全 文 :收稿日期:2009-10-31 修回日期:2009-11-30
作者简介:刘金珠(1981-),女,河南信阳人,硕士研究生,主要从事桑科植物乳汁研究。
*通讯作者:张和禹,E-mail:zhyheyu@163.com
桑科植物乳汁的研究进展
刘金珠 1,贾国云 1,胡娟霞 1,张和禹 1*,毛艳萍 2
(1.安徽农业大学生命科学学院,安徽合肥 230036;2.河南省吴陈河中心学校,河南新县 465550)
摘 要:乳汁是植物乳汁管分泌的一些特殊物质。植物乳汁作为植物次生代谢产物,往往具有抑菌抗虫作用,许多植物
的乳汁还具有重要的商业价值。本文主要回顾了桑科植物乳汁的生物学功能以及药用价值。其中重点介绍了桑树乳汁
的抑菌抗虫功能以及桑科(桑树,无花果,见血封喉,榕树等)植物乳汁的降血糖,抗病毒,抗癌等生物活性。
关键词:桑科;乳汁;研究进展
中图分类号:S 882 文献标识码:A 文章编号:0258-4069[2010] 02-005-04
Research Progress of the Moraceae Plant Latex
LIU Jin-zhu, JIA Guo-yun, HU Juan-xia, ZHANG He-yu, MAO Yan-ping
(1.College of Life Sciences, Anhui Agricultural University, Hefei 230036 China;
2.Wuchenhe Center School in Henan Province, Xinxian 465550, China)
Abstract: Latex is some special substance that is exuded from Plant latex tube. Plant latex as secondary
metabolites of plant is powerful in against bacteria and insect. Most of plant latex also have significant
commercial value. This article mainly reviews the biological function of Moraceae Plant latex, as well as
the medicinal function. The paper emphatically introduces not only the the powerful function of mulberry
latex in against bacteria and insect, but also the ability to reduce blood sugar, anti-virus, anti-cancer
and other biological activity for Moraceae plant latex (mulberry, fig, antiaris, ficus, et al).
Keywords: Moraceae; Latex; Research Progress
1 植物乳汁
1.1 植物乳汁的一般特性
乳汁是植物乳汁管分泌的一些特殊物质,乳汁
管按是否分节分为分节乳汁管和不分节乳汁管[1]。含
乳汁的植物在自然界极为普遍,据报道,已发现有大
约 12000-36000种植物能分泌乳汁[2,3]。如常见的罂
粟科中的罂粟(Papaver Somniferum)、白屈菜(Cheli-
donium majus);大戟科中的橡胶树(Hevea brasilien-
sis);菊科中的蒲公英(Taraxacum officinale);桑科中
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Bulletin of Sericulture
第41卷 第2期 2010年5月
