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杜仲药理作用探讨

1杜仲的繁殖与保护

1.1无性繁殖和其他所有栽培林木一样,良种选育是杜仲资源开发中极其重要的基础性工作,但杜仲树体高大,生长周期长,生长环境较难控制,采用常规方法进行育种很难实施。赵树泉通过实践研究提出了插根育苗、树蔸育苗、休眠枝扦插育苗等无性繁殖的方法[4]。马小峰等通过对不同生长素种类、不同浓度二因素随机区组设计,得出杜仲扦插育苗以ABT1号生根粉,浓度为1.0mg/L,采穗母树为1年,扦插时间以6月中旬为最好[5]。孟宪民等也提出利用杜仲的萌枝力极强这一特性进行无性繁殖,以获得新的植株。其方法为在冬季结合施肥,松动根际周围的土壤,损伤其部分侧根,促使其产生根蘖条,第2年将萌蘖产生的小苗移走定植。也可将老龄杜仲伐后,加强水肥管理,促使其萌生蘖条,在蘖条基部进行刻伤并培土,待第2年蘖条产生新根后分离定植[2]。

1.2组织培养研究杜仲繁殖主要采用播种育苗方法,但其是雌雄异株,定植10年以上才能开花结果,种子结实有限,靠种子繁殖难以满足发展需要。据报道,采用组培的方法繁殖杜仲,生产周期短,繁殖系数高,成本低,经济效益高。另外,组培快速繁殖可以保证种苗形状一致,克服种子繁殖苗木观赏形状不一致的缺点,提高苗木的商品规格,有利于进行工厂化生产。李俊红等通过实验得出,杜仲组织培养的不同培养阶段优化的最适培养基分别为:诱导愈伤组织的最适培养基为MS+1.5mg/LNAA+2.0mg/LBA,诱导率为95%;愈伤组织继代增殖最适培养基为MS+1.0mg/LNAA+2.0mg/LBA,成活率为98.5%;不定芽分化的最适培养基为MS+0.5mg/LNAA+2.0mg/LBA,分化率为40%;最适生根培养基为1/2MS+1.5mg/LIBA,生根率为92.5%[6]。

1.3杜仲内生真菌的研究近年来随着人们对内生真菌研究的深入,发现通过人工发酵方法生产与其宿主植物相同的特有药用活性成分是可能的。谢辉等[7]从杜仲的叶片中分离出的内生真菌代谢产物具有抗氧化活性作用。王梅霞等[8]从采自江苏和陕西的杜仲组织中共分离获得254株内生真菌,根据形态学特征鉴定分属于9个属。研究结果表明从不同地点杜仲组织中以及从杜仲不同部位组织中分离获得的内生真菌的类群与分布存在明显差异。沈书庆等[9]由杜仲植株的根、茎、叶分离到内生真菌,分别对各菌株进行液体培养,筛选出能产生与杜仲药材相同或相似黄酮类化合物的内生真菌。苏印泉等[10]以金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌为测试菌种对杜仲根、茎、叶中分离出的20株内生真菌及其次生代谢物进行抗菌活性筛选,结果表明:有15个菌株至少对1种实验细菌具有抑菌活性,19株的代谢产物至少对1种实验细菌具有抑菌活性,其中有3株内生真菌及其次生代谢产物对测试病原细菌均有较强抑制作用。李爱华等[11]从树龄达7年以上杜仲皮中分离得到122株内生菌,其中真菌75株,细菌47株,经摇瓶培养后分析各菌株产松脂醇二葡萄糖苷(PDG)的能力,结果发现有8株菌能产生PDG,最高产量可达13.387mg/L。因此,探索通过内生真菌产生与宿主植物相同成分的这一途径,将对杜仲的保护提供新的思路。

