华重楼皂苷含量的生态影响因素及抚育模式研究进展

胡 可，田美华，唐安军

（重庆师范大学 生命科学学院/植物环境适应分子生物学重庆市重点实验室，重庆 401331）

华重楼[Parispolyphyllavar.chinensis（Fr.）Hara]是延龄草科（Trilliaceae）重楼属（ParisLinn.）中的一种多年生草本植物，俗称七叶一枝花[1]，在我国主要分布于四川、重庆、贵州、湖南、湖北、福建、江苏、陕西、云南等地，是我国重要的传统中药材，其主要入药部位为根状茎（以下简称“根茎”）。《中华人民共和国药典》2015年版一部仅收录了云南重楼[滇重楼,P.polyphyllavar.yunanensis（Franch.）Hand.-Mazz.]和华重楼（P.polyphyllavar.chinensis）[2]。因此，迄今，滇重楼和华重楼才是重楼正品，而其他多种重楼都是非药典药材，在药材市场上备受歧视。

中药重楼具有清热解毒、消肿止痛、抗肿瘤和免疫调节等作用，是因为其根茎含有多种化学（活性）成分[3]。据报道，国内外学者已从重楼属植物中分离鉴定了211种化学成分，其中从滇重楼和华重楼分离获得的化合物有162种[4]。甾体皂苷是重楼的主要药用成分。根据苷元成分，甾体皂苷主要分为薯蓣皂苷元和偏诺皂苷元。滇重楼以薯蓣皂苷元为主，而华重楼则以偏诺皂苷元为主[1]。《中华人民共和国药典》2015年版一部规定，重楼以根茎入药，其干燥品以薯蓣皂苷（Ⅰ、Ⅱ）和偏诺皂苷（Ⅵ、Ⅶ）含量之和不小于0.6%为质量控制标准[2]。

目前，我国重楼资源匮乏，尤其是药典药材滇重楼和华重楼的野生资源量日趋减少，一些山区由于过度采挖而濒临灭绝。华重楼生长缓慢，自种子萌发到药用需要7 a以上时间[5]。华重楼资源的长周期性严重制约了华重楼产业的发展。因此，人工种植华重楼（和滇重楼）是缓解重楼资源供需矛盾的有效途径。实践表明，人工种植华重楼是许多山区农业种植结构调整的重要途径，也是这些山区农民脱贫致富的有效手段[6]。经调查发现，在湖南、湖北、四川、重庆和贵州等省（市）的一些山区已开展了华重楼的引种、驯化栽培工作。但是，各地所引种的华重楼种源多样，优良品种缺乏，栽培措施亦迥异，因此产生了诸多负面问题，其中之一就是一些地方所栽培的华重楼根茎皂苷含量不达标。

目前，尽管有关华重楼活性成分和栽培技术措施等方面的研究报道较多，但这些报道的研究结果不尽一致，甚至相互矛盾[7]。这些差异及矛盾对华重楼种植者及研究人员已造成了较大的困惑。鉴于此，基于华重楼根茎皂苷含量的药典标准，从华重楼不同部位的皂苷含量差异、根茎皂苷含量的地域差异、生态因子对华重楼皂苷含量的影响以及抚育模式对华重楼植株生长的影响等方面进行梳理和总结，同时也对研究中存在的主要问题进行评述，旨在为华重楼种植者及研究人员提供参考，助力华重楼产业的健康发展。

1 华重楼植株不同部位的皂苷含量比较

长期以来，人们只重视重楼根茎的药用价值而忽视了地上部分的药用价值。近年来，以重楼为原料的新药品增多和野生重楼资源紧缺导致市场上重楼价格飙升，一定程度上推动了重楼不同部位活性成分的深入研究[8]。2015年，刘佳[9]以产自湖北恩施土家族苗族自治州巴东七叶芬芳中药材科技开发有限公司基地的华重楼为材料，检测了根茎、茎、叶、果皮、外种皮等不同部位的皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ的含量，结果表明，种子、茎、叶、果皮、外种皮、根茎的皂苷含量分别为1.19、1.53、1.69、6.44、7.76、9.78 mg/g。杨亚利等[10]也发现，华重楼植株不同部位具有含量不等的活性成分，在种子和地上茎中均未检测到薯蓣皂苷和薯蓣皂苷元，而叶片中薯蓣皂苷、薯蓣皂苷元含量分别为7.02、9.64 mg/g，果皮中薯蓣皂苷、薯蓣皂苷元的含量分别为0、0.66 mg/g，外种皮中薯蓣皂苷、薯蓣皂苷元的含量分别为0、0.52 mg/g，根茎内薯蓣皂苷、薯蓣皂苷元的含量分别为1.62、8.20 mg/g。由上可知，华重楼不同部位中，以根茎皂苷含量最高。为了验证华重楼根茎中皂苷与地上部分皂苷是否具有相同的药理作用，丁立帅等[11]以小鼠为试验对象，对华重楼不同部位活性物质的抗炎作用进行了比较，结果表明，华重楼地上部分的皂苷成分具有镇痛抗炎的作用，且与根茎中皂苷成分的作用相似。由此可知，华重楼地上部分同样具有巨大的应用前景。

