黃連屬植物的保護與研究十分必要。

3.2 稀危機制研究

目前，人們對黃連屬植物的稀危原因與機制研究不完善，隨著對生物多樣性研究和保護生物學(xué)研究的逐漸重視，相關(guān)部門和機構(gòu)也開始加強對稀危黃連屬植物的研究。張莉［30］等通過對安徽省境內(nèi)短萼黃連的地理分布、分布地自然概況及種群大小、分布格局等種群特性進行研究后，認為短萼黃連自身對生境條件的嚴格要求、年齡結(jié)構(gòu)的不合理及小種群間基因流受阻和遺傳漂變的增加，造成種群的生態(tài)適應(yīng)能力差，共同促成了環(huán)境條件對其強烈的過濾作用;外界干擾增加了短萼黃連種群對生境適應(yīng)的難度，人類的直接采挖和對生境的破壞，成為其稀危的直接而致命的影響因素。黃驥［31］研究認為造成云南黃連瀕危的主要原因如下:云南黃連果實成熟時種子并未發(fā)育完全，有長達半年的后熟期，在自然條件下由種子向幼苗的轉(zhuǎn)化率極低;種群抗旱性、耐高溫性差;遺傳多樣性較低;種群分布區(qū)環(huán)境條件復(fù)雜多變;人類活動的干擾以及病蟲、動物的危害。印度學(xué)者研究認為K策略、雄性高度不育、繁殖成功率低可能是西藏黃連瀕危的原因［27］。目前，黃連屬其他植物尚無相關(guān)瀕危機制研究的資料。作者所在的課題組正在進行雅連瀕危機制的研究，在調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)雅連瀕危的原因與短萼黃連和云南黃連有類似之處，如生長條件苛刻、人為影響等，目前尚在進一步研究之中。

3.3 生物技術(shù)在保護中的應(yīng)用

細胞和組織培養(yǎng)是挽救珍稀瀕危物種和幫助解決藥用植物野生資源短缺問題的手段。日本早在上世紀60年代就在黃連屬植物日本黃連(C.japonica)上進行了愈傷組織誘導(dǎo)，我國自上世紀80年代開始對國產(chǎn)黃連的細胞和組織培養(yǎng)進行研究，芮和愷［32］等從味連愈傷組織中檢測到小檗堿，經(jīng)測定，發(fā)現(xiàn)其含量與原藥材的含量相當。方周伯［33］等研究表明，不同的培養(yǎng)基對味連不同的外殖體誘導(dǎo)形成愈傷組織的頻率是不一致的，不同外殖體與其誘導(dǎo)形成的愈傷組織次生代謝產(chǎn)物的含量是一致的。進入上世紀90年代以后，黃連組織和細胞培養(yǎng)條件的研究逐漸深入完善，研究內(nèi)容擴展到對多種黃連屬植物、多種生物堿成分、高產(chǎn)細胞株篩選等方向。方周伯［34］、毛堂芬［35］等對味連組織和細胞培養(yǎng)條件進行了一系列的研究。黃煉棟［36］等在味連和云連的組織培養(yǎng)細胞和培養(yǎng)基中檢測到小檗堿、巴馬汀和藥根堿，并發(fā)現(xiàn)味連培養(yǎng)細胞中藥根堿的含量高出原藥材的1.88倍。張浩［37］等對6種國產(chǎn)黃連屬藥用植物進行了愈傷組織的誘導(dǎo)和培養(yǎng)，并用薄層層析和高效液相色譜分析法比較了愈傷組織和原藥材中幾種生物堿。毛堂芬［38］等利用中國黃連高產(chǎn)細胞株系，進行細胞懸浮培養(yǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是細胞懸浮培養(yǎng)或是發(fā)酵培養(yǎng)，黃連細胞培養(yǎng)物的小檗堿含量與親本植物的根莖相當。近年來，國內(nèi)關(guān)于黃連屬植物植物細胞和組織培養(yǎng)的研究較少，國外則進一步改進培養(yǎng)方法獲取高產(chǎn)黃連素等并深入至分子水平的研究［39，41］。隨著研究的不斷深入，對黃連屬植物資源的保護將提高新的途徑。

