免费文献传递   相关文献

中国凉粉草属植物研究进展



全 文 :中国凉粉草属植物研究进展
赵志国,石云平,黄宁珍,付传明,唐凤鸾,蒋巧媛*
( 广西植物研究所,广西桂林 541006)
摘要:凉粉草作为重要的药用和食用植物资源,含有丰富的营养成分、具有特殊的医疗功效,是天然、安全、保健、
营养食品较理想的原料,其加工利用价值非常广泛,近年来发展规模不断扩大,对凉粉草的研究已成为热点。文章在
介绍凉粉草的资源分布、生理特性和加工应用的基础上,从凉粉草的性状、显微特征、栽培管理技术、化学成分、药理
作用、组织培养与分子生物学等方面进行了总结和探讨,并对凉粉草的研究与应用进行了展望,为该属植物进一步深
入研究和开发利用提供了参考。
关键词:凉粉草;研究进展;综述;展望
中图分类号:S571.9 文献标识码:A 文章编号:2095-1191(2011)06-0657-04
收稿日期:2011-04-20
基金项目:广西科技攻关项目(桂科攻1099063-5);广西科学院基本科研业务费资助项目(11YJ24ZW01)
作者简介:赵志国(1964-),男,广西桂平人,副研究员,主要从事植物生理及植物保育等研究工作。 *为通信作者
0 引言
唇形科(Labiatae)凉粉草属(Mesona B1.)植物是
一类重要的经济和药用植物,全世界有8~10种,零星
分布于印度东北部、东南亚及我国东南各省(中国
植物志编委会,1997)。中国有3种,分别为Mesona
chinensis Benth、M.Paruifsota(Benth)和M.Procumbens
Hemsl,分布在我国福建、广东、广西、浙江、江西、海
南、云南和台湾等地。在我国南方几个省区的部分地
区有田间栽培(谌国莲等,2000)。该属植物喜潮湿和
中性、微酸性或微碱性疏松砂质的土壤环境,且适应
性和抗病虫害能力较强,耐荫、耐涝和耐肥力均较
好,但不耐寒和干旱(苏海兰等,2008)。在坡地、林
间、沟溪边或干沙地草丛中均可生长(刘晓庚和方园
平,1998)。
凉粉草(Mesona chinensis Benth)别名仙人草、仙
草、仙人冻、薪草,系唇形科凉粉草属植物,因其枝叶
加水煎汁可制凉粉,故称“凉粉草”。用凉粉草可制成
风味独特、消暑解渴的夏季佳品如凉粉凉茶、仙草可
乐和汽水等植物饮料;制作各种保健食品如仙人饭、
保健仙草蜜等;还可研制成降脂茶、凉粉草冲剂、凉
粉草降糖合剂、新型凝冻剂以及提取纯天然的食用
色素等。凉粉草也是我国民间常用的特产中药材,全
草均可入药。因此,凉粉草作为重要的药用和食用植
物资源,近年来发展规模不断扩大,逐渐成为研究的
热点之一。本文对凉粉草的研究进展进行综述,以期
为该属植物进一步深入研究和开发利用提供参考。
1 凉粉草的性状和显微特征
凉粉草为一年生宿根草本植物,茎方柱形,高
15~45 cm,下部伏地,上部直立,被疏毛或刚毛。单叶
对生,叶柄长1.5~2.0 cm,先端稍钝,基部渐窄至柄,
广西壮族自治区
中 国 科 学 院
The research advances on Mesona chinensis Benth in China
ZHAOZhi- guo,SHI Yun- ping,HUANGNing- zhen,FUChuan- ming,TANGFeng- luan,
JIANGQiao- yuan*
( Guangxi Institute of Botany,Guangxi Zhuang Autonomous Region and The Chinese Academy of
Sciences,Guilin,Guangxi 541006,China)
Abstract:As an ideal, natural, safe and healthy food material with abundant nutrients and special medical functions,
Mesona chinensis Benth is an important medicinal and edible plant resource,which has become a hot research topic during
recent years. The paper described an introduction on the resource distribution, physiological characteristics and processing
application of Mesona chinensis Benth. The characteristic features of plant and its chemical composition, pharmacological
action,cultivation management techniques, tissue culture and researches on molecular biology were been discussed in this
paper. The prospects of the research and development on Mesona chinensis Benth were analyzed as well, aiming at provid-
ing more references for the further studies and utilization of the species.
