短梗五加保育及開(kāi)發(fā)利用研究進(jìn)展

張 一，蘭雪涵，吳生海，王玉瑩，李黎明，劉志江，杜鳳國(guó)*

（1.北華大學(xué)林學(xué)院，吉林 132013；2.長(zhǎng)白縣林業(yè)局冷溝子林場(chǎng)，吉林長(zhǎng)白縣 134400）

短梗五加[Acanthopanax sessiliflorus(Rupr.et Maxim.)Seem.]又名無(wú)梗五加，為五加科（Araliaceae）五加屬（AcanthopanaxMiq.）的落葉灌木或小喬木，為國(guó)家三級(jí)保護(hù)植物[1]，常生于陰坡的林緣、林下、灌叢間及溪流附近[2]。短梗五加嫩莖葉可作為山野菜食用；成熟果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及活性成分較為豐富，具有良好的藥理作用，是長(zhǎng)白山地道藥材之一[3]，為藥食兩用植物。目前，關(guān)于短梗五加的研究主要集中在生物學(xué)特性、光合作用、繁育與栽培技術(shù)、化學(xué)成分及產(chǎn)品研發(fā)等方面，對(duì)短梗五加保育及開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀的系統(tǒng)概述尚未見(jiàn)報(bào)道?；诖?，本文概述了短梗五加的保育研究現(xiàn)狀及應(yīng)用價(jià)值，以期為短梗五加的保育及高效開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 地理分布

短梗五加主要分布在我國(guó)黑龍江省的虎林縣、海林縣、小興安嶺的伊春市、完達(dá)山和張廣才嶺等山區(qū)，吉林省的吉林市、集安市、通化縣、安圖縣和撫松縣，遼寧省的本溪、大連和沈陽(yáng)等市縣[4]，河北省的天津市、興隆縣、易縣、小五臺(tái)山、燕山和太行山，山西省的五臺(tái)山和呂梁山，北京的百花山，內(nèi)蒙古大青山[3-5]。國(guó)外在朝鮮、美國(guó)和俄羅斯的遠(yuǎn)東地區(qū)也有少量分布[6]。

2 生物學(xué)特性

劉林德等通過(guò)對(duì)短梗五加的開(kāi)花進(jìn)程、花朵的功能形態(tài)特征和開(kāi)花動(dòng)態(tài)的比較研究，得知短梗五加為兩性花，只能進(jìn)行同株異花間或異株、異花傳粉才能受精結(jié)實(shí)[7]。

王雯雯等利用掃描電鏡觀察短梗五加花器官發(fā)育過(guò)程，發(fā)現(xiàn)短梗五加花為5基數(shù)，花被片和雄蕊均為5個(gè)，雄蕊發(fā)育早于雌蕊，球形雄蕊原基經(jīng)四棱形雄蕊，發(fā)育為具4個(gè)藥囊的雄蕊，雌蕊為2心皮，由2個(gè)心皮原基形成合生單雌蕊，柱頭兩裂[8]。

朱俊義等利用掃描電鏡觀察短梗五加的根、莖結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示短梗五加根的次生結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)旺盛，年輪清晰，導(dǎo)管為單管孔，均勻分布于生長(zhǎng)輪中，射線細(xì)胞具大量的初生紋孔場(chǎng)[9]。短梗五加莖在當(dāng)年便進(jìn)入次生生長(zhǎng)，初期生長(zhǎng)時(shí)，表皮細(xì)胞多層，但排列不規(guī)則，皮層細(xì)胞多層，內(nèi)部有裂生型樹(shù)脂道，初生維管束為外韌維管束，排列緊密；莖生長(zhǎng)后期，表皮細(xì)胞多層、排列規(guī)則整齊，近表皮的皮層細(xì)胞形成木栓形成層，并形成少量木栓層和栓內(nèi)層，樹(shù)脂道被破壞，維管形成層形成次生木質(zhì)部、次生韌皮部及木射線、韌皮射線。

