羅布麻資源研究進(jìn)展及其保育與開發(fā)利用

姜 黎，張 壘，田長彥

(1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆烏魯木齊830011;2.中國科學(xué)院吐魯番荒漠植物園，新疆吐魯番838008)

羅布麻因羅布泊而得名，屬于夾竹桃科多年生野生草本韌皮纖維植物，主要生長在我國北方鹽堿地，是一種抗逆性很強(qiáng)的植物，具有喜光、耐旱、耐寒、耐鹽堿、耐高溫、耐風(fēng)蝕、耐貧瘠等特點，宿根可存活30年以上。羅布麻不僅是經(jīng)濟(jì)價值很高的資源植物，而且還是治沙造林、改造鹽堿地的優(yōu)良植物［1］。自20世紀(jì)50年代，羅布麻資源引起了高度重視并展開了一系列研究［2］。20世紀(jì)90年代后，人們生活水平逐漸提高，保健意識增強(qiáng)，羅布麻保健織物倍受青睞，其化學(xué)成分、藥理研究也異?；钴S［3］。目前，有關(guān)羅布麻的研究主要集中于形態(tài)解剖［4－5］、紡織與纖維利用［6－7］、藥物成分及藥理等方面［8－9］。因羅布麻根、莖、葉、花均可入藥，對其藥理的研究一直不斷，近期研究側(cè)重器官化學(xué)成分分析、藥理分析、產(chǎn)品臨床應(yīng)用［3］。

當(dāng)前，我國羅布麻的野生數(shù)量和長勢有萎縮之勢，野生羅布麻生存地多年來人為開墾，加之一些急功近利的人不計后果地?zé)o序開發(fā)破壞羅布麻資源。因此，如何保護(hù)瀕危羅布麻資源，并充分開發(fā)與利用這筆寶貴的財富，已是刻不容緩的國家重大課題。在此情況下，更應(yīng)該加強(qiáng)瀕危羅布麻資源的保護(hù)與栽培技術(shù)的研究，使羅布麻資源植物長期可持續(xù)利用。

1 羅布麻的種類與分布

1.1 我國羅布麻的種類與生態(tài)型

羅布麻是我國值得重視的纖維和藥用資源植物，早期不同地方對羅布麻的叫法很多，各地不盡相同。例如在新疆維吾爾自治區(qū)、甘肅省羅布麻被當(dāng)?shù)氐娜罕娊幸奥?在山東省、河北省羅布麻被當(dāng)?shù)氐娜罕娊胁枞~花、茶棵子;在皖北、蘇北、豫東羅布麻被當(dāng)?shù)氐娜罕娊袧善崧?在陜西省、山西省羅布麻被當(dāng)?shù)氐娜罕娊幸安?、茶葉花。自1952年董正鈞先生在南疆荒地考察時，發(fā)現(xiàn)它的纖維品質(zhì)優(yōu)良，又在羅布泊平原生長最多，便撰文命名為“羅布麻”，并提出有紅麻和白麻2種。然而王振勤認(rèn)為，我國羅布麻主要有3個種:羅布麻［(紅麻)Apoacynum venetum L.］、白麻［(紫斑中花羅布麻)Apoacynum pictum(Sohnenk)Baill］、大花白麻［(大花羅布麻)Apoacynum hendersonii(Hook.f)Woodson］［10］。在半個世紀(jì)的生產(chǎn)、科研等實踐活動過程中，“羅布麻”一詞逐漸為國內(nèi)外各界所接受［11］。同時根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)特性、對水分條件需求等，可將羅布麻分為紅麻中生型和白麻旱生型［6］。

1.2 我國羅布麻分布區(qū)的地理區(qū)劃

羅布麻在中國、俄羅斯、中亞地區(qū)、地中海沿岸、蒙古、印度、北美等地均有分布，在我國主要分布于長江、淮河、秦嶺和昆侖以北的廣大區(qū)域，由西北至東北10多個省(自治區(qū))，包括新疆維吾爾自治區(qū)、甘肅省、青海省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、陜西省、寧夏回族自治區(qū)、山西省、山東省、河北省、河南省、江蘇省、安徽省、遼寧省、吉林省等。根據(jù)其產(chǎn)地自然條件及資源特點區(qū)劃為3個大區(qū)及亞區(qū)(表1)［12］。