Key words: Mesona chinensis Benth; research advance; summary; prospect
南方农业学报 2011,42(6):657-660
Journal of Southern Agriculture 657· ·
南 方 农 业 学 报
边缘有小锯齿,两面均被疏长毛、稍柔韧;叶脉被毛
较多、长,用手操之具粘滑感;花极小且多,花冠淡红
色,雄蕊4枚;小坚果椭圆或卵形;气微,味甘、淡(吴
丽萍和王勇,2009)。
茎横切面:表皮为一列排列整齐的类方形细胞,
有非腺毛;皮层为数列排列疏松的薄壁细胞,四棱脊
处有厚角组织;韧皮部较窄,外方有纤维;木质部在四
棱处发达,导管多角形;髓部薄壁细胞大,嫩茎明显,
稍老的茎常中空。叶横切面:上、下表皮为一列细胞,
均有气孔与非腺毛;叶肉中间有不规则形状的分泌细
胞,内含分泌物;中脉有两个维管束;木质部导管常
2~4个排列成行。粉末:非腺毛有两种,一种由1~3个细
胞组成,另一种由单细胞组成;纤维细长,直径16~30
μm;导管以螺纹多见,偶有网纹或具缘纹孔导管;分
泌物不规则形状;上表皮细胞垂周壁深波状,下表皮
细胞垂周壁微波状,气孔为直轴式(朱华等,2003)。
2 凉粉草的栽培管理技术
2. 1 繁殖与种植
凉粉草的根、茎、种子均能繁殖,每一个茎节都
有很强的发根能力,由于其种子发芽率极低,因此大
多采用扦插和宿根留种的方式进行繁殖(范祖兴,
2005)。扦插繁殖方式是指在定植的前一年约8月份
进行假植,开春以后从假植地的粗壮苗上选取长20
cm左右的端部作种苗,扦插后淋足够的定根水;而宿
根繁殖方式是指在收割完凉粉草后,使其根部再萌
发出新苗(黄少贤,1994);1周后开始发根,待新苗长
出10 cm后用稀粪水加少量尿素对水淋施,促使其多
发苗、长壮苗;经约25 d的培育,苗长至约30 cm时,
可取苗种植(江彩虹等,2006)。
凉粉草种子繁殖,在2~3月播种;若扦插繁殖,在
4~5月进行。一年四季均可种植,但以冬春季为好。应
选择背阳的地块或未全封闭的果园种植,种植前将
地翻犁耙碎,大田种植可以挖1 m左右的畦(卓万廉,
1990)。育苗全程必须保持充足的土壤水分和湿度,
覆盖荫蔽度为50%的遮阳网,以防止阳光直射。不同
时期种植的凉粉草,收获期也不同,大多安排在现蕾
前采收,干燥后用于加工。
2. 2 管理措施
不同管理措施对凉粉草的生长、产量和品质及
经济效益等都有不同影响。一般认为,在不施用化肥
的条件下,施用大量有机肥、人粪尿可提高凉粉草的
品质。李建华(2002)研究表明,每公顷施用150000 kg
有机肥,其产量随施氮量的增加而提高,而且制成凉
粉草冻的凝胶强度也相近。这说明有机肥与适当的
氮素合理施用,既保质又提高产量;定植后的苗长至
约15 cm时,每公顷应施用22.5~37.5 kg尿素,6~7月
下雨后施第一次追肥,并结合中耕除草。氮、磷、钾应
按1∶1∶2的比例合理施用,如果单独施用氮肥,植株容
易落叶,且产量低、抗性差;若在生长的旺盛期,每公
顷应施用225 kg的硫酸钾,可防治叶片变红、变小,
避免落叶发生(黄少贤,1994)。在凉粉草生产中,通
常采用盖草(膜)护蔸和盖薄膜拱棚两种措施越冬
(吴世梅,2009)。尹小红等(2010)研究发现,薄膜覆
盖比稻草覆盖更能促进凉粉草的生长,是凉粉草安
全越冬的有效措施。
2. 3 病虫害及防治措施
凉粉草病害主要有萎凋病(廖友枝,2001)、
立枯病和锈病(黄少贤,1994)以及根结线虫病(陈著
