药用植物刺五加研究进展

陈 思，孙春玉，王 义

（吉林农业大学生命科学学院，吉林长春 130118）

刺五加(Eleutherococcus senticosus)是五加科五加属多年生落叶灌木，别名刺拐棒、坎拐棒子、老虎潦等。株高1～6 m，茎密生细长倒刺（图1）；掌状复叶互生，边缘具尖锐重锯齿或锯齿；伞形花序顶生，花多而密。主要分布在东北三省、河北、河南、山西及陕西北部，朝鲜、日本及俄罗斯也有分布[1]。刺五加春季的嫩茎叶是优质的山野菜，根、茎、叶、皮、果实均可入药。根商品名为五加参，是我国医药珍品[2]，有益智安神、健脾补肾等功效；树皮药品名为五加皮，有祛风除湿、壮筋骨等功效。笔者对刺五加的资源现状、化学成分、药理作用、组织与细胞工程等方面的研究进展进行了综述，以期为刺五加的开发利用和人工抚育提供理论依据。

图1 刺五加

1 药用植物刺五加的研究概况

1.1 资源现状

随着以刺五加为原料的产品深受国内外欢迎，对刺五加的全面开发利用速度也加快，也使得刺五加的野生资源消耗与日俱增。1992年出版的《中国植物红皮书—稀有濒危植物(第一册)》中，刺五加被列为渐危物种[3]。在我国东北人工种植刺五加作为山野菜食用已有较长时间，但是药用刺五加的人工栽培由于多种原因鲜有问津。野生刺五加种群经过长时间掠夺式采挖，资源遭到了严重破坏，致使其分布区日益缩小，数量急剧下降，刺五加野生资源逐年匮乏已面临濒危。

1.2 刺五加的生态学研究

刺五加生于海拔200～1 600 m地区，多生长在灌木丛林、林缘，山坡路边也有生长。刺五加喜充足日照和富含腐殖质的肥沃土壤，可耐受-30℃的低温[4]，抗寒能力强。祝宁等[5-7]从上世纪80年代起就开始对刺五加进行生态学研究，包括刺五加的生殖生态学、种群生态学、刺五加的开花动态等方面。吴晓春等[8]通过对刺五加的生长过程和年允收量进行研究得出了刺五加年允收量方程。韩忠明等[9-11]对刺五加种群可持续更新机制、种群构建生物量预测和种群结构等进行了研究，建立了可用于指导生产的刺五加种群经济产量的数学模型。孟祥才等[12]针对药用刺五加进行了产地适应性区划研究，区划出药用刺五加适宜的生长地区。戴思兰等[13]选取我国东北地区刺五加3个种群共49个单株的叶片，提取基因组DNA做RAPD分析，结果表明，刺五加种内居群内和居群间的遗传多样性均较为丰富。这些研究为刺五加野生资源的开发利用和保护提供了科学指导。

1.3 刺五加的化学成分研究

刺五加的主要化学成分为酚苷类化合物、多糖和黄酮，还含有香豆素、脂肪酸、挥发油、氨基酸及微量元素等。刺五加总苷是刺五加生物活性成分之一，已从中分离出 A、B、C、D、E、F 和 G 7种单体皂苷[1]。刺五加叶皂苷(A.senticosus saponin,ASS)是从刺五加叶中提取的总苷。20世纪80年代末Shao等[14]从刺五加叶中分离得到5种单体皂苷，即刺五加苷A1、A2、A3、D3和 A4，此外刺五加还含有齐墩果酸[15]。目前很多学者对刺五加化学成分的提取工艺进行研究和改良，使刺五加的总皂苷、刺五加叶皂苷、总黄酮、多糖和异秦皮啶等活性成分的提取量大大提高，同时缩短了工艺流程，既节约了成本，又提高了效率，为刺五加制剂的研发提供了更先进的工艺[16-18]。

1.4 刺五加的药理作用

1.4.1 增强免疫功能。刺五加提取物可刺激细胞免疫力，产生免疫细胞。刺五加苷和刺五加多糖都具有明显增强免疫功能和促诱生干扰素的能力，对癌细胞有一定的抑制作用[19-20]。

1.4.2 治疗心脑血管疾病。刺五加提取物能扩张血管并改善脑供氧量，对脑梗死有改善作用，还能抗心肌缺血，改善心肌代谢过程。不同剂量的刺五加冻干粉针剂均可降低心肌梗死的面积[21]。

1.4.3 其他功能。刺五加能抗疲劳，调节机体新陈代谢，提高耐缺氧能力；抗衰老，促进遗传物质和蛋白质的合成；抗应激，对中枢神经系统具有双向调节作用。还有抗菌、抗病毒、抗炎和抗辐射作用[22]，有利于组织的修复、镇静，能改善睡眠，增加食欲[23]。

