全 文 :·790· 中草芮 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第5期2006年5月
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霍山石斛生理生化性质的研究进展
吕素芳,郭广君,蔡永萍+
(安徽农业大学生命科学学院,安徽合肥 230036)
摘要:石斛属(DendrobiumSw.)为兰科植物,约有1500种。我国有80种,其中药用石斛有51种。在我国传统医
学中,石斛为常用药材,现代药理研究证明石斛具有抗肿瘤、抗衰老、降血糖等作用。霍山石斛是安徽省特产的药用
石斛,为石斛中的上品。综述了霍山石斛的生理生化、生物学特性、有效成分等方面的研究现状。
关键词:石斛属;霍山石斛;生理生化;生物学特性
中图分类号:R282.71 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2006)05—0790—04
ProgressinphysiologicalandbiochemicalcharactersofDendrobiumhuoshanense
LUSu—fang,GUOGuang—jun,CAIYong—ping
(SchoolfLifeScience,AnhuiAgricultureUniv rsity,Hefei230036,China)
Keywords:DendrobiumSw.;DendrobiumhuoshanenseC.Z.TangetS.T.Cheng;physiologyand
biochemistry;biologicalcharacteristics
石斛属(DendrobiumSw.)是兰科植物,约有1500种,我
国有80种,主要分布于秦岭、淮河以南地区[1]。安徽省霍山境
内野生的石斛有3种:霍山石斛DhuoshanenseC.Z.Tang
etS.T.Cheng(当地称米斛)、铁皮石斛D.candidumWall.
exLindl.、细茎石斛D.moniliforme(L.)Sweet,其中霍山
石斛为石斛中的上品,据《增补本草备要》记载:“斛出霍山,养
胃清热,生津止渴,清虚热,功胜全面。”由于其具有上述功能,
用它代茶生津润喉、嗓音不衰,受到演员们的欢迎。药理研究
证明,石斛具有抗衰老、抗肿瘤、降低血糖的作用,在治疗胃肠
道疾病和治疗白内障方面也有很好疗效。由于其生境狭窄、繁
殖困难、产量很低等原因,加之过度采挖利用和生态环境的恶
化,野生种质资源严重匮乏,已被列入国家重点保护植物。本
文主要从生理生化及有效成分等方面对霍山石斛进行综述,
为进一步研究开发药用石斛提供参考。
1生理生化生态特性
1.1 生物学及生态特征:霍山石斛野生分布地区比较狭窄,
主要在大别山区的安徽省金寨县、岳西县、舒城县、霍山县、
六安市等。一般生于海拔约200~1200m的水旁岩石或树
干上,通风较好的西北、东北向的阴坡潮湿的石壁上或有瀑
布的悬崖石上。通常与地衣、藓类、蕨类等构成小的植物群
落。以密集的须根附着于石壁沙砾土吸收岩层水分和养料,
裸露空气中的须根则从空气中雾气、露水吸收水分,依靠自
身叶绿素进行光合作用。
霍山石斛为多年生草本,行营养繁殖,从母茎基部节上
腋芽形成新苗,通常一枝母茎能发1~3个新苗,茎生活期一
般为3年。茎基部有数条不定根,有分枝,在显微镜下观察,
根的横切面上可见菌丝侵入到根的整个皮层,为内生菌根。
石斛根菌共生的特性是其营养生长不可缺少的因素之一。
收稿日期:2005—10—14
基金项目:安徽省“十五”重大科技专项(01803006)
作者简介:吕素芳(1982一),女,江苏东海人,遗传学专业在读硕士生。Tel:(010)68919571—3508E—mail:lsf3 3@sohu.corn
*通讯作者蔡永萍Tel:(0551)2823795—3192E—mail:swkxl2@ahau.edu.cn