瑛等,2008)。在不同的栽培地区病虫害发生的时间
和程度都不同,可因地制宜地对症防治,一但发现病
株立即拔除,并在原植株穴上每穴洒50~100 g的生
石灰或用铜铵合剂、0.5%~1.0%硫酸铜液进行消毒。
黄少贤(1994)和江彩虹等(2006)研究发现,凉粉草
根结线虫病的防治可以通过整地时每公顷施用1500
kg的石灰石对土壤进行处理。在锈病发病初期,可以
喷2~3次硝酸镍或160倍的波尔多液进行防治。
虫害主要有地老虎、尺蟾以及多种缘蝽和蝗虫
等。地老虎为害生长期植株的根、茎;尺蟾在大暑、白
露期间为害较严重;缘蝽和蝗虫对植株的地上部分
有为害。在中耕时进行捕杀,用鲜草毒饵和敌百虫等
加以防治(黄少贤,1994)。种植凉粉草不宜连作,可
与水稻等农作物轮作,这样既不会影响产量和品质,
也能减少病虫害的发生。
3 凉粉草的化学成分及药理作用
3. 1 化学成分
凉粉草中含碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪、
维生素、色素、钙、锌、铁、锰、钾、多糖、酚类、三萜酸、
黄酮等化学成分(刘晓庚和陈梅梅,2004)。
3. 1. 1 多糖 主要用高温高压碱液法(刘富来和
马翠兰,2008a)和生化(酶)的方法提取。多糖成分复
杂,林少琴和朱苏闽(1992)分离、纯化得到的多糖为
酸性杂多糖,相对分子量为4.3×104,由葡萄糖、阿拉
伯糖、半乳糖醛酸、木糖、半乳糖、鼠李糖等单糖以及
一种未知的单糖组成,具有高聚阴离子的特性。而冯
涛等(2007a)的研究发现了中性糖和酸性糖,中性糖
组成为葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、鼠李糖及甘
露糖,尖峰分子量为5227;酸性糖的单糖与中性糖相
同,还含有半乳糖醛酸,尖峰分子量为6566。两者结果
有显著差异,可能与测定方法及分离方法不同有关。
3. 1. 2 凉粉草胶 简称MBG(Mesona blume gum),
是凉粉草中含有的具凝胶性多糖。谌国莲等(2000)
658· ·
赵志国等:中国凉粉草属植物研究进展
提取的凉粉草(仙草)胶的热稳定性超过一般食品胶,
有很好的耐热、耐碱性等。Lai和Liao(2002)研究发现,
脱色处理可显著降低粗胶质中的蛋白质含量。Sevim
和Ali(2001)的研究发现MBG呈碱性。冯涛等(2007b)
发现不同品种、不同产地凉粉草(仙草)胶的特性粘
度、质构、含量等存在差异,凉粉草胶适合在NaCl、KCl
溶液中储藏加工,为含有多糖胶的农产品在有盐环境
下加工、储藏和应用提供了依据。
3. 1. 3 黄酮 刘素莲(1995)在凉粉草中发现了多
种化学成分,其中有多糖、氨基酸、黄酮类、萜类、酚类
及鞣质等,并分离得到槲皮素、齐墩果酸两个单体结
晶。秦立红和郭晓宇(2006)在凉粉草中分离出8个化
合物,包括高山黄芩素和山奈酚两个黄酮类化合物。
何明祥(2008)研究结果表明,提取时间2.5 h,提取温
度85℃,料液比1∶55为黄酮提取的最佳工艺条件,其
中料液比和提取时间是影响黄酮提取率的重要因素。
3. 1. 4 三萜 林少琴和朱苏闽(1995)从凉粉草中
分离提取出五环三萜酸化合物,其结构经核磁共振、
红外光谱鉴定,与齐墩果酸、熊果酸极为相似。刘素
莲(1995)、秦立红和郭晓宇(2006)从凉粉草中分离
获得熊果酸。凉粉草提取物中的活性成分主要是三
萜类的齐墩果酸、熊果酸(Shyu et al.,2008)。
3. 2 药理作用