1.4遗传多样性研究杜仲作为古老的稀有物种和重要经济植物,需要得到很好的保护。保护一个物种不仅要保存一定的个体数量,更重要的是要有目的的尽可能多地保存其种内的遗传多样性。王瑷琦等采用随机扩增多态DNA(RAPD)方法对杜仲的16个群体、260个个体进行遗传多样性分析,结果显示用10个随机引物共扩增出110条清晰条带,其中多态性条带为106条,总的多态位点百分率为96.36,平均多态位点百分率为38.92。Nei’s基因多样性指数H=0.2461,Shannon’s多态性信息指数I=0.3868。基因分化系数Gst=0.4244。杜仲种内具有丰富的遗传多样性,而不同群体内部的遗传多样性低。因此,针对杜仲群体间遗传分化大,群体内遗传多样性普遍较低的特点,保护其遗传多样性需要尽可能多地保护更多的种群。同时应加强对原生母树的调查与保护工作,包括对散生于农家庭院周围的半野生资源的保护。针对杜仲种内丰富的形态和遗传变异,需继续开展形态变异与遗传变异的研究,为进一步选育杜仲优良品种提供遗传基础[12]。

2杜仲的生物学特征

2.1形态特征杜仲为落叶乔木,高达20m。小枝光滑,黄褐色或较淡,具片状髓。皮、枝及叶均含胶质,折断后均具有白丝。单叶互生;椭圆形或卵形,长6~18cm,宽3~7.5cm,叶的先端渐尖,基部广楔形,边缘有锯齿。幼叶上表面被柔毛较疏,下表面毛较密;老叶上表面光滑,下表面叶脉处疏被毛,叶柄长1~2cm。花单性,雌雄异株,同叶或先叶开放,生于一年生枝基部苞片的腋内,有花柄,无花被。雄花有雄蕊6~10枚;雌花有一裸露而延长的子房,子房1室,顶端有2叉状花柱。翅果卵状长椭圆形而扁,先端下凹,内有种子1粒。花期4~5月,果期9月[2]。

2.2核型研究张延东等以萌发种子的根尖为材料,对兰州地区引种的杜仲进行了体细胞染色体核型分析。结果显示:杜仲染色体较小,数目均为34条。杜仲体细胞染色体核型有2类,第1类为2n=34=20m(2SAT)+10sm+4st,第2类为2n=34=20m(2SAT)+12sm+2st。在2类核型中均见到了随体染色体,随体均位于中部着丝点染色体的短臂上。2类核型中最长染色体与最短染色体的比值小于2,臂比值大于2:1的染色体的比例在1%~50%之间,按照Stebbin的核型分类标准应属2A核型[3]。

3杜仲的化学成分

杜仲的化学成分非常丰富,各国学者都做了大量的提取、分离、纯化和鉴定工作,结果发现杜仲的叶、皮中含有类似的化学成分,主要有木脂素类(lignans)、环烯醚萜类(iridoides)、有机酸(organicacid)、萜类(iridoids)、多糖类(polysaccharide)、氨基酸(aminoacid)和杜仲胶(guttapercha)等有机化合物[13],还有一些无机元素。

3.1木脂素类关于木脂素类化合物的研究报道较多[14]。已从杜仲中分离出27种该类化合物,包括双环氧木脂素类(bisepoxylignans)、松脂酚类(pinoresinols)、丁香树脂醇类(syringaresinols)、橄榄树脂类(olivils)、松柏醇类(coniferylalcohols)等[15]。

3.2环稀醚萜类已从杜仲的皮和叶中分离出多种环稀醚萜类化合物,包括杜仲醇(eucommiol)、杜仲醇苷(eucommioside)、脱氧杜仲醇(deoxyeucommiol)、京尼平苷(geniposide)、京尼平苷酸(geniposidicacid)、桃叶珊瑚苷(aucubin)、哈帕苷乙酸酯(harpagideacetare)、筋骨草苷(ajugoside)、雷扑妥苷(repotoside)、杜仲苷(eucommioside)、车叶草酸(asperulosidicacid)、车叶草苷(asperuloside)、地芰普内酯(loliolide)等[16]。

3.3糖和杜仲胶及其他成分杜仲胶在果实中含量最高。杜仲胶具有良好的绝缘性、抗酸碱性、热塑性和形状记忆等特点,因而受到大家普遍重视[17]。杜仲多糖是近年来发现的又一类活性成分。Gonda等[18]从杜仲皮中分离出酸性聚糖杜仲糖A(EucommanA),Tomoda等[19]分离出了杜仲糖B(EucommanB)。另外杜仲还含有Co、Ni、Zn、Mn、Cu等微量元素[20]和丰富的VitE和β-胡萝卜素,以及少量的VitB1、VitB2等,还含有挥发油成分。

