藥用植物杜仲的研究概況

1、藥用植物杜仲的研究概況作者：張志強，殷紅 崔迎，沈書慶【摘要】 綜述了國家重點保護(hù)藥用植物杜仲的生物學(xué)特性、藥理作用、 栽培、組織培養(yǎng)、活性成分等方面的研究概況，并對其以后的研究方向進(jìn) 行了展望，旨在為該物種資源的進(jìn)一步有效開發(fā)利用提供參考。【關(guān)鍵詞】 杜仲；生物學(xué)特征;化學(xué)成分;藥理作用杜仲(eucommia ulmoides oliv.)又名思仙、思仲、石思仙，是僅存于 我國的第三紀(jì)孑遺植物，屬于國家二類保護(hù)植物，主產(chǎn)于四川、重慶、陜 西、湖北、河南、貴州等省，江西、甘肅、湖南、廣西等省區(qū)也有種植1。 杜仲作為夯材在我國已有2000多年的歷史，我國第一部笏書神農(nóng)本草 經(jīng)記載了杜仲藥效：“杜

2、仲性味甘、微辛、溫、無毒，有補肝腎、強筋 骨、益腰膝、除酸痛的效能”。杜仲適應(yīng)性很強，對土壤要求不嚴(yán)，不但 在平原生長良好，而且可綠化荒山、保持水土，改善生態(tài)環(huán)境。杜仲樹形 美觀、葉色濃綠、病蟲害少，是優(yōu)良的園林綠化樹種。1杜仲的生物學(xué)特征1.1形態(tài)特征杜仲為落葉喬木，高達(dá)20嘰小枝光滑，黃褐色或較 淡，具片狀髓。皮、枝及葉均含膠質(zhì)，折斷后均具冇白絲。單葉互生;橢 圓形或卵形，長618cm,寬37. 5cm,葉的先端漸尖，基部廣楔形，邊 緣有鋸齒。幼葉上表面被柔毛較疏，下表面毛較密；老葉上表面光滑，下 表面葉脈處疏被毛，葉柄長12cm。花單性，雌雄異株，同葉或先葉開放,生于一年生枝基部苞片的腋

3、內(nèi)，有花柄，無花被。雄花有雄蕊610枚; 雌花有一裸露而延長的子房，子房1室，頂端有2叉狀花柱。翅果卵狀長 橢圓形而扁，先端下凹，內(nèi)有種子1粒?；ㄆ?5月，果期9月2。1.2核型研究張延?xùn)|等以萌發(fā)種子的根尖為材料，對蘭州地區(qū)引 種的杜仲進(jìn)行了體細(xì)胞染色體核型分析。結(jié)果顯示：杜仲染色體較小，數(shù) 目均為34條。杜仲體細(xì)胞染色體核型有2類，第1類為 2n二34二20m(2sat)+10sni+4st,第 2 類為 2n二34二20m(2sat)+12sm+2st。在 2 類核型中均見到了隨體染色體，隨體均位于中部著絲點染色體的短臂上。 2類核型中最長染色體與最短染色體的比值小于2,臂比值大于2： 1

4、的染 色體的比例在1%50%之間，按照stebbin的核型分類標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)屬2a核型2杜仲的繁殖與保護(hù)2. 1無性繁殖和莫他所有栽培林木一樣，良種選育是杜仲資源開 發(fā)屮極其重要的基礎(chǔ)性工作，但杜仲樹體高大，生長周期長，生長環(huán)境較難 控制，采用常規(guī)方法進(jìn)行育種很難實施。趙樹泉通過實踐研究提出了插根 育苗、樹莞育苗、休眠枝抒插育苗等無性繁殖的方法4。馬小峰等通過 對不同生長素種類、不同濃度二因素隨機區(qū)組設(shè)計，得出杜仲打插育苗以 abt1號生根粉，濃度為1.0mg/l,采穗母樹為1年，抒插時間以6月中旬 為最好5。孟憲民等也提出利用杜仲的萌枝力極強這一特性進(jìn)行無性繁 殖，以獲得新的植株。其方法為在冬季結(jié)合

