全 文 ：第 27卷第 2期
2000年 6月
湖 南 林 业 科 技
Journal of Hunan Forest ry Science &Technology
Vol.27 No.2
Jun.2000
文章编号:1003-5710 (2000) 02-0006-04
金丝桃属植物的生物学研究动态
曾虹燕1 , 周朴华2
(1.湘潭大学化学化工学院, 湖南湘潭 411105;2.湖南农业大学理学院 , 湖南长沙 410128)
摘 要:从植物学特征 , 细胞生物学和组织培养几个方面 , 综述了近年来国内外有关
金丝桃属的研究动态 。
关键词:金丝桃属;细胞生物学;植物学;植物组织培养
中图分类号:S718.3 文献标识码:A
金丝桃属(Hypericum L .)属藤黄科(Guttifeae),全世界约有 400 多种 ,分布极广。我国约
有 55种 8亚种 ,主要集中在西南地区。湖南有 14种 ,常见种有贯叶连翘(H.perfocatum)、元
宝草(H.sampsonii)、小连翘(H.erectum)、黄海棠(H.ascyron)、地耳草(H .japonicum)等 ,其中
11种具较高药用价值 。
国内外约 1/3的金丝桃属植物在民间用于治疗多种疾病 ,如抗抑郁 、消炎 、镇痛 、利尿 、抗
疟疾 、调经及抗病毒等。最近因该属萘骈二蒽酮类物质(金丝桃素和假金丝桃素)具抗病毒和
抗具囊膜病毒活性 ,从而引起人们的极大关注 。金丝桃素为一光敏性物质 ,是一种有前途的内
源光敏剂 ,用于肿瘤光化学诊断与治疗 ,也正因它可使浅色牲畜产生光过敏反应 ,在澳大利亚
等畜牧业发达国家 ,将其视为恶性杂草 。
国外 ,特别是德国对金丝桃属植物进行了广泛的研究 ,而我国较少从事此类研究 。现将本
属的植物学特性 ,细胞生物学和组织培养方面进行概述 。
1 植物学特性
藤黄科是热带代表性植物 ,仅金丝桃属向各个气候带分布 ,为一温带植物。因其地理分布
特点 ,近年来国外有学者将金丝桃属植物从藤黄科中分出来 。植物学家伦德勒推测 ,因它们产
生多而小的种子易于被鸟足携带 ,从而使其分布广泛 ,除南北极 、荒漠地以及大部分热带低地
外世界广布。
金丝桃属多为多年生或一年生灌木状草本植物 ,全株无毛或被柔毛 ,具透明或暗淡 、黑色
或红色腺体 。叶对生 、全缘 ,具柄或无柄。花序为聚伞花序 , 1 至多花。顶生或腋生 ,呈伞房
状。花两性 ,萼片(4)5 ,等大或不等大 ,覆瓦状排列 。花瓣(4)5 ,黄至金黄色 ,偶有白色 ,有时脉
上带红色 ,通常不对称 ,宿存或脱落 。雄蕊联合成束或明显不规则 ,前种情况或为 5束而与花
收稿日期:1999-11-23;修订日期:2000-03-28
瓣对生 ,或合并成 4至 3束与萼片对生 ,每束雄蕊多至 80枚 ,花丝纤细 ,分离至基部 ,花药背着
或多少基着 ,纵向开裂 ,药隔上有腺体。子房 3 ～ 5室 ,中轴胎座 ,或全然为一室 ,具侧膜胎座 ,
每胎座具多数胚珠;花柱(2)3 ～ 5 ,离生或部分合生至全部合生 ,纤细;柱头小呈头状。果为一
室间开裂的蒴果 ,果片具含树脂的条纹或囊状腺体 。种子小。通常两侧或一侧有龙骨状突起
或具翅 ,表面有各种雕纹或囊状腺体 ,无假种皮 ,胚纤细 、直生。
2 细胞生物学研究
2.1 解剖学研究
1997年《美国本草药典》对贯叶连翘(圣.约翰草)的叶 、茎 、花的细胞学特征进行了详细
描述 。贯叶连翘多叶 ,大多数叶含有金丝桃素油腺体 ,有的呈红色 ,位于叶边缘处。上表皮细
胞由微波状的(垂周壁呈念珠状)多边形细胞组成 ,其下为小的栅栏状叶肉 ,下表皮细胞壁为不
规则波状 ,但在叶脉处 ,表皮细胞壁直且呈念珠状。叶的横切面边缘处角质层加厚且光滑 ,仅
下表皮具星月型气孔或偶有不规则型气孔。分枝多 ,嫩茎表皮细胞延长 ,具直 、念珠状的垂周
壁。气孔星月型 ,由两个小的平行毗连的保卫细胞组成 。皮层具厚角组织和腺体。花由花萼 、
花冠组成 ,具大量含金丝桃素的腺体 ,花冠上表皮细胞的细胞壁直 ,下表皮细胞为波状 ,上下表
皮之间的薄壁组织中具油腺 ,常伸长呈红色或黄色 。花药 、花丝典型 ,但不易分辨。花粉粒珠
状或椭圆状 ,具三孔 ,外壁平滑或具少量疣体 。
早在上世纪末至本世纪初 ,分类学家已对该属的植物腺体进行了形态学研究。90年代以
来 ,Cutris和 Lersten对该属的贯叶连翘和 H.balearium 内部分泌结构发育过程和结构特征进