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万方数据
中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第5期2006年5月·791·
苏文华等[2’31认为,石斛是兼性CAM植物,特殊的光合
特性可能是石斛生长缓慢的原因之一。温度对其生长的影响
较为明显,一般要求最适温度为20~23C,生长的最适光强
为2.0×103~2.0×104Ix,适宜的相对湿度为80%左右。相
对湿度、光强与其生长呈负相关,高湿度和高光强抑制石斛
的生长。故石斛栽培时应注意保持空气湿度在一定范围内并
适当遮光。霍山石斛快速生长期在每年的5~7月,主要原因
是该段时间有其适宜生长的温度、湿度和光照,人工栽培时
可以通过调整栽培的环境条件来延长其生长时间[4]。
1.2霍山石斛叶片的光合特性:植物生长的物质基础来自
光合作用合成的碳水化合物,植物的光合能力与生长速度有
着密切的联系。一些兰科植物光合作用有景天酸代谢(cras—
sulaceanacidmetabolism,CAM)途径口],有的石斛属植物已
被确认为cAM植物¨]。
蔡永萍等[7“1以霍山石斛为材料,研究栽培林下与自然
光下叶片的光合速率(photosyntheticrat ,Pn)和叶绿素荧
光参数的日变化、不同光强处理时叶片光合特性及其对光强
的响应。栽培林下,Pn日变化与光强日变化呈显著正相关,
即使下午当光强略增时,Pn都会上升,表明栽培林下光强不
是石斛生长的最适光强,这可能是石斛生长速度慢的原因之
一。自然光下,石斛Pn日变化与光强日变化趋势基本相反,
呈V形,上午随着光强的增加光合速率下降,到10:00光强
大于800pmol/(m2·S),Pn为负值,气孔导度也同时降低,
但夜间和白天都能吸收CO:,所以胞间CO:浓度仍维持较高
水平。可见霍山石斛对光的需求很低,这和苏文华等对金钗
石斛、铁皮石斛的报道一致[z’3]。
石斛叶片的光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ光量子效率
(卯SⅢ)日变化为:在6:00最高,随光强升高而下降,到
14:oo最低,后有缓慢上升,但仍未恢复到开始水平。Demmig
等[钉将Fv/Fm、雪PsⅡ的下降作为植物遭受光抑制的重要特
征,说明霍山石斛在自然光下当光强大于740tumol/(m“
S)时,受光抑制严重。从石斛光合速率对光强的响应来看,霍
山石斛对光强的要求不高,光饱和点、补偿点较低,饱和光强
下的净光合速率(P⋯)和弱光下的表观量子效率(AQY)都
较低,属阴生植物对光强的响应。进行室内光强处理实验表
明:低光强时,随处理光强的增加霍山石斛叶片的P。。上升,
475pmol/(m2·S)光强时最大,后又有所下降。叶片吸收的
光能用于化学反应的组分在低光强下较高,随光强的增加而
降低;叶片吸收的光能用于热耗散的组分则相反以。霍山石
斛叶片PSII光化学效率(Fv’/Fm7)、PSⅡ非循环式电子传
递的中PSⅡ和光化学猝灭系数(qP)均随处理光强的增加而
减少,光强的增加导致了石斛PSⅡ光化学活性下调。这些变
化表明。霍山石斛生长光强一般为38~380pmol/(m2·S),
在大于740弘mol/(m2·S)强光下受到严重光抑制。
石斛的呼吸有其特殊性,光吸收和暗呼吸相等,两者共
占总光合1/2,同化物被呼吸消耗较多,影响积累,因而生长
慢,生物产量低。霍山石斛光合色素吸收高峰在430和663
nm,而430rim处吸收峰比663nm处高,说明其吸收短波光
较多。其所含的叶绿素b的量略高于一般植物,叶绿素a与
b的比值低于3:1,有利于叶片对蓝紫光的吸收,这与其生
长于高山、半阴多散射光、蓝紫光的生态环境相适应,也充分
表现了阴性植物的特性[1“。
1.3霍山石斛茎中抗氧化酶等活性物质及内源激素等的变