3 光合生理特性

王碧瑩等在相同環(huán)境下采用0、5、10 g∕(m2·a)不同施氮處理，通過(guò)對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)及日均值、生長(zhǎng)速率的研究，得出短梗五加在5 g∕(m2·a)施氮處理下生長(zhǎng)速率較快，光合性能較好[10]。

4 繁殖與栽培技術(shù)

4.1 繁殖技術(shù)

4.1.1 種子繁殖

潘巧雁等采用高、低溫變溫層積方法對(duì)不同濃度GA3處理的短梗五加種子進(jìn)行處理，并對(duì)層積過(guò)程中種子的胚率、淀粉、可溶性糖及可溶性蛋白含量的變化進(jìn)行研究。結(jié)果表明，100 mg·L-1濃度的GA3處理的種子胚率最高，可加速淀粉和可溶性蛋白的轉(zhuǎn)化，增加可溶性糖的含量，進(jìn)而對(duì)種子中物質(zhì)代謝變化有顯著影響[11]。

高春玲等[12]和姚榮升等[13]在短梗五加種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)常溫沙藏法和變溫沙藏法的比較研究，均得出種子催芽以變溫加激動(dòng)素（KT）效果最佳。

葛超等研究發(fā)現(xiàn)，短梗五加種子成熟時(shí)，種胚尚未發(fā)育完全，處于心形胚階段，種子必須先進(jìn)行暖層積完成胚的生長(zhǎng)和分化，后轉(zhuǎn)入低溫層積完成生理后熟，才能破除休眠開(kāi)始萌發(fā)[14]。

4.1.2 扦插繁殖

董文華等在短梗五加的繁殖栽培試驗(yàn)中，對(duì)硬枝扦插、嫩枝扦插進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，硬枝扦插以枝條和根條浸蘸ABT1 號(hào)生根粉或吲哚丁酸（IBA）效果好，平均成活率為94.20%；嫩枝扦插以ABT1 號(hào)生根粉加遮陰棚的效果最好，平均成活率為89.98%[15]。

4.1.3 組培繁殖

顧地周等對(duì)短梗五加的組培快繁技術(shù)進(jìn)行研究，用新萌發(fā)嫩枝作為外植體，基本培養(yǎng)基為MS，成活率達(dá)90%以上[16]。采用組織培養(yǎng)的方法繁殖，不但可縮短苗木的繁殖周期，還可實(shí)現(xiàn)工廠化育苗，保持母本苗木優(yōu)良性狀的穩(wěn)定。

4.1.4 壓條繁殖

壓條繁殖主要用于天然短梗五加群落的補(bǔ)植。在每年春季，選取生長(zhǎng)健康、芽飽滿的母株枝條作萌條，在節(jié)間近芽處下方，劃出缺口，通過(guò)愈傷組織刺激生根。將萌條壓伏地面，蓋土一段時(shí)間后可長(zhǎng)出健壯根系，與母株分離形成1株壓條苗用于定植[17]。

4.2 栽培技術(shù)

于榮等采用單因素實(shí)驗(yàn)，設(shè)置pH 值為3.0、4.0、5.0、6.87、7.0、8.0、9.0的基質(zhì)栽植短梗五加實(shí)生苗，結(jié)果表明短梗五加在6.87 偏酸性環(huán)境中，成活率高，根系旺盛，葉綠素含量較高，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)[18]。

由于短梗五加自然繁殖能力低，野生資源日漸減少，人們對(duì)短梗五加進(jìn)行栽培馴化，有性繁殖獲得成功，擴(kuò)大了植物種群[6]。劉林在紅松幼林下、次生林林緣和次生林林下等不同生境下對(duì)短梗五加進(jìn)行栽培，研究得出紅松幼林套栽短梗五加的商品芽產(chǎn)量最高，經(jīng)濟(jì)效益最好[19]。在山地條件下栽培應(yīng)選擇郁閉度小于0.6的林分，可以防止水土流失。

