我國香薷屬植物研究進展

李保印,周秀梅,郝峰鴿,2,周建,尤揚

（1.河南科技學院,河南新鄉(xiāng)453003；2.中國農(nóng)業(yè)科學研究院鄭州果樹研究所,河南鄭州450009）

香薷屬（Elsholtzia Willd.）在植物分類上屬于唇形科,全世界有40種,主要分布在亞洲東部.我國有33種,全國均廣泛分布[1].香薷屬植物多數(shù)為草本,少數(shù)為直立亞灌木或灌木.葉具齒,無柄或具柄.輪傘花序組成穗狀或球狀花序,密接或有時在下部間斷,穗狀花序有時疏散纖細,圓柱形或偏向一側(cè),有時成緊密的覆瓦狀.上部苞葉呈苞片狀,覆瓦狀排列.花萼鐘形、管形或圓柱形,喉部無毛,萼齒5,近等長或前2齒較長.花冠白、淡黃、淡紫至玫瑰紅色,內(nèi)具毛環(huán)或無毛環(huán),冠筒等長或稍長于花萼,直立或微彎.雄蕊4,前對較長,通常伸出.花藥2室,室略叉開或極叉開.花盤前方呈指狀膨大.花柱先端近相等或極少不相等2淺裂.小堅果卵珠形或長圓形,褐色,無毛或略被毛,具瘤或光滑.許多種類花序較大,花期長達2個月,且枝、葉、花有香味,觀賞價值很高,可作為地被、盆栽以及森林美化材料.

香薷屬植物用途廣泛,還具有較高的藥用價值,是中醫(yī)和民間常用的傳統(tǒng)的廣譜抗菌和抗病毒中藥,為夏季解表之藥.同時,香薷屬植物有些還可用作食品材料和蜜源植物.因此,香薷屬植物的經(jīng)濟利用和學術研究日益受到人們的關注.但是,對香薷屬植物的研究和開發(fā)利用還沒有形成系統(tǒng).

1 香薷屬植物研究現(xiàn)狀

1.1 種質(zhì)資源及形態(tài)學研究

現(xiàn)在已經(jīng)考證,香薷最早的藥用品種為唇形科香薷屬的幾個種.海州香薷（E.splendens）在1961年版的《中藥志》中曾被誤定為石薺苧屬的石香薷（Mosla chinensis）,1995年版的《藥典》正式將海州香薷的原植物改為石香薷.周慕蓮對香薷（E.ciliata）、海州香薷、穗狀香薷（E.stachyoides）、紫花香薷（E.argyi）等的性狀特征進行了鑒定[2].栽培繁殖方面,研究了紫花香薷種子萌發(fā)特性及木香薷的扦插繁殖方法[3-4].孢粉學方面,對香薷屬的幾個種（香薷、海洲香薷、雞骨柴E.fruticosa、密花香薷E.densa和毛萼香薷E.eriocalyx）的花粉形態(tài)進行了觀察,發(fā)現(xiàn)花粉粒均為近球形,體積小、表面光滑或較光滑,可作為香薷屬的分類手段之一[5].香薷屬植物是重要的秋冬季野生蜜源植物,所得的“冬蜜”是蜜中上品.密花香薷蜜腺的掃描電鏡顯示,蜜腺著生在子房基部,位于子房裂縫處突起部分,含4個突起,其中有一部分突起顯著,高于子房,呈圓柱狀；泌蜜孔僅存在于顯著突出部分的頭部,而其他部位及另外3個突起沒有發(fā)現(xiàn)泌蜜孔[6].因此,香薷開花時的泌蜜規(guī)律值、蜜腺結(jié)構(gòu)特點與泌蜜量是否存在關系,以及其他香薷種類的蜜腺的解剖學結(jié)構(gòu)等,還有待于進一步的研究.此外,對水香薷（E.kachinensis）、野拔子（E.rugulosa）的莖、葉解剖結(jié)構(gòu)研究,發(fā)現(xiàn)不同種類之間也有區(qū)別[7-8].

