植物学研究进展范文第1篇

【关键词】 药用植物；代谢组学；功能基因组学

代谢组学是对生物体内代谢物进行大规模分析的一项技术［1］，它是系统生物学的重要组成部分（如图1所示），药用植物代谢组学主要研究外界因素变化对植物所造成的影响，如气候变化、营养胁迫、生物胁迫，以及基因的突变和重组等引起的微小变化，是物种表型分析最强有力的工具之一。在现代中药研究中，代谢组学在药物有效性和安全性、中药资源和质量控制研究等方面具有重要理论意义和应用价值。另外，在对模式植物突变体文库或转基因文库进行分析之前，代谢组学往往是首先考虑采用的研究方法之一。目前，国外已有成功利用代谢组学技术对拟南芥突变株进行大规模基因筛选的例子，这为与重要性状相关基因功能的阐明和选育可供商业化利用的转基因作物奠定了基础。

图1系统生物学研究的四个层次 　略

目前，还有许多经济作物的全基因组测序计划尚未完成，由于代谢组学研究并不要求对基因组信息的了解，所以在与这些作物有关的研究领域具有更大的利用价值，这也是其与转录组学和蛋白组学研究相比的优势之一。代谢组学研究涉及与生物技术、分析化学、有机化学、化学计量学和信息学相关的大量知识，Fiehn［2］对代谢组学有关的研究方向进行了分类（见表1）。

1代谢组学研究的技术步骤

代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面（见图2）。

1.1植物栽培

对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制，相对于微生物和动物而言，植物的人工栽培需要考

表1代谢组学的分类及定义　略

虑更多的问题，如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化，而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制，从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题，推荐使用大容量的培养箱［3］，定时更换培养箱中栽培对象的位置，以及使用无土栽培技术等，Fukusaki E［4］利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部，并且对供给量进行精确地控制，大大提高了实验的重复性。

1.2样本制备

为了获得稳定的实验结果，样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题，并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择，逐一优化试验方案。Maharjan RP等［5］用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取，发现用－40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子，尤其是初级代谢产物，气相色谱质谱联用(GCMS)和毛细管电泳质谱（CEMS）联用都是分析亲水小分子的重要技术。Fiehn O等［6］使用GCMS对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析，发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。

1.3衍生化处理

对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备，GCMS系统只适合对挥发性成分进行分析，高效液相色谱法（HPLC）一般则使用紫外或荧光标记的方法对样本进行衍生处理，Blau K［7］对酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等衍生方法进行了详细的说明。然而离子化抑制常使得质谱分析过程中目标代谢产物的离子化效率降低，这主要是由于分离过程中污染物与目标代谢物难以完全分离开所引起的，优化色谱分离时间可有效缓解离子化抑制，然而在实际操作中不可能对上百种代谢产物的分离时间进行优化，利用非放射性同位素稀释法进行相对定量可以很好的解决该问题。Han DK等［8］应用同位素编码的亲和标记（ICAT），根据经诱导分化的微粒蛋白及其同位素标记物的峰面积比，对该蛋白的相对含量进行分析。Zhang R等［9］发现同位素标记技术也可用于代谢组学的研究，但是却存在许多困难。活体的同位素标记方法对于同位素的洗脱是一种非常有潜力的技术，目前关于使用34 s的研究已有报道［10］。

图2代谢组学研究技术步骤　略

1.4分离和定量

分离是代谢组学研究中的重要步骤，与质谱联用的色谱和电泳分析技术都是使用紫外或电化学检测的方法进行定量，其对代谢组数据的分辨率与定量能力都有一定的影响。Tomita M等［11］总结了各种色谱分离法中经常遇到的技术问题，认为毛细管电泳和气相色谱法由于具有较高的分辨率，已成为代谢组学研究的常规技术手段之一，液相色谱因其适用范围广，应用也相当广泛。

Tanaka N等［12］用高效液相色谱对样品进行分离，认为使用硅胶基质填充毛细管整体柱的高效液相色谱系统具有用量少、灵敏性高、低压降高速分离等优势；同时，Tolstikov V等［13］也使用硅胶填充的毛细管液相色谱方法对聚戊烯醇类异构体进行了有效分离，获得了很好的分辨率。Tanaka N等［14］发现二维毛细管液相色谱法的分辨率比传统的高效液相法高10倍。相对于其他色谱方法而言，超临界流体色谱（SFC）是分离疏水代谢物最具潜力的技术之一，特别适用于分离那些传统HPLC难以分析的疏水聚合物，Bamba T等［15］通过SFC对聚戊烯醇进行分析，证明其具有较好的分离能力。针对质谱中存在的共洗脱现象，Halket JM等［16］发明了一种适用于GCMS的反褶积系统，对共洗脱的代谢产物进行分离与识别。Aharoni A等［17］使用傅立叶变换离子回旋共振质谱（FTICRMS）对非目标代谢物进行分析，快速扫描植物突变样品，获得了一定量的代谢成分。

与分离一样，定量能力也是代谢组学研究中的重要因素，其取决于各分析系统的线性范围。傅立叶转换核磁共振（FTNMR)、傅立叶红外光谱（FTIR）以及近场红外光谱法（NIR）等技术由于敏感性低，重复性受共洗脱现象影响较小也被用于检测中。近年来，FTNMR技术常被用于植物代谢组的指纹图谱研究 ［18］，但由于NMR分析需要样品量较大，分析结果易受污染，Griffin J L ［19］发现将统计模式识别与FTNMR相结合可以对代谢物进行全面分析。除FTNMR之外，FTIR通过对有机成分的结构进行常规光谱测定，也可适用于代谢组学的研究，特别是应用于构建代谢组学的指纹图谱。尽管它不能对代谢物进行全面分析，但对具有特定功能的组分却有很好的定量效果，对从工业及食品原材料中分离的代谢混合物也可以进行全面分析，目前，已有学者将其成功地应用于拟南芥［20］和番茄［21］代谢产物指纹图谱的研究中。

1.5数据转换

为阐明代谢物复杂的线性或非线性关系，需要进行多变量分析，将原始的色谱图数据转换为数字化的矩阵数据，通过对色谱峰鉴定和整合从而进行多变量分析。由于环境等因素的干扰，光谱数据需要通过适当的数据加工方法进行校正，包括：①降低噪声；②校正基线；③提高分辨率；④数据标准化。Jonsson P等 ［22］报道了一种关于GCMS色谱图数据处理的方法，可以对大量代谢产物样品进行有效的识别。

2代谢组学中的数据分析方法

2.1主成分分析法（PCA）

主成分分析法，将实测的多个指标用少数几个潜在的相互独立的主成分指标线性组合来表示，反映原始测量指标的主要信息。使得分析与评价指标变量时能够找出主导因素，切断其他相关因素的干扰，作出更为准确的估量与评价。PCA数据矩阵通常来自于GCMS，LCMS 或CEMS，因此将目标代谢产物作为自变量，而相应的代谢产物含量作为因变量，定义与最大特征值方向一致的特征向量为第一主成分，依此类推，PCA便能通过对几个主要成分的分析，从代谢组中识别出有效信息。主成分分析有助于简化分析和多维数据的可视化，但是该方法可能导致一部分有用信息的丢失。

2.2层次聚类分析法（HCA）

层次聚类分析法也常用于代谢组学的研究中，它是将n个样品分类，计算两两之间的距离，构成距离矩阵，合并距离最近的两类为一新类，计算新类与当前各类的距离。再合并、计算，直至只有一类为止。进行层次聚类前首先要计算相似度（similarity），然后使用最短距离法（Nearest Neighbor）、最长距离法（Furthest Neighbor）、类间平均链锁法（Betweengroups Linkage）或类内平均链锁法（Withingroups Linkage）四种方法计算类与类之间的距离。该方法虽然精确，但计算机数据密集，对大量数据点进行分析时，更适合选用K均值聚类法(KMC)或批次自组织映射图法(BLSOM)，而HCA适合将数据转换为主成分后使用。

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2.3自组织映射图法(SOM)

神经网络中邻近的各个神经元通过侧向交互作用相互竞争，发展成检测不同信号的特殊检测器，这就是自组织特征映射的含义。其基本原理是将多维数据输入为几何学节点，相似的数据模式聚成节点，相隔较近的节点组成相邻的类，从而使多维的数据模式聚成二维节点的自组织映射图。除PCA和HCA外，SOM同样也可应用于包括基因组和转录组等组学研究中 ［23］。最初SOM计算时间长，依靠数据输入顺序决定聚类结果，近年来SOM逐渐发展成为不受数据录入顺序影响的批次自组织映射图法(BLSOM)。由于BLSOM可以对类进行调整，且有明确的分类标准，优化次序优于其他聚类法，已在基因组学和转录组学数据分析中得到广泛的应用。