5、施肥，松動根際周圍的土壤， 損傷其部分側(cè)根，促使其產(chǎn)生根篥條，第2年將萌篥產(chǎn)生的小苗移走定植。 也可將老齡杜仲伐后，加強水肥管理，促使其萌生藥條，在藥條基部進(jìn)行 刻傷并培土，待第2年葉條產(chǎn)生新根后分離定植2。2.2組織培養(yǎng)研究 杜仲繁殖主要采用播種育苗方法，但其是雌雄 異株，定植10年以上才能開花結(jié)果，種子結(jié)實有限，靠種子繁殖難以滿 足發(fā)展需要。據(jù)報道，采用組培的方法繁殖杜仲，生產(chǎn)周期短，繁殖系數(shù)高, 成木低，經(jīng)濟效益高。另外，組培快速繁殖可以保證種苗形狀一致,克服種 子繁殖苗木觀賞形狀不一致的缺點，提高苗木的商品規(guī)格，有利于進(jìn)行t 廠化生產(chǎn)。李俊紅等通過實驗得出，杜仲組織培養(yǎng)的不同培養(yǎng)階段優(yōu)

6、化的 最適培養(yǎng)基分別為：誘導(dǎo)愈傷組織的最適培養(yǎng)基為ms + 1. 5mg/l naa + 2. omg/l ba,誘導(dǎo)率為95%;愈傷組織繼代增殖最適培養(yǎng)基為ms +1. omg/l naa + 2. omg/l ba,成活率為98.5%;不定芽分化的最適培養(yǎng)基為ms +0. 5mg/l naa +2.0 mg/l ba,分化率為40%;最適生根培養(yǎng)基為1/2ms +1. 5mg/l iba,生根率為 92. 5%6。2.3杜仲內(nèi)生真菌的研究 近年來隨著人們対內(nèi)生真菌研究的深 入，發(fā)現(xiàn)通過人工發(fā)酵方法生產(chǎn)與其宿主植物相同的特有藥用活性成分是 可能的。謝輝等7從杜仲的葉片中分離出的內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)

7、物具有抗氧 化活性作用。王梅霞等8從釆自江蘇和陜西的杜仲組織中共分離獲得254 株內(nèi)生真菌，根據(jù)形態(tài)學(xué)特征鑒定分屬于9個屬。研究結(jié)果表明從不同地 點杜仲組織中以及從杜仲不同部位組織中分離獲得的內(nèi)生真菌的類群與 分布存在明顯差異。沈書慶等9由杜仲植株的根、莖、葉分離到內(nèi)生真 菌，分別對各菌株進(jìn)行液體培養(yǎng)，篩選出能產(chǎn)生與杜仲藥材相同或相似黃 酮類化合物的內(nèi)生真菌。蘇卬泉等10以金黃色葡萄球菌、枯草芽抱桿菌、 大腸桿菌為測試菌種對杜仲根、莖、葉中分離出的20株內(nèi)生真菌及其次 生代謝物進(jìn)行抗菌活性篩選，結(jié)果表明：有15個菌株至少對1種實驗細(xì) 菌具有抑菌活性，19株的代謝產(chǎn)物至少對1種實驗細(xì)菌具有抑菌活

8、性，其 中有3株內(nèi)生真菌及英次生代謝產(chǎn)物對測試病原細(xì)菌均有較強抑制作用。 李愛華等11從樹齡達(dá)7年以上杜仲皮中分離得到122株內(nèi)生菌,其屮真 菌75株，細(xì)菌47株，經(jīng)搖瓶培養(yǎng)后分析各菌株產(chǎn)松脂醇二葡萄糖苗(pdg) 的能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有8株菌能產(chǎn)生pdg,最高產(chǎn)量可達(dá)13. 387mg/lo因此, 探索通過內(nèi)生真菌產(chǎn)生與宿主植物相同成分的這一途徑，將對杜仲的保護(hù) 提供新的思路。2.4遺傳多樣性研究杜仲作為古老的稀冇物種和重要經(jīng)濟植物， 需要得到很好的保護(hù)。保護(hù)一個物種不僅耍保存一定的個體數(shù)量，更重耍 的是要有目的的盡可能多地保存其種內(nèi)的遺傳多樣性。王煖琦等采用隨機 擴增多態(tài)dna (rapd)方

