全 文 ：第 卷 专辑 陕 西师范大学学报 自然科学版
年 月
文章编号 一 一 一
新疆雪莲研究进展
鲁宵宇 , 覃建兵
新疆师范大学 分子生物学与生物信息学研究室 , 新获 乌鲁木齐
摘 要 新橙雪莲 ￡ 为新获特有珍稀名贵药材 , 具有很
高的药用价值 本文概述了新橙雪莲的形态分布 、 化学成分 、 药理作用 、 细胞及组织培养和分子生物
学等方 面研究进展 , 并对新盛雪 莲今后的研 究发展方向进行 了展望 , 为相关研究工作提供必要的参
考 , 最终为实现对新脸雪 莲的资源保护和合理开发利 用服务
关健词 新挂雪莲 化学成分 药理作用 组织培养 基 因克隆
中图分类号 文献标识码
, 一
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, ,
, , 一 ,
,
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,
,
“
新疆雪莲又名天山总苞雪莲 、 雪莲花 、雪荷花
等 , 为菊科凤毛菊属多年生草本植物 , 属国家三类珍
稀植物 , 国家二级濒危植物 , 是新疆特产名贵植物药
材 , 具有活血通经 、散寒除湿 、强筋壮阳等功效 由于
新疆雪莲生长环境特异 , 生长缓慢 , 人工栽培困难 ,
加上长期以来人们对雪莲资源粗放型和掠夺性 的采
挖 , 使这一珍贵药物植物资源严重匾乏 , 目前自然资
源已难以满足临床上 日益增长的需求 因此大力开
展对野生新疆雪莲的保护 , 同时通过多种途径来实
现新疆雪莲大规模可持续利用具有十分重要的意
义 本文从四个方面对新孤雪莲的研究进展进行综
述 , 并对其研究前景进行了展望
新疆雪莲的形态分布研究
新疆雪莲产于我国新疆 , 生长于雪线以上海拔
的高山草甸 、高山冰碳石和流石滩
收稿 日期 一 一
基金项 目 新祖维吾尔自治区高校科研项 目 科技部援获计划项目 。。 一
作者简介 鲁宵宇 , 女 , 硕士研究生 , 主要从事植物分子生物学方面研究
, 通讯作者 覃建兵 , 男 , 教授 研究方向为植物生物化学与分子生物学及作物遗传育种
DOI :10.15983/j.cnki .jsnu.2009.s1.018
专辉 香宵宇 等 新疆雪莲研究进展
石隙 、 悬崖 峭壁石缝 等处 , 有 的甚至 生长于 海拔
一 的高地区 天 南北均有分布 , 特
别是在新疆的伊犁地区有着丰富的资源
有关新疆雪莲的形态生物学研究国内学者曾对
其进行了一些报道 新疆雪莲花粉粒形状为钝三角
形或类圆形 , 具 沟 , 外壁有刺状突起 川 新疆凤毛
菊属植物的分类进行了整理 , 记载新疆雪莲形态特
征 , 生长环境 〔 通过野外观察与室内实验发现新疆
雪莲其营养生长阶段 , 其植株具短缩茎 , 叶基生 , 密
集呈莲座状 进入生殖生长的植株 ,地上茎一般高达
一 , 近顶端苞叶多枚 , 将复头状花序包裹 雪
莲根的初生结构 , 其初生木质部为二原型 , 木质部及
韧皮部的发育均为外始式 以及在其他植物根 中很
少见的木栓形成层起源于近表皮的皮层细胞 〔 〕
新疆雪莲生境为弱酸性土壤 , 以有性繁殖方式
进行繁殖 , 由于气候寒冷 , 一般植物在高海拔地带无
法生存 , 而雪莲却能在零下几十度的严寒中生长 , 说
明雪莲具有极强的抗寒性能 ` 〕 新疆雪莲不仅具有
很强的抗寒性和利用有效积温的生理功能 , 还有一