Vol.41 No.2 May, 2010 5· ·
的桑树(Morus alba)、构树(Broussonetia papyrifera)、
无花果(Ficus carica);夹竹桃科中的黄蝉(Allamanda
vioacea)、长春花(Catharanthus roseus)、止泻木(Hol-
arrhena antidysenterica);萝藦科中的马利筋(Ascle-
pias curassavica)、牛角瓜(Calotropis gigantea);山榄
科中的埃郎氏枪弹木(Mrmusops)等。
植物乳汁的成分复杂,Van Die[1]把构成乳汁的
粗分散相的成分分为七类:(1)多聚异戊二烯烃;(2)
三萜烯醇和甾醇;(3)脂肪酸和芳香族酸;(4)胡萝卜
素;(5)磷脂;(6)蛋白质;(7)无机成分。此外,在某些
植物乳汁中也发现一些特殊物质,如大戟属(Eu-
phorbia)一些植物乳汁中含有各种淀粉粒和维生素
B1,菊科一些植物中含有糖,芭蕉属(Musa)一些植物
乳汁中含单宁。
乳汁因植物种类不同也具有不同的颜色。像橡
胶属(Hevea)、蒲公英属(Taraxcum)、莴苣属(Lactu-
ca)、苦卖菜属(Ixeris)、桑属(Morus)、夹竹桃属(Ner-
ium)和沙参属(Adenophora)的乳汁为白色或乳白色。
大麻属(Canabis)为黄褐色。白屈菜属(Chelidonium)
橙黄色。
1.2 植物乳汁的生物学功能
大量的研究显示,植物乳汁具有防御食草性昆
虫的生物学功能[2,3,5]。据报道,像乳草属植物乳汁中
的强心甾(卡希内酯),番木瓜和无花果乳汁中的半
胱氨酸以及乳汁的粘滞性,这些防御化学物质和蛋
白质在植物防御食草性昆虫时起着有效的作用[6]。
1.3 植物乳汁的商业价值
许多植物的乳汁具有很重要的经济价值。橡胶
树是重要经济植物,它所分泌的乳汁是生产橡胶的
主要原料。橡胶草(Taraxcum kok-sahyz)的根中也含
有 6~28%的橡胶,在我国新疆、甘肃、陕西等地均有
栽培。其它一些乳汁产品,如古塔波胶主要是从产于
马来西亚榄科植物胶木(Palaquim gutta)乳汁中提取
制备的,可用于海底电缆的绝缘体或牙科医生作暂
时的填充物,在我国则用杜仲(Eucommia ulmiodes)
产的杜仲胶代替古塔波胶。儿童咀嚼的口香糖是用
产于热带美洲的山榄科植物人心果(Achras sapota)
的乳汁制成的。一些植物乳汁具有很重要的药用价
值。如罂粟果内所含的乳汁加工干燥即为尽人皆知
的鸦片,它虽有毒,但在医药上用途甚广,有麻醉止
痛、催眠镇痉、止泻、止咳等功效。在番木瓜(Carica
papaya)未成熟的果实里可提取出有消化蛋白质功能
的木瓜素,可供医用。
2 桑科植物乳汁
桑科植物含有乳汁[7],桑科(Moraceae),双子叶植
物,约 53属,1400种,主产热带和亚热带地区。我国
有 10属,包括见血封喉属(Antiaris)、波罗蜜属(Arto-
carpus)、构属(Broussonetia)、柘属(Cudrania)、水蛇麻
属(Fatoua)、榕属(Ficus)、橙桑属(Maclura)、牛筋藤
属(Malaisia)、桑属(Morus)、鹊肾树属(Streblus)等。
桑科植物的乳汁成分也十分复杂,且具有重要
的应用价值。如:桑叶乳汁治痈疖、瘿瘤、外伤出血及
蜈蚣咬伤等;桑皮乳汁可治小儿口疮和外伤出血。构
树叶乳汁有清热,凉血,利湿,杀虫的作用,可用于鼻
衄,肠炎,痢疾;构树皮乳汁利尿消肿,祛风湿,用于
水肿,筋骨酸痛,外用可治神经性皮炎及癣症。无花
果树乳汁涂抹疣体及周围皮肤,可以治疗扁平疣。无
花果乳汁还可以治疗外痔以及小儿吐泻。榕树乳汁
涂患处可治唇疔,牛皮癣等。下面重点介绍桑科中桑
树、无花果,见血封喉,榕树等植物乳汁的生物学功
能及其药用价值:
2.1 桑科植物乳汁的生物学功能
目前关于桑科植物乳汁抑菌抗虫作用方面的报
道主要以桑树为主。朱越雄等人[8]利用大肠杆菌、变