2.4其他数据采矿方法

除PCA、HCA和SOM外，很多变量分析方法都可用于植物代谢组学的分析。软独立建模分类法(SIMCA)是利用主成分模型对未知样品进行分类和预测，适合对大量样本进行分析；近邻分类法(KNN)和K平均值聚类分析法(KMN)也可用于样品分类；主成分回归法(PCR)或偏最小二乘回归法(PLS)在某些情况下也可使用。然而到目前为止由于还没有建立一个标准的数据分析方法，代谢组学仍然是一门有待完善的学科。

3代谢组学在药用植物中的实践

植物药材来源于药用植物体，而药用植物体的形态建成是其体内一系列生理、生化代谢活动的结果。植物代谢活动分为初生代谢和次生代谢，初生代谢在植物生命过程中始终都在发生，其通过光合作用、柠檬酸循环等途径，为次生代谢的发生提供能量和一些小分子化合物原料。次生代谢往往发生在植物生命过程中的某一阶段，其主要生物合成途径有莽草酸途径、多酮途径和甲瓦龙酸途径等。植物药材含有的生物碱、胺类、萜类、黄酮类、醌类、皂苷、强心苷等活性物质的绝大多数属于次生代谢产物，因此探讨次生代谢产物在药用植物体内的合成积累机制及其影响因素，对于提高活性物质含量、保证药材质量、稳定临床疗效等具有重要意义。孙视等［24］通过对银杏叶中黄酮类成分积累规律的研究，提出了选择具有一定环境压力的次适宜生态环境解决药用植物栽培中生长和次生产物积累的矛盾。王昆等［25］以人参叶组织为材料，总结了构建人参叶cDNA文库过程中存在的一些关键问题和应采取的对策，为今后关于人参有效成分如人参皂苷的生物合成途径及其调控的基础研究提供技术参考和理论指导。最近，美国加利福尼亚大学伯克利分校的Keasling等［26］采用一系列的转基因调控方法，通过基因工程酵母合成了青蒿素的前体物质——青蒿酸，其产量超过100 mg/L，为有效降低抗疟药物的成本提供了机遇。经过长期的研究积累，人们对代谢途径的主干部分（为次生代谢提供底物的初生代谢途径）已经基本了解，例如酚类的莽草酸途径， 萜类的异戊二烯二磷酸(IPP)途径等。被子植物中一些相对保守的次生代谢途径也得到了很好的研究，如黄酮类、木质素的生物合成与调控。然而，对次生代谢最丰富最神奇的部分——特定产物合成与积累的过程，还所知甚少［27］。

4展 望

近年来，代谢组学正日益成为研究的热点，越来越多的人已加入到代谢组学的研究中。随着代谢组学积累的数据和信息量的增大，其在药用植物学各个领域的应用价值也与日俱增。它将不仅能对单个代谢物进行全方面的分析，更能寻找其代谢过程中的关键基因、通过代谢指纹分析对药用植物进行快速分类、进一步研究药用植物有效成分代谢途径以及环境因子对植物代谢和品质的影响与调控机制。

然而依据传统中医药学和系统生物学的指导思想，目前急待解决的是中药种质资源的代谢组学研究和中药体内作用的代谢组学研究。同时，代谢组学在分析平台技术、方法学手段和应用策略等方面相对于其他组学技术还需要进一步发展和完善，还需要其他学科的配合和介入。相信随着更有力的成分分析设备的使用及代谢组数据库的建立，药用植物代谢组学将对中医药学产生深远的影响。

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植物学研究进展范文第2篇

[关键词]山蚂蝗属；化学成分；生物活性

豆科Leguminosae山蚂蝗属Desmodium植物，全世界约有350种，我国有27种，主要分布于我国华南及西南地区。山蚂蝗属植物性味甘、苦、凉，具有祛风利湿、活血消肿、解毒止痛、清热利尿等功效，民间主要用于治疗风湿痹痛、跌打损伤、毒蛇咬伤、尿路感染、哮喘和肝炎等[1]。该属植物主要含黄酮类、萜类与甾体、生物碱类成分，现代药理表明山蚂蝗属植物具有抗氧化、保肝，抗炎镇痛，抑菌等作用。为了进一步研究和开发利用该属植物， 现对其2003年以来化学成分和药理方面的研究进展进行综述。

1化学成分

目前，国内外学者已从山蚂蝗属植物广金钱草D. styracifolium，D. adscendens，小槐花D. caudatum，排钱草D. pulchellum，假地豆D. heterocarpon，D. canadense （L.） DC，葫芦茶D. triquetrum，椴叶山蚂蝗D. tiliaefolium G. Don.，饿蚂蝗D. multiflorum，舞草D. gyrans，银叶山蚂蝗D. uncinatum，大叶山蚂蝗D. gangeticum，三点金D .triflorum，波叶山蚂蟥D. sequax，大叶拿身草D. laxiflorum，小叶三点金D. microphyllum等中分离得到多种化合物，主要包括挥发油，黄酮类，萜类与甾体，生物碱类，酚酸和酸酯类化合物及其他成分。

1.1挥发油 挥发油为多种类型成分的混合物，其基本组成为脂肪族、包括烃、醇、醛、酮和酯等，芳香族和萜类化合物。田茂军等[2]利用索式提取器提取得到的小叶三点金D. microphyllum根，茎和叶的挥发油组分，通过GC-MS进行了鉴定，共鉴定出109个化学成分。其中，根主要含4， 4， 8， 10-四甲基-9-乙基十氢萘、谷甾烷、豆甾烷和1， 2-二羟基- 6， 6′-二甲基-5， 5′， 8， 8′-四羰基1， 2′-联萘、28-降-17α-羽扇豆烷；茎主要含有2-甲基庚烷、3， 4， 5-三甲基庚烷、辛烷、甲苯氧基丁酯和十六烷基环己烷；叶主要含2-甲基庚烷、3-甲基庚烷、甲苯氧基丁酯、2-异丙基-8-二甲基-八氢萘和4-乙酰基阿魏酸环木菠萝甾酯。

D. adscendens[3]叶挥发油中含植酮（14.72%）、氧化石竹烯（11.32%）、esdesma（7.41%）、香叶醇（5.42%）、 沉香醇（5.33%）、棕榈酸（5.06%）、α-石竹烯（4.76%）、scytalone（3.83%）、β-紫罗酮（3.47%）、2，2-二甲基-己醛（3.37%）、壬醛（3.26%）、贯叶金丝桃素（3.27%）、2-戊基-呋喃（2.71%）、油酸（2.68%）和4-azidoheptane（2.02 %）。

陆国寿等[4]对小槐花D. caudatum的脂溶性成分进行了研究，分离了45个成分，其中以十六烷酸、十八碳烯酸、十八碳二烯酸含量最高，分别为28.90%，26.49%，17.95%。

毛排钱草D. pulchellum[5]挥发性成分主要有植醇、十六烷酸、植酮、法尼基丙酮、二丁基羟基甲苯和β-大马烯酮等。

1.2黄酮 从山蚂蝗属植物中分离到的黄酮成分结构丰富，有黄酮、异黄酮、黄酮醇、二氢黄酮类和黄烷类等。化合物植物来源见表1，结构式见图1。化合物1～5，8，12，13，18～28，31～34，58为黄酮类化合物，化合物43～46，51为二氢黄酮类化合物，化合物6，7，41，52～54，56为黄酮醇类化合物， 化合物35～40，47～50，57，59为二氢黄酮醇类化合物，化合物16，17，24，25，30为异黄酮类化合物，化合物9～11，14，15，29为二氢异黄酮类化合物， 42，55为黄烷类化合物。G. Puodziunene等[6-7]通过研究发现，在D. canadense（L.） DC.生长阶段检测出黄酮最大量是在开花阶段，到植物生长第2年是2.45%，第6年是1.28%，在植物生长过程中不断减少。