4药理作用

4.1杜仲的药理作用对于杜仲在降压,降血糖,调节血脂,增强免疫力,抗癌、抑癌,抑制胆固醇上升,抗突变,抗补体活性,抗氧化等方面的药理作用已有很多报道,笔者在此只对其最新的一些研究概述如下。

4.1.1促进骨骼的新陈代谢有研究报道,老年人黄骨髓的增多提示黄骨髓可能继发于成骨细胞减少,成骨细胞减少可能是老年人骨质疏松的主要原因。肖静等通过提取杜仲皮中总黄酮,以25、50、100μg/ml浓度分别加入新生Wistar大鼠颅骨分离培养的成骨细胞中,用MTT(3-[4,5-二甲基噻唑-2]2,5-二苯基四氮唑溴盐)法评价对成骨细胞增殖的影响。结果:50、100μg/ml杜仲总黄酮剂量组的A570吸光值明显增高,与对照组比较差异有显著性(P<0.05),从而证明杜仲总黄酮能直接促进体外成骨细胞的增殖[21]。关于杜仲总黄酮促进成骨细胞增殖的机制,仅见杜鹏等[22]的报道。他们通过应用淫羊藿总黄酮、杜仲总黄酮对维甲酸诱导的小鼠骨质疏松模型的实验,发现淫羊藿总黄酮、杜仲总黄酮能对抗维甲酸诱导的小鼠骨质疏松症,可提高成骨细胞活性。但杜仲总黄酮直接促进成骨细胞的增殖机制,目前了解甚少,有待进一步研究。

4.1.2抗疲劳和愈伤作用疲劳是涉及许多生理生化因素的综合性生理过程,是人体脑力或体力活动到一定阶段时必然出现的一种正常的生理现象。赵晖等[23]通过对杜仲的药理研究发现其具有抗疲劳和愈伤的作用。金晓玲等[24]实验将小鼠按体重随机分为对照组和低、中、高剂量组。低、中、高三个剂量组分别灌胃,给予130、260、520mg/kg的杜仲雄花茶提取液进行30天实验,对照组给蒸馏水。测定小鼠游泳时间及血乳酸、尿素氮、肝糖原等指标,结果显示杜仲雄花茶提取物能延长小鼠的游泳时间,降低了运动后血清BUN(BloodUreaNitrogen)浓度,提高肝糖原的储备量,增强清除乳酸能力,得出杜仲雄花茶具有显著的抗疲劳作用的结论。

4.1.3抑菌作用季志平等[25]对杜仲叶70%(体积分数)乙醇提取物及其分级组分进行了抑菌试验。结果显示,杜仲叶提取物在抑菌活性方面具有一定的热稳定性,抑菌率随时间而逐渐增加,16h之后基本保持不变。刘世会等[26]用纸片琼脂扩散法,研究了杜仲抗真菌肽EAFP3(Eucommiaantifungalpeptide3)对黄曲霉(Aspergillusflavus)的抗真菌活性。研究结果表明,EAFP3对黄曲霉有明显抑制作用,最小抑菌浓度为125μg/ml。

4.1.4对艾滋病的治疗多种临床报道中药具有抗病毒活性,吕琳等[27]通过初筛发现杜仲抗HIVgp41(HIVenvelopeproteingp41,HIV包膜蛋白质gp41)的活性较为理想,因而将杜仲水提取液分别用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇萃取,萃取物干燥称量后制备成浓度为1mg/ml的样品液,用夹心免疫酶联法检测杜仲及其萃取物对HIVgp41六股螺旋束结构的作用。结果发现杜仲提取物可抑制HIVgp41六股螺旋束的形成,从而起到抗HIV的作用,其活性部位主要在乙酸乙酯萃取物里,活性物质是能被乙醇沉淀的大分子物质。

