黄山药研究进展

郑巧萍　谢学强　潘石琼　季磊　周雨青

摘要：综述了国内外对黄山药化学成分、栽培技术、育苗技术、有效成分提取加工等方面的研究内容、方法及成果，提出了黄山药的研究方向。

关键词：黄山药；生药鉴定；栽培；育苗技术；育种

黄山药（DioseoreapanthaieaPrain et Burk.），薯蓣科薯蓣属植物，别名姜黄草、老虎姜、黄姜、小哨黄姜等，为多年生草质缠绕藤本，是中国特有野生植物，主要分布于四川、湖北恩施、湖南西南部、贵州西部、云南等地，生于海拔1000～3500m的山坡路旁、林边、河谷两侧或灌木丛中，适应于疏松肥沃、排水良好的沙质土壤及山坡地等。秋季采收根茎，洗净晒干入药，性温，味苦，可清热解毒，治胃痛、跌打损伤，也可治疗冠心病、心绞痛、心脑血管等疾病，另有镇咳、平喘等作用。从根茎提取的薯蓣皂甙元是心血管疾病药物、甾体激素等药物的药源，开发潜力大，前景好。无序采挖已造成黄山药野生资源日益减少，价格不断上涨，亟需对黄山药进行广泛深入的研究以扩大生产。现将近20年国内外黄山药研究状况作如下综述。

1国内外研究概况

国内外对黄山药的系统研究历时仅20余年。以黄山药为主题词在中国知网上进行中英文扩展检索，得相关研究论文102篇，其中11篇涉及黄山药化学成分，9篇涉及黄山药栽培方法对产量和有效成分含量的影响，7篇涉及黄山药育苗技术，6篇涉及黄山药有效成分的提取和加工，其他论文涉及对黄山药药理及临床应用的研究。

2研究内容、方法和成果

2.1黄山药生药鉴定方法研究

薯蓣属植物在我国有49种，有较大药用价值的有黄山药、穿龙薯蓣、盾叶薯蓣等3种。市场上薯蓣类药材大多是根茎的干片，很难区分薯蓣属哪种药材。为准确鉴别药材种类，保证用药安全有效，孙华钦、罗科等用分子标记法识别黄山药、穿龙薯蓣和盾叶薯蓣这3种薯蓣属药材，用三者在psbA-tmH片段序列上的特征序列位点，设计了用于区分它们的寡核苷酸片段，为快速鉴别薯蓣属这3种药材找到了有效方法。但此法仅能用于区分这3种薯蓣属药材，不能排除该属其他种类药材也具有相同分子标记片段，故仍需对薯蓣属植物分子标记法生药鉴定进行深入研究。此外，汤依娜、何席呈等在进行药材外观性状鉴别和使用普通光学显微镜、荧光显微镜镜检鉴别的基础上，用偏光显微镜对药材横切面进行观察鉴别，再以药材粉末显微镜镜检作为辅助手段进行鉴别，有效鉴别了薯蓣属这3种药材。

2.2黄山药化学成分研究

钟慧民、袁瑾等发现黄山药含有脂肪、蛋白质、糖、纤维、氨基酸；而氨基酸至少有17种，含量最高的是谷氨酸、其次是脯氨酸、亮氨酸、天门冬氨酸，这些氨基酸对人体有许多益处。李伯刚、唐易芳等用薄层层析、质谱、红外光谱、核磁共振谱、乙酰化酸水解与标准品对照的方法，确定黄山药乙醇提取物中的水难溶性甾体皂甙B为薯蓣皂甙，皂甙C为纤细皂甙。

2.3黄山药有效成分的提取和加工研究

目前提取黄山药薯蓣皂甙多用传统方法，污染严重、产率低，对有限的资源浪费大，长时间直接提取利用可能会造成植物濒临灭绝。利用微生物对外源性化合物进行结构修饰的微生物转化技术，可丰富中药材原化合物组分，增强其生物活性。张传会、陈有为等以黄山药为发酵基质，通过真菌YM32139转化，获得天然薯蓣皂甙元。该法是用黑曲霉同体发酵法对黄山药进行生物转化，再利用高效液相色谱法（HPLC）分析转化后的黄山药化合物种类和含量的变化，发现用微生物转化可丰富黄山药原有化合物组分。该法为中药材原有化合物成分生物活性的增强以及天然新药成分资源的发掘指明了方向，提供了方法。