總之,目前香薷屬植物還處于野生狀態(tài),由于環(huán)境等的影響,香薷屬植物形態(tài)多變,種間形態(tài)區(qū)別較難識別,這對應用研究十分不利.對香薷屬植物種質(zhì)資源的各個種的分布現(xiàn)狀、居群大小與多少、遺傳多樣性等方面,還未見研究報道.

1.2 植物化學研究

1.2.1 揮發(fā)性成分 對植物的揮發(fā)性成分的研究一直都是國內(nèi)外學者的研究重點.目前已經(jīng)對吉龍草（E.communis）、野拔子、海州香薷、香薷、野蘇子（E.flava）、木香薷（E.stauntoni）、長毛香薷（E.pilosa）、異葉香薷（E.heterophylla）、大黃藥（E.penduliflora）、野草香（E.cypriani）、白香薷（E.winitiana）、光香薷（E.glabra）、鼠尾香薷（E.myosurus）、高原香薷（E.feddei）、東紫蘇（E.bodinieri）等香薷屬植物揮發(fā)油（精油）主要化學成分及含量進行了研究[9-10],發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的香薷的揮發(fā)油成分構(gòu)成和含量有所不同,這可作為香薷屬植物內(nèi)在質(zhì)量控制標準的考核指標.目前,已經(jīng)從香薷屬植物揮發(fā)油中分離出100余種化合物,其中已鑒定60余種,主要為單萜類、倍半萜類、芳樟醇、月桂烯、醇類、酮類、雜環(huán)類等,也有其他特殊的成分.

提取方法不同對所得的揮發(fā)性化學成分有一定影響.對香薷屬植物的揮發(fā)性成分的提取,主要有水蒸汽蒸餾（SD法）[10]、萃?。êR界流體 CO2萃取（SFE-CO2）法）[11-12]、蒸餾 - 萃取法[12]、超聲波提取[13]等方法.生產(chǎn)上,SD法和SFE-CO2法相比,SD法所得組分均多于后者,但超臨界流體CO2萃取法所得組分多集中于難揮發(fā)性成分.而且,由于加入改性劑如CHCl3、MeOH等后,超臨界流體CO2萃取比SD法能得到更多的極性組分,且可避免水蒸氣蒸餾法和溶劑法可能產(chǎn)生的氧化和殘余溶劑毒性的影響,所得的精油香氣清新、自然.因此,現(xiàn)在多應用超臨界流體CO2萃取法提取芳香植物的揮發(fā)性成分.萃取法中,壓力是影響萃取的最主要的因素,其他影響因素依次為萃取溫度、流量,萃取時間則相對影響最小.研究表明,不同種類香薷屬植物的揮發(fā)油中主要成分相似,但也有不同[14],如香薷精油中的主要成分為百里香酚、香荊芥酚、香薷酮等,而木香薷的精油中未見此類成分.因此,按化學成分對香薷屬植物分類有一定的學術意義.

香薷屬植物揮發(fā)性成分的測定方法有波譜分析法[14]、氣相色譜-傅立葉紅外光譜（GC/FTIR）分析法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）分析法等[15-16].目前,主要是采用氣質(zhì)聯(lián)用技術,根據(jù)峰面積歸一化法測定分析各種成分及其相對含量.此外,利用傅立葉紅外光譜圖,還可鑒別野拔子與其他香薷屬植物.

1.2.2 非揮發(fā)性成分 香薷屬植物中的非揮發(fā)性成分主要是黃酮類物質(zhì),此外還有維生素、有機酸和無機元素等.從海州香薷、四方蒿、黃花香薷等中已分離出來近40種黃酮類物質(zhì)[17-19].從四方蒿（E.blanda）中分離出4種黃酮類化合物,從黃花香薷中分離得到6種黃酮化合物.香薷屬植物中還含有豐富的Vc,但含量不同.如野山茶（E.bodineri）中Vc的含量達82.77 mg/g,香薷中Vc為16.7 mg/g[20-21].香薷籽油是不飽和脂肪酸含量極高的植物油之一,其中α-亞麻酸等不飽和脂肪酸含量高達90.46%[22],對促進人體健康具有重要意義,極具開發(fā)價值.

