全 文 ：PE 的物质的量比在 1 ∶2～1 ∶10 内 ,包载量均大于 95 % ;
体外释放度和耐稀释试验结果表明 ,VCR 胶束在 HBS 和血
清 (p H 7. 0)两种释放介质中稳定 ,释放符合一级动力学释
药模型。体外细胞毒试验表明 ,VCR 胶束能显著提高 VCR
对 MCF27 细胞生长的抑制作用。
7 　结语
新型给药系统无疑是解决 VCR 不良反应大 ,生物利用
度低的最好方法 ,目前 VCR 脂质体已经进入了临床研究 ,与
常规 VCR 注射剂相比 ,VCR 脂质体毒性较低、体内分布时
间更长并且组织浓度也有所提高 ,但是仍然需要密切关注其
临床耐受性及药物累积毒性。而如何更好地利用这些新型
给药系统使 VCR 达到更加精确的靶向治疗 ,进一步降低其
不良反应 ,延长其作用时间 ,将是 VCR 新型给药系统继续研
究的方向。
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白木香结香机制研究进展及其防御反应诱导结香假说
张 　争1 ,杨 　云2 ,3 ,魏建和1 3 ,孟 　慧2 ,3 ,隋 　春1 ,陈怀琼1①
(11 中国医学科学院北京协和医学院 药用植物研究所 ,北京 　100193 ; 21 中国医学科学院北京协和医学院药用
植物研究所海南分所 ,海南 万宁 　571533 ; 31 海南省南药资源保护与开发重点实验室 ,海南 万宁 　571533)
摘 　要 : 　白木香是我国生产名贵芳香类药材沉香的唯一植物来源 ,健康的树体不能产生沉香类物质 ,必须受到真
菌侵染或物理、化学伤害后才能够产生。目前有真菌侵染、物理伤害、化学伤害及激发子诱导白木香结香的研究报
·651· 中草药 　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 1 期 2010 年 1 月
①　　收稿日期 :2009206211
　　基金项目 :国家科技支撑计划项目 (2007BAI27B01) ;新世纪优秀人才支持计划项目 (2008) ;濒危药材繁育国家工程实验室项目
　　作者简介 :张　争 (1979 —) ,男 ,助研 ,博士 ,主要从事药用植物次生代谢分子机制研究。　E2mail :zhangzheng321 @126. com
　　3 通讯作者　魏建和　Tel : (010) 62818841 　E2mail :wijanh @263. net
道。根据以往的研究 ,提出了“白木香防御反应结香假说”。
关键词 :白木香 ;沉香 ;真菌 ;结香机制
中图分类号 :R282 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :0253 - 2670 (2010) 01 - 0156 - 04
Advances in studies on mechanism of agar wood formation in Aquila ria sinensis and its
hypothesis of agar wood formation induced by defense response
ZHAN G Zheng1 , YAN G Yun2 ,3 , WEI Jian2he1 , M EN G Hui2 ,3 , SU I Chun1 , CH EN Huai2qiong1
(11 Institute of Medicinal Plant Development , Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College ,
Beijing 100193 , China ; 21 Hainan Branch , Institute of Medicinal Plant Development , Chinese Academy of Medicinal
Sciences & Peking Union Medical College , Wanning 571533 , China ; 31 Hainan Provincial Key Laboratory
of Resources Conservation and Development of Southern Medicine , Wanning 571533 , China)
Key words : A qui l ari a si nensis (Lour1 ) Gilg ; L i gnum A qui l ari ae Resi nat um ; f ungus ; mechanism of
agarwood formation
　　白木香 A quilaria sinensis (Lour1) Gilg 又称土沉香 ,属瑞