5 化學(xué)成分及藥理活性

5.1 化學(xué)成分

5.1.1 揮發(fā)油類(lèi)

楊建慧等通過(guò)浸提法、水蒸氣蒸餾法、CO2超臨界萃取技術(shù)、壓榨法對(duì)無(wú)梗五加果實(shí)進(jìn)行精油提取，并通過(guò)正交試驗(yàn)得出無(wú)梗五加的最佳工藝技術(shù)：采用CO2超臨界萃取技術(shù)提取精油的平均得率最高，為2.13%，且低能耗、無(wú)溶劑殘留、萃取率高，同時(shí)精油色味純正，具有防止氧化、熱解的優(yōu)點(diǎn)，效果最佳[20]。

范斌采用水蒸氣蒸餾法對(duì)短梗五加根部進(jìn)行揮發(fā)油提取，原料不浸泡直接蒸餾8 h，可得到淡黃色的油狀液體，具有特殊的濃郁香味，揮發(fā)油提取率達(dá)0.39%[21]。張崇禧等用GC-MS 法對(duì)乙醚萃取的水蒸氣蒸餾法提出的短梗五加淡黃色水油混合物進(jìn)行分析，結(jié)果表明，短梗五加中含有的揮發(fā)油類(lèi)型主要為萜類(lèi)及其衍生物，其中3,7,11-三甲基-2,6,10-十二碳三烯-1-醇含量較高，達(dá)50.21%[22]。

5.1.2 黃酮類(lèi)

鄧曉宇采用單因素和正交試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)短梗五加種子中的黃酮進(jìn)行提取和純化，黃酮提取量為23.71 mg·g-1[1]。短梗五加果中黃酮可有效清除羥基和超氧自由基[19]，具有較好的抗氧化活性、抗油脂性和一定的抑菌活性[20]。

5.1.3 多酚類(lèi)

郭麗娜通過(guò)HMBC 二維核磁共振技術(shù)從短梗五加的莖葉中提取出原兒茶酸、綠原酸和咖啡酸等酚酸類(lèi)化合物，這些酚酸類(lèi)成分具有抗炎鎮(zhèn)痛、抗焦慮和鎮(zhèn)靜安眠等藥理活性[23]。

5.1.4 苷類(lèi)

劉樅通過(guò)高效液相色譜測(cè)定方法對(duì)刺五加、短梗五加莖皮中所含的有效成分進(jìn)行比較分析，得出短梗五加莖皮中異嗪皮啶（0.05 mg·g-1）、刺五加苷E（1.69 mg·g-1）含量均高于刺五加莖皮中含量，這兩種成分具有一定的鎮(zhèn)定安神、抗應(yīng)激反應(yīng)作用[24]。

5.1.5 色素類(lèi)

范斌用酸性溶液對(duì)短梗五加果實(shí)含有的色素類(lèi)成分進(jìn)行提取分析，得出短梗五加果實(shí)中富含花青素、花色苷色素成分[21]。孫寶俊從短梗五加的果、葉、根皮、莖皮中檢測(cè)出較高的藥用成分，原花青素含量達(dá)2.4%～2.6%，短梗五加果實(shí)的花青素含量高于黑枸杞[6]。

5.2 藥理活性

短梗五加的根、莖、葉和果實(shí)含有多種化學(xué)成分，具有不同的理化性質(zhì)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)短梗五加的化學(xué)成分和藥理作用的研究取得了一系列的成果，化學(xué)成分主要包括苷類(lèi)、木脂素、甾體及酸性成分，具有抗炎鎮(zhèn)痛、抗應(yīng)激、解熱鎮(zhèn)痛等多種藥理活性[25]。

