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药食同源植物紫背天葵研究现状与展望



全 文 :0 引言
紫背天葵同名异物品种有来自 3个科的 3个品
种[1],其中毛茛科植物天葵属天葵典型特征为掌状3出
复叶,其人工利用是在春季采块根,晒干或鲜用入药;
秋海棠科秋海棠属紫背天葵特征为地上无茎,其人工
利用是在夏秋采收洗净晒干后以块茎和全草入药。药
食同源植物紫背天葵拉丁名Cynura bicolor DC.,俗称
紫背菜、观音菜、血皮菜、红背菜、两色三七草等,属菊
科三七草属多年生宿根草本植物,原产于中国,在广
东、海南、福建、江西、四川等地均有分布。多年来,紫
背天葵已经在中国及日本许多地区作为一种半驯化野
菜进行人工栽培。
1 紫背天葵研究现状
1.1 紫背天葵人工驯化栽培
1.1.1 紫背天葵相关繁殖研究 林碧英等[2]首先以MS
基本培养基与不同浓度芽诱导培养基筛选,进行紫背
天葵不定芽的增殖与快繁、根的诱导及再生植株移栽
等研究,以上结果可为紫背天葵快繁提供参考。王振
龙等[3]应用NAA、IBA、IAA 3种激素分别处理紫背天
葵插条,以此比较不同激素对紫背天葵插条生根的影
响,结果表明,NAA、IBA、IAA 3种激素明显促进了紫
背天葵插条提早生根,提高紫背天葵插条生根率,促进
基金项目:福建省农业科学院科技创新团队项目“原生蔬菜种质资源创新与家庭农场经营模式构建”(CXTD-2-1320);福建省自然科学基金计划项目
“紫背天葵叶片花青素退变相关基因的cDNA- AFLP分析及克隆”(2013J01097 )。
第一作者简介:张少平,男,1975年出生,江西抚州人,农艺师,硕士,研究方向:野特菜及苦瓜。通信地址:363005福建省漳州市龙文区省农科院甘蔗
研究所,E-mail:zspnc@163.com。
通讯作者:林一心,男,1962年出生,福建莆田人,研究员,本科,研究方向:蔬菜等经济作物。通信地址:363005福建省漳州市龙文区省农科院甘蔗研
究所,E-mail:sugarcane888@sina.com.cn。
收稿日期:2013-06-13,修回日期:2013-08-19。
药食同源植物紫背天葵研究现状与展望
张少平,赖正锋,吴水金,李跃森,邱珊莲,郑加协,林一心
(福建省农科院闽台园艺研究中心,福建漳州 363005)
摘 要:简述不同科属紫背天葵特点,评述药食同源植物紫背天葵繁殖、栽培及病虫害防治等人工驯化栽
培研究现状;总结紫背天葵食用特点、多种营养成分、特殊保健功效、花青素变化、挥发油和总黄酮等提
取、元素分布及其与土壤的相关性研究;归纳紫背天葵保健品开发及红色素提取等相关加工利用研究。
提出紫背天葵相关深加工研究、保健品开发方向;展望了紫背天葵品种间比较研究及筛选、新品种选育
以及相关功能基因克隆运用方面分子生物学研究方向。
关键词:紫背天葵;研究;现状;展望
中图分类号:F307.1 文献标志码:A 论文编号:2013-1640
Research Advances on Gynura bicolor from the Medicinal and Edible Plant
Zhang Shaoping, Lai Zhengfeng, Wu Shuijin, Li Yuesen, Qiu Shanlian, Zhen Jiaxie, Lin Yixin
(Fujian-Taiwan Horticure Research Center, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Zhangzhou Fujian 363005)
Abstract: We described the Gynura bicolors from different family members. However, all about what the
breeding, cultivation, pest control, edible characteristics, nutritional ingredients, healthy efficiency,
anthocyanin changes, the extract to volatile oil and total flavonoids, element distribution and related soil
research were narrated. The related process research about health product and red pigment were summarized.
