谢安娜 魏 婷 张志林 刘欣然 史红安
(湖北工程学院生命科学技术学院特色果蔬质量安全控制湖北省重点实验室 湖北孝感 432000)
迷迭香(RosmarinusofficinalisL),为常绿灌木,属双子叶植物纲(Dicotyledoneae),唇形科(Labiate),迷迭香属(Rosemary)。迷迭香原产于地中海沿岸地区[1],主要栽培于法国、意大利和摩洛哥等国家,在战国时期以供观赏传入中国地区。目前在我国的北京、江苏、河南等地均有种植,应用较为广泛,属于一类药用植物,故具有较高研究价值,以抗氧化剂和香料为主。本文重点论述了迷迭香的种植历史、种植技术、产品开发和发展前景的研究进展。
迷迭香原产于地中海沿岸,以法国、意大利等国家为主要栽培地。在欧洲,迷迭香具有悠久的历史,随着迷迭香精油和抗氧化剂等需求日益增长,其种植面积不断扩大。据Rosemary等[2]报道,德国的迷迭香种植面积已超过92hm2,意大利和法国的迷迭香种植面积均在40hm2以上,英国的迷迭香种植面积约有20hm2。
战国时期迷迭香从西域引入我国,当时主要用于闻其香味[3]。在20世纪70-80年代,因迷迭香提取物具有良好的抗氧化性,而被再次进行引种栽培[4]。在我国云南、北京、贵州和河南等地均有较大面积的种植,如黔南地区的迷迭香种植面积已达266.7hm2[5],泌阳县种植面积达333.3 hm2[6]。
迷迭香喜温暖气候,其生长温度为9°C-30°C,具有耐旱、耐盐碱、不耐涝的特点,常在干燥、排水良好且光照充足等地生长[7]。在栽种过程中,迷迭香繁育的方式主要为播种繁殖、扦插繁殖、组培繁殖等。
迷迭香播种的最佳时间通常为每年的3月~6月或9月~11月[8~10]。但是,种子的萌发受到诸多因素的影响,如:种子的成熟度、土壤条件、温度、pH值等。由于迷迭香无固定的种子成熟时间,因此种子采收较为困难,研究发现迷迭香种子成熟时间存在地域差异,故需分批采收以保证种子的完整采收。由于迷迭香具有耐旱、耐盐碱、不耐涝的特点,因此在播种前需对土壤环境进行处理以保证种子顺利萌发,播种前土壤需平整,播种后盖一层约0.5cm厚用细筛筛过的火烧土,用塑料薄膜拱棚覆盖,及时进行补水等有助于种子的萌发,提高发芽率[11]。播种繁殖后,种子发芽率受温度、pH值和湿度等多种因素影响,温度介于20°C~24°C时,发芽率低于30%且发芽用时较长,可达3周-4周,但若先于该温度发芽一周后,再以4.4°C温度处理4周后,发芽率则可提升至70%[8]。种子发芽直至移植入育苗袋前为小苗期,在此期间采用清水淋洗苗木叶片为其施肥和保湿,移植一周后苗木开始长根,期间需进行合理施肥保证苗木的生长,直至苗木高达10cm-15cm后,进行种植。
迷迭香可分为匍匐型和直立型两类,均能开花后结实,但匍匐型的迷迭香结实较多,因其种子中两室子房仅有一室能育,导致平均结实率较低,种子萌发力差,所以一般较少采用播种繁殖的方式[12-14]。
扦插繁殖属于无性繁殖,在育苗过程中具有成活率高、成本低的特点,为常用育苗方式,但其成活率受材料、环境等诸多因素的影响。选用经多年培育无病虫害的优良母株,并选取该植株上节间短且粗壮的半木质化的枝条可大大提高扦插的成活率[6]。扦插繁育包括露地扦插和温室扦插两种,露地扦插通常在秋冬季至早春季节进行,其最佳时间为10月~11月份,扦插15d左右生根,成活率可达90%以上[14~15];温室扦插全年均可进行,成活率为98%以上[16]。
为保证枝条的成活率,选取适宜的迷迭香枝条需对切口处进行杀菌消毒处理,并蘸取生根粉液以促进根系发育。在插穗生根前,每7d喷一次1500倍稀释的百菌清或雷多米尔,加0.2%的磷酸二氢钾,能有效增强插穗抵抗力[17]。迷迭香扦插后生根存活率还受扦插基质和吲哚丁酸(IBA)浓度影响,刘柳姣等[18]实验发现,在其他条件相同时,不同浓度IBA处理迷迭香插穗在沙子中的生根情况不同,其中经100mg∕L的IBA处理促进迷迭香插穗在沙子里及混合基质里生根效果最好,经IBA处理后不同部位扦插生根情况不同,插穗根质量是完全木质化枝条>半木质化枝条>嫩枝。
迷迭香进行组织培养时所选用的外植体一般为叶片、茎尖和茎段,特别是幼嫩枝条具有较强分化增殖能力,进行组织培养时成功率较高,因此叶片外植体常取自该部位。在组织培养过程中,激素对形成愈伤组织同样有着重要影响。将叶片用10%次氯酸钠或2%氯化汞消毒处理后,再用TDZ(噻苯隆)和IAA(吲哚-3-乙酸)能促进叶片形成愈伤组织,或是6-BA(6苄氨基腺嘌呤)和NAA(萘乙酸)的混合液也能有效促进诱导迷迭香叶片愈伤化[19~20]。培养基的基质成分对外植体形成愈伤组织也具有较大的影响,如董玉梅等[21]研究发现,在MS培养基中加入高浓度蔗糖(50g∕L)后,能有效缩短愈伤启动的时间,同时还能提高愈伤率。