2 生境對羅布麻植物生理學(xué)特征的影響

2.1 羅布麻富鋰機(jī)制

據(jù)相關(guān)報道，鋰元素是人體必需的微量元素之一［13］。鋰作為藥物已有130年左右的歷史，其無機(jī)離子或簡單鋰鹽能影響人的復(fù)雜而微妙的神經(jīng)活動，適量的鋰攝入能改善人體造血功能，提高免疫機(jī)能，并且對中樞神經(jīng)活動有調(diào)節(jié)作用，能鎮(zhèn)靜、安神，控制神經(jīng)紊亂，防治心血管疾?。?3］。同時許多臨床研究證明，鋰對治療躁狂抑郁性精神病、精神分裂癥和抑郁綜合癥均非常有效［13－15］;羅布麻的藥用主要表現(xiàn)為降壓、降血脂等作用［9］，對高血壓、慢性氣管炎有較好的防治功效［3］，還有抗抑郁、鎮(zhèn)靜、安眠作用［8］。對比發(fā)現(xiàn)，羅布麻的藥效與鋰對人體的藥效具有很多相似性，在精神疾病、腦血管疾病等方面均具有治療作用。基于羅布麻與鋰的藥效作用具有許多相似性，推測羅布麻可能是富鋰植物。

2.1.1 羅布麻是新發(fā)現(xiàn)富鋰植物 研究表明，產(chǎn)地不同羅布麻茶葉中鋰含量不同，羅布麻葉片鋰含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對照藥材鋰含量，而且羅布麻茶中鋰含量隨著采摘地點不同而不同［16］。新近研究通過比較羅布麻茶與市場上常見的其他茶葉，發(fā)現(xiàn)羅布麻茶中鋰含量比其他茶葉中鋰含量要高出幾十倍，甚至上百倍［17］。同時Jiang等通過多處生境采集到的羅布麻和伴生種的植物樣品，發(fā)現(xiàn)羅布麻葉片中鋰的含量比伴生種的植物樣品高出十幾倍甚至上百倍;通過溫室盆栽試驗測定不同鋰濃度處理下羅布麻的植物各器官中鋰的含量等指標(biāo)，葉片中的鋰含量在200 mg/kg處理下最高，可達(dá)1 800 mg/kg，而一般植物體內(nèi)的鋰含量不高于10 mg/kg，表明羅布麻是富鋰植物，羅布麻的部分功效可能是鋰起的作用［18］。

表1 全國羅布麻資源分布區(qū)域

2.1.2 羅布麻對不同濃度鋰元素的生理響應(yīng) 對于植物來說，鋰不是一種必需的元素，但多數(shù)植物體內(nèi)都含有鋰元素，一般情況下，低濃度鋰促進(jìn)植物的生長發(fā)育，高濃度的鋰抑制植物生長［19］。任婧等研究表明，羅布麻對鋰有較高耐性，且白麻耐鋰性高于紅麻耐鋰性［20］;進(jìn)一步研究結(jié)果表明，采用根施與葉面噴施2種方式，低濃度的鋰均能顯著促進(jìn)羅布麻幼苗生長和光合生理［21］。研究發(fā)現(xiàn)生長介質(zhì)中的鹽與鋰對羅布麻生長具有明顯的交互作用，鋰的供應(yīng)可減輕高鹽對羅布麻生長所造成的脅迫作用，低濃度的鋰增強(qiáng)羅布麻幼苗的耐鹽性，鋰對羅布麻可能是一種有益的元素。因此，羅布麻富集鋰的機(jī)制可能為了適應(yīng)鹽堿環(huán)境。