4 結(jié)語

由于過度采挖和生境的破壞等原因，國產(chǎn)黃連屬植物的野生居群已經(jīng)急劇減少。為此，積極開展種質(zhì)資源的保護、野生引種馴化栽培、選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種、建立規(guī)范化種植基地、合理有效的保護和開發(fā)利用是當務(wù)之急。

國產(chǎn)黃連屬多種植物都有較長的引種栽培歷史，重慶市石柱縣是我國味連的主產(chǎn)地，據(jù)《石柱縣志》記載，石柱大規(guī)模人工栽培黃連始于元末明初，迄今約700年。據(jù)統(tǒng)計，2004年全縣黃連種植常年保持在0.33萬公頃，年均新栽和收獲黃連667公頃，產(chǎn)量1500噸，分別占全國的68%和世界的40%，處于保證當今市場商品供應(yīng)及出口藥材的重要地位。黃驥［42］根據(jù)史料和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，云南黃連至今已有130多年的種植歷史。統(tǒng)計表明，云南省怒江州福貢縣云黃連貯藏量大，2003～2009年怒江州醫(yī)藥公司和怒江明林黃連產(chǎn)業(yè)有限公司在福貢縣建立云黃連種植基地5000畝［43］。三角葉黃連也有較長引種栽培史，據(jù)乾隆五年《峨眉縣志》記載可知家連在峨眉至今已有270余年的種植歷史，歷史上曾在峨眉、洪雅大量種植。上述地區(qū)均為道地產(chǎn)區(qū)、環(huán)境適宜且種植技術(shù)成熟，符合藥材GAP基地必須遵循的產(chǎn)地適應(yīng)性原則，因此，應(yīng)建立生產(chǎn)基地，擴大資源總量，保證藥材的市場需求。重慶市石柱土家族自治縣黃連基地已通過GAP認證。黃連屬其他植物尚未大量引種栽培。鑒于國產(chǎn)黃連屬植物稀危狀況，迫切需要加強對種質(zhì)資源的保護，在保護現(xiàn)有資源的同時，亟需引種馴化，竭力擴大資源總量，為今后進一步保護研究奠定基礎(chǔ)。

選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種是保證中藥材質(zhì)量，提高有效成分含量的最基本、最可靠、最經(jīng)濟有效的手段。隨著中藥材規(guī)范化種植的推行，藥材種源問題日益引起人們的重視，各種新技術(shù)的發(fā)展為藥用植物品種選育提供了有利的技術(shù)支持。味連種子貯藏技術(shù)及精細育苗技術(shù)的發(fā)展，使種子育苗率提高了8～10倍，為黃連品種選育提供了基礎(chǔ)。重慶市藥物種植研究所進行的長達11年黃連選種研究，選出產(chǎn)量高、質(zhì)量好的黃連新品種，并開展了良種良法栽培技術(shù)研究［44］。我國黃連屬植物野生品種較為豐富，且多種黃連屬藥材為道地藥材。眾所周知，野生品，特別是野生親緣植物或地方種，常具有獨特優(yōu)良性狀和抗御自然災(zāi)害的特性，是人類寶貴財富和品種改良的源泉;道地藥材是優(yōu)質(zhì)中藥材的代表，其質(zhì)量、產(chǎn)量、抗性等諸多指標都符合中藥優(yōu)良品種的要求［45］。因此，需要加大對國產(chǎn)黃連屬藥材的品種選育，獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種。

綜上所述，國產(chǎn)黃連屬植物野生資源趨于枯竭，除黃連和云南黃連有大面積栽培外，同屬其他植物資源亟待保護，因此，需要采取合理措施，首先，加大對現(xiàn)有資源的保護，建立綜合保護區(qū)和加強人民的保護意識，以使現(xiàn)有資源保持穩(wěn)定的數(shù)量;其次，采用政策扶持、經(jīng)濟資助等方式，引種馴化、擴大栽培，擴大資源總量;再次，進一步加強對瀕危機制、細胞與組織培養(yǎng)等方面的研究，合力解決資源短缺的問題;最終實現(xiàn)對黃連屬植物資源的可持續(xù)發(fā)展和生物的多樣性保護。

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