2 刺五加的组织和细胞培养

刺五加的器官（不定芽）发生途径有2种：①直接发生，从外植体上直接诱导不定芽，此方法有利于保持遗传性状的稳定性；②间接发生，从外植体上诱导出愈伤组织，再从愈伤组织中获得不定芽。刺五加诱导体细胞胚胎形成时，胚状体既可以直接在外植体上形成，也可以在愈伤组织上获得。

图2 刺五加春季的芽孢

2.1 刺五加的组织培养

刺五加组织培养外植体多选用当年生幼嫩或休眠枝条的茎尖（图2）。张健夫[24]选取当年形成的越冬枝条，在室内培养至刚萌芽时取材，以芽为外植体进行组织培养试验；贝丽霞[25]在刺五加休眠后取材，成活率高于生长期和休眠前期。在消毒方法上，Fouad等[26]提出采用0.5%次氯酸钠表面杀菌15～20 min，芽的成活率较高。愈伤组织诱导方面，贝丽霞[27]以处于旺盛生长期的叶片为外植体，在添加BZ的培养基上获得愈伤组织，诱导率为41.58%。初旸[28]以刺五加嫩叶为外植体，以添加NAA 2.0 mg/L+6-BA2.0 mg/L为诱导培养基，添加NAA 1.0mg/L+6-BA 1.0mg/L为继代培养基获得适宜悬浮培养的愈伤组织。邢朝斌等[29]用纤维素酶和果胶酶对刺五加幼叶进行原生质体分离，得到了刺五加幼叶细胞的原生质体。邢朝斌等[30]以刺五加的成熟种子为材料，通过离体培养诱导产生愈伤组织，利用RAPD分子标记方法，在DNA水平上分析了无菌苗和愈伤组织的遗传变异，结果显示刺五加愈伤组织与无菌苗相比出现了DNA水平的变异。

2.2 刺五加体细胞胚胎发生

刺五加的体细胞胚主要通过合子胚及其组成成分获得，挑取层积后种子的合子胚在无菌条件下萌发，取子叶、下胚轴、胚根等为外植体，下胚轴产生的体胚大都能发育成正常的体胚，且数量较多。桂耀林等[31]使用未经层积种子中的胚，在添加0.5 mg/L 2,4-D的MS培养基中培养，从外植体上直接分化出胚状体。Choi等[32-33]和邢朝斌等[34]分别用直接和间接经愈伤组织的途径获得了刺五加体胚。邢朝斌等[35]还利用刺五加叶柄为外植体，诱导获得了体胚。韩君等[36]以悬浮培养刺五加体细胞胚发育而来的再生植株作为试验材料，在添加1 mg/L GA3的固体培养基中获得胚性愈伤组织，添加1 mg/L 2,4-D后胚性愈伤组织增殖，转到无激素培养基后分化大量的体胚。王义等[37]对刺五加体细胞胚胎发生过程进行了解剖学观察，并研究了过程中的生理变化，建立了刺五加体胚发生及再生植株体系。目前刺五加的体胚发生机制还基于基因调控、细胞孤立等理论，具体的发生机制还不明确。

2.3 发状根培养与遗传转化

根癌农杆菌介导的刺五加遗传转化的研究，多用于发状根培养生产次生代谢产物。Seo等[38]对刺五加产业化生产发状根进行了研究，选用含有下胚轴的胚根为外植体，通过调整碳氮比提高产根率，在固体和液体培养基中添加不同的激素可促进发状根的生长。在生物反应器中培养时，加入0.5 mg/L IBA可使根质量提高5.5倍。发状根中的刺五加苷E和E1含量比3年生刺五加要高，而刺五加苷B含量明显降低。李学宝等[39]用农杆菌介导转化刺五加愈伤组织，获得了有氯霉素抗性的愈伤组织，并检测到胭脂碱合成酶的活性。Choi等[40]将刺五加胚性愈伤组织、球形胚和携带有外源基因的农杆菌共培养，经过继代培养和筛选，经PCR和Southern杂交鉴定确认目的基因转导成功。

3 刺五加的发展方向

刺五加是药、膳兼优的濒危珍稀植物，供求矛盾逐年加剧,人工栽培繁殖刺五加成为当务之急。经各地多年研究试验，刺五加可通过种子繁殖、扦插繁殖获得苗木[41]。刺五加在育苗技术上获得进展，为刺五加人工栽培开辟一条新路。定向培育刺五加经济林是保护和实现可持续利用的必然之路，势在必行[1]。

刺五加栽植技术简便，一次投资多年收益,周期短、见效快、产量高、效益好，优势明显，市场前景广阔。东北山区是刺五加的主产区,其土壤、气候条件十分有利于生长发育，规模化种植刺五加具有产量高、质量好、经济效益高、社会效益、生态效益显著等优点，必将会成为东北林区的特色优势产业，还为种植业结构调整和林权制度改革提出了一个新思路、新项目[1]。

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