At the same time, we prospected the further processing, health product exploitation, variety screening, new
variety breeding and Molecular biology research on related functional genes cloning.
Key words: Gynura bicolor; research; the present; prospect
中国农学通报 2014,30(4):58-61
Chinese Agricultural Science Bulletin
张少平等:药食同源植物紫背天葵研究现状与展望
根系生长,且综合来看,NAA、IBA作用效果更好。曾
长立[4]进行了不同浓度NAA对紫背天葵水培条件下扦
插枝生根及萌蘖的研究,结果表明,500 mg/L NAA能
明显促进生根和萌蘖,显著增加根系活力、成活率和发
梢率,显著提高发梢叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和
过氧化氢酶(CAT)活性。彭世勇等[5]研究了水培对紫
背天葵扦插苗某些形态和生理指标的影响,目的是获
得紫背天葵插枝适宜的栽培方式,结果表明,经水培处
理紫背天葵茎、叶、根的生长及干物质积累均明显优于
土培,且显著提高了扦插苗的叶绿素、光合速率及可溶
性糖等各项生理指标。
1.1.2 紫背天葵相关栽培研究 王跃兵等[6]先后通过露
地、大棚、日光温室进行紫背天葵栽培比较研究,总结
出一套紫背天葵夏秋露地、春冬温室周年高产栽培技
术。钟晓斌等[7]将紫背天葵根系植于栽培床的营养液
进行深液流无土栽培技术,通过紫背天葵根系生长调
节营养液的液面,以利根系吸收氧气,进行紫背天葵扦
插繁殖和定植以及营养液管理等研究。宋德勋等[8]通
过对紫背天葵的野生驯化栽培研究,制定了紫背天葵
栽培的引用标准、生长环境条件、种质标准操作规程、
种子培育、育苗、田间管理、病虫害防治、采收加工、运
输贮藏标准操作规程。人工驯化栽培紫背天葵可周年
生产且产量较高,但夏季和秋初产量极低。张少平
等[9]通过不同扦插时间、不同种植密度及遮阴等方式
探讨了紫背天葵的越夏高产栽培。
1.1.3 紫背天葵栽培中相关病虫害及其防治 紫背天葵
相较于其他栽培蔬菜病虫害发生很少,但通过长期的
人工驯化栽培,发现紫背天葵常见的病害有根腐病、叶
斑病、炭疽病、菌核病、灰霉病、软腐病,常见的虫害有
蚜虫(甘蓝蚜和萝卜蚜)及斜纹夜蛾等[10]。紫背天葵病
害的主要农业防治措施是选择肥沃、排水良好的地块,
起垄高畦栽培,增施有机肥和磷、钾肥,增强抗病力,注
意通风透光。同时,紫背天葵虽为宿根植物,但人工驯
化栽培时需要 2~3年后换根轮作,发现病害应及时摘
除病叶、拔除病株,深埋或烧毁。紫背天葵常见病害除
软腐病为细菌性病害外,其余都为真菌性病害,所以在
药剂防治时采取一般方式对症下药即可。紫背天葵斜
纹夜蛾危害可通过瓢虫、绒茧蜂等天敌抑制或在 3龄
前的低龄幼虫期,用低毒或生物农药防治。为防止病
毒的传播,对紫背天葵蚜虫应采取及时防治措施。
1.2 紫背天葵相关成分研究
1.2.1 紫背天葵相关营养成分分析研究 紫背天葵作为
蔬菜食用,其做法多样,一般取其顶部 10 cm左右嫩
梢,可素炒或荤炒,也可凉拌及做汤等,紫背天葵风味
特别,口感较滑略有土腥味,富含黄酮甙以及铁、锰、铜