2.4黄山药栽培研究

2.4.1不同物候期对黄山药薯蓣皂甙元含量的影响。李伯刚、周瑾用常規重量法研究不同物候期黄山药根茎中薯蓣皂苷元含量变化规律，发现开花盛期含量最高，根茎生长期次之，萌发出苗始期最低，得出栽培黄山药的最佳采挖期是枯萎期到休眠期的结论。周瑾、陈克明等研究发现薯蓣皂苷元在栽培黄山药和野生黄山药老根中含量都高于新根，在野生黄山药中含量比栽培黄山药含量高。此外，地下根茎营养物质的积累与消耗也会影响薯蓣皂苷元含量在不同物候期的变化，其具体原因仍需进一步研究。

2.4.2栽培方法对黄山药根茎产量和薯蓣皂甙元含量的影响。李伯刚、陈建中等对黄山药人工栽培作了大量研究。他们用化肥硝酸钾和多种复合肥对黄山药进行肥料种类对比试验，发现硝酸钾对其地上地下器官生长都有明显促进作用。通过用根龄、栽培方式、施肥组合、施肥期4个因素对黄山药栽培进行研究发现，影响出苗率的主要因素为根龄，播种根茎越嫩其萌芽率和分枝率越高，其中，用一年生根茎播种最优；影响生长量的主要因素是施肥组合，施N 59.7、P 119.7、K29.7kg/ha最佳，施N 29.9、P 80.1、K 89.1kg/hm²次之，施N 89.6、P 39.9、K 59.6kg/hm²最差；施肥期对生长量和产量也有影响，以单施底肥的效果最好，仅分施苗肥与花肥次之，仅施苗肥最差；影响薯蓣皂甙元含量的主要因素是栽培方式，以育苗移栽影响最佳，地膜覆盖次之，露地栽培最差。为探索适宜黄山药生产的生态模式以增加山区经济收入，他们分别研究了农业栽培、苹果园栽培、灌丛林带栽培等生态模式对黄山药生长发育、产量品质等方面的影响，发现最好的栽培模式为农业栽培，其次为苹果园栽培，灌丛林栽培。此外，他们还对平植与垄植两种栽培技术进行了比较，发现黄山药平植优于垄植。

2.5黄山药光合作用特点研究

用乙醇丙酮混合液提取叶绿素，再用Tu-1800紫外可见分光光度计比色，研究黄山药、盾叶薯蓣、小花盾叶薯蓣在生长旺盛时期叶片叶绿素含量的差异，结果表明：盾叶薯蓣叶绿素含量最高，黄山药与小花盾叶薯蓣叶绿素含量相近；同种植物中部叶片叶绿素含量最高，基部叶片次之，顶部叶片最低；光合速率与叶绿素含量成正相关，且同种植物中部壮叶龄叶片光合作用强于基部老叶片，顶端嫩叶光合作用最弱；但光合作用强弱是否影响皂素含量仍需进一步研究。

2.6黄山药育苗技术研究

2.6.1传统育苗。黄山药实际生产中，主要利用根茎繁殖育苗，也有用零余子繁殖育苗。通过黄山药引种栽培试验，魏德生、皱剑灵等发现根茎和零余子适宜在微碱性或酸性条件下繁殖育苗。