行研究 ,证实分泌结构在该属植物中普遍存在 。Southw ell和 Campbell对贯叶连翘不同器官中
金丝桃素的含量与腺体密度进行对比分析 ,证实二者有正相关。Cellarov a等研究了贯叶连翘
细胞培养再生植株的腺体密度和金丝桃素含量变化规律 ,试图证实金丝桃素是由分泌结构合
成的 ,但他们仅从含量上推测 ,并未有直接证据。直到 1999年 ,刘文哲等[ 2]证实了金丝桃素类
物质是由分泌细胞球(黑色腺点)所合成和积累 ,并发现金丝桃素物质积累在成熟腺体分泌细
胞的中央大液泡中。周围浓厚的细胞质中分布着大量小液泡和高尔基体 、内质网等细胞器 ,推
测高尔基体和内质网可能是这一转化过程的直接参与者 ,最初的转化产物贮存在小液泡中 ,然
后伴随着分泌细胞的液泡化将其贮存在中央大液泡中 ,但还有待于证实。
2.2 染色体的研究
Renata Brutovska[ 3]等对贯叶连翘的胚胎学研究表明 ,贯叶连翘为异源四倍体(2n=4x=
32),细胞培养再生株的染色体有极高的倍数性变异 ,认为这种高度倍数性变异可能是贯叶连
翘的兼性无融合生殖的特殊方式 。证实了二倍体的贯叶连翘再生株的染色体倍数性是稳定
的。正如 Cellarova et al报道:贯叶连翘的倍数性水平与金丝桃素的含量有关 ,异源四倍体的
贯叶连翘其金丝桃素含量最高 。并证实兼性无融合生殖保存了其有性繁殖能力 ,使畸形子代
具繁殖能力 。提出贯叶连翘的有性繁殖与成熟卵细胞发育的授粉时间有关。早在 1994年
Cellarova et al就报道 ,在贯叶连翘不同基因型的子代中和相同基因源的体细胞中 ,其金丝桃素
的形式 、含量以及它们一些形态变化极大 ,促使枝条分化的 BA浓度与金丝桃素的含量和贯叶
连翘腺体的密度无关 。另据 N.Robson[ 1]报道 ,无柄金丝桃(H .augustinii)可能为六倍体(2n=
7第 2期 曾虹燕等:金丝桃属植物的生物学研究动态
6x=54),但未说明与金丝桃素含量的关系 。Tokur , S.[ 4]利用染色体中的最大和最小长度以
及减数分裂是否有规律对金丝桃属中的一些种进行细胞学分类。他研究了土耳其 Origanifolia
地区的一些金丝桃属植物 ,这些种均为二倍体(2n=18),其中 ,有些染色体极小 ,其着丝粒难以
分辨 ,从而不易建立核型图。同源染色体以染色体相对长度来确定。H .aviculariifolium subsp.
和H.aviculariifolium var.Albiflorum 的染色体总长度值最大(28.68＊0.73 槌),而 H.origani-
folium 的值最小(20.79＊0.36槌)。这些种的第一条染色体和第九条染色体长些。H.salsug-
ineum 的减数分裂正常。
3 组织培养学研究
金丝桃属植物的有效成份具有多种药理作用 ,如利用植物组织培养大规模提取这些成份 ,
将会获得巨大经济效益。目前 ,有关金丝桃属植物组织培养的研究 ,国外才刚刚起步 ,而我国
未见报道 。
M .A.Caridoso 和 D.E.de Oliveira[ 5]对 H.brasiliense 的腋芽进行离体培养 ,发现在不含生
长调节剂的 MS培养基上 ,其节芽外植体可分化成枝并长根 ,这与贯叶连翘在 RM 和 MS 培养
上结果一样 ,接种两星期内 ,其节芽生长并形成根 。从而得出 ,此种在含有 IAA 、NAA 和 2 , 4
-D任一种激素的 B5基本培养基中诱导愈伤组织效果最好 ,接种 5d后形成愈伤组织 。分别
在含有 2 ,4-D0.5 ,1.0和 2.0mg/L 的 MS或 B5培养基中 ,所形成的愈伤组织质脆 、褐色 。发
现在浓度为 0.5mg/L 的 2 , 4-D中产生愈伤组织较少 ,而在浓度为 1.0或 2.0mg/L 的 2 ,4-
D中 ,诱导效果相同 。因而 ,在 1.0mg/L 的 2 , 4-D的 MS 培养基中 ,对其进行悬浮培养 ,诱导
产生次生代谢物 ,是进一步研究的方向 。在含 NAA的MS或 B5培养基中 ,诱导产生的愈伤组
织为绿色 。异质 ,大部分质密 。在 10mg/L NAA中诱导产生的愈伤组织较多 ,但在外观上与
5mg/L NAA浓度下诱导形成的愈伤组织相差无几。从而认为 H.brasiliense 与贯叶连翘一样 ,
离体培养再生能力强 。在含 2 ,4-D或 NAA的基本培养基中 ,可诱导产生愈伤组织。用 IAA
(5 ,10或 2.0mg/L)诱导 ,其效果与浓度呈正相关 ,但比前两种激素诱导力低 ,在这种条件下 ,