茎尖培养与叶片类似,采用浓度合适的生长素和细胞分裂素混合液培养可促进愈伤组织生成,如在MS培养基中采用1.0mg∕L6-BA和0.02 mg∕LNAA的组合液,有利于不定根的诱导[22]。茎段作为外植体培养时,略不同于茎尖和叶片,需先用杀菌剂如多菌灵或灭菌清等对所选取的迷迭香枝段进行整体消毒后,再用1%HgCl2消毒2次,然后选取带有1-2个腋芽适当大小茎段进行培养[23]。因茎段培养主要是通过腋芽形成完整植株,故调整培养基及激素成分对腋芽数量起到了重要作用。张华通[24]和许秀玉等[25]在腋芽增殖阶段将培养基和激素成分分别调整为3∕4MS+0.2mg∕L6-BA+0.01mg∕LNAA 和 1∕2MS+0.3mg∕L 6-BA+0.1mg∕LIBA(吲哚丁酸)可有效促进腋芽的萌发,与此同时,研究中还发现活性炭在迷迭香组织培养中具有促进生根及生长分化的作用。
迷迭香具有丰富活性成分,主要成分为萜类、酚类等物质且带有芬芳气味,在抗氧化剂、香料、医药等方面得到广泛应用。
迷迭香具有较强抗氧化性,其机理为清除自由基、猝灭单重态氮和切断类脂自动氧化的连锁反应等[26],具有安全无毒、耐高温和天然高效的特点。研究表明其活性成分主要是鼠尾草酸和鼠尾草酚,能高效控制猪油和富油食品的氧化变质[27-28]。其抗氧化剂受温度影响显著,当温度过高时,迷迭香的抗氧化性有所降低,毛绍春等[29]研究发现,当添加迷迭香抗氧化剂时,食用油脂的温度若高于150℃,则过氧化值急剧增高,不利于油脂的抗氧化。但通过不同技术的处理迷迭香抗氧化性能得到有效的提升,实验研究表明,迷迭香经过功率为696W、粒度209μm的微波处理5min后,由于微波破坏了植物细胞壁使抗氧化成分更高效地溶解至花生油中,致使其抗氧化效果显著优于未经微波处理的迷迭香[30]。
迷迭香具有清凉浓郁的芬芳气味[31],被广泛用于食品和工业两方面。食品方面,在欧洲用于食物的调味,为常用烹饪香草材料,工业上将其精油添加到日化产品中,起到香料、香精作用[27]。Rosemary等[2]研究发现,在西班牙和北非等地,迷迭香还曾用于提取生产高产量的天然樟脑。
迷迭香化学成分主要包括黄酮类、萜类和酚酸类化合物等,在医药方面广泛使用,具有较高医用价值。医药用途主要体现在其所富含的活性成分具有抗菌抗病毒、抗癌等作用,迷迭香精油中含量最高的主要成分α蒎烯对HepG2细胞有较强抑制作用,因此迷迭香精油有望成为一种新型高效抗肝癌药物[32]。此外,曹树稳等[33]研究发现,鼠尾草酚对乳腺癌细胞增殖有较强抑制作用,对正常乳腺增殖细胞则基本无抑制活性。同时,还具有提神醒脑,增强记忆力的作用,如赵献敏等[34]实验证明,迷迭香精油与天王补心丹联用后,具有促进中枢神经系统兴奋的作用,对小鼠的记忆力有改善作用。迷迭香的抗炎、抗菌抗病毒、抗肿瘤等作用主要是与其体内所富含的迷迭香酸有关,迷迭香酸可通过降低机体的炎症反应水平和纠正免疫功能紊乱加快粘膜修复以改善大鼠的口腔溃疡[35]。同时,孙峋等[36]研究发现,迷迭香酸可通过改变细菌细胞膜的通透性,加速蛋白质和糖类的渗漏引起细胞代谢紊乱,达到抗菌的目的。
迷迭香中活性成分含量丰富,其提取物对部分植物病原菌具有良好的抑菌效果。赵杰等[37]通过迷迭香精油抑菌试验中发现,迷迭香精油对西瓜炭疽病菌、甜瓜灰霉病菌、梨树腐烂病菌和油菜菌核病菌等8种植物病原菌有很高的抑菌活性,可有效防治病菌侵染损害植物。同时,由于迷迭香的特殊芬芳气味具有驱虫甚至杀虫的功效,迷迭香制作成香包后置于衣橱中,起到驱除蛀虫的作用[8]。
目前各国均着重研究开发迷迭香的抗氧化剂和药用价值,提取技术已发展地较为成熟。我国当下应从迷迭香的各种活性成分的作用机制等着手研究,从而研发出与迷迭香相关的新型抗氧化剂等产品。虽然迷迭香有良好的研究趋势,但由于我国目前迷迭香种植品系数量较少,仍存在原材料不足和活性成分占比不高等问题,研究范围受到限制,因此,研究良好的种植技术以提高迷迭香的产量和品质已成为一大研究方向。另外迷迭香体内的活性成分同样是如今一大研究热点,因各种活性成分的合成途径、功能表达等目前尚未明确,所以利用基因工程等分子技术手段对活性成分基因的合成与表达进行研究也是未来迷迭香研究的一大重点。