关于华重楼根茎及须根的活性成分含量也有一些研究，但结果并不一致，甚至存在较大的矛盾。譬如，叶方等[12]以湖北省十堰市茅箭区茅塔乡坪子村和竹溪县天保乡蒿坝村的2株华重楼为材料，分析了根茎及其须根的皂苷含量，结果分别为1.525 8%～2.027 3%和0.946 0%～1.071 5%。据此可知，所检测的华重楼根茎的皂苷含量显著高于须根的皂苷含量。类似地，吴建平等[13]以十堰市茅箭区马家河龙王寨3株7～8年生的华重楼为样株，测得其根茎和须根中的皂苷含量分别为0.714 8%～1.551 4%和0.512 0%～0.954 8%。这也说明所测样株的根茎皂苷含量明显高于须根的皂苷含量。此外，叶霄等[14]分别以四川省绵阳市安县高川乡天池村、贵州省安顺市西秀区头铺镇、四川省雅安市石棉县丰乐乡的华重楼为试验材料，测得其根茎的皂苷总含量分别为0.135%、1.054%、0.768%，而对应的须根皂苷总含量分别为0.635%、0.880%、0.515%。相比而言，产自四川省绵阳市安县高川乡天池村的华重楼须根的皂苷含量显著高于根茎，是根茎皂苷含量的4.7倍。该研究呈现了一种值得关注与探究的现象，即须根的皂苷含量显著高于主根的皂苷含量。但是，关于此现象的研究报道甚少，需进一步系统研究。

2 不同地理种群华重楼皂苷含量的差异性

2.1 不同省区华重楼种群的根茎皂苷含量

分析检测华重楼的根茎及其地上部器官的皂苷含量，对华重楼的种源选择具有重要意义。研究表明，我国不同省区华重楼种群根茎的皂苷总量存在较大的差异。譬如，叶菲菲等[15]发现，产自湖北省恩施市的华重楼根茎总皂苷含量为0.496%；产自江西省上饶市弋阳县、上饶市横峰县、抚州市乐安县的华重楼根茎总皂苷含量分别为0.426%、0.462%、0.512%；产自四川平昌县的华重楼根茎总皂苷含量为0.679%；产自湖南省永州市新田县和湘西土家族苗族自治州永顺县的华重楼根茎总皂苷含量分别为0.532%和0.826%；产自云南省曲靖市罗平县、文山市和昆明市寻甸县的华重楼根茎皂苷含量分别为0.635%、0.703%和0.718%；产自广西壮族自治区河池市宜州县和贺州市钟山县的华重楼根茎总皂苷含量分别为0.712%和0.972%；产自浙江省仙居县、景宁县、泰顺县、磐安县、庆元县和临安区的华重楼的根茎总皂苷含量分别为0.513%、0.617%、0.684%、0.735%、0.899%、1.159%。比较而言，当以根茎皂苷含量为评价标准时，产自湖北恩施市、江西弋阳县、江西横峰县、江西乐安县、浙江仙居县和湖南新田县的华重楼品质较差，其皂苷含量均未达到《中华人民共和国药典》2015年版一部的规定值（0.60%）[2]；在上述的7个省（区）中，尤以浙江临安和广西钟山的华重楼根茎皂苷含量较高，品质甚好。

2.2 同一省区华重楼种群根茎皂苷含量的达标率

生态环境对药用植物的影响是客观存在的，其表现之一是其活性成分含量的差异。就华重楼而言，即使在同一省区内，其根茎的皂苷含量也可能相差较大。如刘小芬等[16]比较分析了福建省三明市宁化县（4个不同产地的样品）、三明市尤溪县（1个样品）及福州市（2个不同产地的样品）的野生华重楼根茎皂苷总含量，其中宁化县华重楼根茎皂苷总含量为1.99%～3.02%，尤溪县华重楼根茎皂苷总含量为2.23%，福州市华重楼根茎皂苷总含量分别为2.32%～2.57%，均已达标。此外，2019年，高嘉宁等[17]检测了四川省甘孜藏族自治州泸定县海螺沟国家森林公园的华重楼根茎皂苷含量，发现皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ的含量均值分别为0.14%、0.05%、0.14%、1.02%，总量为1.35%，符合《中华人民共和国药典》2015年版一部规定。