9、法對杜仲的16個群體、260個個體進(jìn)行遺傳多樣 性分析，結(jié)果顯示用10個隨機引物共擴增出110條清晰條帶，其中多態(tài)性 條帶為106條，總的多態(tài)位點百分率為96. 36,平均多態(tài)位點百分率為 38. 92o nei' s基因多樣性指數(shù)h = 0. 2461, shannons多態(tài)性信息指數(shù) i = 0. 3868o基因分化系數(shù)gst = 0. 4244o杜仲種內(nèi)具有豐富的遺傳多樣 性,而不同群體內(nèi)部的遺傳多樣性低。因此，針對杜仲群體間遺傳分化大, 群體內(nèi)遺傳多樣性普遍較低的特點，保護(hù)其遺傳多樣性需要盡可能多地保 護(hù)更多的種群。同時應(yīng)加強對原生母樹的調(diào)查與保護(hù)工作，包括對散生于 農(nóng)家庭院周

10、圍的半野生資源的保護(hù)。針對杜仲種內(nèi)豐富的形態(tài)和遺傳變 異，需繼續(xù)開展形態(tài)變異與遺傳變異的研究，為進(jìn)一步選育杜仲優(yōu)良品種 提供遺傳基礎(chǔ)12。3杜仲的化學(xué)成分杜仲的化學(xué)成分非常豐富，各國學(xué)者都做了大量的提取、分離、純 化和鑒定工作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)杜仲的葉、皮中含有類似的化學(xué)成分，主要有木 脂素類(lignans) 環(huán)烯酉迷祜類(iridoides) 冇機酸(organic acid)帖 類(iridoids) 多糖類(polysaccharide) 氨基酸(amino acid)和杜仲膠 (gutta percha)等有機化合物13,還有一些無機元素。3.1木脂素類關(guān)于木脂素類化合物的研究報道較多14

11、o已從杜 仲中分離岀27種該類化合物，包括雙環(huán)氧木脂素類(bisepoxylignans)、 松脂酚類(pinoresinols) j*香樹脂醇類(syringarcsinols) 橄欖樹脂 類(ol ivi i s)、松柏醇類(coniferyl alcohols)等15。3.2環(huán)稀瞇菇類 已從杜仲的皮和葉中分離出多種環(huán)稀醍菇類化合 物，包括杜仲醇(eucommiol) 杜仲醇昔(eucommioside)、脫氧杜仲醇 (deoxyeucommiol)、京尼平背(geniposide)、京尼平背酸(geniposidic acid) 桃葉珊瑚昔(aucubin) 哈帕昔乙酸酯(harpagi

12、de acetare) 筋 骨草昔(ajugoside)、雷撲妥莒(repotoside)、杜仲昔(eucommi osi de)、 車葉草酸(asperulosidic acid) 車葉草(asperuloside) 地芟普內(nèi)酯 (loliolide)等16。3.3糖和杜仲膠及英他成分杜仲膠在果實中含量最高。杜仲膠具 冇良好的絕緣性、抗酸堿性、熱幫性和形狀記憶等特點，因而受到大家普 遍重視17。杜仲多糖是近年來發(fā)現(xiàn)的乂一類活性成分。gonda等18從 杜仲皮中分離出酸性聚糖杜仲糖a (eucomman a), tomoda等19分離出了 杜仲糖b(eucomman b) o另外杜仲還含有co

13、、ni zn mn cu等微量元素 20和豐富的vite和b-胡蘿卜素，以及少量的vitbl. vitb2等，還含 有揮發(fā)油成分。4藥理作用4.1杜仲的藥理作用 對于杜仲在降壓，降血糖，調(diào)節(jié)血脂，增強 免疫力，抗癌、抑癌，抑制膽固醇上升,抗突變，抗補體活性，抗氧化等方面 的藥理作用已有很多報道，筆者在此只對其最新的一些研究概述如下。4. 1. 1促進(jìn)骨骼的新陳代謝 有研究報道，老年人黃骨髓的增多提 示黃骨髓可能繼發(fā)于成骨細(xì)胞減少，成骨細(xì)胞減少可能是老年人骨質(zhì)疏 松的主要原因。肖靜等通過提取杜仲皮中總黃酮，以25、50、loong/ml 濃度分別加入新生wistar大鼠顱骨分離培養(yǎng)的成骨細(xì)胞中，