套能在高海拔的冰川上旺盛生长适应缺氧环境的形
态解剖通气结构 ,在植株基部每年形成一轮多层莲
座状叶片的同时 , 其轴心就长成一个致密的横隔 ,这
一性状的发现为识别新疆雪莲植株生长年龄提供了
可靠的指标 〔 〕 对新疆雪莲生长环境 , 形态以及解剖
学等方面研究不仅可以了解植物体内特殊成分的形
成积累与生长环境间关系 , 同时对新疆雪莲资源繁
殖和有效成分的提取提供必要的理论依据
新疆雪莲化学成分和药理作用研究
在被用作民间草药的雪莲中 , 对药材化学成分
和药理作用研究较多的就有新疆雪莲 , 由于其独特
的生存环境一般植物根本无法存活 , 而新疆雪莲却
能在零下几十度的严寒和空气稀薄的缺氧环境中傲
霜斗雪 、顽强生长 这种独有的生存习性和生长环境
使其天然而稀有 , 也正是这种独特的 自然环境使其
体内积累了十分丰富的活性化学成分 , 并造就了它
独特的药理作用和神奇的药用价值 下面就近年来
对新疆雪莲化学成分和药理作用的研究分别加以概
述
化学成分的研究
新疆雪莲作为珍稀药用植物资源 , 由于其植株
中含有多种与其传统功效有关化学成分 , 因此化学
成分的研究不仅可以为其药用部分的适时采集和合
理利用提供参考 , 也可以为寻找新疆雪莲适应的活
性物质提供新的思路 运用多种先进化学分析方法
确定了在新疆雪莲中含有的黄酮类及黄酮昔类 、 糖
类 、生物碱 、 倍半菇内醋及内醋昔 、 街体类 、 木质素
类 、 香豆精类 、葱酿类和其他化合物共 个 〔 〕
从新疆雪莲中分离出了黄酮类化合物 , 如具有
抗癌活性的 , , 一三经基守 , 一二 甲氧基黄酮和 ,
, 一三经基一 一甲氧基黄酮 即粗毛豚草素 , 芦丁 、懈
皮素等 , 以及多种菇类及其衍生物 份旅烯 、 一 金合
欢烯 、薪酮 、 一 竺烯 、石竹烯等
另外还从新疆雪莲中分离鉴定出一种新的倍半
菇内醋生物碱—大苞雪莲碱 一种新的倍半菇内醋 —雪莲内醋和 多种挥发油组分 以及具有较好止血作用 的紫丁香昔 、 正 丁基一民 仆 毗喃果糖
贰 “
从新疆雪莲全草中首次分离得到 份谷菌醉 、 胡
萝 卜昔 书一苯基乳酸 、 丁二酸 、 唬拍酸 、 原儿茶酸 、紫
丁香昔等化合物
首次从新疆雪莲乙醇提取物中分离得到香豆素类
物质蛇床子内醋 、佛手内醋 、花椒香豆素等 个 〔`。 〕
在新疆雪莲植株中还有 种氨基酸 , 但植株不
同部位必须氨基酸 占氨基酸总量存在差异 , 必需氮
基酸所占比例最高的为亮氨酸 , 其次为撷氨酸和赖
氨酸 川
药理作用研究
新疆雪莲的化学成分十分复杂 , 含有多种有药
理活性的化合物 , 因此其药理作用十分强大 , 具有除
寒壮阳 、调经止血和祛痰等多种功效 , 目前对其研究
主要集中在以下几个方面
抗风镇痛作用 新疆雪莲花总碱和 乙醇提
取物 ,对蛋清引起的大鼠后躁关节急性炎症有较强
的对抗作用 , 总碱可降低家兔皮肤血管的通透性 ,使
离体兔耳血管收缩 与乙醇提取物作 用相反 新粗
雪莲中总黄酮的抗炎作用虽然不 同与总碱 , 但其对
大鼠蛋清性关节炎症也有明显的对抗作用和镇痛作
用 ,
对心血管系统影响 据报道新疆雪莲中的
芹菜素等黄酮素类可以缓解 、 降低血脂和胆固醇 ,有
明显的降压作用 , 雪莲总碱和总黄酮还有降低麻醉
家兔和麻醉犬血压的功能 〔` , 〕
抗肿瘤和促进 细胞免疚作用 新疆雪莲中