1.3萜类与甾体 从山蚂蝗属中分离得到的萜类化合物主要以三萜为主，二萜化合物较少。从广金钱草里分离出stigmasterol-3-O-β-D-glucopyranoside（60） [17]。从排钱草[5]D. pulchellum中分离得到白桦脂酸4′-羟基肉桂酸酯（61）、白桦脂酸3′，4′-二羟基肉桂酸酯（62）等。从饿蚂蝗[9]里分离得到豆甾-5-烯-3β-7α-二醇（63）、β-谷甾醇（64）、羽扇20（29）-烯-3-酮（65）等。从D. canadense[18]里分离得到大豆皂苷III（66）。Guchu Salome M.等[19]从银叶山蚂蝗D. uncinatum分离得到2个二萜：7-oxo-15-hydroxyl dehydroabietic acid（67），7-hydroxycallitrisic acid（68）。化合物结构见图2。

1.4生物碱 山蚂蝗属在1980年之后报道的生物碱比较少，干宁等[16]从毛排钱草里分离得到较常见的N， N-二甲基色胺和5-甲氧基-N，N-二甲基色胺-N-氧化物。刘小辉[8]从小叶三点金里分离得到腺苷（69），结构见图3。

1.5其他 从假地豆[12]的乙醇提取物中分离得正四十一烷醇，正二十八烷和蔗糖。从小叶三点金[8， 20]里分离鉴定了蒎立醇、α-D-吡喃葡萄糖基-β-L-吡喃鼠李糖苷、2-甲基-3-羰基-二恶烷并-1-甲氧基-4，5，6-三羟基环己烷、syringoylglycerol-8-O-β-D-glucopyranoside。从D. canadense[18]中分离得到2，3 -二氢-2，5 -二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮（70）。

从大叶山蚂蟥里[21]分离得到一种紫檀素（5bR，10bR）-5b，10b-二氢-8-羟基-5-甲氧基-2，2-二甲基-2H，11H-苯并[4，5]-呋喃[2，3-d]吡喃酮-[3，2-g]苯并吡喃-7-甲醛（71）。从银叶山蚂蝗D. uncinatum[19]分离得到1，9 -二羟基-3-甲氧基-2-甲基紫檀素（uncinacarpan，72）。部分化合物结构见图4。

2生物活性

山蚂蝗属植物具有消炎、止痛、清热、解毒、利尿、活血、平肝、止咳平喘等作用，现代药理实验研究表明山蚂蝗属植物在抗氧化、抗菌、抗炎镇痛、保肝、心肌保护等方面有很好的生物活性。

2.1抗氧化作用 毛绍春等[20]研究了广金钱草D. styracifolium、三点金D. triflorum和大叶山蚂蝗D. gangeticum的乙醇提取液的抗氧化活性。结果显示，广金钱草D. styracifolium，三点金D. triflorum，大叶山蚂蝗D. gangeticum的乙醇提取液对羟自由基的清除率分别是60.7%，67.5%，78.4%；对超氧阴离子自由基的清除率分别是87.5%，80.6%，74.2%；对脂质过氧化的抑制率分别是79.4%，85.7%，71.6%；对香烟烟气自由基的平均清除率分别是21.1%，31.6%，17.0%，具有较高的抗氧化能力。

Usha Venkatachalam等[22]通过研究大叶山蚂蟥D. gangeticum叶的乙醇提取物对多种自由基的清除作用来衡量大叶山蚂蟥的抗氧化性质，结果显示，提取物对清除DPPH自由基能力成剂量依赖关系，IC50为820 mg・L-1，作为标准的抗坏血酸的IC50为670 mg・L-1；在质量浓度200～1 000 mg・L-1，对超氧离子的清除率达到14.12%～54.06%，显示出浓度依赖性，还原能力与剂量也成依赖关系；对体外氮氧离子的清除率，当质量浓度为200 mg・L-1时，最低清除率为30.18%，当质量浓度为1 000 mg・L-1时，最高清除率为67.3%，抑制率随着浓度的增加而增大，醇提物的效果和对照品抗坏血酸相当；对铁离子的还原能力，从200～1 000 mg・L-1，还原能力为0.073～0.138，对照品抗坏血酸为0.084～0.146；对ABTS自由基，醇提物显示出了很好的清除作用，醇提物对羟基自由基的清除能力也很好，当质量浓度为200 mg・L-1，清除能力为15.5%，当质量浓度为1 000 mg・L-1时，清除能力为56.12%；EDTA的螯合能力，当质量浓度为200 mg・L-1时，螯合能力为21.12%，当质量浓度为1 000 mg・L-1时，螯合能力为73.9%。通过Folin-Ciocalteau试剂中没食子酸当量测定大叶山蚂蟥的总酚质量分数为（16.2±0.7） g・L-1，测定总酚含量和抗氧化性直接的关系，相关系数为0.950 8，表明酚的含量和总的抗氧化能力有很大关系。Govindarajan R等[23]研究发现大叶山蚂蝗D. gangeticum中的黄酮类成分可抑制硫酸亚铁所致的脂质过氧化。

Jen-Chieh Tsai等[24]采用DPPH法，ABTS法，FRAP法和总还原能力测定法研究了大叶山蚂蝗D. gangeticum，波叶山蚂蟥D. sequax，假地豆D. heterocarpon， 西班牙三叶草D. intortum， 小叶山蚂蟥D. microphyllum， 肾叶山蚂蟥D. renifolium，虾尾山蚂蟥D. scorpiurus，南美山蚂蟥D. tortuosum， 三点金D. triflorum和银叶藤D. uncinatum的抗氧化活性。结果表明大部分样品都有抗氧化性，且波叶山蚂蝗>假地豆>小叶三点金>银叶山蚂蝗>西班牙三叶草>大叶山蚂蝗，其中，波叶山蚂蟥、假地豆和小叶三点金抗氧化能力最强；其抗氧化能力和多酚类化合物、黄酮醇类化合物总量之间有很重要的关系，相关系数分别为0.938 3，0.819 9，表明抗氧化能力越好，它所含的多酚类和黄酮醇类物质的量越多。另外，用高效液相色谱法在波叶山蚂蟥中发现了绿原酸和牡荆素，而绿原酸有较强的抗氧化作用，猜测波叶山蚂蟥抗氧化能力中绿原酸是一个起重要作用的物质。

D. adscendens[25]有抗氧化和抗自由基的能力，抗氧化能力和总酚含量呈直接相关关系（R2=0.96）。

张前军等[26]用DPPH，ABTS，FRAP 3种分光光度法对饿蚂蝗的茎和叶进行了体外抗氧化性质的研究，发现饿蚂蝗茎和叶的乙醇提取物抗氧化性质相差不大，均有较好的抗氧化作用。在 DPPH 和ABTS 方法中， 两者的抗氧化活性相差不大（IC50分别为12.06，11.02 mg・L-1和5.94，6.49 mg・L-1）， 均高于阳性对照药BHT（IC50分别为18.72，6.64 mg・L-1）。

2.2保肝作用 大叶山蚂蝗D. gangeticum根的氯仿提取物，可显著抑制由CCl4所致大鼠肝纤维化导致的血清总蛋白含量降低，同时抑制胆红素含量，降低GOT和GPT活性，具有较好的保肝活性[27]。D. oojeinense根的乙醇提取物，有强烈的抗氧化作用，它能增加大鼠肝脏中超氧化物歧化酶，过氧化氢酶，谷胱甘肽过氧化物酶的含量，显著减少油脂类的含量，对CCl4导致的肝细胞损伤有明显的保护作用[28]。

D. adscendens水提物对由D-半乳糖胺和乙醇引发的肝损伤有保护作用，而这种保护作用有部分原因是由于D-松醇的存在[29]。

葫芦茶D. triquetrum叶的乙醇提取物对由CCl4所致的肝损伤有强烈的保护作用和抗氧化作用，200 mg・kg-1的提取物能够明显降低血清转氨酶，碱性磷酸酶和胆红素的升高，逆转抗氧化酶和非酶水平，它呈剂量依赖性的抑制硫代巴比妥酸引起的脂质过氧化作用（IC50为59.9 mg・L-1）。并猜测其保肝作用和抗氧化作用可能和它里面存在黄酮类物质有关[30]。

黄琳芸等采用猪血清腹腔注射建立大鼠免疫性肝纤维化模型，发现排钱草D. pulchellum总生物碱能使猪血清诱导升高的大鼠血清HA，LN，PcIII及肝脏中Hyp的含量显著降低；可以明显减轻大鼠肝脏内胶原纤维增生沉积（P