香科沉香属植物 ,为我国特有的热带及亚热带常绿乔木 ,是我
国生产名贵芳香类药材沉香的唯一植物来源 ,现已被列为国
家二级濒危保护植物。沉香是我国、日本、印度以及其他东南
亚国家的传统名贵药材和名贵的天然香料 ,其味辛、苦 ,性微
温 ,能行气止痛、温中止呕、纳气平喘[1 ] 。在沉香中存在两种
主要的成分倍半萜类化合物和色酮类化合物[2 ,3 ] 。自然保护
联盟 ( IUCN)列入其红色名录。2004 年白木香列入了《濒危野
生动植物种国际贸易公约》( ITES ,华盛顿公约)附录 ,同时产
于东南亚等各国生产沉香的沉香属所有植物均列入了该公约
名录。为保护珍稀濒危的白木香资源和实现沉香药材的可持
续生产 ,海南、广东已建成了一些规模化白木香人工种植基
地。健康的白木香树体不能产生沉香类物质 ,树体必须受到
各种物理或化学伤害及真菌侵染后才能够产生 ,但沉香形成
过程及其机制至今尚未阐明 ,严重制约了稳定高效白木香结
香技术的建立。本文对真菌侵染、物理或化学伤害及激发子
诱导白木香结香的研究进展概述。根据以往的研究成果 ,本
文提出了“白木香防御反应结香假说”。
1 　真菌侵染诱导白木香结香
自 20 世纪 30 年代 ,国外就开展了大量接菌结香研究。
从沉香属植物树体的结香部位分离报道的真菌主要有色二
孢菌 Di plodia sp1 、可球二孢菌 B ot ryodi plodia theobromae、
镰刀菌 Fusari um sp1 、砖红镰孢 Fusari um laseritum 、曲霉
A s pergi l l us sp1 、毛霉 M ucor sp1 、青霉 Penici l l i um sp1 、木
霉 T richoderma sp1 、裂褶菌 Schi zophy l l um sp1 等 [4～9 ] 。研
究认为沉香的形成可能是由于树干损伤后被上述一种或数
种真菌侵入寄生 ,在真菌体内酶的作用下 ,使木薄壁细胞贮
存的淀粉发生一系列变化 ,形成香脂 ,经多年沉积而得 [9 ,10 ] 。
1976 年 ,广东植物研究所对凿洞后 1、6、12、18、24 个月
的 5 批白木香样品进行了组织化学和解剖学研究。组织化
学研究结果显示 ,木材薄壁细胞内的淀粉依次经过中间产物
非淀粉的多糖、醛类或酮类及酚类化合物转化成了沉香。解
剖学研究结果显示 ,在白木香成香过程中伴随着真菌的生
长 ,推断在没有菌丝存在的情况下不能结香 ,但是令人疑惑
的是在菌丝分布最密集的区域 ———砍伤面下几厘米的一段
木材中 (腐烂区) ,却很少或没有香脂的形成 [11 ] 。这一结果
似乎否定了真菌侵染能够诱导白木香结香的推测 ,但是该研
究小组又成功地从白木香中分离了黄绿墨耳菌 Menanotus
f lavoli ves ,并证实该菌可大大加速结香的进程 [3 ,11～13 ] 。
戚树源等 [3 ,12 ]对黄绿墨耳菌促进白木香产生沉香主要
成分白木香醛和色酮类化合物的机制进行了研究。研究结
果表明 ,感染真菌 1 个月的木材组织中 ,未能检出白木香醛
及其他倍半萜化合物 ;1 个月后扫描电镜中观察到感染真菌
产生棕红色反应带的白木香木材组织中的细胞开始崩解死
亡 ,同时产生 3 种细胞逆境代谢产物 ;在感染真菌 2 个月的
木材组织中开始检出白木香醛 ,其白木香醛的量随感染真菌
的时间延长而增加。推断白木香木材组织细胞不能直接合
成白木香醛等沉香倍半萜化合物 ,这些倍半萜类化合物的形
成可能是感染的真菌对其细胞逆境代谢产物进一步代谢的
结果。而白木香受黄绿墨耳菌感染后 ,色酮类化合物的形成
规律则不同 ,结果显示白木香在真菌感染后 ,开始形成色酮
类化合物 ,并随时间的增加不断增加 ,第 3 个月后色酮类化
合物的量增加显著。在此过程中 ,沉香中色酮类化合物量也
呈增加趋势 ,但不明显。以上两项实验均未设定伤害对照 ,
无法排除伤害在结香过程中的作用。
2 　物理、化学伤害诱导白木香结香
一些学者认为物理、化学伤害是沉香形成的主要原因 ,
而真菌侵染起次要作用。Rahman 等 [13 ]从马来沉香 A1 ma2
l accensis Lamk1 木块分离真菌并接种于树体 ,结果表明沉香
形成是由开放性伤口引起 ,并非由特定活性真菌而产生。
Nobuchi 等 [14 ]认为粗厚沉香 A qui laria crassa Pierre ex A1
Lec1 受到物理伤害后 ,在沉香形成过程中有两个明显的生
理变化阶段 ;第一阶段是树体受伤后 ,其薄壁组织细胞内淀
粉减少直至消失 ;第二阶段是在淀粉粒消失后 ,会有显著的
液胞化现象 ,并出现褐色小滴状物。在液胞化的过程中 ,发
现空胞转化成为耐高渗透压状态 ,他们推测可能与沉香形成
有密切的关系 ,在此过程中未发现任何真菌或菌丝。
本课题组前期研究发现白木香经物理伤害处理 2 周后 ,