2.2 羅布麻耐鹽機(jī)制

2.2.1 鹽分對羅布麻種子萌發(fā)的影響 在植物的生活史中，種子階段是對極端環(huán)境耐受性最敏感的時期。植物在長期的進(jìn)化過程中形成了多樣萌發(fā)特性和生存機(jī)制來適應(yīng)多變的脅迫環(huán)境，它們具有特殊的萌發(fā)策略，確保植物在合適的時間和地點下進(jìn)行種子的萌發(fā)。種子耐鹽性的實質(zhì)是種子萌發(fā)過程中對鹽分引起的滲透脅迫與離子脅迫的雙重適應(yīng)，而環(huán)境因子(如鹽分)則通過改變鹽溶液滲透效應(yīng)與離子效應(yīng)的大小來影響種子耐鹽性。低濃度鹽分促進(jìn)羅布麻種子萌發(fā)，高濃度鹽分抑制其種子萌發(fā)［22］，鹽脅迫解除后，其種子發(fā)芽率超過在蒸餾水中的種子發(fā)芽率，且發(fā)芽速度和整齊度提高［23］，表明鹽分對羅布麻種子萌發(fā)的抑制不是永久的。鹽脅迫下大葉白麻種子萌發(fā)和幼苗生長階段較羅布麻耐脅迫［24］。

2.2.2 羅布麻對不同濃度鹽脅迫的生理響應(yīng) 幼苗階段是植物抗逆性最脆弱的時期。鹽分脅迫對植物的生理影響一般歸結(jié)為滲透脅迫與離子脅迫的雙重效應(yīng)。研究表明，羅布麻植株有很強(qiáng)的拒鹽能力，以及對K+、Ca2+的選擇性吸收和運輸是其具有高鹽適應(yīng)性的主要原因［25］;無機(jī)離子的選擇性吸收在能夠調(diào)節(jié)羅布麻的滲透平衡，但羅布麻也在胞質(zhì)中積累一定的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)劑，主要是可溶性糖分和脯氨酸。在鹽脅迫下，羅布麻自身合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累也是其適應(yīng)鹽堿環(huán)境的重要機(jī)制之一［26］。

2.3 羅布麻耐旱機(jī)制

2.3.1 干旱對羅布麻種子萌發(fā)的影響 在植物的生活史中，種子階段是對極端環(huán)境耐受性最高的時期。植物在長期的進(jìn)化過程中形成了多樣的萌發(fā)特性和生存機(jī)制來適應(yīng)多變的脅迫環(huán)境，它們具有特殊的萌發(fā)策略，確保植物在適宜的時間和地點進(jìn)行種子的萌發(fā)。種子耐旱性的實質(zhì)是種子萌發(fā)過程中對水分引起滲透脅迫的適應(yīng)，而環(huán)境因子(如水分)則通過改變滲透效應(yīng)的大小來影響種子耐旱性。結(jié)果表明，在輕度干旱脅迫下PEG促進(jìn)種子萌發(fā)及幼苗生長，但與對照組比差異不顯著，其后隨著PEG濃度增加出現(xiàn)抑制作用［27］。

2.3.2 干旱對羅布麻的生理影響 萌發(fā)后的幼苗階段是最脆弱的時期。水分脅迫對植物的生理影響一般主要歸結(jié)為滲透效應(yīng)。相關(guān)研究表明，在土壤干旱脅迫條件下，大麻狀羅布麻葉片在水分生理和光合生理方面均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，比當(dāng)?shù)丶t麻具有更強(qiáng)的保水及光合生產(chǎn)能力，耐旱性更強(qiáng)［28］;無機(jī)離子的選擇性吸收能夠調(diào)節(jié)羅布麻的滲透平衡，但羅布麻也在胞質(zhì)中積累一定的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)劑，主要是可溶性糖分和脯氨酸［29］，在干旱脅迫下羅布麻自身合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累也是其適應(yīng)干旱環(huán)境的重要機(jī)制之一［26］。

3 羅布麻藥用成分與測定方法研究

羅布麻中有效成分主要有黃酮類、鞣質(zhì)類、有機(jī)酸類、醇類、氨基酸類等。羅布麻葉含有羅布麻苷，具強(qiáng)心作用，羅布麻苷的主要成分為黃酮類化合物，另外羅布麻黃酮類成分又具有降壓、降脂、抗感冒、鎮(zhèn)靜安神等功效。