张前军等[33]通过腹腔注射四氯化碳诱导小鼠急性肝损伤，发现饿蚂蝗叶的醇提物、根茎和叶的正丁醇部位对CCl4所致的小鼠急性肝损伤有很好的保肝作用，该3个部位通过降低急性肝损伤小鼠血清ALT，AST的活性[分别为（283.220±124.144），（267.372±50.786） U・mL-1；（1 385.290±478.722），（777.296±388.412） U・mL-1；（203.346±34.365），（517.377±67.663） U・mL-1；阳性对照组为（745.514±98.444），（595.816±164.680） U・mL-1]，降低肝组织脂质过氧化物产物MDA的含量[（9.942±0.832），（6.440±1.406），（7.996±0.760） U・mL-1；阳性对照（6.588±1.731） U・mL-1]，增加SOD活力[（640.803±69.671），（659.417±62.746），（603.277±44.266） NU・mg-1；阳性对照（684.672±168.738）NU・mg-1]，从而达到保肝目的。

2.3抗炎镇痛作用 Shang-Chih Lai等[34]对三点金D. triflorum甲醇提取物的镇痛和抗炎性质进行了研究，发现其甲醇提取物有明显的抑制疼痛和抗炎的作用。疼痛实验分别是腹腔注射1.0%乙酸，三点金D. triflorum甲醇提取物都是提前1 h喂食，消炎药吲哚美辛作为对照，发现甲醇提取物有明显的抑制疼痛的作用；20 μL 5%福尔马林皮下注射到右后爪，发现甲醇提取物与缓减疼痛有剂量依赖关系，后期0.1，0.5，1.0 g・kg-1的提取物，都有明显减轻疼痛的作用，与对照品效果相当。抗炎性质研究是对由角叉莱胶引起的后肢肿胀，分别测定了提取物治疗后3，4，5，6 h的变化，测定了肝脏中的谷胱甘肽过氧化物酶，谷胱甘肽还原酶，测定了水肿爪子组织中白细胞介素水平，肿瘤坏死因子，丙二醛，和一氧化碳，发现提取物可以影响由角叉莱胶引起的上述物质的水平，增加了肝脏组织中SOD（超氧化物歧化酶）和GRd（谷胱甘肽还原酶）的含量水平，减少水中组织中的MDA（丙二醛）水平。发现3 h后，提取物的抗炎作用最大， 0.5，1.0 g・kg-1的抗炎作用和对照品相当，SOD含量分别为（33.55±1.35），（41.47±2.14） U・mg-1，对照品为（41.41±2.33） U・mg-1；GRd含量分别为（0.133±0.01），（0.091±0.005） U・mg-1，对照品为（0.089±0.009） U・mg-1；猜测其抗炎机制可能是和水肿组织中MDA水平的降低有关，而MDA含量的降低是由于增加了肝脏中SOD和GRd的活动引起的，NO含量变化又是通过调整水肿组织中白细胞介素的含量和肿瘤坏死因子的变化引起的。Ratnasooriya Wanigase -kara Daya等[35]对采用了热金属板和甩尾测试对三点金水提物进行了镇痛性质的研究，结果显示对热金属板的疼痛，三点金水提物表现出明显的镇痛作用，并且呈剂量依赖性，但是对甩尾测试引起的疼痛则没有，其镇痛作用是通过脊椎上的机制来衡量的，猜测可能是通过生物碱和黄酮起作用的。

采用类似的研究方法，Manoj Kumar Sagar等[36]的研究表明大叶山蚂蟥D. gangeticum叶提取物，具有镇痛抗炎的作用。大叶山蚂蟥叶提取物，口服给药白鼠，分别测试有2种化学物质：乙酸和福尔马林，引起的疼痛，和另外2种：热金属板和甩尾疼痛测试，发现它具有止痛的作用。口服给药50，100，200 mg・kg-1，和对照品吗啡和阿司匹林对由乙酸引起的疼痛抑制率分别为25.92%，55.12%，68.13%， 85.61% 和 72.19%（P

2.4抗菌作用 A. Kalirajan等[39]对舞草D.gyrans的甲醇提取物的抗菌性做了研究，对一些临床病原体，像大肠杆菌，霍乱弧菌，经黄色葡萄球菌等做了测试，发现其水提物对肺炎克雷伯氏菌和经黄色脓葡萄球菌具有有效的抵抗作用。对该植物的化学成分筛选，发现存在生物碱类，甾体类，丹宁类，鞣酸类和皂苷类化学成分，其水提物具有伤口愈合作用。

Franois N. Muanda等[3]对D. adscendens的研究发现，甲醇提取物和水提物对大肠杆菌、黑曲霉、绿脓杆菌，枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌活性能，且甲醇提取物的抗菌活性比水提物的要好。

Hisako Sasaki等[14]对从小槐花D. caudatum里分离出来的16种黄酮类化合物进行了抗菌性实验。用纸片扩展法测试了这16种黄酮类化合物抗MRSA和MSSA的作用。结果显示，所有化合物都有抗MRSA的作用。此外，化合物35～39，leachianone G，槐属二氢黄酮B ，柚皮素，8-（γ， γ-二甲基烯丙基） -5，7，4′-三羟基二氢黄酮醇，二氢山奈酚，Yukovanol能抵抗MRSA的22种菌株，和MSSA的7种菌株。化合物37～39对MRSA和MSSA表现出相当强的抑制作用，最低抑菌浓度为15.6～31.3 mg・L-1。槐属二氢黄酮B，8-（γ， γ-二甲基烯丙基） -5，7，4′-三羟基二氢黄酮醇，Yukovanol有相当强的抑菌作用。在这些有抗菌性质的化合物中，有含异戊二烯基的基团或者2，2-二甲基-二氢吡喃环，说明这些结构的存在对抗菌性质有重要作用。由于化合物3～5的抑菌性质比化合物35，36强很多，所以2，2-二甲基-二氢吡喃环比异戊二烯基可能更能提高抗菌能力。通过比较化合物37和Yukovanol，表明C-2′的羟基也对抗菌性质有作用。

Vijayalakshmi G等[40]对大叶山蚂蟥D. gangeticum的甲醇提取物进行抗菌性研究，发现它由于刺激代谢产物和其他生物活性化合物的存在，而对人体的致病微生物有抗菌作用。Yadava R. N.等[41]发现从大叶山蚂蝗D. gangeticum分离得到的新黄酮苷3， 5， 7， 4′ -四羟基-8-甲基黄酮-3-O-α-L-鼠李糖基-（16）-O-β-D-半乳糖苷，具有很好的抗菌及抗真菌作用。葫芦茶[42]水提取液对细菌和真菌都有一定的抑制作用，其中对大肠杆菌， 产气气杆菌、藤黄微球菌的抑菌效果较好， 而对卡尔酵母菌的抑菌作用最小。

2.5解痉作用 D. adscendens[43]的正丁醇提取物能抑制豚鼠回肠与气管的痉挛，此外对高钾诱导的豚鼠离体尾骨肌痉挛也有抑制作用，但对苯肾上腺素和亚甲蓝诱导的痉挛无抑制作用。

Girish Gowda等[44]分别用戊四唑诱导白鼠发生痉挛，发现400 mg・kg-1的三点金D. triflorum乙醇提取物能够有效的延缓痉挛的发作时间[（3.68±0.42） min，对照组（1.08±0.10） min]，减少痉挛的持续时间[（2.16±0.45） min，对照组（4.79±1.03） min]，减少死亡率（16.67%，对照组50%）；用异烟肼诱导白鼠发生痉挛，发现800 mg・kg-1的三点金D. triflorum乙醇提取物能够有效的延缓痉挛的发作时间[（36.84±2.007） min，对照组（22.56±0.551） min]，减少痉挛的持续时间[（2.86±0.696） min，对照组（5.65±0.375） min]，有33.33%的保护率，且没有发生死亡；对于高强度电击导致白鼠发生痉挛，400， 800 mg・kg-1的三点金D. triflorum乙醇提取物均能减少后肢强直性伸展[（10.50±0.67），（9.66±0.66） min，对照组（13.83±1.07） min]，三点金D. triflorum乙醇提取物能够有效抑制脂质过氧化作用（48.39%，34.75%），增加白鼠脑组织中还原型谷胱甘肽的含量水平（41.30%，51.65%）。

Kurian Gino A等[45]研究发现大叶山蚂蝗D. gangeticum甲醇提取物对心肌缺血和缺血再灌注损伤有抑制作用。大叶山蚂蟥清除了心肌缺血-缺血再灌注过程中产生的自由基，从而保护了线粒体呼吸酶，大叶山蚂蟥通过其抗氧化作用和降胆固醇作用，进而起到心肌保护的作用。

