赪桐研究進展及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用展望*

廖桂花 段 鈺 王叢叢 徐明鋒 何春梅蘇凌業(yè) 鄭奕雄

（1.廣東省森林培育與保護利用重點實驗室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520；2.廣州市特色作物種質(zhì)資源研究與利用重點實驗室/仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，廣東 廣州 510225）

赪桐Clerodendrum japonicum是馬鞭草科Verbenaceae 大青屬[1]多年生落葉或常綠灌木[2]，又名貞桐花﹑百日紅﹑耐久朋﹑荷苞花，主要分布于我國江蘇﹑浙江南部﹑江西南部﹑湖南﹑福建﹑臺灣﹑廣東﹑廣西﹑四川﹑貴州﹑云南等；國外分布于印度東北﹑孟加拉﹑錫金﹑不丹﹑中南半島﹑馬來西亞﹑日本等地區(qū)[1]。赪桐在中國栽培歷史悠久，中唐時期曾被引種至洛陽[3]。中國的赪桐屬植物主要集中在華南地區(qū)和西南地區(qū)，共有34 種[4]。其氣微味甘，全株可入藥用，是一種傳統(tǒng)的民間中藥材[5]，在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中，常用其治療上呼吸道感染﹑腹瀉﹑皮膚病﹑肺炎﹑咳嗽﹑發(fā)燒和結(jié)膜炎等病癥[6]。赪桐花冠高腳碟狀，朱紅色，先端5 裂，裂片不整齊；花萼紅色﹑花柱細長﹑花期長，是優(yōu)良的鄉(xiāng)土景觀植物[5，7]。當(dāng)前，省委深入綠美廣東生態(tài)建設(shè)，對鄉(xiāng)土景觀植物和林下高經(jīng)濟價值植物的開發(fā)應(yīng)用成為熱點，本文旨在綜述赪桐藥理活性﹑化學(xué)成分﹑繁殖方法﹑分子生物學(xué)特征﹑經(jīng)濟價值﹑產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等研究進展，為赪桐栽培育種和資源開發(fā)利用提供參考。

1 藥理藥效

1.1 傳統(tǒng)藥效

赪桐已被廣泛用于傳統(tǒng)醫(yī)藥研究，《中華本草》[8]中提到其全株均可入藥，花可安神﹑止血，主治心悸失眠﹑痔瘡出血；葉具有祛風(fēng)散瘀﹑解毒消腫等功效，主治偏頭痛﹑跌打瘀腫﹑癰腫瘡毒；根﹑莖可清肺熱﹑利小便﹑涼血止血；臨床用于肺熱咳嗽﹑熱淋﹑小便不利﹑咳血﹑尿血﹑痔瘡出血﹑風(fēng)濕骨痛的治療。其中，《中華本草》[9]傣藥卷記載其具有清火解毒﹑涼血止血﹑通乳下乳﹑調(diào)經(jīng)止痛﹑提氣固脫﹑強筋壯骨之功效，可用于治療小便熱澀疼痛﹑睪丸腫痛﹑赤白下痢﹑胸悶﹑胸痛﹑月經(jīng)失調(diào)﹑子宮脫垂﹑脫肛﹑腰膝酸痛等[5]。《海南藥用植物名錄》記載赪桐具有清熱利濕﹑消腫拔毒﹑調(diào)經(jīng)散瘀功效，主治肺熱咳嗽﹑痔瘡出血﹑痢疾﹑風(fēng)濕骨痛﹑腰肌勞損等疾病[10]。廣西壯族民間老中醫(yī)秦祥仁組方曾謹遵《黃帝內(nèi)經(jīng)》，總結(jié)出治療咽喉急性疾病的“赪銀合劑”組方，具有能顯著改善風(fēng)熱型急性扁桃體炎的臨床藥用功效[11]。