3.1 羅布麻有效成分含量特征的研究

羅布麻中的有效成分主要是總黃酮。具體特征表現(xiàn)為:(1)羅布麻品質(zhì)和總黃酮含量品種間有差異。不同品種的羅布麻茶品質(zhì)不同，一般認(rèn)為紅麻的品質(zhì)優(yōu)于大花白麻的品質(zhì)［30－31］。(2)羅布麻品質(zhì)和總黃酮含量有地域間的差異。不同產(chǎn)地羅布麻葉總黃酮的含量不同［32］。(3)羅布麻品質(zhì)和總黃酮含量有不同器官間的差異。通過比較羅布麻不同器官中總黃酮含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，羅布麻不同器官總黃酮類化合物含量從低到高的順序為莖、花、果、根、葉。因此，羅布麻的最佳采收器官為葉片［33］。(4)羅布麻品質(zhì)和總黃酮含量有不同生育期間的差異。通過比較羅布麻不同月份的葉、莖中總黃酮含量進(jìn)行分析。不同月份間莖和葉的總黃酮含量變化也較明顯。通過比較不同采收季節(jié)的羅布麻葉中4種黃酮含量，發(fā)現(xiàn)8月采收的羅布麻葉中黃酮含量最高，因此，羅布麻的最佳采收時間為8月［33－34］。(5)羅布麻品質(zhì)和總黃酮含量受到栽培措施的影響。比較玉米秸稈覆蓋、大豆秸稈覆蓋和塑料薄膜覆蓋對羅布麻品質(zhì)和總黃酮的影響，結(jié)果表明，大豆秸稈覆蓋的羅布麻長勢最好，在該覆蓋條件下羅布麻根中的黃酮類化合物含量最高且穩(wěn)定［35］。

3.2 羅布麻有效成分的提取與測定方法研究

提取羅布麻有效成分的方法有很多［36］。通過比較冷浸法、滲漉法、回流法、超聲法、煎煮法對羅布麻黃酮的提取效果［37］，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于乙醇回流提取時間長、溶劑用量大、成本高、不環(huán)保，且所得總黃酮含量低于水煎煮法提取，故選擇水煎煮法提取羅布麻總黃酮是一種好方法。當(dāng)前測定羅布麻有效成分含量與藥用價值的方法有很多，主要包括薄層色譜法［38］、紫 外 分 光 光 度 法［37］、HPLC － DAD［39］、HPLC －ESIMS［40］。其中高效液相色譜檢測法，以操作簡單快速、定量準(zhǔn)確、靈敏度高、成本低［41］，而被廣泛應(yīng)用于測定黃酮含量。

4 羅布麻栽培技術(shù)與保育對策

4.1 羅布麻人工栽培技術(shù)與前景

目前，建成的阿勒泰戈寶紅麻種植區(qū)是羅布麻人工栽培技術(shù)成功案例［42］。羅布麻繁殖方式主要包括無性繁殖和有性繁殖，通過這2種繁殖方式實現(xiàn)其資源不斷更新和擴(kuò)大(表2)。