2.6其他 干宁等[16]用MTT法对毛排钱草地上部分的化学成分和所得化合物对肿瘤细胞的细胞毒活性进行了研究，肿瘤细胞选用肝癌细胞株（HepG2）和鼻咽癌细胞株（KB），结果显示在肿瘤细胞生长抑制活性试验（MTT）中，化合物对HepG2和KB细胞株的抑制浓度IC50分别为，5-甲氧基-N，N-二甲基色胺为80.5和>100 mg・L-1、柠檬酚为15.2，14.9 mg・L-1、Z-1-（3-羟基-2，4二甲氧苯基）-3-（4-羟基-3-甲氧基苯基）丙烯为40.8，15.7 mg・L-1，有一定的细胞毒活性。

广金钱草D. styracifolium分离得到的黄酮及其苷类，能有效预防肾结石、尿结石、胆结石[46]。

建立外界刺激行为模型，以及东莨菪碱和衰老导致的健忘症的机体内部行为模型。对造模老鼠喂食大叶山蚂蝗D. gangeticum的水提物连续7 d后发现，两组造模老鼠的记忆力和学习力显著提高，大脑的乙酰胆碱酯酶（AchE）活性明显降低，喂食50，100，200 mg・kg-1的AchE分别为80，70，65 μmol・g-1，对照品药品苯妥英为87 μmol・g-1，大叶山蚂蝗具有很好的益智潜力，有望开发成为抗痴呆药[47]。对糖尿病老鼠喂食3星期的大叶山蚂蝗D. gangeticum（100，250 mg・kg-1）后，血糖明显降低，MIN6细胞分泌胰岛素的能力显著提高；此外老鼠血液中胆固醇和甘油三酯含量明显减少，HDL显著增加（P

Rammal H等研究发现了D. adscendens有免疫活性。用流式细胞术和酶联免疫吸附测定（ELISA）的方法研究了白细胞的数目和免疫球蛋白的浓度，对其作定量研究，结果显示，急性和亚慢性口头给药D.adscendens的水提物，引起了总淋巴细胞数目，TCD4，TCD8和NK细胞数目都明显减少。说明D.adscendens可以抑制部分细胞免疫。研究结果还显示，不同剂量的急性亚急性D.adscendens水提物治疗后，引起了免疫球蛋白E浓度的明显减少，由此可以说明，D.adscendens可以抑制高灵敏度反应的发生，对自身免疫疾病和病毒性感染有保护作用。同时，研究也证实了之前已经报道的D.adscendens的抗过敏，抗哮喘的性质[50]。

从葫芦茶分离得到Cyclokievitone、葫芦茶素D（triquetin D）和葫芦茶素A（triquetin A）对离体兔球虫卵囊有明显的抑制发育和杀灭效果，6，7 d的平均卵囊减少率超过50%，也说明葫芦茶驱虫有效成份是黄酮类的化合物[15]。

Singh Nasib等[51]发现大叶山蚂蝗D .gangeticum的乙醇提取物和正丁醇部位（250 mg・kg-1）有明显杀虫效果，其杀虫率分别为（41.2±5.3）%，（66.7±6.1）%。Mishra， Pushpesh Kumar[52]的研究发现，从大叶山蚂蝗分离得到的化合物aminoglucosyl glycerolipid，glycosphingolipid在体外表现出较好的抗虫免疫作用。

3结束语

山蚂蝗属植物在我国资源丰富，是各地区民间广泛应用的药用植物，因此在山蚂蝗属植物民间用药的基础上进行化学成分和生物活性研究，以期寻找具有生物活性的先导化合物，为综合利用该药用植物资源，扩大山蚂蝗属植物研究品种范围，最终开发出高效、安全的新药奠定理论基础。相信随着山蚂蝗属植物研究的不断深入，更多的山蚂蝗属植物将发挥它们的应用价值。

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植物学研究进展范文第3篇

【摘要】 目的了解石仙桃属植物化学成分和药理作用的国内外研究状况。 方法查阅国内外有关石仙桃属植物研究的文献，了解上述两方面的基本情况。 结果目前石仙桃属植物研究所涉及的种类仅5种， 从该属植物中分离出化学成分41种，包括9， 10二氢菲、菲醌、联苄、二苯乙烯、三萜、苯丙素、木脂素、甾体和脂肪族等结构类型。一些种类所含成分在镇痛、抗氧化、抗癌、抑制NO生成等方面显示了较好的活性。结论开展石仙桃属植物的研究对发现新的药用活性成分及资源保护有重要意义。

【关键词】 石仙桃属； 化学成分； 药理作用

Abstract：ObjectiveTo understand the status of chemical and pharmacological studies on plants of the genus Pholidota. MethodsTo investigate literatures in the world on the chemical and pharmacological studies on the genus. ResultsOnly five species of Pholidota genus were studied and 41 compounds were isolated and characterized including 9，10dihydrophenanthrenes， phenanthraquinone， bibenzyls， stilbenes， triterpenoids， phenyl propanoids， lignans， sterols and aliphatic compounds， and some plants and compounds exhibited analgesic， antioxidant， anticancer and NO production inhibitory activities. ConclusionStudies on plants of the genus have important significance to the finding of new bioactive compounds and the protection of resources.

Key words：Pholidota； Chemical constituents; Pharmacological study

兰科(Orchidaceae) 石仙桃属Pholidota植物约30种，分布于亚洲热带和亚热带南缘地区，南至澳大利亚和太平洋岛屿。我国有14种，产于西南、华南和中国台湾［1］。本属的一些植物在民间作药用，如石仙桃(P. chinensis) 全草用于治疗眩晕、咳嗽和头痛，云南石仙桃(P. yunnanensis) 有养阴、清肺、利湿和消淤等功效［2］。

近年来，国内外对著名中药石斛的开发应用较多。石斛是兰科石斛属Dendrobium多种植物的新鲜或干燥茎的统称。在《神农本草经》中，石斛被列为上品，具有滋阴清热、生津益胃、润肺止咳、明目强身等功效。现代药理研究表明，石斛还具有抗肿瘤、抗衰老、增强机体免疫力、扩张血管及抗血小板凝集等作用。因此石斛在临床上、中药复方和印度传统医学中被广泛应用。但石斛属植物生长条件苛刻，随着环境被破坏及人为掠夺性采挖，资源越来越少，有些物种已濒临灭绝的边缘。石仙桃属等近缘植物常混作石斛类药材应用［3］。为了解石仙桃属植物的化学成分和药理研究状况及能否替代中药石斛应用，本文对国内外石仙桃属植物的化学成分及药理活性研究进展进行综述。

1 化学成分

到目前为止，有关石仙桃属植物的化学研究不是太多。仅印度和中国学者对石仙桃属部分植物的化学成分进行了研究，集中在石仙桃、云南石仙桃、宿苞石仙桃P. imbricate，P. artiwlata 和P. rubra这5种植物上，分离得到9， 10二氢菲、菲醌、联苄、二苯乙烯、三萜、苯丙素、木脂素、甾体和脂肪族等结构类型的化学成分，以9， 10二氢菲类、二苯乙烯、联苄和三萜为主要成分。

1.1 9， 10二氢菲、联苄和二苯乙烯从4种石仙桃属植物中共分得9， 10二氢菲类化合物9个（图1）。其中从宿苞石仙桃分得flavidin (1) ［4］、imbricatin (2) ［4，5］和coelonin (3) ［5］；从P. artiwlata分得 flavidin ［6，7］、isoflavidinin (4) ［6］ 和isooxoflavidinin (5) ［6］；从P. rubra分得imbricatin和coelonin［8］；从云南石仙桃分得coelonin［9］、eulophiol (6) ［10］、lusianthridin (7) ［10］、phoyunnanin E (8)及phoyunnanin D (9)［11］。化合物1， 2和4的结构可看作在化合物3的基础上，由C4和C5之间通过亚甲氧基形成呋喃环，而化合物5的C4和C5之间则形成内酯环结构。化合物8为2个9， 10二氢菲形成的醚，化合物9为9， 10二氢菲与联苄形成的醚。此外，从云南石仙桃分得菲醌类化合物densiflorol B (10)［10］。