·751·中草药 　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 1 期 2010 年 1 月
光学显微镜和扫描电镜结果显示在射线细胞和导管细胞中
存在黄棕色树脂 ,在距离伤口表面 10 mm 部位形成了一薄
层沉香层 ,而对照 (未处理的白木香心材) 未产生 ;在伤口附
近组织中未发现真菌孢子或菌丝体。另外 ,本课题组还分别
采用火烙法和脉冲高压电击处理白木香 ,结果显示在无菌条
件下同样能够诱导产生沉香类物质。
美国明尼苏达大学的 Blanchette 等 [15 ]的研究证实所有
对沉香属植物木质部的伤害均能够使其产生沉香类物质 ,而
且对活细胞的伤害强度越大所形成沉香木的面积越大。如
果只是钻孔 ,则只在创伤边缘周围形成沉香木 ,如果在钻孔
中加入能够杀死一些树体细胞的化学物质 ,则能够在更大面
积上形成树脂。Blanchette 等 [15 ] 还成功筛选到了对木质部
活细胞起伤害作用的化学物质 ,如氯化钠、亚硫酸氢钠、氯化
亚铁等。这些物质能够显著增加沉香木树脂的形成量。采
用气相色谱分析氯化钠处理后 12 个月的样品 ,结果显示白
木香样品含所有沉香中倍半萜类成分的质量分数为 1. 5 % ,
且达到市售中档沉香水平。
3 　激发子诱导白木香悬浮细胞结香
近年来 ,愈来愈多的实验证明激发子 (elicitor) 能够激活
植物的信号传递 ,调节植物次生代谢途径 ,现已成为植物次
生代谢研究的热点和焦点 [16 ] 。激发子是指那些能够激发生
物积累次生代谢产物的生物因子或非生物因子 [17 ] ,其中包
括真菌及其组分、伤害、伤害信号分子茉莉酸甲酯 ( MeJ A)
等。曾有报道将激发子 MeJ A 和黄绿墨耳真菌提取物用于
白木香成香机制研究中。在无菌条件下 , Michiho 等 [18 ] 将
MeJ A 加入至白木香悬浮细胞中 ,诱导产生了α2愈创木烯 (α2
guaiene) 、α2蛇麻烯 (α2humulene) 和δ2愈创木烯 (δ2guaiene) 。
因为愈创木烯同系物与α2蛇麻烯骨架不同 ,并且在悬浮细胞
中的量随培养时间不断变化 ,可能至少 2 种不同类型的白木
香倍半萜环化酶被 MeJ A 诱导。α2蛇麻烯不是沉香的成分 ,
但是针叶树树脂中的一种防御物质。α2蛇麻烯在 MeJ A 诱
导早期 (36 h) 量相对较高 ,因此 ,其可能是由 MeJ A 诱导的
白木香防御类物质。愈创木烯类化合物是在 MeJ A 诱导后
期 (7 d) 产生的 ,它可能是沉香螺醇 ( agarospirol) 、枯树醇
(kusunol)和β2沉香萜呋喃 (β2agarofuran)的前体化合物。Qi
等 [19 ]和何梦玲等 [20 ]以白木香根悬浮培养细胞为材料 ,黄绿
墨耳真菌提取物为真菌激发子 ,首次在组织培养物中成功诱
导产生了 22(22苯乙基)色酮化合物 ,而未经诱导的悬浮培养
细胞中均不能检测到色酮类化合物。研究结果表明色酮类
化合物是白木香细胞在逆境状态下重新合成的次生代谢产
物 ,而且白木香细胞的次生代谢物合成机制与白木香整体植
株组织薄壁细胞的次生代谢物合成机制是相似的 [21 ] 。但
是 ,至今关于激发子激发的白木香信号转导途径及激活的基
因或酶尚未报道。
4 　白木香“防御反应结香假说”的提出
近年来在国家科技支撑计划支持下 ,本课题组在海南省
白木香试验基地进行了大量白木香结香试验 ,研究结果表
明 ,物理、化学伤害及真菌侵染均能够诱导白木香结香。各
种伤害 (物理、化学)或真菌侵染均是作为激发子诱导白木香
结香 ,在伤口附近导管中产生侵填体即沉香层。侵填体是指
由于邻接导管的薄壁细胞通过导管壁上未增厚的部分 ,连同
其内含物如鞣质、树脂等物质侵入到导管腔内而形成的 [22 ] 。
当植物处于逆境胁迫 (如病原菌侵染、水涝、冻害、伤害) 时能
够通过产生侵填体这一防御反应进行积极应答。侵填体集
中且快速地在伤口或病菌侵染部位产生 ,使得伤口能被封
堵 ,进而阻止病原侵入 [22 ] 。另外 ,沉香类化合物又是参与植
物防御相关的物质如倍半萜类和 22( 22苯乙基 ) 色酮
类 [23～26 ] 。据此 ,本课题组提出“白木香防御反应结香假说”,
即伤害或真菌侵染均是作为激发子诱导白木香产生防御反
应 ,产生具有抑菌活性的防御物质 (药材沉香的主要化学成
分) ,这些防御物质与细胞其他组分复合形成的侵填体堵塞
了次生木质部的导管和维管束 ,以抵御外界物理、化学伤害
或真菌侵染对白木香的进一步损伤。
5 　结语与展望
近年来 ,植物受外界刺激而诱导的防御反应机制研究已
成为热点 ,特别是激发子诱导的次生代谢反应研究。目前此
类研究很多是从信号通路、转录组学、次生代谢组学等方面