表2 羅布麻無性繁殖與有性繁殖的差異

4.2 羅布麻資源的保育對策與技術(shù)研究

羅布麻屬于天然野生植物，由于整個生態(tài)環(huán)境日趨惡化和人為過度砍伐利用，羅布麻資源遭受了相當(dāng)程度的破壞，如20世紀(jì)50年代新疆野生羅布麻的分布面積約為53.3萬hm2，目前僅剩約18萬hm2，如果不加以保護(hù)，其資源量將急劇減少甚至在某些地區(qū)出現(xiàn)枯竭，因此，如何保護(hù)羅布麻資源，并在保護(hù)基礎(chǔ)上充分合理開發(fā)利用這筆寶貴的財富，已是從事羅布麻研究和開發(fā)人員所關(guān)注的重大課題?？梢酝ㄟ^以下幾個方面來解決問題，實現(xiàn)羅布麻保護(hù)與利用并舉。(1)加強(qiáng)對野生羅布麻資源的就地保護(hù)研究，努力提高野生羅布麻資源管理保護(hù)與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，促進(jìn)其可持續(xù)利用能力。(2)加強(qiáng)對野生羅布麻資源的遷地保護(hù)研究，開展羅布麻種源繁殖與生產(chǎn)技術(shù)研究，建立羅布麻繁種基地。(3)加強(qiáng)對羅布麻的引種馴化及遺傳多樣性保護(hù)技術(shù)研究，廣泛收集不同類型野生羅布麻資源，并進(jìn)行整理、鑒定、編目和原生境與異生境(入圃)保存;利用常規(guī)技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合的方法篩選專用種質(zhì)，對收集的資源進(jìn)行綜合評價，篩選出耐旱、耐鹽堿、耐寒、耐高溫、抗風(fēng)沙能力強(qiáng)、易于人工栽培的特優(yōu)種質(zhì)資源。(4)加強(qiáng)對在鹽堿地人工繁殖羅布麻的方法以及包括水肥管理、病蟲害防治在內(nèi)的管理方面等人工栽培技術(shù)的研究。

5 羅布麻開發(fā)與利用措施及其發(fā)展前景

5.1 利用鹽堿土種植羅布麻，大力發(fā)展羅布麻產(chǎn)業(yè)

鹽堿土是一種不良的土地類型，由于其惡劣的理化性質(zhì)限制了絕大多數(shù)植物的生長。由于土壤退化、城市化進(jìn)程等原因，我國可利用耕地日益減少，嚴(yán)重威脅糧食安全，因此，鹽堿地的開發(fā)利用對保障我國糧食安全方面具有重要的戰(zhàn)略意義［46］。同時在鹽堿土上，種植耐鹽堿植物可以達(dá)到改善局部生態(tài)的作用。野生羅布麻是生長在鹽堿地上的耐鹽植物，具有廣闊的發(fā)展前景，在鹽堿土上栽培野生羅布麻，不僅可以達(dá)到改良土壤的目的，還可以為該領(lǐng)域的相關(guān)發(fā)展帶來機(jī)遇。

當(dāng)前人工培育是合理利用和保護(hù)藥用植物的有效途徑［47］，同時發(fā)展羅布麻人工種植是開展野生羅布麻植物保育對策的重要方向［43］。眾多研究都在鹽堿地開展瀕危植物羅布麻保育對策的探索［48－50］，為干旱區(qū)植被多樣性保護(hù)提供合理的保育策略，特別是為瀕危羅布麻的遷地保育提供合理有效的技術(shù)服務(wù)，也可以帶動當(dāng)?shù)亓_布麻茶產(chǎn)業(yè)，幫助當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民脫貧致富。利用鹽堿地，大力加強(qiáng)與開展干旱區(qū)羅布麻資源栽培技術(shù)與保育對策的研究，大力發(fā)展羅布麻產(chǎn)業(yè)具有廣闊的前景。

5.2 功能性羅布麻茶的研發(fā)及其前景

羅布麻茶中有許多有效成分為總黃酮等酚類次生代謝物質(zhì)，當(dāng)前國內(nèi)市場需求巨大。施用微量肥料是種植最常用的田間管理技術(shù)措施之一［51］。當(dāng)前研究硒元素作為微量肥料，如施用硒肥顯著提高藥用菊花主要有效成分和花中硒含量［52］，施用硒肥顯著提高苦蕎總黃酮含量［47］。研究表明，施用硒肥能促進(jìn)羅布麻生長［53］，為硒元素作為微肥調(diào)控羅布麻生長和藥用品質(zhì)提高提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐，也為富硒羅布麻茶的專利研發(fā)提供了理論根據(jù)。因此，深入開展施用硒肥對羅布麻藥用品質(zhì)的影響研究，研發(fā)功能性羅布麻茶的前景廣闊。