14、用mtt(3-4, 5-二甲基曝卩坐-22, 5-二苯基四氮哇漠鹽)法評價對成骨細(xì)胞增殖的影響。 結(jié)果：50、100pg/ml杜仲總黃酮劑量組的a570吸光值明顯增高，與對照 組比較差異有顯著性(p<o. 05),從而證明杜仲總黃酮能直接促進(jìn)體外 成骨細(xì)胞的增殖21。關(guān)于杜仲總黃酮促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖的機制，僅見杜 鵬等22的報道。他們通過應(yīng)用淫羊蕾總黃酮、杜仲總黃酮對維甲酸誘導(dǎo) 的小鼠骨質(zhì)疏松模型的實驗，發(fā)現(xiàn)淫羊蕾總黃酮、杜仲總黃酮能對抗維甲 酸誘導(dǎo)的小鼠骨質(zhì)疏松癥，可提高成骨細(xì)胞活性。但杜仲總黃酮直接促進(jìn) 成骨細(xì)胞的增殖機制，冃前了解甚少，有待進(jìn)一步研究。4.1.2抗疲勞和愈傷作

15、用疲勞是涉及許多生理生化因素的綜合性 生理過程，是人體腦力或體力活動到一定階段時必然出現(xiàn)的一種正常的生 理現(xiàn)象。趙暉等23通過對杜仲的藥理研究發(fā)現(xiàn)其具有抗疲勞和愈傷的作 用。金曉玲等24實驗將小鼠按體重隨機分為對照組和低、中、高劑量組。低、中、高三個劑量組分別灌胃，給予130、260、520mg/kg的杜仲雄花 茶提取液進(jìn)行30天實驗，對照組給蒸憾水。測定小鼠游泳時間及血乳酸、 尿素氮、肝糖原等指標(biāo)，結(jié)果顯示杜仲雄花茶提取物能延長小鼠的游泳時 間，降低了運動后血清bun (blood urea nitrogen)濃度，提高肝糖原的儲 備量，增強清除乳酸能力,得出杜仲雄花茶具有顯著的抗疲勞作用的

16、結(jié)論。4.1.3抑菌作用 季志平等25對杜仲葉70%(體積分?jǐn)?shù))乙醇提収 物及其分級組分進(jìn)行了抑菌試驗。結(jié)果顯示，杜仲葉提取物在抑菌活性方 面具有一定的熱穩(wěn)定性，抑菌率隨時間而逐漸增加，16h之后基本保持不 變。劉世會等26用紙片瓊脂擴散法，研究了杜仲抗真菌肽 eafp3 (eucommia anti fungal peptide 3)對黃曲霉(aspergi 11 us fl avus) 的抗真菌活性。研究結(jié)果表明，eafp3對黃曲簿有明顯抑制作用，最小抑菌 濃度為125 u g/mlo4.1.4對艾滋病的治療 多種臨床報道中藥具有抗病毒活性，呂琳 等27通過初篩發(fā)現(xiàn)杜仲抗 hiv gp41

17、 (hiv envelope protein gp 41, hiv 包膜蛋白質(zhì)gp41)的活性較為理想，因而將杜仲水提取液分別用石油醞、 乙酸乙酯和正丁醇萃取，萃取物干燥稱量后制備成濃度為lmg/ml的樣品 液，用夾心免疫酶聯(lián)法檢測杜仲及其萃取物對hivgp41六股螺旋束結(jié)構(gòu)的 作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)杜仲提取物可抑制hivgpdl六股螺旋束的形成，從而起到 抗hiv的作用，其活性部位主要在乙酸乙酯萃取物里,活性物質(zhì)是能被乙醇 沉淀的人分子物質(zhì)。4.2杜仲的營養(yǎng)保健功能關(guān)于杜仲的營養(yǎng)保健功能，李時珍早就 提出“久服，輕身耐老” 28。在近代，對于杜仲的營養(yǎng)保健功能許多國家都有廣泛共識，尤其是日木，他們已

18、經(jīng)將杜仲作為一種特定的保健食品，每 年帶來幾百億口元收入。據(jù)口本大學(xué)笏學(xué)系高橋周七教授的研究表明，杜 仲可以提高機體膠原蛋白的新陳代謝，小鼠實驗結(jié)果顯示，服用杜仲粉的 小鼠血清膠原蛋白含量增加1.6倍，作為膠原蛋白指標(biāo)之-的拜脯氨酸也 多出1.3倍。因此杜仲具有減肥和美容的作用29。杜仲的藥效已被臨床證明并得以廣泛運用，但其藥材資源匱乏卻是 制約杜仲開發(fā)利用的最大障礙，目前通過人工栽培雖然取得了一定進(jìn)展， 但仍不能滿足市場需求。近年來有關(guān)杜仲的研究多側(cè)重于化學(xué)成分及臨床 應(yīng)用等方面，而冇關(guān)杜仲的生理生態(tài)研究、次生代謝產(chǎn)物積累機制等方面 的研究尚不完善。因此，隨著對杜仲藥用價值研究的逐步深入及市