化:石斛的主要药用部分是茎,对茎中与衰老有关的生理指
标进行测定、分析,有利于建立科学合理的采收标准。这样既
能提高产量,又能最大限度地利用其药用价值。
MDA是植物衰老过程中膜脂过氧化产物,其量的高低
反映植物衰老过程,SOD、POD、CAT等酶是清除氧自由基
的重要酶系Cu]。蔡永萍等[I钉测定了霍山3种石斛茎中抗氧
化酶的变化。结果MDA及SOD、POD、CAT3种酶活性均为
一年茎<二年茎<三年茎;说明霍山石斛茎细胞膜脂过氧化
程度逐年增大,但3年茎仍有较强的清除自由基能力。对茎
中可溶性蛋白质的测定也有相同的结果,即三年茎中量最
高。故对霍山石斛的采收应采用“存三去四”的原则,即移栽
3年后开始采割,剪去4年以上老茎,保存3年以下幼茎。
植物激素是调节植物生长、休眠及萌芽的生理因素之
一,因此,探讨其内源激素的变化规律与茎高生长的关系,对
于揭示植物激素对石斛茎生长的调控,以及合理指导其人工
栽培技术有重要的意义。蔡永萍等[133对霍山石斛内源激素
GA、ABA的变化与茎高生长的相互关系进行了研究,结果
表明:茎高生长与内源GA水平呈显著正相关,与内源ABA
水平呈显著负相关;茎中内源GA和ABA水平均较高,且
ABA在生长后期迅速上升;合适的GA/ABA比值是影响石
斛茎高生长的重要因素,GA/ABA比值低可能是茎高生长
缓慢的原因之一。
1.4霍山石斛杂交F。代的有效成分及生理特性:蔡永萍
等[141以米斛为母本,细茎石斛为父本进行人工杂交得F。
代,对它们一、二、三年茎的生理指标进行研究,结果F。代生
长量表现为近细茎石斛的特性,而有效成分则表现出近米斛
的特性:多糖量为米斛>F。代>细茎石斛;生物碱量为米
斛>F。代>细茎石斛,F。代的生物碱量接近米斛;蛋白质量
为米斛>F。代>细茎石斛;F。代一年茎的总氨基酸量略低
于米斛,三年茎低于2亲本,二年茎超过2亲本。说明F。代
综合了亲本的优点,在生长量提高的同时有效成分积累也得
到提高。
光合特性方面,F,代表现为近细茎石斛的特性,茎叶片
数、单叶面积、比叶重为米斛
合速率高于2亲本且差异较显著,叶绿素a、b比值低于2亲
本但差异不显著,说明F,代具有较高的光合能力。内源激素
水平的关系为:ZR为米斛>细茎石斛>F,代,GA。+。、ABA
为米斛>F。代>细茎石斛,对它们过氧化物酶(POD)、酯酶
(EST)同工酶谱进行研究发现,F。代有2个亲本共同的
EST同工酶谱,同时产生了2条新的特征谱带,F,代有米斛
的1条特征EST谱带。说明F。代结合了2亲本的特征谱
带,又表现出杂交后代的特性。由此看出,利用杂交可以提高
万方数据
·792· 中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第5期2006年5月
亲本石斛的品质,达到种质改良的目的。
2有效成分及其药理作用
几十年来,中外学者对石斛属植物的化学成分进行了大
量的研究,发现石斛属植物中化学成分类型多样,包括多糖、
生物碱、微量元素、氨基酸、抗癌菲、类黄酮等。
于力文等L15]对安徽霍山3种石斛的叶、根及不同生长
年龄茎中重要营养成分进行了测定,发现可溶性多糖在霍山
石斛中的分布规律为叶>根>茎;二年生茎中含可溶性多糖
量最高,三年生茎下降;多糖为非淀粉类中性多糖,不含还原
糖。石斛多糖是石斛属植物中发挥药理作用的主要成分,具
抗肿瘤、抗衰老、抗辐射等作用。近年来石斛多糖的研究正逐
渐引起人们的重视。罗慧玲等n63已报道石斛多糖能增强脐
带血和肿瘤病人外周血LAK细胞体外杀伤作用。有人研究
证明石斛多糖能显著降低肾上腺素、四氧嘧啶引起的糖尿病
小鼠的血糖水平,提高四氧嘧啶性糖尿病小鼠的葡萄糖耐受
量,但对正常小鼠的血糖水平无影响[1⋯。可见,石斛多糖具
有明显的降血糖作用,是一种值得开发利用的降糖产品。
生物碱类成分是最早从该类植物中分离得到的化合物。
生物碱具有清音明目、养胃清热、止痛、退热作用,还可用于