形杆菌等 14种细菌研究发现:桑树乳汁对部分细菌
有明显抑制作用,其中尤其对变形杆菌、链球菌、灵
菌的抑制效果最佳。但尚无法看出有明显的抑菌范
围。此外,桑乳汁的抑菌作用也没有革兰氏染色细菌
的选择性。
Naoya Wasano等[9]最近研究桑蚕之间的关系时
发现,桑树能够防御食草昆虫是因为它的乳汁成份。
并且在桑树乳汁中检测出一种特殊的 56-kDa防御
蛋白质—ML × 56,它含有一个伸展蛋白区域和两个
橡胶蛋白与几丁质蛋白结合区域。ML ×5 6对鳞翅类
昆虫是剧毒的,但对专门食桑的的家蚕却无毒。
Kotaro等[10]研究表明,桑叶乳汁含三个糖苷酶抑
制剂生物碱:1,4-dideoxy-1,4-imino-D-arabinitol
(D.ABl),1-脱氧野尻霉素(DNJ)和 1,4-dideoxy-
1,4-imino-D-ribitol。以含 2~5%的桑叶乳汁的人工
饲料喂饲卷心菜蛾、蓖麻蚕,卷心菜蛾和蓖麻蚕的生
长受到显著抑制;以含 20%的人工饲料饲喂,在第 4
天有很高死亡率。以 100 mg的人工饲料中加入 2~
5μl 2%的 D-AB1和 DNJ,D-ABl的生长抑制效果稍
蚕桑通报 2010年 第 41卷 第 2期6· ·
高。这一结果显示了 DNJ对非家蚕昆虫的毒性。
2.2 桑科植物乳汁的药用价值
Kotaro等[11]等从桑叶乳汁中提取到三种生物碱,
这些生物碱的浓度是 1.5~2.5%(占干重的 8%~18%)
是叶含量的 100倍左右。其中作为桑树乳汁生物碱
中含量较高的一种生物碱 1-脱氧野尻霉素(DNJ),
是一个特有的天然存在的氮糖,在生物体内具有有
效的生物活性(即抑制肠道 α-葡萄糖苷酶)[11,12];该
化合物是一种 D -葡萄糖类的 NH-基取代吡喃糖环
的氧原子。1976年,Yagi等[13]桑根皮中分离得到,这
促使一个概念的提出,膳食桑叶的摄入可利于抑制
血糖水平,从而防止糖尿病。血液循环中的糖几乎全
是葡萄糖,当胰岛素分泌不足或其活性不强,均会使
从食物中摄入、吸收的葡萄糖停留于血液中,不被充
分利用而随尿排出体外,从而导致血糖高于正常值,
形成糖尿病。葡萄糖苷酶参与多种生物过程,如碳水
化合物的消化,糖蛋白的生物合成等。DNJ是所有哺
乳动物 a-葡萄糖苷酶的有效的抑制剂,它能通过降
低碳水化合物的消化和葡萄糖的吸收来降低食后高
血糖,由于这一特性,DNJ可用于治疗糖尿病及糖尿
病并发症,肥胖症和相关的机能紊乱[11,14]。最近,在日
本,朝鲜和其他国家,各种含桑叶的食品被加工,作
为有功能性的食品被商业供给。这些产品也说明了
DNJ的功效。
DNJ作为某些酶的抑制剂能够抑制葡萄糖的修
饰,从而改变了HIV在 CD4+培养细胞中的感染力,也
就是说,DNJ对 HIV具有一定的抑制能力[15]。经 DNJ
对莫洛尼鼠白血病毒(MoLV)的抑制实验表明,DNJ具
有显著的抗逆转录酶病毒活性作用,其 IC50为 1.2~
2.5 μg/ml,且随 DNJ剂量的增加,其抑制力增强[16]。
无花果乳汁中含有大量的多酚化合物,可以作
为人食后抗氧化剂的来源。Wang等[17]利用人胶质母
细胞瘤,肝细胞癌和正常肝细胞做体外实验测试
FFL的作用,确认了无花果乳汁有抵制人类癌细胞
的抗癌活性,并且进一步阐明了其活动机制。无花果
乳汁作用后,AO/EB 染色检测细胞凋亡增加(P<
0.05),癌细胞的细胞增殖,集落形成,Brdu标记指数
下降(P<0.05)。通过 FCM分析,当 ADPRTL1 mRNA
和凋亡指数增加时(P<0.05),观察到 G(0)\G(1)期细
胞数增加,S期和 G(2)\M期细胞数减少。在这项研
究中的发现表明,在一定浓度内,无花果乳汁对一些
人类癌细胞展示了强大的细胞毒性,对正常细胞没
有毒性。这种效果的机理可能与癌细胞的 DNA合成
抑制,细胞凋亡诱导,细胞周期阻滞有关。
在中美洲和南美洲,桑科榕属的一些物种的乳