现代医学分析测定认为,多糖能提高机体的免
疫力;黄酮类物质有降压和抑制癌细胞生长的活性;
维生素可以增强和调节生理机能;微量元素能抑制
自由基的形成,具有抗衰老、抗癌的作用;香精素有
镇静、清凉、解渴等功效(谌国莲等,2000)。
3. 2. 1 抗氧化抗损伤 凉粉草(仙草)蜜能清除超
氧阴离子自由基和羟自由基,随着浓度的加大清除
力增强(陈鑫等,2008)。罗淑卿等(2003)也发现凉粉
草能清除超氧阴离子自由基,而且清除力不受时间
和烘焙温度影响,但色泽和pH值会受影响,这可能
与其中的酚类化合物有关。凉粉草(仙草)多糖的抗
脂质过氧化作用显著(杨敏和冯磊,2002),其提取物
可以使H2O2诱导产生的DNA损伤不同程度地降低
(杨敏,2006a),而且还是一种外源性抗氧化剂,效果
较好(杨敏,2006b)。
3. 2. 2 抗缺氧 秦立红和郭晓宇(2006)通过大鼠
肾上腺获得嗜铬细胞瘤克隆化细胞株(PCl2)抗缺氧
模型实验,分别对凉粉草中分离出的8个单体化合物
进行活性测试,结果发现抗缺氧活性都很好。
3. 2. 3 抗菌 刘富来和马翠兰(2008b)用凉粉草
的根、茎、叶和全草的水和醇提取液,分别对禽大肠
杆菌进行抑菌性研究,发现凉粉草(仙草)具有良好
的抑菌性能。叶任高和许韩师(1999)、刘富来和马翠
兰(2008b)的研究表明,凉粉草按照一定的比例将水
煎液添加到鸭饲料或饮水中,可以预防沙门氏菌和
鸭大肠杆菌,综合调理禽体的各种生理机能,提高抗
病力。
此外,凉粉草提取物中的活性物对肝纤维症有
预防作用(刘素莲,1995)、对肾脏有保护作用(Yang
and Xu,2008)。
4 凉粉草的组织培养与分子生物学
研究
4. 1 组培快繁研究
严胜柒等(2005)研究显示,初代诱导培养基为
MS+6- BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L,继代增殖培养基
为MS+6- BA0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L,生根培养基为
MS+NAA 0.5 mg/L。而赵志国等(2011)研究表明,最
适初代诱导培养基为MS+BA 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L;
最适继代增殖培养基为MS+BA 0.5 mg/L+ZT 0.5 mg/L+
NAA 0.02 mg/L+PVA 1000 mg/L;最适生根培养基为
1/2MS+NAA 0.1 mg/L+KT 0.01 mg/L。两者使用的植
物生长调节剂种类和浓度组合不同,所得的试验结
果各不相同,可能是由于不同凉粉草品种对植物生
长调节剂的敏感度不同造成的差异。正交设计试验
研究结果显示,1000 mg/L PVA为有效防治凉粉草组
培快繁过程中玻璃苗发生的最佳浓度。用组织培养
技术可以快速繁殖出大量种苗,而且保证了种苗的
优良品质,从而解决因无性繁殖方式带来的生长期
过短、产量低、易倒伏、易受病虫害浸染等问题。
4. 2 分子生物学研究
各地的种植选择与长期自然进化使得凉粉草的
种质发生变异。关杰敏等(2010)采用改良CTAB法对
19个不同产地或居群的凉粉草总DNA进行提取,通
过测定OD260/OD280值、琼脂糖凝胶电泳和RAPD扩增
对所得DNA的浓度和质量进行检测,得到了完整性
好、纯度高、稳定的扩增条带,结果显示改良CTAB法
适合凉粉草基因组DNA的提取,这从分子水平上对
