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红豆杉属植物资源的研究现状与开发利用对策_王亚飞

第48卷第5期2012年5月林业科学SCIENTIASILVAESINICAEVol.48,No.5May,2012

红豆杉属植物资源的研究现状与开发利用对策*

王亚飞1,2王强2阮晓2张莺莺3

(1.浙江大学化学工程与生物工程学系杭州310027;2.浙江大学宁波理工学院宁波315100;3.宁波泰康红豆杉生物工程有限公司宁波315032)

摘要:对珍稀药用资源植物红豆杉属的分类、种分布、主要化学成分及药理学作用的国内外研究现状进行归纳分析,对红豆杉属植物资源开发利用过程中遇到的问题以及可能的解决方案进行讨论。目前全球共发现和鉴定红豆杉属11个种,从中分离鉴定出三大类即巴卡亭Ⅲ及其他紫杉烷类物质、紫杉黄酮和红豆杉多糖等共500余种化学成分。对红豆杉属植物的药理学研究发现,其具有显著的防癌、抗肿瘤、抗氧化、清除自由基、调节心血管系统、抗炎、抗衰老等药理学作用。红豆杉属植物开发利用过程中存在种群遗传多样性保护与生物资源减少、红豆杉属植物资源分布地域性与次生代谢多样性、新结构物质发现与药理学作用机制研究相互脱节等问题。提出引种驯化与构建红豆杉属植物种质资源库、建设红豆杉属高质原料标准化生产技术体系、依托现代科技手段构建红豆杉属植物高效利用的技术平台等对策。关键词:红豆杉属;种质资源;标准化生产;新药理学作用中图分类号:S788.1;S791.49文献标识码:A文章编号:1001-7488(2012)05-0116-10

收稿日期:2011-09-20;修回日期:2011-10-27。基金项目:国家自然科学基金项目(30770334);浙江省科技计划项目(2009C33070)。*王强为通讯作者。ResearchStatusandUtilizationStrategiesofRareMedicinalPlantsinTaxus

WangYafei1,2WangQiang2RuanXiao2ZhangYingying3

(1.DepartmentofChemicalandBiologicalEngineering,ZhejiangUniversityHangzhou310027;2.NingboInstituteofTechnology,ZhejiangUniversityNingbo315100;3.NingboTaikangYewBiotechnologyCorporation,LtdNingbo315032)

Abstract:Thisarticlereviewedtheclassification,distribution,mainchemicalconstituentsandtheirbiologicalactivitiesofgenusTaxus,raremedicinalplants,andalsodiscussedtheresearchstatus,problemsintheexploitationandpotentialsolutions.Taxuswascomposedof11species(includingoneartificialhybridspecies)mainlydistributingintheNorthernHemisphere.Morethan500chemicalcompoundshavebeenidentifiedfromthegenusandcanbesortedinto3types(TaxanederivativeslikeBaccatinⅢ,flavonoidsandpolysaccharides).Thesecompoundshavemuchimportantpharmacologicalactivitysuchasanti-cancer,anti-oxidant,eliminationoffreeradicals,anti-inflammatory,cardiovascularsystemregulation,andanti-aging.Howeverthereexistsomeproblemsinutilizationoftheimportantplantresources,suchas,decreasesinthespeciesgeneticdiversityandthebiologicalresources,conflictbetweenregionaldistributionofthespeciesanddiversityofthechemicalcompounds,anddisjointednessofthebasictheoryofTaxuswiththetechniqueapplications.Thisarticlesuggestedthattheproblemsmightbesolvedthroughthesestrategies,suchas,buildingupthegermplasmaresourcesstocksofTaxus,introducingandtamingspeciesatnationallevel,constructingthetechnologysystemforthestandardizationproductionofthehighqualityrawmaterial,andthemoderntechnologyplatformforthehighefficiencyutilizationofTaxusresources.Keywords:Taxus;germplasmaresources;standardproduction;newpharmacologicalproperties

红豆杉科(Taxaceae)红豆杉属(Taxus)为常绿

乔木或灌木植物,民间一般称“紫杉”,含有多种药

用成分。红豆杉属植物全世界有11个种,分布于北

半球温带、寒温带及热带、亚热带高山地区,我国有4种1变种,分布于西南、东北、华中、华南及华东地

区。红豆杉属植物对生境温度、水分、光照等要求较严格,对森林类型选择及层间植物物种环境也有较

为苛刻的要求,因而使该属植物在地理分布上受到

了限制,制约其种群的空间拓展(中国科学院中国

植物志编委会,2004)。

红豆杉属药用功能最早记载于《本草纲目》,可

用于治疗霍乱、伤寒等症。《本草推陈》中也对药用第5期王亚飞等:红豆杉属植物资源的研究现状与开发利用对策

功能有过相关记载“紫杉可入药,利尿、通经、治肾

病,用皮易呕吐,木部及叶不吐”。民间和传统中医

药对红豆杉属植物的利用也有着悠久历史和记载,

用以消积、润燥、利尿、通经、消炎并可治疗多种肠道

寄生虫病(南京中医药大学,2006)。最新药理学研

究还发现,红豆杉属植物具有抑菌敛毒、消炎排毒作

用,对上呼吸道炎症具有治疗作用,对糖尿病、肾脏

病、高血压和高血脂症等具有显著疗效(冉先德,

1993)。

对红豆杉属植物资源开展系统的研究始于1856年,Lucas(1856)从欧洲红豆杉(Taxusbaccata)