接种 4星期 ,诱导的愈伤组织质密 ,为绿色。当然 ,这些工作与工业化生产相距甚远 ,有待深入
研究 。此外 ,在离体培养时 ,Medeios D.et al[ 6]报道用从鼠尾草植物 Salriacanariensis L.中提出
的二萜类强抗氧化剂 Rosmand ,可消除加拿大金丝桃 H.canadensis L.的外植体褐变。
Kyoko ishiguro[ 7]等对金丝梅(H.patulum)进行悬浮培养产生愈伤组织含有 3种新的 吨
酮类物质:Paxanthone(9 , 11-二羟基 -5 -甲氧基 -3 , 3-二甲吡喃[ 3 , 2-a] 吨酮 12
[ 3H]), toxyloxanthone和曼果斯廷(r-mangostin)。Alberto C.P.Dias[ 8] 等从贯叶连翘一变种
(H .perforatum var.angustifolium)的愈伤组织中分离出原植物所没有的类黄酮物质:6-C-异
戊二烯基毛地黄黄酮 、毛地黄黄酮 5 , 3一二甲基乙醚和毛地黄黄酮 5-糖苷。但类黄酮总量
极低(0.5 ～ 0.7mg/g 干重),而原植物含类黄酮总量为 14 ～ 70mg/g 干重。可能是由于培养的
愈伤组织缺乏逆境———在自然界普遍存在。自然生长植物中的类黄酮物质的合成主要在细胞
分化期和叶成熟后 ,而培养的愈伤组织无分化。他们用含 4.5μMNAA 和 2.3μMKIN 的 MS
培养基培养 ,用离体培养的再生枝的基段做外植体 ,发现继代 3次后 ,愈伤组织完全脱分化 ,呈
灰奶油色至绿色 ,质脆且稳定(这是比较好的悬浮培养材料)。据 T.kartnig 和 A.Brantner[ 9]
8 湖 南 林 业 科 技 第 27卷
报道 ,将东奥地利的两种金丝桃属植物进行细胞培养 ,发现培养物的金丝桃素含量相当低(约
占天然植物 1%)。假金丝桃素含量无检出 。类黄酮物质:贯叶连翘的第四代继代培养物产生
量约为天然植物的 30%,随后的继代培养物的类黄酮含量渐渐达到天然植物的含量。斑点金
丝桃(H .Maculatum)开始类黄酮含量约为天然的 60%,随后降低至 35%。矢车菊配质类:两
种细胞培养物含量约为天然植物的 4倍 ,培养期 ,其含量继续增高达到天然植株 7倍水平 。其
中 ,寡矢车菊苷配质和聚矢车菊苷配质的比例约为 1∶1。鞣酸:两种培养物中均检测到鞣酸 ,
但每代之间的含量均有变化。这种现象有待进一步研究。
总之 ,金丝桃属植物组织细胞培养的研究现状如下:(1)已证实金丝桃属植物是可以通过
离体培养来繁殖;(2)已找到符合悬浮培养的愈伤组织材料 ,且培养条件并不苛刻;(3)已证明 ,
可应用植物组织细胞技术生产次生代谢产物 。但这些研究仅仅是开始。
尽管通过细胞培养生产药物这方面的最新研究进展增强了我们在不久将来实现工业化生
产的信心 ,但在达到此目的之前 ,仍有许多基础的问题必须予以解决 。
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[ 9] T .Kartnig and A.Brantner.Secondary constituents in cell cultures of Hypericum perforatum and Hypericum maculatum[ J] .
Planta Medica , 1990 ,56:634.
Research tendancy in Hypericum
Zeng Hongyan1 ,Zhou Puhua2
(1.colleg e of Chemistry and chemical Engineering Xiang Tan University , 411105;
2.Natural Science department ,Hunan ag riculture university , 410128)
Abstract:In this paper the research tendancy s in systemic bo tany characterist ics , cy tology and
plant cell and tissue culture were summrized.
Keywords:Hypeiicum;cy tology ;botany;plant tissue culture
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