石仙桃属植物中联苄类化合物较少。仅从宿苞石仙桃分离得到batatasinⅢ (11）［4］，从云南石仙桃分得batatasinⅢ［9，10］、gigantol (12)和3，3'，5三羟基联苄(13) ［10］。从云南石仙桃还分得7个二苯乙烯类化合物phoyunbene AD (1417)［11］、反式3，3'，5三羟基2'甲氧基二苯乙烯(18)、反式3，3'，5三羟基二苯乙烯(19)和顺式3，3'二羟基-5-甲氧基二苯乙烯(20)［9］。

1.2 三萜三萜类成分在石斛属植物中很少得到，但从3种石仙桃属植物中目前已得到8个环阿屯烷型三萜化合物(图2，化合物21～ 28)。Majumder等从P. rubra分离得到2个三萜肉桂酸酯pholidotin (21)和24methylenecycloartanyl phydroxytranscinnamate (22 )［8］。我国学者从云南石仙桃分离得到cyclopholidonol (23) ［12，13］，cycloneolitsol (24)［12］，cyclopholidone (25) ［12，13］，pholidotanin (26) ［13］，25methylenecyclopholidonyl phydroxytranscinnamate (27) ［13，14］和25methylenecyclopholidonyl phydroxyciscinnamate (28)［15］；从石仙桃分离得到cyclopholidonol 和cyclopholidone［16］。1.3 其它化合物从云南石仙桃中分离得到阿魏酸二十八酯(noctacostyl ferulate)［12］、()松脂素［17］、()丁香脂素［17］、（R）(+)lasiodiploidin［17］、3，5二甲氧基苯丙酮［10］、4(3羟基2甲氧基苯基)2丁酮［17］、4(3羟基苯基)2丁酮［17］、 (24R)-6b-hydroxy24ethylcholest4en3one［10］、5a，8a-epidioxy24(R)methylcholesta6，22dion3bol［10］、β谷甾醇［12，13，17］、胡萝卜苷［10］、三十二烷酸(ndotriacontanoic acid)和二十九烷（nnonacosane) ［12］。此外，马雪梅等［18］对贵州产云南石仙桃茎总生物碱和多糖含量测定表明，云南石仙桃含总生物碱0.075%，含多糖17.65%。

图1 石仙桃属植物中的9， 10二氢菲、菲醌、联苄和二苯乙烯类化合物（略）

图2 石仙桃属植物中的三萜类化合物（略）

2 药理作用

石仙桃属植物及其成分药理研究的报道不多，主要体现在镇痛、抗氧化、抗癌和抑制NO生成等方面。

2.1 镇痛作用石仙桃水提取液可显著抑制冰醋酸引起扭体反应次数，明显提高热板法致痛小鼠和电刺激致痛小鼠的痛阈，表明石仙桃有明显的镇痛作用。其作用呈剂量依赖性，强度较氨基比林和吗啡弱，但持续时间比吗啡长［19］。福州中药厂以石仙桃醇提取物制备的糖浆用于治疗头痛，有镇痛和镇静作用，无毒副作用［16］。

2.2 抗氧化作用石仙桃属植物中分得的9， 10-二氢菲类化合物flavidin体外对不同模型显示了抗氧化活性。在β-胡萝卜素亚油酸酯模型系统中，flavidin显示了非常好的抗氧化活性，50 ppm浓度下活性为90.2%，与BHA相当；DPPH模型中，flavidin显示的自由基清除活性在5，10，20和40 ppm浓度下强于BHA；磷钼法中，flavidin的抗氧化活性与维生素C相当。而且，flavidin还显示了很强的过氧化氢清除活性［20］。

2.3 抗癌作用体外实验研究表明，云南石仙桃氯仿层活性部位对人肝癌细胞HepG2的细胞周期具有阻断作用。可通过下调周期蛋白Cyclin B1及其蛋白激酶p34(上标 cdc2)的表达将人肝癌细胞HepG2阻滞在G2/M期［21］。

2.4 抑制NO生成利用体外抑制大鼠巨噬细胞NO生成的活性测试体系，对云南石仙桃中分离得到的13个化合物phoyunnanin E (8)、phoyunnanin D (9)、phoyunbene AD (1417)、反式3，3'，5三羟基2'甲氧基二苯乙烯(18)、反式3，3'，5三羟基二苯乙烯(19）、顺式3，3'二羟基5甲氧基二苯乙烯(20) 、batatasinⅢ (11）、gigantol (12)、3，3'，5三羟基联苄(13)和coelonin (3)进行测定，结果表明phoyunbene B (15)、顺式3，3'二羟基5甲氧基二苯乙烯(20)、batatasinⅢ (11）和3，3'，5三羟基联苄(13) 具有很好的NO生成抑制作用，活性高于阳性对照白藜芦醇，并且没有细胞毒性作用，提示它们可能为云南石仙桃中的抗炎活性成分［9，11］。

2.5 其它作用药理实验表明，云南石仙桃和金钗石斛都有较好的止咳和益胃作用。云南石仙桃还具有抑制大鼠肾脏微粒体K+， Na+-ATP酶活力的作用，活性强于金钗石斛和铁皮石斛［18］。

3 结语

石仙桃属植物含有同科石斛属植物相似结构类型的9， 10二氢菲类和联苄等成分，但有些成分如三萜在石斛属植物中很少发现。虽然石仙桃属和石斛属植物在化学成分和药理作用有某些类似，深入的比较研究应当加强。

转贴于

菲类和联苄类是近年来石斛属植物中发现的具有重要生物活性的成分，如毛兰素、毛兰菲、moscatilin、moscatin和鼓槌菲等联苄和菲类化合物具有抗肿瘤、抗氧化、抗病毒和抗血小板凝集等活性［22～25］。石仙桃属植物分布广泛，提供了一个非常丰富的天然菲类和联苄类化合物库。我国石仙桃属植物有14种，仅石仙桃和云南石仙桃进行了一些研究。

由于近年来石斛属植物的过度开发利用而代替石斛类药材应用，其资源也将会越来越少。今后应从以下几方面开展工作：①继续深入研究本属植物尤其是资源量较丰富植物的化学成分，并采用药理筛选活性跟踪，得到活性成分，研究活性成分的药理作用，以阐明药用植物的作用物质基础和发现新的药用活性化合物；②研究石仙桃属植物的药理作用，并与中药石斛进行对比，确定某些品种可以代替石斛药用，以扩大石斛药源；③做好资源调查，搞清本属植物的分布和储量，做好资源的保护工作，防止濒危植物的灭绝。同时研究人工栽培和组培技术，以满足市场的大量需求。 【参考文献】

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植物学研究进展范文第4篇

摘要：选择了8种已经证实具有辐射防护活性的植物，并对它们在最近几年的研究进展进行了综述。新型辐射防护剂的开发是当前药学研究的热点，考虑到它们在放射治疗、太空探险、甚至核子战争等辐射环境中的潜在利用价值。

关键词：药用植物； 离子辐射； 辐射防护剂

Summary of Eight Radioprotective Medicinal Plants

Abstract：The development of radioprotective agents has been the subject of intense research in view of their potential use within a radiation environment， such as space exploration， radiotherapy and even nuclear war. This article reviews some of the most promising plants， and their bioactive principles.

Key words：Medicinal plant； Ionizing radiation； Radioprotective agents

辐射会引起动物严重的行为失常，即使接受非常低剂量的离子辐射也会导致记忆力发生减退，较高剂量的辐射则可能导致呕吐、腹泻，甚至死亡。在过去，人们对辐射防护剂的研究主要集中在对合成或天然来源的化合物进行筛选，如抗氧化剂、金属元素、免疫调节剂、酯多糖和前列腺素等［1］。由美国Walter Reed陆军研究所开发的氨磷汀（商品名amifostine）是目前唯一的一个经美国FDA认可的辐射防护药物，被用于缓解头颈癌症病人辐射治疗过程中的口腔干燥症状。最近几年，造血生长因子和细胞因子也被用于辐射伤害的治疗，但它们在毒性、作用时效、用药的方便程度等方面都不太理想［2］。当前，全世界有近70％的人口都在使用药用植物，愈来愈多的药用植物已经被证实具有明显的辐射防护作用，这使得新药研发人员不得不将研究重点转移到对药用植物的研究中来［3］。