等微量元素,是一种很好的药膳同用高档蔬菜。据张
菊平等 [11]研究,紫背天葵每 100 g叶片中含水分
92.79 g、粗蛋白2.11 g、粗脂肪0.18 g、粗纤维0.94 g、维
生素 A 0.56 mg、维生素 B1 0.01 mg、维生素 B2
0.13 mg、维生素C 0.78 mg、铁1.61 mg、钙89.66 mg、钾
136.41 mg、磷 18.73 mg、烟酸 0.59 mg。鲜品紫背天葵
嫩茎梢的维生素C以及黄酮甙等含量更高。同时指
出,每 100 g紫背天葵干物质中所含铁 20.97 mg、钙
1.4~3.0 g、锌 2.60~7.22 mg、磷 0.17~0.39 g、铜 1.34~
2.52 mg以及锰0.47~14.87 mg。
1.2.2 关于紫背天葵保健功能研究 紫背天葵既可人
药,又是一种很好的营养保健品,因此是一种典型的药
食同源植物[11-12]。紫背天葵含有造血功能的铁元素、黄
酮类化合物、维生素A原以及酶化剂锰元素,从而具有
活血止血以及解毒消肿的功效,同时对儿童或老人都
有很好的保健功效。紫背天葵中所含的黄酮类物质、
锌、锰以及维生素E等成分能增强人体免疫力作用,
铁、铜等元素对治疗多种血液病(如营养型贫血等)有
很好的效果。而且紫背天葵中所含的维生素C及铁、
镁、铜等元素能增强人体抗氧化和消除自由基作用,从
而达到延缓人体衰老的目的。
1.2.3 其他所含成分研究 Yasuhiro Shimizu等 [13]开展
了茉莉酮酸酯对紫背天葵花青素积累相关研究;同时,
他们[14]也进行了田间种植及培养基培养的不同紫背天
葵挥发物相关成分的差异分析;吕晴等[15]采用蒸馏萃
取等方法提取紫背天葵挥发油,通过气相色谱-质谱分
离测定,结合计算机检索技术对分离的化合物进行鉴
定;鲁晓翔等[16]研究从紫背天葵中提取总黄酮的工艺,
并对提取的总黄酮进行抗氧化性测定;阮尚全等[17]研
究紫背菜中元素分布及其与土壤的相关性,为紫背菜
的种植开发及药用研究提供基础信息。
1.3 紫背天葵加工相关研究
1.3.1 紫背天葵保健品开发 秦文等[18-20]介绍了紫背菜
的保健作用及其综合开发利用现状,重点介绍了紫背
天葵红色素在食品中的利用,紫背天葵净菜加工、紫背
天葵真空冷藏干燥以及紫背菜汁等的综合开发利用。
杨海贵等[21]以紫背天葵、砂糖等为主要原料,采用真空
干燥法进行了新型纯天然紫背天葵固体饮料的制作。
黄漫青等[22]介绍了以紫背天葵为主要原料生产蔬菜纸
的加工方法,着重描述了护色和粘结剂的使用条件,从
而获得成纸效果及口感较佳的食品。张沛游等[23]摸索
出生产紫背天葵饮料的新工艺,其产品因利用天然有
机酸及色素,不加任何添加剂,原汁原味,酸甜可口,消
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暑解渴。罗开梅等[24]研究紫背天葵提取物对食品中常
见腐败菌的抑菌效果,结果表明,紫背天葵提取物对细
菌抑制作用明显,其次是酵母菌,对霉菌无抑制作用。
马自超等[25]研究指出,紫背天葵可以用于保健品开发,
如将紫背天葵作为其中之一原料添加至传统食品或者
饮料中,经过普通调配以及浸制等手段,可加工成传统
食品或者饮品,如糕点、特色雪糕以及醋、酒、茶等;如
将紫背天葵压榨制成蔬菜汁用于长期饮用,可以增强
儿童记忆力并改善厌食的毛病,老年人可以防止思维
退化,同时增强抵抗力,减缓多种老年疾病;如将紫背
天葵结合现代食品加工工艺,可生产出系列保健品,起