4.2杜仲的营养保健功能关于杜仲的营养保健功能,李时珍早就提出“久服,轻身耐老”[28]。在近代,对于杜仲的营养保健功能许多国家都有广泛共识,尤其是日本,他们已经将杜仲作为一种特定的保健食品,每年带来几百亿日元收入。据日本大学药学系高桥周七教授的研究表明,杜仲可以提高机体胶原蛋白的新陈代谢,小鼠实验结果显示,服用杜仲粉的小鼠血清胶原蛋白含量增加1.6倍,作为胶原蛋白指标之一的羟脯氨酸也多出1.3倍。因此杜仲具有减肥和美容的作用[29]。

杜仲的药效已被临床证明并得以广泛运用,但其药材资源匮乏却是制约杜仲开发利用的最大障碍,目前通过人工栽培虽然取得了一定进展,但仍不能满足市场需求。近年来有关杜仲的研究多侧重于化学成分及临床应用等方面,而有关杜仲的生理生态研究、次生代谢产物积累机制等方面的研究尚不完善。因此,随着对杜仲药用价值研究的逐步深入及市场对杜仲资源需求量的持续增加,今后对野生杜仲资源的保护、杜仲的人工栽培和规范化种植等方面都会更加重视,与此同时,有关杜仲的生理生态研究、次生代谢产物积累机制等方面的研究也将会陆续展开。

【参考文献】

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3张延东,何丽霞,李睿,等.杜仲Eucommiaulmoides的核型分析.甘肃林业科技,2008,33(3):1-4.

4赵树泉.杜仲无性繁殖方法多.农家科技,2007,9:17.

5马小峰,白小军.杜仲扦插育苗技术研究初报.安徽农学通报,2008,14(14):145-146.

6李俊红,张焕玲,李周岐.杜仲组织培养再生体系的优化.西北林学院学报,2008,23(4):97-100.

7谢辉,李莉,吴鸣谦,等.1株杜仲内生真菌的抗氧化活性分析和菌种鉴定.安徽农业科学,2009,37(1):230-232.

8王梅霞,张丽,霍娟,等.杜仲内生真菌类群与分布的初步研究.菌物研究,2006,4(3):55-58.

9沈书庆,殷红,刘芸,等.产杜仲黄酮内生真菌的初步研究.菌物研究,2008,6(1):46-48.

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11李爱华,樊明涛,师俊玲.杜仲内生菌的分离及产PDG菌株的筛选.西北植物学报,2007,27(3):616-619.

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20成红砚,陈菊,杨春,等.离子发射光谱法测定杜仲中的微量元素.贵州地质,2008,25(3):239-240.

21肖静,李三华,莫宁萍,等.杜仲总黄酮对体外培养大鼠成骨细胞增殖的影响.遵义医学院学报,2008,31(3):238-240.

22杜鹏,肖润梅,陈勇.淫羊藿总黄酮、杜仲总黄酮对维甲酸诱导的小鼠骨质疏松的实验研究.湖北大学学报(自然科学版),2005,27(40):392-394.

23赵晖,李宗友.杜仲叶药理作用研究-抗疲劳和愈伤作用.国外医学·中医中药分册,2000,22(4):331-332.

24金晓玲,杜红岩,李钦.杜仲雄花茶对小鼠抗疲劳作用的研究.食品科学,2008,(7):432-434.

25JIZhi-ping,SUYin-quan.StudyonAntimicrobialActivitiesofExtractsfromEucommiaulmoidesOliv.Leaves.ChemistryandIndustryofForestProducts,2008,28(1):63-66.

26LIUShi-hui,ZHAODe-gang.EffectofEucommiaAntifungalPeptideAgainstAspergillusflavus.NatProdResDev,2008,20:332-334.

27吕琳,孙燕荣.杜仲提取物抗HIV活性成分的分离鉴定.中药材,2008,31(6):847-850.

28(明)李时珍.本草纲目.北京:人民卫生出版社,1985

【摘要】综述了国家重点保护药用植物杜仲的生物学特性、药理作用、栽培、组织培养、活性成分等方面的研究概况,并对其以后的研究方向进行了展望,旨在为该物种资源的进一步有效开发利用提供参考。

【关键词】杜仲;生物学特征;化学成分;药理作用

 

  发布时间:2010/3/26 17:44:23  阅读人次