19、場對杜 仲資源需求量的持續(xù)增加，今后對野生杜仲資源的保護(hù)、杜仲的人工栽培 和規(guī)范化種植等方面都會更加重視，與此同時,有關(guān)杜仲的生理生態(tài)研究、 次生代謝產(chǎn)物積累機制等方面的研究也將會陸續(xù)展開?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1張康健，張?zhí)粗袊駱?杜仲北京：經(jīng)濟管理出版 社，1997, 2-23.2孟憲民，劉譯澤，段全猛.杜仲的繁殖培育.特種經(jīng)濟動植 物,200&9： 36-37.3張延?xùn)|，何麗霞，李睿，等杜仲eucommia ulmoides的核型分析.甘 肅林業(yè)科技,2008, 33 (3): 1-4.4趙樹泉杜仲無性繁殖方法多農(nóng)家科技,2007,9：175馬小峰，白小軍.杜仲打插育苗技術(shù)研究初報.安徽

20、農(nóng)學(xué)通報,2008, 14(14) : 145-146.6李俊紅，張煥玲，李周岐杜仲組織培養(yǎng)再生體系的優(yōu)化西北林學(xué) 院學(xué)報,2008, 23(4): 97-100.7謝輝，李莉，吳鳴謙,等.1株杜仲內(nèi)生真菌的抗氧化活性分析和菌種 鑒定安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009, 37(1) :230-232.8王梅霞，張麗，霍娟，等杜仲內(nèi)生真菌類群與分布的初步研究.菌物 研究,2006,4(3) : 55-58.9沈書慶，殷紅，劉蕓，等產(chǎn)杜仲黃酮內(nèi)生真菌的初步研究菌物研 究,2008, 6(1)： 46-48.10蘇印泉，朱紅薇，馬希漢，等杜仲內(nèi)生真菌的抑菌活性篩選西北 植物學(xué)報,2005, 25(6) : 11

21、53-1157.11李愛華，樊明濤，師俊玲杜仲內(nèi)生菌的分離及產(chǎn)pdg菌株的篩選. 西北植物學(xué)報,2007, 27(3) :616-619.12王煖琦，黃璐琦,邵愛娟，等孑遺植物杜仲的遺傳多樣性rapd分析 和保護(hù)策略研究.中國中藥雜志,2006, 31 (19) : 1583-1586.13管淑玉，蘇薇薇杜仲化學(xué)成分與藥理研究進(jìn)展中藥 材,2003, 26(2) : 124.14趙玉英杜仲化學(xué)成分研究概況.天然產(chǎn)物研究和開 發(fā),1995,7(3) : 46-48.15馬清鈞，王淑玲常用中藥現(xiàn)代研究與臨床天津:天津科技翻譯出 版公司,1995, 1-596.16徐諾(摘譯)杜仲葉中環(huán)稀瞇砧類成分

22、的研究.國外醫(yī)學(xué)中醫(yī)中藥分冊，199& 20(5):49.17 hayman ep, yokoyama 11, bai kz. slimulation of plant growthand gutta content in eucommia ulmoides oliv.by 2-diethylaminoethyl-3, 4-dichlorophenylther. plantgrowthregulation, 1994, 14:78-8218 gonda ran acidic polysaccharide having activity on the reticufoen dotheli

23、al system from the bark of eucommia ulmoides chem pharm bull, 1990,38(7)： 1966.19 tomodo m.a reticulocn-dothelial system-activating glycanfromthebarksofeucommiaulmoides. phytochemistry, 1990, 29 (10) : 3091.20成紅硯，陳菊，楊春，等離子發(fā)射光譜法測定杜仲中的微量元素. 貴州地質(zhì),2008, 25(3) : 239-240.21肖靜，李三華，莫寧萍，等杜仲總黃酮對體外培養(yǎng)大鼠成骨細(xì)胞 增殖的影響遵義醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2