到补肾壮阳、健体强身的作用。
1.3.2 紫背天葵红色素提取等相关研究 龚荔丽等[26]以
提高紫背天葵红色素浸提率为目的,开展了甲醇、乙
醇、甲醇与乙醇混合液以及蒸馏水作为溶剂进行浸提
试验,从而得到了紫背天葵红色素浸提率的较佳方
案。陈丽玉等[27]探讨以紫背天葵为原料,乙醇为溶剂,
在一定恒温条件下浸提的红色素提取液稳定性研究。
林启训等[28]根据以上结果,进一步开展了紫背天葵色
素的稳定性及其提取工艺优化的研究。李忠军[29]通过
开展微波提取紫背天葵多功能花青色素最佳提取工艺
及其光降解动力学规律研究,结果表明微波提取紫背
天葵色素的效果明显优于常规溶剂浸提法。高虹等[30]
开展了吸附树脂对紫背天葵的水溶性色素精制研究,
结果表明,经树脂吸附精制后的色素色价是未精制色
素的近4倍。
2 紫背天葵相关研究展望
2.1 紫背天葵相关研究的进一步深入
2.1.1 紫背天葵相关加工研究 紫背天葵作为特色蔬
菜,应向深、全、精、细方面进行深度加工,要根据不同
地区的饮食习惯,加工成各种不同风味的特菜或结合
其营养成分制成复合方便菜、各种罐头、软包装食品
等。同时进一步广泛开展紫背天葵的营养价值研究工
作,逐步解决其保鲜、贮存和加工等技术工艺难题。紫
背天葵的开发不仅向食用方向发展,还可制成添加剂、
品质改良剂,应用于食品、医药、饮料等行业。故综合
利用潜力大,具有很高的商品价值,对于全面综合开发
利用紫背天葵,具有十分重要的意义。
2.1.2 紫背天葵相关保健食品开发 在紫背天葵的药理
学研究方面,国内外学者(尤其是国内)已经作了大量
的工作,并取得了许多有价值的研究成果。紫背天葵
含有多种微量元素以及氨基酸等,因此是一种很有价
值的保健品及药物原料,只要通过进一步药理作用及
临床应用试验,可开发出延缓衰老的食品、抗癌疗效食
品或缺铁性贫血疗效食品。
2.2 紫背天葵品种筛选及选育
2.2.1 紫背天葵品种间比较研究及筛选 虽不同科属表
现差异明显的紫背天葵有多种[1],但本课题组经过多
年对不同地区菊科三七草属紫背天葵进行引种驯化栽
培,通过比较分析发现,不同地区不同时期人工驯化栽
培的紫背天葵在外观(尤其叶片颜色)、产量、营养成分
以及抗病等方面均表现出较大差异。因此进一步开展
同科属不同类型紫背天葵野外调查和人工驯化栽培及
比较分析研究,有针对性地筛选出鲜食型、药用型及加
工型等不同特点紫背天葵新品种显得极其重要。
2.2.2 紫背天葵新品种选育 目前,栽培品种紫背天葵
来源都是野生品种资源,紫背天葵虽为典型的药食同
源蔬菜,但食用时风味特殊是阻碍其作为栽培蔬菜进
一步普及的主要原因。因此,通过以紫背天葵为杂交
育种的亲本材料,与同种属的野菜(如白背天葵等)或
者家种蔬菜杂交、回交、基因重组,从而培育出新的优
良品种供生产上推广,这也是紫背天葵今后研究的重
点内容之一。
2.3 紫背天葵相关分子生物学研究
紫背天葵具有较强的抗逆性,同时又是典型的药
食同源植物,而且还是人工色素——花色素的重要来
源。目前,有关花青素相关基因的克隆已有报道[31-32],
但相关基因的运用还有待于进一步研究。因此,大力
开展紫背天葵基因组学、细胞学等方面的基础研究,利
用现代分子生物学相关先进技术,开展紫背天葵分子
生物学方面的研究,充分挖掘其抗逆性、药用及花青素
等相关功能基因进行克隆运用,从而为其他农作物转
基因提供更多可利用的基因资源。
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