凉粉草种质资源多样性进行了研究,能为其分子生
物学研究提供高质量、高产量的凉粉草总DNA。
5 展望
在凉粉草生产中,由于长期无性繁殖导致种质
退化,加上现有品种存在生长期过短、易倒伏等问题,
因此,应加强良种的培育和凉粉草组培快繁、分子生
物学等研究,在生理和化学方面,应针对不同品种、不
同采收期、不同部位的凉粉草开展更深入的研究。
凉粉草易种易管理,所以生产上种植不规范、管
理粗放等问题比较突出,按照国家对中药材生产质
量管理的规范化要求(GAP),应尽快对凉粉草栽培
实施规范化、科学化管理(蒋水元,2006;蒋运生,
2008)。制定统一的食品或药品使用标准,以利于凉
659· ·
南 方 农 业 学 报
粉草的进一步开发利用以及产品的质量控制。
凉粉草是天然、安全、保健营养食品较理想的原
料,其加工利用价值非常广泛,用凉粉草作原料可以
研制成多种产品,但不同加工产品对凉粉草要求不
同,应根据凉粉草不同用途筛选或选育适宜品种。
目前凉粉草因加工的方法简单,加工引起的缺
失率较高,有效成分的提取利用率较低,因此,凉粉
草的多元化及深度加工方法有待更深入的研究。此
外,凉粉草含有丰富的营养成分和特殊的医疗功效
(关佩聪等,2000),可以作为野生蔬菜资源有待进一
步开发利用。
参考文献:
陈鑫,陈虹,颜国钦. 2008. 仙草蜜抗氧化活性的研究[J]. 农
产品加工,(5):43-45.
陈著瑛,苏海兰,陈宏,杨秀娟. 2008. 仙草上发现的一种根
结线虫病[J]. 植物保护科学,24(3):290-291.
谌国莲,孙远明,黄晓钰,吴青. 2000. 中国凉粉草资源的研
究与利用[J]. 农牧产品开发,7(5):6-8.
范祖兴. 2005. 凉粉草栽培管理技术[J]. 中国农村小康科技,
(4):41-48.
冯涛,顾正彪,金征宇. 2007a. 凉粉草胶的初级结构与流变
性质的研究[J]. 天然产物研究与开发,19:933-938.
冯涛,顾正彪,金征宇. 2007b. 外加盐对凉粉草胶溶液的耐
盐性和分子链刚性度的影响[J]. 农业工程学报,23(1):
246-249.
关杰敏,张桂芳,林吉,徐鸿华. 2010. 凉粉草基因组 DNA提
取与分析[J]. 安徽农业科学,38(20):10575-10577.
关佩聪,刘厚诚,罗冠英. 2000. 广东野生蔬菜资源的分类与
利用[J]. 华南农业大学学报,21(4):7-11.
何明祥. 2008. 仙草中黄酮的热水法提取[J]. 农产品加工,
(8)43-48.
黄少贤. 1994. 台湾仙草栽培与加工[J]. 福建农业科技,(2):
25-26.
江彩虹,工翠芳,彭金梭. 2006. 仙草栽培技术要点[J]. 广
东农村实用技术,(11):14.
蒋水元,韦霄,李虹,李锋,胡兴华,赵志国. 2006. 岩黄连规
范化种植标准操作规程(SOP)[J]. 广西植物,26(6):
99-104.
蒋运生,韦记青,梁惠凌,漆小雪,陈宗游,李锋. 2008. 黄花
蒿规范化生产标准操作规程(SOP)[J]. 广西植物,28
(3):83-86.
李建华. 2002. 台湾仙草及其栽培利用[J]. 台湾农业探索,
(2):37-38.
廖友枝. 2001. 仙草的生产技术[J]. 福建农业,(1):8.
林少琴,朱苏闽. 1992. 仙草多糖的分离纯化及鉴定[J]. 天
然产物研究与开发,4(3):42-47.
林少琴,朱苏闽. 1995. 仙草中的一个五环三萜酸分离提取及
鉴定[J]. 天然产物研究与开发,7(4):5-57.