通過對海州香薷、野蘇子、東紫蘇、野草香等香薷屬植物中多種無機元素的測定[21,23-25],發(fā)現(xiàn)Ca、K、Mg、P、Fe、Al、Mn、Na 的含量較高,其次是 Ti、Ba、Zn、Sr、Cr、Pb、Cu.不同產(chǎn)地的香薷屬植物,所含微量元素的種類與含量也不同.長白山區(qū)野生香薷中Fe、Zn、Mn含量較高[21].紅河州東紫蘇地上部分含有人體必需的微量元素Mn、Fe、Zn等,未檢測出Pb、Cd、Cr、Se這4個對人體有危害的元素[23].西北地區(qū)的高原香薷、萼果香薷、密花香薷、細穗香薷4種藥用香薷植物中K含量最高,As、Hg、Pb、Cd、Sb含量較低[24].周秀梅等[25]測定發(fā)現(xiàn),野草香葉、莖和花序3個部位中Ca、K、Mg、Fe、Mn、Na幾種金屬元素的累積分布特征是葉＞花序＞莖.Pb、Cd、Be 3種重金屬元素在葉中被檢測到,而在花序中未被檢測到.

1.3 藥理學研究 香薷為民間常用中藥,提取物中含有許多具有抗病毒、抗菌、鎮(zhèn)痙、平喘、活血、化淤及殺蟲等作用的活性成分,如百里香酚、香荊芥酚、對聚傘花素和1,8-桉葉油素等是抑制細菌流感病毒的主要成分,具有廣譜抗菌作用.丁子香酚、2-己烯醛、芳樟醇等具有抗細菌、真菌和病毒作用,如香薷揮發(fā)油對中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有抑制作用[26].野拔子中的殺菌成分不僅對環(huán)境無污染,而且能較好地代替以磺胺、抗生素和皮質(zhì)激素等為基礎的合成藥物,并具有抗癌和抗抑郁作用,對羥自由基和活性氧自由基有較好的清除能力[27].東紫蘇具有抗氧化、降血脂和血糖、抗過敏和微生物功能[28],對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌等有不同程度的抑菌和殺菌作用.木香薷可以殺死糧食倉庫內(nèi)的有害昆蟲.然而,關于香薷屬植物其他種的藥理學研究,還比較少.同時,作為藥材使用,安全使用是首要因素,要先進行藥理試驗,然后再確定是否可以開發(fā).

1.4 修復重金屬污染土壤 海州香薷因其根、莖、葉中的銅含量高被稱為“銅草”,是銅礦區(qū)的指示植物.隨著植物修復的興起,研究者已經(jīng)從室內(nèi)重金屬污染修復模擬研究擴展到野外調(diào)查、植物地區(qū)化學特性、重金屬耐性富集能力和生理生化等方面的研究[28-29].但是,與室內(nèi)試驗相比,田間的修復效率相對較低些.紫花香薷對銅吸收的能力也較強[29],東紫蘇對錳元素有較強的富集能力[30].其他香薷屬植物是否也有修復重金屬污染土壤的功能,還需要試驗研究.

2 香薷屬植物研究展望

2.1 加強香薷屬植物種質(zhì)資源研究

種質(zhì)資源是進行一切工作的基礎,主要包括種質(zhì)資源的搜集、保持、研究和利用.我國有香薷屬植物33種,15變種.有資料記載的至少還有21種可以入藥.香薷屬植物大多還處于野生狀態(tài),對形態(tài)學研究比較少,如對于各個種的分布現(xiàn)狀、居群大小與多少、遺傳多樣性、分泌精油數(shù)量與腺毛形態(tài)結(jié)構(gòu)的關系等方面,還缺乏系統(tǒng)研究.因此,需要在現(xiàn)有種質(zhì)資源的基礎上,系統(tǒng)深入調(diào)查國內(nèi)香薷屬植物資源,建立種質(zhì)資源庫,并重點從表型和分子兩種水平上綜合研究其遺傳多樣性,為進一步開發(fā)利用提供理論依據(jù),為今后香薷屬植物的育種、利用研究奠定工作基礎.