1.2 藥理機制

赪桐雖然藥用歷史悠久，但其藥理機制研究尚未深入。實驗證明，赪桐提取物具有抗炎﹑抗菌﹑抗補體﹑抗腫瘤等作用，在藥學(xué)應(yīng)用方面潛力較大。

1.2.1 抗炎作用 研究表明，赪桐具有抗炎﹑消炎能力。赪桐根多個部位提取物，均表現(xiàn)出抗炎活性[12]，對致炎物質(zhì)誘發(fā)的急性炎癥具有抑制作用[13]，其中石油醚部位抗炎作用最明顯[12]?？寡鬃饔脵C理主要是通過調(diào)節(jié)一些炎癥影響因子的合成與釋放，通過降低炎癥因子水平﹑從而提高SOD 活性[12，14]，具體是通過抑制NO﹑TNF-a﹑IL-12﹑IL-6﹑IL-1β 炎癥因子的分泌[15]。而進一步研究發(fā)現(xiàn)，赪桐抗炎作用過程可能不依賴丘腦-垂體-腎上腺軸系統(tǒng)（HPAA），而與降低MDA﹑NO 水平，提高SOD 水平有關(guān)[16]；同時研究發(fā)現(xiàn)赪桐抗炎過程是通過作用于活性物質(zhì)關(guān)聯(lián)的靶點發(fā)揮作用，靶點多為功能性蛋白質(zhì)，表現(xiàn)為一條作用通路可涉及多個靶點，一個靶點可參與多條作用通路[17]。

1.2.2 抗菌作用 據(jù)研究表明，赪桐莖葉提取物中含有抗菌活性物質(zhì)，能起到一定的殺菌﹑抗菌作用。赪桐莖葉提取物對金黃色葡萄球菌﹑傷寒沙門菌和枯草芽孢桿菌3 種供試細菌均具有抗菌活性，作用機制是通過破壞菌類的細胞壁和細胞膜的完整性及通透性，影響蛋白合成，導(dǎo)致TCA循環(huán)減慢而發(fā)揮抑菌作用。同時，赪桐提取物的抗菌機理是通過破壞金黃色葡萄球菌細胞壁和細胞膜的完整性及通透性，影響蛋白合成，從而導(dǎo)致TCA 循環(huán)減慢而發(fā)揮抑菌作用[18]。

1.2.3 抗補體作用 赪桐是一種含有抗補體活性物質(zhì)的植物，赪桐醇提取物有較強的經(jīng)典途徑抗補體活性。補體系統(tǒng)具有抗感染功能，激活后能消滅外來微生物并清除機體內(nèi)不正常的細胞和組織，因此抗補體作用與免疫功能密切關(guān)聯(lián)，能通過抑制補體過度釋放而避免引發(fā)炎癥[19]。

1.2.4 抗腫瘤作用 環(huán)五肽化合物具有抗腫瘤作用[20]，研究發(fā)現(xiàn)，赪桐地上部分提取物中的環(huán)狀五肽化合物中的4 種化合物對4 種人類癌細胞系（T24﹑A549﹑HepG2﹑MGC-803）顯示出微弱的細胞毒性[21]，推斷出赪桐含抗腫瘤活性物質(zhì)。

2 成分及工藝

2.1 化學(xué)成分

赪桐的黃酮類﹑甾體﹑香豆素﹑三萜類等成分含量較高，個別成分類型的化合物數(shù)量也居多（表1）。目前，已分離鑒定出赪桐地上部分化合物17 個[2]。張樹琳等對赪桐的地上部分提取物進行分離，得到16 個單體化合物及1 對差向異構(gòu)體[22]。另外，對其枝條﹑樹皮﹑葉片材料分離鑒定出35 個化合物[23]，包括4 個環(huán)五肽，3 個木脂素類，4 個苯乙醇苷芳香醇，9 個萜類和其他類化合物。

表1 赪桐主要化學(xué)成分Table 1 C. japonicus main chemical composition

2.1.1 黃酮類化合物 赪桐黃酮類化合物含量豐富，主要含小麥黃素[24]﹑山奈酚[2]﹑高車前素[2]﹑木犀草素[2]﹑木犀草苷[2]﹑毛蕊花糖苷[25]等成分。黃酮類化合物具有抗病毒﹑抗氧化﹑抗炎﹑抗菌﹑抗補體等活性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥方面[26]。

2.1.2 甾體化合物 赪桐主要含22,23-二氫菠甾醇[24]﹑豆甾醇[24]﹑25,26-去氫豆甾醇[24]﹑甾醇[27]等甾體化合物成分。植物化學(xué)分離出的甾體和甾體生物堿皂苷具有多種藥理活性，如細胞毒﹑抗病毒﹑抗炎和抗真菌特性[28]。

2.1.3 香豆素化合物 赪桐含6-甲氧基-2H-色烯-2-酮等香豆素類化合物。香豆素類化合物是自然界中一類重要的化合物，具有抗腫瘤﹑抗凝血﹑抗菌﹑殺蟲等多種生物活性，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛[29]。

2.1.4 三萜化合物 赪桐主要含烏索酸[24]﹑木栓酮[2]等三萜類化合物。三萜類化合物是一類結(jié)構(gòu)豐富﹑種類繁多的天然活性成分，廣泛存在于各類植物﹑菌類﹑蕨類及海洋生物中，具有顯著的抗炎﹑抗腫瘤﹑抗病毒及免疫調(diào)節(jié)等藥理活性[30]。