短梗五加根皮含有微量生物堿、煙酸等，可強(qiáng)筋骨、健脾胃，治療神經(jīng)衰弱、高血壓、冠心病等疾病[26]；莖中含有的黃酮等可以降低血糖濃度[27]；葉中含有強(qiáng)心甙、揮發(fā)油等，可用于軟化心腦血管；果實(shí)中含有6,7-二甲氧基香豆素和原兒草酸等，可提高身體組織利用氧的能力，延緩疲勞[28]。

6 產(chǎn)品研發(fā)

6.1 野菜

2008年衛(wèi)生部12號(hào)公告批準(zhǔn)短梗五加為我國(guó)新資源植物食品，且短梗五加與人參具有相同的作用[29]。短梗五加嫩莖的口味獨(dú)特，清香可口，富含維生素C、維生素B2及微量元素等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，深受民眾喜愛(ài)，適用于多種烹飪方式，是東北地區(qū)供不應(yīng)求的精品野蔬。

6.2 揮發(fā)油

李鶴對(duì)短梗五加葉中的揮發(fā)油進(jìn)行化學(xué)成分分析，得出含有石竹烯類(lèi)、α-杜松醇和古巴烯等成分[30]，且部分成分與其根、莖中揮發(fā)油成分相同[31]，其中古巴烯、杜松醇等揮發(fā)類(lèi)物質(zhì)是日化產(chǎn)業(yè)中香精、香料的主要香氣成分，也可用于香水、化妝品的合成與制備，具有一定的開(kāi)發(fā)潛力和應(yīng)用價(jià)值。

6.3 飲品

短梗五加營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，導(dǎo)致市場(chǎng)需求量增大，已研制出多種適用于日常生活的產(chǎn)品，如以短梗五加莖、葉和果為原料研制的“森參”牌系列食品五加果茶、五加酒和五加飲料等[6]。

邵信儒以短梗五加果中花色苷作為原料制成可食性油墨，既可以解決環(huán)境污染問(wèn)題，又可以滿足人們對(duì)個(gè)性產(chǎn)品的追求[32]。

雷培培用單因素試驗(yàn)得出短梗五加果多酚飲料的最佳口感，并用不同濃度的短梗五加果多酚飲料對(duì)小白鼠進(jìn)行測(cè)試，觀察其力竭游泳時(shí)間和乳酸指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)短梗五加運(yùn)動(dòng)飲料有助于提高體內(nèi)乳酸脫氫酶活力，加快體內(nèi)乳酸新陳代謝，提高運(yùn)動(dòng)耐力，有助于延緩疲勞[33]。

6.4 藥品

短梗五加鮮果是制藥和功能性保健品的首選原料，以短梗五加鮮果為主要原料開(kāi)發(fā)的保健品可以有效改善睡眠質(zhì)量，增進(jìn)食欲，增強(qiáng)記憶。

復(fù)方短梗五加葉片是以短梗五加為主要原料研發(fā)的藥品，具有護(hù)肝的作用，短梗五加葉中的綠原酸、金絲桃苷等苷類(lèi)成分和黃酮類(lèi)成分含量較高，可以具有較好的保護(hù)血管、減少脂質(zhì)過(guò)氧化物產(chǎn)生的作用，還可以使肝細(xì)胞的病變率降低，機(jī)體免疫力和抵抗力得到提高[30]。

7 研究及開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題

7.1 地理分布多局限于大尺度描述

關(guān)于短梗五加的地理分布，僅有學(xué)者描述短梗五加分布于黑龍江、吉林、遼寧、河北和山西等省，但研究多局限在市縣層面，關(guān)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布的信息、分布格局、最適分布區(qū)均未見(jiàn)報(bào)道。

7.2 光合生理特性尚缺少系統(tǒng)研究

光合作用是提供營(yíng)養(yǎng)和活動(dòng)能量的來(lái)源。目前僅有學(xué)者就不同施氮處理對(duì)短梗五加光合作用的影響開(kāi)展了研究，關(guān)于短梗五加在不同光強(qiáng)、不同CO2濃度下的光響應(yīng)特性、CO2響應(yīng)特性、光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)、光合作用的日變化和季節(jié)變化規(guī)律尚需深入研究。