降低心率、血压,减慢呼吸,具有强壮作用并可解巴比妥中
毒。近年来还证实石斛生物碱具有抗菌作用,并认为可能有
抗癌的功效。据分析石斛含有多种生物碱。如石斛碱、石斛次
碱、石斛胺等。丁亚平等[181对安徽霍山3种石斛的总生物碱
进行研究,发现霍山石斛总生物碱质量分数为0.0291%;从
各部位来看,生物碱量呈现叶>(成熟期)茎≈根的规律。目
前对霍山石斛生物碱的研究多限于提取工艺、定量测定等方
面,关于人工培养过程中生物碱积累的条件、合成途径及生
物碱分离纯化与鉴定的研究还未见报道。
丁亚平等口9]研究表明,霍山石斛中Ca、Mg、K量较高,P
较低,几乎含所有的人体必需元素,其中Zn、Cu、Fe、Mn,Sr
量较高,这也许与其功效有一定的联系。从石斛根、茎、叶3
个部位来看,所含的微量元素种类及量有差别。几乎各种元
素的量在茎中最低,Fe、Al、V、Cr、Zn、Ni、P在根中较高,B、
Ca、Mg、K、Mn、Sr、Ba在叶中最高。
游离氨基酸也是石斛中的主要有效成分之一。吴庆生
等H0]的研究发现,霍山石斛中含人体必需的7种氨基酸,根
中胱氨酸的量高于其他部位,三年生茎中精氨酸量高达
2.01mg/g;不同生长期及不同部位中游离氨基酸总量是不
同的,一年生茎中游离氨基酸量最高。
3展望
近年来,对石斛进行组织培养方面的研究比较多,特别
是种子萌发、试管苗生长条件(如何选用外植体、培养基、激
素、温度、光强、pH值、外源添加物等)等方面均取得很大进
展。目前石斛人工培养的关键问题是如何解决试管苗的移
栽。因为霍山石斛对生态条件的要求极为苛刻。故这方面仍
需做更多的探索。而国外则在分子生物学方面做较多的研
究.如对石斛体内某些重要的酶进行克隆与功能性分析,已
获得转基因石斛等f2”“]。
在野生植物资源遭到严重破坏的今天,为了达到石斛资
源利用的可持续发展,今后研究的重点更应该集中在以下几
个领域:(1)细胞培养。改进细胞系选择的方法,发展新的培
养方法以提高大规模培养的效益,深入研究细胞中次生物质
的代谢途径和调节方式,使细胞培养方法发展成为类似微生
物发酵工业一样的技术。(2)天然产物的开发和利用。应注意
化学成分和药理研究的紧密结合,在进一步提取分离一些新
的天然活性成分、研究已知化合物新的药理作用的基础上,
探索活性成分的作用机制和构效关系。(3)活性成分的化学
合成。应加强对活性成分合成途径的研究,对活性成分的结
构修饰和改造,特别是酶学等生物技术在合成方面的应用也
将具有很好的前景。(4)基因工程。这方面研究起步较晚,进
展较缓慢,主要是尽快找到合适的基因转化的载体、克隆有
效成分的功能基因等。
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大青叶的研究进展
武彦文1‘2”,高文远1,肖小河3
(1.天津大学药物科学与技术学院,天津300072;2.天津科技大学食品科学与生物技术学院,
天津300222;3.中国人民解放军第302医院中药研究所,北京100039)
摘要:大青叶是常用的清热解毒药,具有抑杀病原微生物、提高机体免疫力等作用,临床上用于流感、腮腺炎、肝
炎和肿瘤等。近年来有关大青叶化学成分、药理作用及质量评价报道较多,取得一些积极的进展。但大青叶清热解
毒的物质基础和真正反映其内在品质和药效的规范化质控标准与方法均影响了大青叶的推广应用。现综述国内外
近10年来大青叶及其代用品化学成分、药理作用和品质评价的研究进展,为今后大青叶的后续研究与应用提供必
要的参考。
关键词:大青叶;药理活性;质量评价
中图分类号:R282.71 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2006)05—0793一04
AdvancesinstudiesonFoliumIsatidis
WUYan—wenl’2’3,GAOWen—yuanl,XIAOXiao—he3