1 植物辐射防护作用的药学研究

1.1 积雪草Centella asiatica伞状花科植物积雪草很早以前就被用于消化道溃疡、皮肤创伤和记忆力衰退的治疗，它含有多种具抗氧化活性的成分，如积雪草苷（asiaticoside）、积雪草酸（asiatic acid）、玻热模苷（brahmoside）、玻热模苷（brahminoside）和异玻热米酸（isobrahmic acid）等。有关积雪草的神经调节作用已有很多报道，但关于其辐射防护作用的研究却很少。Arora等［4］研究发现，积雪草提取物100 mg/kg可明显缓解接受2 Gy低剂量离子辐射的小鼠所产生的体重减轻和反胃症状。另外，口服该提取物对接受8 Gy亚致死剂量的60Coγ射线照射的小鼠也具有类似的保护效果；Gupta等［5］报道了积雪草还可以减轻γ-辐射和氯化镉产生的组合毒性。

1.2 银杏Ginkgo biloba已知银杏可通过激活抗氧化剂谷胱甘肽的生成而减轻氧化损伤，常被用于治疗哮喘和循环系统有关的疾病。它除了含有香豆素（coumarins）、儿茶素（catechins）、银杏萜内酯（ginkgolides）、白果内酯（bilobalide）和鼠李黄素（rhamnetin）等大量的活性成分以外，还含有许多黄酮类化合物，如山奈酚（kaempferol）、榭皮素（quercetin）、杨梅黄素（myricetin）、银杏黄素(ginkgetin)和异银杏黄素（isoginkgetin）等，总计约300多种。银杏提取物Egb761，由于具有减轻线粒体氧化损伤的作用而被用于治疗由缺氧所导致的大脑机能紊乱。100 g/ml的银杏叶乙醇提取物对羟自由基引发的兔小脑神经元培养细胞的凋亡具有明显的抑制作用，已知能抑制自由基引起细胞凋亡的物质即具有辐射防护作用，这也可用来解释银杏提取物具有辐射防护作用的原因［6］。

1.3 沙棘Hippophae rhamnoides 沙棘记载有抗氧化、消炎、抗微生物、止痛和增强免疫力等活性，早在1 000多年以前，西藏就已经使用沙棘油（sea buckthorn oil）来治疗口腔粘膜炎、阴道炎、子宫颈溃烂、十二指肠溃疡和胃功能失调等多种病症。沙棘的浆果中除了含有诸如鼠李黄素、异鼠李黄素（isorhamnetin）、榭皮素和山奈酚在内的多酚类化合物之外，还含有胡萝卜素、维生素(A、E、C、K)、单宁、棕榈甘油酯、硬脂酸和油酸等多种具辐射防护作用的活性成分。Goel等［7］研究发现，受到强度为1 Gy的X射线辐射处理的兔子在口服沙棘浓缩果汁之后，可使得血液中11氧醛固酮的水平恢复正常，并且能存活更长的时间。Arora等［8，9］在用强度为10 Gy的60Coγ射线照射之前30 min用沙棘浆果的50％乙醇提取物30 mg/kg处理实验小鼠，连续进行两个月的观察发现，在第30天存活率可达82％，而对照组在接受辐射后的15 d内全部死亡，该提取物具有保护作用的原因在于它可以降低由γ-辐射所引起的线粒体毒害效应，从而保护小鼠细胞的能量系统不被破坏。除此以外，沙棘还可保护γ-辐射引起的胃肠系统损伤，且caspase3（天冬氨酸激酶特异性的半胱氨酸蛋白酶）活性的降低在该过程中起到关键作用［10］。Prem等［11］使用单细胞电泳技术对沙棘浆果乙醇提取物的作用机理进行研究发现，该提取物对辐射诱导的鼠胸腺细胞中DNA单链缺口的产生具有明显的抑制作用，在体外条件下该提取物可持续维持染色质的紧缩状态使得细胞核可抵抗高达将近1 000 Gy的辐射处理。沙棘作为一种很有前景的抗辐射药用植物，其适宜的治疗剂量还需要进一步研究。

1.4 胡椒薄荷Mentha piperita唇形科植物胡椒薄荷用于治疗呕吐和胃肠胀气已有1 000多年的历史，它含有包括咖啡酸（caffeic acid）、丁香油酚（eugenol）、迷迭香酸（rosmarinic acid）和生育酚（tocopherol）在内的诸多抗氧化活性成分。其提取物除了具有抗菌活性外还有抗突变的性质，可用于预防口腔癌。胡椒薄荷的叶子中含有芸香糖苷圣草酚（7Orutinosides eriodictyol）和木犀草素（luteolin），薄荷油中也含有相当多的活性成分，如薄荷醇（menthol）、薄荷酮（menthone）、桉油精（cineole）、乙酸薄荷酯（menthylacetate）、异薄荷醇（isomenthol）、柠檬烯（limonene）和蒎烯（pinene）等。已知辐照会引起动物细胞中的染色体发生畸变，但在辐照前如果经胡椒薄荷提取物预处理可使发生畸变的细胞数目明显减少。研究发现，小鼠在接受亚致死辐射剂量处理之前每天口服胡椒薄荷提取物1 g/kg可有效控制其骨髓细胞中的染色体损伤，与此同时，它还可增加辐照后小鼠中的谷胱甘肽浓度和降低脂质过氧化，其对血液中的血清磷酸酯酶活性也有保护作用［12］。

1.5 零陵香Ocimum sanctum零陵香又称为罗勒，广泛分布于热带和亚热带地区，常用于治疗皮肤病、肝脏病变和疟疾，还可作为蛇和毒虫叮咬的解毒剂。零陵香中发现的活性成分有：芹菜苷元（apigenin）、香芹酚（carvacrol）、丁香油酚（eugenol）、荭草素（orientin）、迷迭香酸（rosmarinic acid）、乌索酸（ursolic acid）和葫芦巴苷（vicenin）。在其乙醇提取物中还发现了木犀草苷（galuteolin）、没食子酸（gallic acid）、原儿萘酸（protocatechic acid）、香草酸（vanillic acid）和香草醛（vanillin）。Weiss等［1］对其辐射防护作用进行过系统的研究，分别用零陵香水和乙醇提取物对小鼠腹腔给药进行处理，经过为期30 d的观察发现，两者均能明显提高小鼠的成活率，且前者更加明显，其最适剂量为50 mg/kg，急性LD50为6 g/kg；同时还发现，不仅腹腔给药比口服更有效，且分多次给药比一次性单一剂量给药也更加有效。进一步对零陵香的水溶性组分荭草素和葫芦巴苷研究发现，在γ辐射开始前30 min用两种化合物处理均可明显提高小鼠的存活率，且即使达到100 mg/kg的剂量也未观察到任何毒性作用。荭草素和葫芦巴苷对γ辐射诱导的鼠肝脂质过氧化具有相同的保护作用，但就对低剂量γ辐射处理引起的鼠骨髓细胞染色体畸变的抑制效果而言，葫芦巴苷的效果更加明显，且优于氨磷汀。

1.6 人参Panax ginseng有关人参在抗衰老、抗氧化、抗肿瘤和抗菌方面的性质已经进行过详细的研究。人参的茎和叶中含有人参皂苷（ginsenosides）、三叶豆（triofolin）、水杨酸和对香豆酸（pcoumaric），根部则含有人参多糖（panaxan A～H）、人参炔三醇（panaxytriol）、亚麻脂（linolein）、棕榈酸（palmitic acid）和谷甾醇（β-sitoserol）。从人参的醇溶组分中提取的人参酸性多糖（ginsan）具有促进有丝分裂、激活NK细胞和活化巨嗜细胞等许多免疫活性。关于人参的辐射防护作用有很多报道，其作用的主要机理在于它能够促进辐射处理后血液中血小板和红血球数目的恢复，研究发现，其水溶性组分（蛋白质和碳水化合物）对小鼠的辐射防护作用比全提取物要低得多，皂苷类成分则没有明显的作用［13］。Song等［14］研究发现，与辐射后给药相比，在辐射前24 h以100 mg/kg剂量的人参多糖经腹腔注射给药对小鼠具有最佳的辐射防护效果，其认为人参对小鼠的辐射防护作用在于它可促进小鼠骨髓细胞的增殖和释放大量的造血生长因子。