汁被用作驱虫药。由于这些乳汁中含有一种叫做无
花果蛋白酶(Ficin)的蛋白水解片段,它们被人们当
作驱虫药。观察分别自然感染隐匿管状线虫,四翼无
刺线虫和蝙蝠皮绦虫的 NIH小鼠[18],研究 Ficus in-
sipida Willd和无花果(Ficus carica)乳汁的抗虫活
性。以剂量每日 4 ml/kg,Ficus insipida Willd的乳汁
进食 NIH小鼠胃内,连续 3 d,结果发现 Ficus in-
sipida Willd乳汁可以有效地除去隐匿管状线虫,除
去率达 38.6%,对四翼无刺线虫和蝙蝠皮绦虫的除去
却没什么效果,分别为 8.4%和 6.3%。以剂量每日 3
ml/kg,无花果的乳汁进食 NIH小鼠胃内,连续 3 d,
观察发现无花果的乳汁可以有效地除去隐匿管状线
虫,除去率达 41.7%,对四翼无刺线虫和蝙蝠皮绦虫
的除去却没什么效果,分别为 2.6%和 8.3%。
见血封喉树[19]流出的乳汁是一种剧毒乳汁,乳汁
中含有弩箭子甙、见血封喉甙、铃兰毒甙、铃兰毒醇
甙、伊夫单甙、马来欧甙等多种有毒物质。当这些毒
汁由伤口进入人体时,就会引起肌肉松弛、血液凝
固、心脏跳动减缓,最后导致心跳停止而死亡。人如
不小心吃了它,心脏也会麻痹,以致停止跳动。如果
乳汁溅至眼里,眼睛马上也会失明。其同时也具有很
多的药用价值,如将它的乳汁去毒后,提取其中的有
效成分治疗高血压,具有降压强心作用。Dai HF[20]等
从见血封喉乳汁(Antiaris toxicaria)中分离出来的一
种新的毒见血封喉苷 H(1)。通过高分辨快原子轰击
质谱(HRFAB-MS)和光谱技术(红外,紫外,一维和
二维核磁共振)鉴定了其结构。化合物 1经 MTT法
进行抗肿瘤活性测试。结果发现见血封喉乳汁对慢
性髓原白血病细胞(K562)、人胃癌细胞(SGC-
7901)、人肝癌细胞(SMMC-7721)和人子宫颈癌细胞
(HeLa)的增殖均显示了较强的生长抑制活性。
桑科植物乳汁大多具有一定功效,但也有一些
植物乳汁可导致疾病。垂叶榕,现已广泛用作住房和
办公室室内的观赏植物。它的乳汁可能导致 IgE过
敏:鼻结膜炎,哮喘,血管性水肿,瘙痒,过敏性休克。
在一些职业,如园丁,植物管理员,垂叶榕乳汁可以
诱发接触性荨麻疹。病人中的大多数是过敏症患者。
以非职业性的一个病例为例,研究非遗传性过敏症
患者室内相关的鼻结膜炎。通过 Prick-测试和 RAST
刘金珠,等:桑科植物乳汁的研究进展 7· ·
实验研究垂叶榕乳汁,发现垂叶榕对过敏有积极作
用,移除榕树后可以消除他们的症状,由此可确认垂
叶榕乳汁是致病因子[21]。
3 研究展望
植物乳汁越来越受到人们的关注,而桑科植物
约 53属,1400种,这些植物大都含有乳汁,不同属种
植物的乳汁成分也不一样。已有的研究发现桑树乳
汁中的生物碱和一种特殊的防御蛋白质 ML × 56具
有防御食草昆虫功能,但其中是否还含有其它防御
化学成分有待去发现。除已有的研究发现外,桑科中
的其它植物,如构树、柘树、无花果、见血封喉、榕树
等乳汁中的防御化学成分也有待于更多的科研工作
者去探索。另外,以桑树乳汁为一个突破口,研究桑
树与家蚕的协同进化,也将更加丰富我们了解植物
与昆虫之间的关系。
Kimura T 等 [22]在 2007 年通过实验表明,富含
DNJ的桑叶粉比直接服用普通桑叶粉抑制食后高血
糖作用好得多,因此可开发 DNJ浓缩粉,作为食品补
充剂,预防糖尿病。自然界中,DNJ在桑树乳汁中含
量很高,能否简便、有效地提取桑树乳汁中的 DNJ并
加以利用,这势必会吸引更多的科研工作者进行深
入研究。
桑科植物乳汁的研究还仅仅开始,已有的研究
发现桑科中一些植物如桑树、无花果、榕树等植物乳
汁中的一些成分具有一定药用价值,如何进一步研
究桑科中其它属种植物乳汁的生物学功能以及商业
价值有待探索。
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