2.1.5 苯丙素苷化合物 赪桐含monoacetyl﹑martinoside﹑acteoside﹑clerodenoside A 等 化 合 物[24]。苯丙素苷具有抗病毒﹑抗腫瘤﹑抗真菌﹑抗高血壓﹑糖尿病等潛在活性和改善免疫功能的作用[31]。

2.1.6 揮發(fā)性化合物 田雯等[32]鑒定出赪桐地上部分的石油醚提取物含有油酸﹑亞麻酸甲酯﹑棕櫚酸甲酯﹑亞油酸甲酯﹑新植二烯﹑六氫法尼基丙酮﹑葉綠醇及維生素E等21 種揮發(fā)性化合物。

2.1.7 其他化合物 赪桐含有丁二酸酐[24]﹑金合歡素[2]﹑類葉升麻苷[17]及咖啡酸[25]；另外可能含有蛋白質(zhì)[27]﹑糖[27]﹑鞣質(zhì)[27]﹑有機酸[27]﹑皂苷[27]﹑酚類[27]與內(nèi)酯[27]等化學(xué)成分。

2.2 提取工藝

秦祖杰等[33]最早建立了赪桐根總黃酮最佳的提取工藝和含量測定的體系（圖1），采用以蘆丁為對照品，NaNO2-Al（NO3）3-NaOH 顯色后，用紫外-可見分光光度法測定赪桐根中總黃酮含量，總黃酮的線性范圍為8.584～51.504 mg/L（r=0.999 4），平均加樣回收率為100.11%，RSD0.24%（n=6）；最佳提取工藝為15 倍量50%乙醇超聲提取1.5 h。丘琴等[34]進一步豐富赪桐根中總黃酮的提取工藝，通過對復(fù)合酶的用量﹑酶解溫度﹑酶解時間3 個自變量各水平的多元線性回歸及二項式擬合。用星點設(shè)計-效應(yīng)面法選取最佳的提取工藝，并進行預(yù)測分析，同樣以蘆丁為對照，結(jié)果顯示赪桐根總黃酮最佳提取工藝為酶的用量（0.35%）﹑酶解溫度（62℃）﹑酶解時間（125.7 min），總黃酮含量的預(yù)測值為10.37 mg/g。

圖1 赪桐根中總黃酮最佳的提取工藝流程Figure1 The optimum extraction process of total flavonoids from the root of C. japonicus

張樹琳等[22]采用色譜分離技術(shù)，對赪桐乙醇提取物化學(xué)成分進行系統(tǒng)的分離純化并進行結(jié)構(gòu)鑒定。用95%乙醇對赪桐干燥的地上部分進行提取，利用反相柱色譜和半制備型HPLC，得到兩種先前未描述的化合物[21]。丘琴等[25]通過HPLC法，建立了測定赪桐根3 種不同極性部位咖啡酸﹑毛蕊花糖苷及山柰酚的含量測定方法。張雅昆等[35]以赪桐中類葉升麻苷的得率為考察指標(biāo)，通過單因素試驗﹑響應(yīng)面試驗﹑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，有效優(yōu)化赪桐類葉升麻苷的提取工藝。目前已建立不同產(chǎn)地赪桐根75%乙醇提取物HPLC 指紋圖譜，經(jīng)聚類分析和主成分分析均將赪桐根按照成分差異區(qū)分為4 類[36]。柳賢福等[37]研究廣西產(chǎn)赪桐的HPLC 指紋圖譜，并建立含12 個共有峰的赪桐特征指紋圖譜，研究顯示不同產(chǎn)地赪桐特征圖譜的相似度均>0.9，同時反映了同一產(chǎn)地赪桐中化學(xué)成分的趨同，并表示可用于赪桐藥材的質(zhì)量控制。

3 繁殖方法

研究表明，赪桐具有較強的耐蔭性及對弱光的利用能力[38]，強光照會抑制其生長，赪桐在遮蔭條件下表現(xiàn)出更好的生長優(yōu)勢[39]。種苗繁育過程中，赪桐對營養(yǎng)元素具有一定的敏感性，合理施肥有助于苗木生長發(fā)育。目前關(guān)于赪桐種苗繁育技術(shù)的報道尚少，主要包括扦插繁殖﹑組培繁殖和種子繁殖等。