的某些黄酮类化合物对腹水性肝癌细胞 、 癌
细胞和 癌细胞的 具有抑制作用 雪莲中
多糖有营养和增强机体免疫力的特点 , 雪莲煎剂有
增强巨噬细胞吞噬功能和促进细胞免疫作用 〔
陕西师范大学学报 自然科学版 第 卷
消除 自由基及抗疲劳作用 研究表明 , 新疆
雪莲的粗毛豚草素和金合欢素等具有消除超氧阴离
子 自由基和抗 过氧化酶氧化的能力 , 新疆
雪莲花多糖能降低小鼠耗氧量 , 延长游泳时间 , 起到
抗疲劳作用 〔`“ 〕
终止妊娘和收缩子宫作用 新疆雪莲中多
糖能使子宫收缩加强 , 而且在促使子宫收缩的同时
可促进内源性前列腺素的合成 , 从而起到终止妊娠 、
调经止血 、增强机体免疫力的作用 〔` ,
其他作用 研究表明新疆雪莲还具有抗菌 、
抗辐射 、防止染色体损伤 、抗寒 、 耐高山缺氧 、解痉 、
平喘等多种功效 〔` 〕
新疆雪莲组织培养与人工繁殖研究
国内对新疆雪莲组织培养研究起步较晚 , 但目
前此方面已开展了不少工作 首次以新疆雪莲的茎 、
叶片 、小头状花序 、 花托等部位的外植体 , 诱导 出愈
伤组织 , 获得丛生芽 ,试管苗的成活率仅 左右 ,
愈伤组织分化频率很低 〔` 〕 近年来 , 学者们通过调
节激素和激素浓度配比 , 以及光照条件 、 值等条
件做了大量研究工作 , 例如 以幼嫩的新疆雪莲无菌
苗叶片作外植体 , 研究表明适宜的愈伤组织诱导培
养基为 一 , 芽 分化
的培养基为 一 岁 岁
, 生根培养基为 十活性炭
, 试管苗成活率虽可达 , 但愈伤组织分化
频率不足 “ 利用发根农杆菌 、 、
感染新疆雪莲的叶片 、 叶柄和根 段外植
体 ,诱导产生了毛状根 , 并由毛状根获得再生苗 〔 〕
研究发现 和 一 组合使用 比 、 一 、
, 一 单独使用更有利于愈伤组织的形成 , 培养
基对新疆雪莲愈伤组织诱导和生长均最为有利 , 但植
株再生频率最高平均不足 〔
以新疆雪莲无菌苗的不 同器官为 外植体 , 在
基本培养基上培养 , 探索新疆雪莲体外直接器
官发生的快繁途径 结果表明 新疆雪莲不同外植体
直接再生不定芽的效果不 同 , 以真叶为外植体直接
再生芽频率最高 , 在 一
, 一 培养基上 芽诱导率
可达 在 一
上 , 芽 的 增 殖 生 长 效果 好 在
岁 上 , 内生根率达 在珍珠
岩 腐叶 土 为 , 的 基 质 中炼 苗 , 成 活 率达
〔` 〕 在新疆雪莲的悬浮培养方面也做了初步
探索 ,研究了不同培养基 、培养基初始 、 碳源 、 接
种量 、植物生长物质含量对雪莲细胞生长和黄酮合
成的影响
有关新疆雪莲的人工栽培也取得一定进展 , 据
报道 , 新疆巴音郭楞蒙古自治州已在低于其正常生
长环境海拔 以下栽培成功 , 而且其有效成
分黄酮还高于野生雪莲的含量 自 年起谭敦炎
等在天山 号冰川观测站建立了小面积的雪莲人工
种植园 , 年和 年又分别在巩留林场及兵
团奇台农场等地建立了人工种植基地 , 目前的种植
园规模已达 据报道奇台农场通过三年
的人工栽培 ,使在严酷的高山条件下生长缓慢至少
要 一 年才能开花结果的新疆雪莲可提前两年开
花 , ,
新疆雪莲分子生物学研究
目前 , 对新疆雪莲功能基因方面的研究报道极
少 , 新疆雪莲多生长在高海拔地区 , 能够耐受低温 ,
在对寒冷的长期适应中逐渐积累形成特异的抗寒或
耐寒基因 ,形成了比较稳定的遗传性状 , 从而产生了