刘富来,冯翠兰. 2008a. 高温高压碱液提取仙草多糖研究
[J]. 广东农业科学,(10):80-82.
刘富来,冯翠兰. 2008b. 仙草对禽大肠杆菌的体外抑菌试验
[J]. 广东畜牧兽医科技,33(6):17.
刘富来,冯翠兰. 2009. 仙草在鸭生产中替代抗生素的研究
[J]. 中兽医学杂志,(2):7-10.
刘素莲. 1995. 凉粉草化学成分的初步研究[J]. 中药材,18
(5):247.
刘晓庚,陈梅梅. 2004. 中国仙草的开发利用研究[J]. 食品
研究与开发,25(5):109-112.
刘晓庚,方园平. 1998. 凉粉草资源的开发利用[J]. 中国野
生植物资源,(1):27-30.
秦立红,郭晓宇. 2006. 凉粉草中抗缺氧化学成分[J]. 沈阳
药科大学学报,23(10):633-636.
苏海兰,李松,陈菁瑛. 2008. 仙草的研究进展[J]. 现代中
药研究与实践,22(6):79-81.
罗淑卿,胡敏夫,洪千雅. 2003. 不同品系仙草清除超氧阴离
子自由基能力及其加工之研究[J]. 中华农业研究,(52):
136-143.
吴丽萍,王勇. 2009. 仙草的研究与应用进展[J]. 海峡药学,
21(10):88-90.
吴世梅. 2009. 凉粉草高产栽培技术[J]. 安徽农学通报,15
(6):151-152.
严胜柒,张云峰,谢庆华,桑林. 2005. 凉粉草的组织培养及
快速繁殖[J]. 植物生理学通讯,41(6):791.
杨敏,冯磊. 2002. 仙草多糖对大鼠肝脏浆脂质过氧化的实
验研究[J]. 浙江预防医学,14(12):4-5.
杨敏. 2006a. 仙草提取物对小鼠脾淋巴细胞 DNA氧化损伤
保护作用的研究[J]. 浙江大学学报(医学版),35(1):
34-38.
杨敏. 2006b. 仙草提取物的体外抗氧化实验研究[J]. 中华
预防医学杂志,40(3):203.
叶任高,许韩师. 1999. 尿溶菌酶和 NAG测定对肾小管间质
病变的诊断价值[J]. 中国实用内科杂志,19(4):198.
尹小红,邱卫华,黄晓雁,梁锦钊,高东进. 2010. 不同越冬措
施对凉粉草生长的影响[J]. 广西农业科学,41(6):
594-597.
赵志国,石云萍,黄宁珍,付传明,唐凤鸾. 2011. 凉粉草组织
培养快繁技术及优化研究[J]. 西南农业学报,(待出版).
中国植物志编委会 . 1997. 中国植物志[M]. 北京:科学出
版社:66,547,592.
朱华,廖月葵,石庆兰. 2003. 凉粉草的显微鉴别[J]. 中药
材,26(1):16-17.
卓万廉. 1990. 仙人草资源调查报告[J]. 中国野生植物,(4):
34-36.
Lai L S,Liao C L. 2002. Steady and dynamic rheological
properties of starch/decolorized hsian-tsao leafgum composite
systems[J]. Cereal Chem,79(1):58-63.
Sevim K,Ali R T. 2001. The effect of salep content on the
rheological characteristics of a typical ice-cream mix[J].
Journal of Food Engineering,47:59-62.
Shyu M H,Kao T C,YEN G C. 2008. Hsian-tsao(Mesona
procumbens Hem L.)prevents against rat liver fibrosisinduced
by CC14 via inhibition of hepatic stellate cells activation
[J]. Food and Chemical Toxicology,46:3707-3713.
Yang M,Xu Z P. 2008. Renal protective activity of hsiantsao
extracts in diabetic rats[J]. Biomedical and Environmental
Sciences,(21):222-227.
(责任编辑 胡钧铭)
南方农业学报 2011,42(6):661-663
Journal of Southern Agriculture660· ·