3.1 扦插繁殖

赪桐莖段芽點繁多，扦插是赪桐繁殖常用的育苗方法。選取無病蟲害﹑粗細均勻的一年生赪桐枝條，每個插穗保留2～3 個腋芽，插穗下端5 cm埋入混合基質(zhì)育苗杯中。實驗證明，激素能有效地促進赪桐插穗生根和壯苗[40]。采用不同濃度梯度NAA 或IBA 植物激素﹑不同浸泡時間梯度處理赪桐插穗，發(fā)現(xiàn)NAA 或IBA 濃度在100～200 mg/L﹑浸泡30～60 min 效果最佳。

3.2 組培繁殖

赪桐組培快繁技術(shù)的建立，可以更好的保存擴繁優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源。赪桐組培繁殖以嫩芽為外植體；采用75%乙醇和0.1%的升汞溶液進行消毒處理，誘導(dǎo)不定芽發(fā)生；最后進行增殖和生根培養(yǎng)[41]?；诮M培快繁方法的建立，以切取赪桐無菌帶葉葉柄為誘導(dǎo)材料，設(shè)置多倍體誘導(dǎo)劑秋水仙素水溶液濃度為20 mg/L 進行處理，已獲得赪桐多倍體無菌苗[42]。

3.3 種子繁殖

赪桐種子帶有質(zhì)地堅硬種殼，影響種子萌發(fā)。實驗證明，破殼處理方法能極顯著地提高赪桐種子發(fā)芽率，發(fā)芽率達到92%；另外選擇3 cm 播種深度﹑烘焙處理6 h﹑自然水浸泡處理72 h﹑濃度為30 mg/L 的萘乙酸﹑25 mg/L 赤霉素﹑30 mg/L的6-BA 激素浸泡處理等方法，均可提高赪桐種子發(fā)芽率[38]。

3.4 不同繁殖方法特點分析

在赪桐的常規(guī)育苗實踐中，一般扦插繁殖最為常用。赪桐生長1 年以上的木質(zhì)化枝條，具有較好的生根性能。當(dāng)溫度25 ℃﹑濕度70%～75%時，扦插條7～10 天即可萌發(fā)新根，1 年生扦插苗一般繁育成本2～3 元/株。目前，基于赪桐扦插苗繁育技術(shù)，按照株距0.3 m×0.3 m 的采穗園種植規(guī)格，每畝每年可采穗條至少22 000 條。在組培繁殖方法中，赪桐莖段和葉片由于具有絨毛，獲取無菌外植體過程較為困難，原材料損耗較多，組培瓶苗繁育成本4～6 元/株。赪桐組培苗生長較為緩慢，育苗周期較長導(dǎo)致成本升高。赪桐的結(jié)實率較低，種子繁殖方式很少采用，且種子具有堅實的硬殼，導(dǎo)致發(fā)芽率較低，一般不采用種子繁殖進行造林育苗。

4 分子生物學(xué)研究

4.1 葉綠體基因組

葉綠體基因組數(shù)據(jù)在系統(tǒng)發(fā)育﹑居群遺傳和譜系地理等研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[43]，赪桐葉綠體基因組的獲取對其種群進化分析具有重要意義。赪桐葉綠體基因組長度為152 171 bp，包括83 415 bp 的大單拷貝區(qū)（LSC）和17 318 bp 的小單拷貝區(qū)，由一對25 719 bp 的反向重復(fù)區(qū)分隔。葉綠體基因組編碼133 個基因，包括88 個蛋白質(zhì)編碼基因﹑37 個tRNA 基因和8 個rRNA 基因[44]。同時利用葉綠體基因組信息比對發(fā)現(xiàn)，赪桐與同屬于大青屬Clerodendrum的海通C.mandarinorum和滇常山C.yunnanense兩種植物親緣關(guān)系較密切[45]。

4.2 全長轉(zhuǎn)錄組

全長轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)常被應(yīng)用到植物轉(zhuǎn)錄組學(xué)﹑基因組學(xué)﹑代謝組學(xué)和遺傳學(xué)等研究中[46]，全長轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)是赪桐分子生物學(xué)研究的基礎(chǔ)。通過對赪桐花期不同組織部位進行全長轉(zhuǎn)錄組測序[47]，共獲得31 368 條轉(zhuǎn)錄本序列，注釋到30 473個基因。根據(jù)GO 功能注釋，分別有109 844 條GO 條目參與生物過程，75 764 條參與細胞組分，28 724 條參與分子功能。通過KEGG 數(shù)據(jù)庫分析，共有9 681 條序列參與了138 條代謝通路，其中有4 653 條序列參與了43 條次生代謝產(chǎn)物合成路徑。全長轉(zhuǎn)錄組通過注釋，預(yù)測到CDS 序列31 368個，662 個轉(zhuǎn)錄因子，5 405 個跨膜蛋白，6 066 個SSR，749 個lncRNA。