7.3 繁育技術(shù)體系尚未建立

目前，短梗五加的種子繁殖僅有學(xué)者從種子催芽方面開(kāi)展研究，關(guān)于短梗五加的種子休眠機(jī)理及打破休眠的方法未見(jiàn)報(bào)道。在扦插繁殖技術(shù)上，最佳技術(shù)體系如扦插的最佳基質(zhì)、插穗、生根劑種類(lèi)及濃度不清楚，嫩枝的扦插生根率還不高。組培繁殖所使用的外植體僅為腋芽，外植體單一，繁殖系數(shù)沒(méi)有提及，組培還處于實(shí)驗(yàn)階段，不能在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。而關(guān)于嫁接繁殖的快繁技術(shù)體系還未見(jiàn)報(bào)道。

7.4 研制的產(chǎn)品種類(lèi)少、單一

目前研發(fā)的短梗五加產(chǎn)品種類(lèi)較單一，綜合開(kāi)發(fā)利用缺乏。山野菜以鮮食為主，對(duì)山野菜的深加工也僅有短梗五加茶。短梗五加的藥用價(jià)值開(kāi)發(fā)集中在藥用價(jià)值和五加酒、復(fù)方無(wú)梗五加葉片的研制上，功能性食品和飲品、果干等方面還有較大開(kāi)發(fā)空間。短梗五加揮發(fā)油的研究多集中在精油提取工藝上，對(duì)于短梗五加揮發(fā)油產(chǎn)品如香水、香料、化妝品的研制，也僅停留在定性描述上，并沒(méi)有研制出產(chǎn)品。

7.5 瀕危機(jī)制不清

目前，短梗五加的天然種群數(shù)量極少、分布區(qū)狹窄，處于瀕危狀態(tài)。物種瀕危的原因一般包括外部原因和物種本身原因，對(duì)于短梗五加瀕危的外部原因及人們的破壞方式、程度還不清楚；而瀕危的內(nèi)部原因，如短梗五加種子庫(kù)、天然更新方式、更新?tīng)顩r，以及短梗五加在群落中的生態(tài)位、種間關(guān)系、種間連接、分子遺傳多樣性等瀕危的生物生態(tài)基礎(chǔ)均沒(méi)有報(bào)道。

8 保育研究及開(kāi)發(fā)利用展望

短梗五加為藥食兩用的珍貴木本植物、三級(jí)保護(hù)植物，野生資源較少，應(yīng)加強(qiáng)保育與高效利用的研究。應(yīng)加強(qiáng)短梗五加的光合生理特性研究，提高光合作用能力及生物量、生產(chǎn)力；開(kāi)展短梗五加分子遺傳多樣性的研究，從分子層面探究短梗五加瀕危的分子機(jī)理；加強(qiáng)短梗五加縣域地理分布的研究，預(yù)測(cè)適生區(qū)及潛在分布區(qū)，為就地保護(hù)和遷地保護(hù)提供支撐，通過(guò)建立自然保護(hù)區(qū)實(shí)現(xiàn)就地保護(hù)。在開(kāi)發(fā)利用上，構(gòu)建種子繁殖、扦插和組培繁殖的技術(shù)體系，繁育優(yōu)質(zhì)苗木，建立原料基地，一方面實(shí)施遷地保護(hù)，另一方面為短梗五加的開(kāi)發(fā)利用提供充足的原材料，加大深加工產(chǎn)品的研發(fā)力度，打造山野菜、精油產(chǎn)品、功能食品和藥品等精深加工產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)食藥多樣化、應(yīng)用全面化，將短梗五加的開(kāi)發(fā)利用與高效培育、科學(xué)保護(hù)相結(jié)合，加大宣傳力度，采取保育措施，實(shí)現(xiàn)短梗五加資源的可持續(xù)利用。