2.6.2现代生物技术育苗。现代生物技术育苗主要是组织培养育苗。国内有关黄山药组培育苗的研究报道较少，主要有：（1）细胞培养途径研究。马林等以黄山药腋芽作外植体，多次继代培养筛选后进行细胞悬浮培养，研究不同培养基对细胞生长动态的影响以及培养温度、pH值、蔗糖用量、接种量对细胞生长量的影响。发现：MS+6-BA 1mg/L+2，4-D1mg/L生长效果最好，继代培养中接种量0.8～1.0g/100mL，温度24～27%，pH值5.2～5.8，蔗糖20～40g/L，培养周期15～20d的条件较为适宜。黄山药细胞培养及培养物利用有等进一步研究，如用于生产次生代谢物和育苗等。（2）无菌短枝途径研究。马林等用黄山药腋芽为外植体，研究发现：0.5、1.0、2.0mg/L的6-BA对腋芽诱导率较高，浓度高达4.0、8.0mg/L的6-BA则抑制腋芽分化，单独用不同浓度的KT诱导腋芽效果整体上比单独用不同浓度的6-BA差；6-BA与NAA的不同浓度组合对黄山药腋芽诱导时，MS+6-BA 2.0mg/L+NAA0.5～1mg/L效果最佳；添加KT、PP333、10%的椰汁等其他激素或天然物质对黄山药腋芽诱导有不同程度促进作用；继代增殖最佳培养基为MS+6-BA 1.0mg/L+NAA 0.5～1mg/L；诱导生根相对较好的培养基为1/2MS+IBA 0.5mg/L，诱导率为50%，诱导生根方面还应做进一步研究。（3）是愈伤组织诱导及器官发生途径研究。马林等以MS作为基本培养基，分别用黄山药叶片、茎段、叶柄作外植体，采用4因素3水平的正交试验方法研究不同激素组合对黄山药愈伤组织诱导的影响，结果显示：用叶片作外植体，以MS+2，4-D 1～2mg/L+6-BA 2.0mg/L为培养基，愈伤组织诱导效果最好，用茎段、叶柄为外植体进行愈伤组织诱导，还没有较好的培养基，整体上诱导效果差；在愈伤组织诱导出芽方面，配方为MS+6-BA1.Omg/L+NAA 0.5mg/L+蔗糖20mg/L的培养基，在pH值6.2时，诱导率最高，且影响愈伤组织出芽的因素，按影响大小依次为pH值、蔗糖、6-BA、NAA；在愈伤组织或愈伤组织苗诱导生根方面，配方为MS+6-BA0.5～1.0mg/L+NAA 0.1～0.2mg/L+蔗糖30mg/L的培养基，在pH值6.6时，诱导率最高，且影响愈伤组织或愈伤组织苗生根的因素，按影响大小依次为6-BA、NAA、pH值、蔗糖。张玲等人在黄山药愈伤组织的诱导与分化研究中得出不同外植体愈伤组织诱导率不同，其中叶片诱导率最高85.7%，Ms+2，4-D 2.0mg/L+6-BA2.5mg/L为最佳配方；MS+BAl.0mg/L+NAA0.5mg/L+蔗糖2%+pH值6.4对愈伤组织分化生芽效果最佳；愈伤组织诱导过程中出现了明显的褐化现象，褐化的解决有待进一步研究。（4）毛状根途径研究。顾月华等用发根农杆菌A4菌株与野生型农杆菌TR 105菌株转染经过预培养的黄山药茎段与叶片，在未添加生长调节剂的MS培养基上诱导毛状根，结果是，A4菌株诱导茎段毛状根效果优于TR105，叶片未能诱导出毛状根；待毛状根出芽后，剪下丛生芽接种到未添加生長调节剂的MS培养基上，待芽陆续生根后再继代培养扩繁成转化苗（转染后组培形成的新植株）。转化苗相比于非转化苗，叶片更大但有皱缩。该技术尚不成熟。

3黄山药研究方向

3.1加强组培生产次生代谢物研究

利用黄山药根茎入药，因根茎年生长量极小，无论是野生还是栽培黄山药，都需要生长多年后才能提供合理大小的根茎，采挖野生黄山药和人工栽培黄山药都远不能满足市场需求，甚至会导致野生资源枯竭和诱发生态环境失衡。宜深入研究黄山药细胞培养，并逐步探索利用细胞培养进行薯蓣皂甙元的“发酵式”生产。

3.2加强组培快繁育苗研究

黄山药人工栽培时，传统育苗方式是利用根茎和零余子为播种材料，其缺点是播种材料来源少，对药用部位浪费大，育苗成本高，不是未来黄山药人工栽培的合适育苗方法。利用组培快繁育苗可有效克服这个缺点，但目前尚没有完整的配套技术。目前，张林等在黄山药无菌短枝途径成苗、愈伤组织诱导后器官发生途径成苗方面取得了初步研究成果，但适合批量育苗的相应配套技术尚未成型，并且组培过程中一些技术难题（如褐化、玻璃化、污染）尚未很好解决，仍需进行大量研究。此外，体细胞胚途径成苗、体细胞胚途径人工种子生产等组培快繁育苗方法也应积极开展研究。

3.3加强综合配套栽培技术研究和推广

黄山药人工栽培的综合配套栽培技术，包括：能够显著提高根茎产量、有用和有效成分（尤其薯蓣皂甙元）含量的理想栽培环境、科学耕作方法、恰当肥水管理等，仍需广泛而深入地研究、总结和推广应用。

3.4尝试黄山药育种研究

在提高黄山药人工栽培产量和品质方面，除了加强综合配套栽培技术的研究而外，还应着手开展黄山药育种研究。首先，要尝试进行不同来源黄山药驯化栽培和选种研究，在此基础上着手开展不同来源黄山药杂交育种研究；其次，要开展黄山药花药组织培养结合单倍体育种和多倍体育种研究；再次，有效利用愈伤组织诱导后器官发生形成的变异进行选育。

（收稿：2017-03-10）