4.3 基因研究

在獲得赪桐第三代全長轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用RT-qPCR 技術(shù)，已篩選出CjUBQ-1 和CjACT-2 為赪桐基因表達分析的最優(yōu)內(nèi)參基因[48]。理想的內(nèi)參基因應(yīng)在不同處理條件下，以及在各類型細胞或者組織中均能穩(wěn)定表達，內(nèi)參基因是分析藥用植物主要活性成分生物合成的關(guān)鍵酶基因表達量需借助的一種參考[49]。生物信息學(xué)在植物生命科學(xué)研究和應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用，常用于植物的基因組﹑轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組等方面信息收集，有助于植物的生理﹑生化和遺傳機制的探究[50]。赪桐bHLH 和NAC 基因家族生物信息已有報道[51-52]，此外對赪桐FT 同源基因也開展了相關(guān)生物信息學(xué)分析，并且揭示了赪桐CjFT1 和CjTFL1-2 參與赪桐成花調(diào)節(jié)途徑[53]。

5 經(jīng)濟價值及產(chǎn)業(yè)化利用方向

赪桐作為一種適應(yīng)性極強﹑林下觀賞與藥用功能兼?zhèn)涞闹参?，在資源挖掘與利用方面具有重要的潛在價值。林下經(jīng)濟發(fā)展過程中，耐蔭性灌木不僅具有調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度，塑造林蔭空間結(jié)構(gòu)等多種功能，還可以穩(wěn)定人工林下群落生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在綠美廣東行動的林相改造和森林質(zhì)量提升中具有重要作用。另外，赪桐花型奇特﹑圓錐花序大而開展，具有很高的觀賞價值。赪桐全株可入藥，其總黃酮具有很好的抗炎活性，且不依賴HPAA 系統(tǒng)；赪桐總黃酮總抗氧化能力與Vc 相當(dāng)，具有良好的抗氧化活性，藥用價值極高。加強赪桐優(yōu)質(zhì)資源挖掘﹑篩選與鑒評﹑配套綠色高效育苗技術(shù)，對助力林下經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。

目前藥用植物研究和發(fā)展至4.0 時代[54]，開展藥用植物種質(zhì)的培育創(chuàng)新是中藥現(xiàn)代化的必由之路[55]。赪桐含有的黃酮﹑甾體﹑香豆素﹑萜類以及揮發(fā)性化合物等，具有良好的消炎﹑抗菌等藥理作用，同時具有清火解毒﹑治肺熱咳嗽等多種功效。赪桐主要化學(xué)物質(zhì)的提取與測定，以及葉綠體基因組完整序列和第三代全長轉(zhuǎn)錄組測序的獲取，對未來赪桐有效成分利用及藥理活性物質(zhì)代謝生理研究奠定了重要基礎(chǔ)。赪桐作為一種良好的林下藥用植物，主要研究與利用方向還處于初級階段，主要集中在成分及藥理研究方面，其中黃酮類化合物含有多種生物活性物質(zhì)，在食療保健和臨床藥學(xué)等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景。在抗癌醫(yī)學(xué)治療方面，赪桐地上部分提取物對人類癌細胞系表現(xiàn)出細胞毒性，在抗癌方向研究具有很好的應(yīng)用價值[21]；在植物類殺蟲試劑研發(fā)方面，赪桐石油醚提取物對斜紋夜蛾具有很好的殺蟲作用，在未來植物源殺蟲劑研發(fā)方面意義重大[32]；在食療保健方面，赪桐干燥根已建立三項相關(guān)中藥飲片質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[56-58]，其中“赪銀合劑”在治療風(fēng)熱型急性扁桃體炎已有臨床應(yīng)用；在云南地區(qū)，赪桐的花序被用作林森蔬菜食用[59]。赪桐作為適生性良好的觀賞植物，在園林觀賞和造景綠化方面早有應(yīng)用，利用形式多以在公園片植﹑林下造景等配置方式種植于花壇﹑林下和坡地等，具有生態(tài)美化的作用效果[4]。另外，赪桐目前僅有“狀元紅1 號”1 個新品種登記，其新優(yōu)種質(zhì)創(chuàng)制需求隨著園林景觀造景及林下經(jīng)濟發(fā)展日益增強。針對赪桐現(xiàn)有國內(nèi)外利用現(xiàn)狀，在種源性狀調(diào)查﹑優(yōu)質(zhì)資源挖掘及利用等方面均需繼續(xù)深入。