叶中提取得到粉末状碱性组分Taxine,此后的一百

多年对红豆杉属植物的研究进展缓慢。Wani等(1971)从短叶红豆杉(Taxusbrevifolia)中分离得到Taxol,并证实其具有显著的抗肿瘤生物活性。1985

年美国国立癌症研究院(NCI)对红豆杉属植物进行

了系统的抗癌药理学筛选研究,发现了红豆杉属植

物中多种抗肿瘤活性成分。至此,红豆杉属植物的

药用价值得到了广泛关注和深入研究,开发应用这

一天然抗癌产物在世界范围内全面展开。本文就红

豆杉属植物目前国内外研究现状、存在的问题和可

能的解决方案进行了论述。

1红豆杉属植物分类与分布

1.1红豆杉属植物分类

红豆杉属为常绿乔木或灌木,小枝不规则互生,

基部有多数或少数宿存的芽鳞,稀全部脱落;冬芽

芽鳞覆瓦状排列,背部纵脊明显或不明显。叶条形,

螺旋状着生,基部扭转排成2列,直或镰状,下延生

长,上面中脉隆起,下面有2条淡灰色、灰绿色或淡

黄色的气孔带,叶内无树脂道。雌雄异株,球花单生

叶腋;雄球花圆球形,有梗,基部具覆瓦状排列的苞

片,雄蕊6~14枚,盾状,花药4~9,辐射排列;雌球

花几无梗,基部有多数覆瓦状排列的苞片,上端2~

3对苞片交叉对生,胚珠直立,单生于总花轴上部侧

生短轴之顶端苞腋,基部托以圆盘状的珠托,受精后

珠托发育成肉质、杯状、红色的假种皮。种子坚果

状,当年成熟,生于杯状肉质的假种皮中,稀生于近

膜质盘状的种托(即未发育成肉质假种皮的珠托)

之上,种脐明显,成熟时肉质假种皮红色,有短梗或

几无梗;子叶2枚,发芽时出土。图1(Cope,1998)

以东北红豆杉(Taxuscuspidata)为例,给出了该属的

形态学特征。红豆杉属树种木材边材窄,与心材区

别明显,无树脂道及树脂细胞,纹理均匀,结构细致,

硬度大,防腐力强,韧性强,为优良的建筑、桥梁、家具、各种生产及家用器材等用材。本属树种耐荫性

强,在天然林中生长缓慢,分布星散,野生树木日渐

减少。可以通过人工造林,加强抚育管理,使其加速

生长,以生产优良木材(中国科学院中国植物志编

委会,2004)。

图1东北红豆杉的形态学特征(Cope,1998)Fig.1MorphologicalcharacteristicsofTaxuscuspidata(Cope,1998)

1.2红豆杉属植物在中国的分布

红豆杉属植物主要分布于北半球温带至中亚热

带地区,全世界有11种,变种丰富。我国共有4种1变种,分别为:东北红豆杉(Taxuscuspidata),主要

分布于吉林老爷岭、张广才岭及长白山区,多生于海

拔500~1000m酸性土地带(柏广新等,2002);

西藏红豆杉(Taxuswallichiana),又称喜马拉雅红豆

杉,为喜马拉雅山特有种,主要分布在我国西藏南部

海拔2500~3000m地带(周进等,1999);云南红

豆杉(Taxusyunnanensis),主要分布于云南西北部及

西部(镇康、景东)、四川西南部与西藏东南部,多生

于海拔2000~3500m高山地带(王卫斌等,

2006);红豆杉(Taxuschinensis),又称中国红豆杉,

为我国特有种,分布广泛,多见于甘肃南部、陕西南

部、四川、云南东北部及东南部、贵州西部及东南部、

湖北西部、湖南东北部、广西北部和安徽南部,常生

于海拔1000~1200m以上的高山上部(杨玉林

等,2009);南方红豆杉(Taxuschinensisvar.

mairei),又称美丽红豆杉,变种,是我国分布最为广

泛的红豆杉属树种,多见于安徽南部、浙江、台湾、福

建、江西、广东北部、广西北部及东北部、湖南、湖北

西部、河南西部、陕西南部、甘肃南部、四川、贵州及

云南东北部,生于海拔1000~1200m以下(檀丽

萍等,2006)。

1.3红豆杉属植物的全球分布

欧洲红豆杉(Taxusbaccata),主要分布于欧洲,

北起挪威、瑞典,南到葡萄牙、西班牙、希腊、克里米

亚半岛至高加索地区的山脉以及北非的阿尔及利711

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