2.2 深入研究香薷屬植物的植物化學及藥理作用

香薷屬植物已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學研究的熱點.隨著氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用和超臨界流體萃取技術的應用,香薷屬植物的化學成分將會越來越多的被分離與鑒定出來.香薷屬植物中的化學成分是新藥重要的原材料,需要重點分離和鑒定.香薷屬植物精油以及精油的單離物具有抗生物活性作用,還因其香氣怡人,被廣泛應用于化妝品、香水、牙膏、漱口劑等日用品,及口香糖、清涼飲料、糖果、糕點等食品中.但對于精油的提取和分離技術,以及對于藥理作用、藥理活性評價研究還比較少.

香薷屬植物中含有豐富的非揮發(fā)性成分如黃酮類物質(zhì)、維生素、有機酸和無機元素等,對人體的健康十分有益,如有的種類作為飲品使用是較為安全的.但因不同部位的含量及成分有所不同,有的含有重金屬元素,不宜作為飾品和保健品開發(fā)使用.此外,對于藥食兩用的香薷屬植物的研究還只限于其中幾種,需要大力開發(fā)新的藥食兩用香薷屬植物資源.在開發(fā)過程中要對香薷資源的藥材性狀,顯微結(jié)構(gòu)及理化性狀進行鑒別研究.

2.3 重視香薷屬植物的生態(tài)修復及后續(xù)處理

我國利用海州香薷修復銅污染土壤的研究已取得很大成績,但是,田間的修復效率很低,不同生育期收獲對修復效果也有影響,成熟期收獲的修復效果可達花蕾期收獲的2倍.同時,海州香薷修復重金屬污染后,其自身也成了“有害物”,對其的后續(xù)處置研究還有待加強.可采取加工成防腐劑、植物源農(nóng)藥,或加工成香料產(chǎn)品等處理措施避免產(chǎn)生再次污染.此外,由于不同的環(huán)境條件下會出現(xiàn)植株形態(tài)上及生理上的差異,甚至會引起遺傳變異.因此,可通過形態(tài)觀察和分子標記鑒定,發(fā)現(xiàn)和選育修復銅污染的新品種類型,以應用于修復土壤重金屬污染.除海州香薷外,其他香薷屬植物是否也具有這種作用尚不清楚,還缺乏深入研究.

2.4 拓展香薷屬植物在園林中應用

香薷屬植物多數(shù)為草本,少數(shù)為直立亞灌木或灌木.輪傘花序組成穗狀或球狀花序,花冠白色、淡黃色、淡紫至玫瑰紅色.許多種類花序較大,花期長達2個月,且枝、葉、花有香味,觀賞價值很高,可作為地被、盆栽以及森林美化材料,營造芳香園林景觀,適合人們進行芳香療法、保健療法.但是,園林綠化中應用香薷屬植物還極少,只在個別地區(qū)的有限范圍內(nèi)有少量應用,因此需要大力開發(fā)種苗和應用范圍,以美化、香化園林景觀.

3 展望

總之,香薷屬植物是食用、藥用及觀賞的重要野生植物種類,但是由于種間差異甚微,給各方面的研究應用帶來了困難.此外,對于野生資源的調(diào)查、開發(fā)還不充分,育種工作還未起步,對現(xiàn)有種的利用不充分等,也都成為制約香薷屬植物開發(fā)利用的因素.因此建議,今后要加強遺傳多樣性的研究,篩選特異種質(zhì)（如高精油含量種質(zhì)、高Vc含量種質(zhì)等）,加大深加工產(chǎn)業(yè)的研究開發(fā)與園林綠化應用等,以充分開發(fā)我國寶貴的香薷屬植物資源,為人民造福.

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