(1.CollegeofPharmaceuticalScienceandTechnology,TianjinUn versity,Tianjin300072,China;2.College
ofFoodScienceandBioengineering,’rianjinUnivers tyofScienceandTechnology,Tianjin300222,
China;3.InstituteofChin seMateriaMedica,302HospitalofPI。A,Beijing100039,China)
Keywords:FoliumIsatidis;pharmacologicalactivities;qualityevaluation
大青叶是我国的传统中药,为十字花科植物菘蓝Isatis
indigoticaFort.的干燥叶,同时商品中也常采用蓼科植物
蓼大青eolygonumtinctoriumLo r.、爵床科植物马蓝Baph—
icacanthuscusia(Nees)Bremek.和马鞭草科植物路边青
Clerodendroncyrt ph>rllumTurcz.作为大青叶的代用品。这
些药用植物均具有清热解毒、凉血消斑的功效,用于温邪入
营、高热神昏、发斑发疹、黄疸热痢、痄腮喉痹、丹毒痈肿。临
床上则用作治疗各种病毒性流行感冒、流行性腮腺炎和病毒
性肝炎等感染性疾病[1]。本文综述了国内外近10年来大青
叶及其代用品的化学成分、药理作用和质量评价等方面的研
究进展,以期望为大青叶的进一步研究与应用提供参考。
1化学成分
1.1 吲哚类化合物:4种大青叶都含有靛蓝(indigo)、靛玉
红(indirubin)[2:,菘蓝叶中含菘蓝苷B(isatanB,有的也称大
黄素B和靛红烷B)c“,马蓝叶中含异靛蓝(isoindigo)E43。
1.2喹唑酮类化合物:4种大青叶中均含有4(3H)喹唑
酮[5],马菘蓝叶、马蓝叶和蓼蓝叶含2,4(1H,2H)喹唑二
酮啪和色胺酮(tryptanthrin)[“。
1.3芥子苷类化合物:菘蓝叶中含有芸苔葡萄糖硫苷(glu—
cobrassicin,芥苷)、新芸苔葡萄糖硫苷(neoglucobrassicin,新
芥苷)、1-磺基芸苔葡萄糖硫苷(glucobrassicin一1-sulfonate,
1一磺基芥苷)[4]。
1.4其他:菘蓝叶中含有含硫类化合物1一硫氰酸一2一羟基一3一
丁烯[33和邻氨基苯甲酸、苯甲酸、丁香酸、水杨酸、棕榈酸等
收稿日期:2005—10—22
基金项目:国家自然科学基金资助项目(39970911,30371724);国家中医药管理局科研基金资助项目(2000一J—Q一1)
作者简介:武彦文(1973一),女,内蒙古包头人,博士研究生,主要从事食品与中药的化学分析研究。E—mail:wu—yanwen@163.com
*通讯作者肖小河Tel:(010)66933322E—mail:pharmacy302@sohu.corn
妇
幻
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瞳
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口
口
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万方数据
霍山石斛生理生化性质的研究进展
作者: 吕素芳, 郭广君, 蔡永萍, L(U) Su-fang, GUO Guang-jun, CAI Yong-ping
作者单位: 安徽农业大学生命科学学院,安徽,合肥,230036
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2006,37(5)
被引用次数: 8次
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