适应极端低温环境条件的生存机制 用基因枪法将
含有雪莲凝集素 基因的重组质粒导入水稻
未成熟胚和成熟胚愈伤 , 部分转基因子代植株对稻
飞虱产生一定抗性 〔“ “ 〕 利用天山雪莲试管苗 , 建立
富含叶片全长 。 的文库 , 为研究雪莲植物的抗
寒机理及获得有效的抗寒基因奠定一定基础 以经
过低温驯化的新疆雪莲的叶片为材料分离了 个新
的冷诱导基因 。 在经过冷邵化
较长一段时间后 , 可检测到此基因转录本的存在 ,初
步预测其编码产物可能具有抗冻活性 〕
利 用
技术构建了雪莲全长 。 文库 , 所
测序列经 检索 和生物信息学比较 , 共有
个序列为非冗余数据 , 其 中有 个 片段
序列在 上无明显的同源性 , 个片段与
已报道的基因有较高的同源性 〔” 这些 数据
为进一步筛选和克隆雪莲特异性表达基因提供了材
料平台 , 为雪莲基因组数据增补了大量信息 虽然当
前基因数据库中对新疆雪莲的序列已有部分记载 ,
也成功分离一些特殊功能基因 , 但 已分离克隆的多
为抗寒抗冻基因 , 新疆雪莲植株中还具有许多特殊
功能基因 , 如植物次生代谢产物合成的关键基因分
离克隆却鲜有报道 , 这在一定程度上不利于对新孤
雪莲的药用成分的可持续性开发利用
专挥 鲁宵宇 等 新接雪莲研究进展
展望
综上所述 , 新疆雪莲作 为新疆特有的珍贵的药
用植物资源 , 已越来越受到人们的关注 , 目前由于新
疆雪莲生境特异 ,人工栽培困难 , 加上长期以来过度
放牧和人为的无计划采挖 ,粗放型和掠夺性使用 ,使
这一资源量逐渐减少 , 如今新疆雪莲已处于濒危的
境地 , 随着人们对新疆雪莲新的药理学作用认识的
不断深入 ,需求量也将不断扩大 , 如果资源供给问题
得不到有效解决 , 新疆雪莲本身脆弱的原生生态系
统就难以得到维持和保护 , 这必将导致新疆雪莲生
物资源的减少 , 可是目前对新疆雪莲基础理论方面
研究还不系统 , 对此方面 的研究报道也只在初步阶
段 今后研究发展方向如下
提高当地人民保护意识 , 加强管理 , 改善利
用方式 , 建立自然资源保护 区以实现对野生新疆雪
莲资源的保护
确定新疆雪莲中活性药物部分的成分和结
构 , 同时完善新疆雪莲质量评价体系 , 进一步优化新
疆雪莲细胞 、组织和器官培养的条件 , 建立新疆雪莲
植株高频再生体系 , 解决新疆雪莲人工栽培及快速
繁殖方面技术问题
采用现代生物技术手段 , 利用植物细胞培养
技术提高新疆雪莲细胞培养体系中主要药效成分含
量 , 生产有用次生代谢产物 ,有效合理利用资源并开
发新资源 , 提高经济利用价值
采用现代生物信息学与生物技术相结合手
段分离克隆次生代谢产物合成关键功能基 因 , 深入
对新疆雪莲黄酮类等活性物质的代谢途径 、 调控方
法 、关键酶基因的克隆及高效表达体系 的建立等方
面的研究
除此之外 , 在新疆雪莲病理 、抗寒性 、抗辐射等
方面还有很大的开发潜力 , 分离新疆雪莲中生理活
性物质 , 直接应用到新疆雪莲新产品的开发中 , 对扩
大新疆雪莲资源的应用范围 , 增加其产品的科技含
量 , 提高人们的生活质量具有重要的意义 也将对认
识和开发利用新疆雪莲资源产生深远影响 , 并带来
巨大的社会效益和经济价值
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〔责任编辑 王 勇〕