1.7 鬼臼Podophyllum hexandrum 为小檗科（Berberidaceae）的一种多年生草本，又叫桃儿七，英文名称himalayan mayapple。其根部用于治疗便秘、蚊虫叮咬、皮肤过敏和风湿等疾病已经有近2 000年的历史，它含有多种抗病毒和抗癌的活性成分，主要分为脂素（lignans）和黄酮两大类化合物：前者包括鬼臼毒素（podophyllotoxin）、鬼臼树脂（podophyllin）和盾叶鬼臼素（peltatins），后者如榭皮素、山奈酚和紫云英苷（astragalin）等。鬼臼的辐射防护活性非常显著，甚至超过了合成的辐射防护剂氨磷汀和diltiazem。Coleman等［6］最先报道了鬼臼对小鼠的辐射防护作用，在辐射前用鬼臼的根状茎提取物处理比辐射后处理保护作用更明显，且在该条件下的最适剂量为200 mg/kg。除了可改善辐射所致的胃肠道损伤之外，鬼臼的水溶性提取物还可以调节鼠肝抗氧化防御系统中抗氧化酶的活性，若在辐射前用鬼臼提取物处理小鼠，可观察到辐射12 h后鼠肝中谷胱甘肽S转移酶（GST）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性均比对照要高［15］。线粒体作为生成ATP的部位，它对辐射损伤后的修复过程非常重要，实验证明鬼臼还可减轻辐射对哺乳动物线粒体造成的伤害。在对人肝癌HepG2细胞的研究中发现，在辐射前1～2 h用0.1～1.0 g/ml较低浓度的鬼臼水提取物处理起到的辐射防护作用最明显，其作用的机理可能是通过增加细胞中抗氧化剂谷胱甘肽的浓度从而抑制由辐射引起的线粒体膜脂质和蛋白质的氧化损伤［5，16，17］。

1.8 心叶青牛胆Tinospora cordifolia作为防己科（Menispermaceae）的一种抗衰老药草，它具有预防糖尿病、解热镇痛、抗氧化和免疫调节等活性，广泛用于治疗包括黄疸、皮肤病、贫血和感染在内的各种疾病。其根部提取物可改善黄疸病人手术后kupffer细胞的功能和抑制肝脏匀浆中硫酸亚铁引起的过氧化反应，这可能与其所具有的清除自由基和螯合金属离子的性质有关。有实验证明，在使小鼠接受致死剂量的辐照之前，每天口服心叶青牛胆水溶性提取物5 mg/kg，连续观察30 d后发现，处理组的存活率为33％，而对照组则全部死亡［19］。使用啤酒酵母作为实验模型证明，心叶青牛胆根部的水溶性成分阿拉伯半乳聚糖（arabinogalactan）的辐射防护活性几乎完全在于其出色的清除自由基的能力，因为它并不引起酵母细胞中过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性的提高。另外，该提取物还可减轻辐射所致的DNA降解，在提取物浓度达6.9 mg/ml时，经γ-辐射处理的pBR322质粒DNA所形成的单链缺口与对照比较可减少71％［20］。

2 总结

综上所述，许多植物都具有对辐射伤害的保护作用，但是到目前为止，大部分植物来源的辐射防护剂还尚未进行相关的临床试验。在当前，开发一种有效和可靠的用于评价辐射防护作用效果的高通量生物分析方法是非常有必要的，这将使得快速和大批量地对植物提取物样品进行筛选成为可能。进一步的研究还包括：（1）对标准提取物（standardized extracts）的有效性进行系统评价的方法；（2）辐射防护作用有效组分的分离研究；（3）辐射防护剂的配合使用和添加活性增强剂（bioenhancers），以加强疗效；（4）当前大多数辐射防护剂本质上都是起预防作用的，这在一定程度上限制了它们的用途，因此，开发具有治疗作用的辐射恢复药物（radiorecovery drugs）将成为当务之急。

参考文献

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植物学研究进展范文第5篇

关键词：  药用植物；代谢组学；功能基因组学

代谢组学是对生物体内代谢物进行大规模分析的一项技术［1］，它是系统生物学的重要组成部分（如图1所示），药用植物代谢组学主要研究外界因素变化对植物所造成的影响，如气候变化、营养胁迫、生物胁迫，以及基因的突变和重组等引起的微小变化，是物种表型分析最强有力的工具之一。在现代中药研究中，代谢组学在药物有效性和安全性、中药资源和质量控制研究等方面具有重要理论意义和应用价值。另外，在对模式植物突变体文库或转基因文库进行分析之前，代谢组学往往是首先考虑采用的研究方法之一。目前，国外已有成功利用代谢组学技术对拟南芥突变株进行大规模基因筛选的例子，这为与重要性状相关基因功能的阐明和选育可供商业化利用的转基因作物奠定了基础。

   

图1系统生物学研究的四个层次 　略

   

目前，还有许多经济作物的全基因组测序计划尚未完成，由于代谢组学研究并不要求对基因组信息的了解，所以在与这些作物有关的研究领域具有更大的利用价值，这也是其与转录组学和蛋白组学研究相比的优势之一。代谢组学研究涉及与生物技术、分析化学、有机化学、化学计量学和信息学相关的大量知识，Fiehn［2］对代谢组学有关的研究方向进行了分类（见表1）。

   

1代谢组学研究的技术步骤

   

代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面（见图2）。

1.1植物栽培

   

对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制，相对于微生物和动物而言，植物的人工栽培需要考

表1代谢组学的分类及定义　略

虑更多的问题，如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化，而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制，从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题，推荐使用大容量的培养箱［3］，定时更换培养箱中栽培对象的位置，以及使用无土栽培技术等，Fukusaki E［4］利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部，并且对供给量进行精确地控制，大大提高了实验的重复性。

1.2样本制备

   

为了获得稳定的实验结果，样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题，并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择，逐一优化试验方案。Maharjan RP等［5］用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取，发现用－40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子，尤其是初级代谢产物，气相色谱质谱联用(GCMS)和毛细管电泳质谱（CEMS）联用都是分析亲水小分子的重要技术。Fiehn O等［6］使用GCMS对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析，发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。

1.3衍生化处理

   

对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备，GCMS系统只适合对挥发性成分进行分析，高效液相色谱法（HPLC）一般则使用紫外或荧光标记的方法对样本进行衍生处理，Blau K［7］对酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等衍生方法进行了详细的说明。然而离子化抑制常使得质谱分析过程中目标代谢产物的离子化效率降低，这主要是由于分离过程中污染物与目标代谢物难以完全分离开所引起的，优化色谱分离时间可有效缓解离子化抑制，然而在实际操作中不可能对上百种代谢产物的分离时间进行优化，利用非放射性同位素稀释法进行相对定量可以很好的解决该问题。Han DK等［8］应用同位素编码的亲和标记（ICAT），根据经诱导分化的微粒蛋白及其同位素标记物的峰面积比，对该蛋白的相对含量进行分析。Zhang R等［9］发现同位素标记技术也可用于代谢组学的研究，但是却存在许多困难。活体的同位素标记方法对于同位素的洗脱是一种非常有潜力的技术，目前关于使用34 s的研究已有报道［10］。

图2代谢组学研究技术步骤　略

1.4分离和定量

   

分离是代谢组学研究中的重要步骤，与质谱联用的色谱和电泳分析技术都是使用紫外或电化学检测的方法进行定量，其对代谢组数据的分辨率与定量能力都有一定的影响。Tomita M等［11］总结了各种色谱分离法中经常遇到的技术问题，认为毛细管电泳和气相色谱法由于具有较高的分辨率，已成为代谢组学研究的常规技术手段之一，液相色谱因其适用范围广，应用也相当广泛。

   

Tanaka N等［12］用高效液相色谱对样品进行分离，认为使用硅胶基质填充毛细管整体柱的高效液相色谱系统具有用量少、灵敏性高、低压降高速分离等优势；同时，Tolstikov V等［13］也使用硅胶填充的毛细管液相色谱方法对聚戊烯醇类异构体进行了有效分离，获得了很好的分辨率。Tanaka N等［14］发现二维毛细管液相色谱法的分辨率比传统的高效液相法高10倍。相对于其他色谱方法而言，超临界流体色谱（SFC）是分离疏水代谢物最具潜力的技术之一，特别适用于分离那些传统HPLC难以分析的疏水聚合物，Bamba T等［15］通过SFC对聚戊烯醇进行分析，证明其具有较好的分离能力。针对质谱中存在的共洗脱现象，Halket JM等［16］发明了一种适用于GCMS的反褶积系统，对共洗脱的代谢产物进行分离与识别。Aharoni A等［17］使用傅立叶变换离子回旋共振质谱（FTICRMS）对非目标代谢物进行分析，快速扫描植物突变样品，获得了一定量的代谢成分。