来揭示其机制。针对上述提出的“白木香防御反应结香假
说”,本课题组已从信号通路、转录组学和次生代谢组学 3 方
面开展研究来验证该假说 ,揭示白木香结香分子机制 ,即通
过采用物理伤害或真菌侵染处理白木香 ,通过检测处理前后
信号组分、基因表达谱和次生代谢物变化 ,明确物理伤害、真
菌侵染激发的信号转导及诱导沉香类物质产生的通路 ,揭示
激发子的诱导作用。期望通过这些研究为筛选快速评价物
理伤害及真菌侵染激发白木香结香效果的方法提供依据 ,为
调控白木香结香过程、建立高效结香技术体系奠定基础 ,同
时也为揭示物理、化学伤害及真菌诱导其他物种产生药用次
生代谢产物的分子机制积累数据。
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转录调控因子在中药次生代谢调控中的研究进展
陆 　续 ,王玥月 ,张芳源 ,林秀艳 ,唐克轩
①
(上海交通大学农业与生物学院 ,复旦 —交大 —诺丁汉植物生物技术研究中心 ,上海 　200240)
摘 　要 :许多中药的有效成分为植物次生代谢产物 ,具有重要的药用价值。但次生代谢的产物的量往往很低。转
录调控因子可调控多个参与代谢途径基因的表达。采用基因工程的方法调控转录因子 ,往往可导致植物中该转录
因子所控制性状的较大改变 ,从而提高中药中有效成分的量 ,具有广阔的应用前景。
关键词 :中药 ;转录调控因子 ;次生代谢产物
中图分类号 :R282112 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :0253 - 2670 (2010) 01 - 0159 - 04
Advances in studies on transcriptional regulatory factor in secondary metabolites
regulation of Chinese materia medica
L U Xu , WAN G Yue2yue , ZHAN G Fang2yuan , L IN Xiu2yan , TAN G Ke2xuan
(School of Agriculture and Biology , Fudan2SJ TU2Nottingham Plant Biotechnology R &D Center ,
Shanghai J iao Tong University , Shanghai 200240 , China)
Key words : Chinese materia medica ; t ranscrip tional regulatory factor ; secondary metabolites
　　植物新陈代谢分为初生代谢和次生代谢。初生代谢产
物 (如糖类、脂类和核酸) 存在于所有植物中 ,是维持细胞生
命活动所必需的 ;而植物次生代谢产物是植物中一大类且并
非植物生长发育所必需的小分子有机化合物 ,其产生和分布
具有种属、组织器官和生长发育特异性 [1 ] 。近年来 ,随着对
中药成分研究的逐步深入 ,发现很多中药的有效成分均为植
物的次生代谢产物 ,如青蒿 A rtemisia annua L1 中的青蒿素
( arleannuin ) 、紫草 L ithos permum ery throrhizon Sieb1 et
Zucc1 中的紫草素 ( shikonin) 等。根据生物合成的起始分子 不同 ,可将植物次生代谢产物分为生物碱类、萜类化合物、苯丙烷类及其衍生物等 3 个主要类型 [2 ] 。但次生代谢产物的量往往较低 ,而使用化学合成的方法生产这些次生代谢产物 ,存在工艺流程复杂、成本高等问题。因此 ,人们开始探索提高植物次生代谢产物产量的其他方法。在诸多方法之中 ,植物次生代谢工程是提高植物次生代谢产物产量的最有效方法之一。植物代谢途径是由多种酶参与的多步反应 ,受发育、环境等因素的影响 ,而对单个基因进行修饰有时难以奏效。转录调控因子可调控多个参与代谢途径基因的表达 ,其
·951·中草药 　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 1 期 2010 年 1 月
①　　收稿日期 :2009208212
　　基金项目 :国家“973”计划 (2007CB108805) ;上海市科学技术委员会 (08391911800) ;上海市重点学科建设项目 (B209)
　　作者简介 :陆　续 (1983 —) ,男 ,河南商丘人 ,博士研究生 ,主要从事中草药次生代谢调控的研究。　Tel : (021) 34206180
E2mail :luxu666 @163. com
　　3 通讯作者　唐克轩　Tel : (021) 34206916 　E2mail :kxtang @sjtu. edu. cn