除此之外，陈铁柱等[18]对四川省14个不同地方5年生以上华重楼皂苷成分进行了检测，结果表明，在14份样品中，只有来自青川县、洪雅县和巴中县的华重楼根茎皂苷总含量超过0.60%，达标率为21.43%。刘斌等[19]研究发现，在湖北西北部的8个居群中，只有2个居群的华重楼皂苷含量符合药典标准，药材达标率为25%。梁玉勇等[20]检测了贵州省8个县市（六盘水市、铜仁市、独山县、凯里市、松桃县、安顺市、江口县、遵义市）的华重楼4种皂苷含量（皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ），其皂苷总量为0.60%～8.18%，达标率为100%。

3 生态因子对华重楼活性成分积累的影响

环境是多种生态因子的复合体，各个生态因子不仅独自起作用，而且相互发生作用。根据性质，生态因子可分为气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子等五大类。在不同分布（产）区，华重楼的生长发育受制于多种生态因子的协同作用。中药材有效成分的次生代谢产物是由遗传、环境等因素共同决定的。因此，生态因子的协同作用极可能导致华重楼在次生代谢产物方面表现出不同的特性或规律。如陈铁柱等[21]以采自21个地区的野生驯化华重楼为材料（栽培地海拔高度为413～2 081 m），然后采用回归分析法分析了多个生态因子与华重楼皂苷类化学成分含量之间的相关性，结果表明，相对湿度和年降雨量对重楼皂苷Ⅶ含量影响较大；年日照时数、7月最高温度和1月均温对纤细薯蓣皂苷（PGGR）的积累有较大影响；相对湿度和1月均温对重楼皂苷H积累影响较大；年日照时数、年均降水量和7月最高气温对重楼皂苷Ⅰ和Ⅴ的积累影响较大；其中，海拔高度（413～2 081 m）、相对湿度、年均降水量和1月均温与重楼皂苷H、Ⅰ、Ⅴ含量呈负相关关系，1月最低气温和1月平均气温与重楼皂苷Ⅶ、PGGR含量呈正相关关系。除此之外，尚未查阅到其他有关华重楼化学（活性）成分与生态因子的关联性研究报道。而关于滇重楼活性成分与生态因子的相关性研究较多[22-25]。如2016年，何忠俊等[25]报道了地理气候因子、土壤理化性质和肥力等33个生态因子与32个滇重楼样品根茎皂苷含量的数量关系，其中经度、纬度和土壤阳离子交换量是影响滇重楼根茎总皂苷含量的主导生态因子，但三者只能决定总皂苷含量43.27%的变异；总皂苷含量与经纬度呈显著负相关，与土壤阳离子交换量呈显著正相关，说明滇重楼根茎总皂苷含量具有一定的地域特征，适宜种植于有机质和黏粒含量高、pH值在中性范围的土壤上。鉴于华重楼与滇重楼的近缘关系，推测华重楼皂苷的积累可能与滇重楼具有相似的规律。

实际上，土壤肥力是重要的生态因子，适当施用矿质元素肥料，不仅可以提高药用植物的产量，还可能提高其有效成分的含量[23,25-29]。因此，在药用植物栽培过程中，人为施肥是一种常见的积极干预方式，即通过追施肥料而改变土壤肥力，进而影响药用植物的经济性状[30]。牟杨[31]在试验温棚中研究了氮、磷、钾3种元素对华重楼生长和皂苷含量的影响，结果表明，氮、磷、钾合理配施均能促进华重楼的生长发育，其中施用氮元素对于增加华重楼株高以及根茎皂苷积累量的作用最大，磷水平升高有利于提高华重楼比叶面积，促进根茎皂苷含量的积累；最适合华重楼生长和根茎皂苷积累的配施方案为N（由NH4NO3提供）300 mg/L、P（由NaH2PO4提供）15 mg/L、K（由K2SO4提供）160 mg/L。类似地，刘哲等[32]在大田试验中研究了不同配比氮、磷、钾对华重楼根茎增长量的作用效应，结果表明，华重楼的最佳施肥量为氮肥（尿素，总N≥46.4%）37.79～45.48 kg/hm2，磷 肥（过 磷 酸 钙，P2O5≥12%）181.38～209.18 kg/hm2、钾肥（硫酸钾，K2O≥60%）29.80～34.09 kg/hm2。在实践中，需根据具体的栽培环境，优化施肥方案，甚至可以测土配方施肥，以获得节肥增产的效果。

华重楼在我国西南、华中、华南均有分布，其生态幅度较广，多生长于海拔1 100～2 800 m的山谷常绿阔叶林、竹林、杂木林、箭竹灌丛中[1]。因此，引种栽培华重楼及评价其根茎皂苷含量时，研究者须考虑生态因子的影响。

4 抚育模式对华重楼生长及产量的影响

重楼的抚育模式比较多样，华重楼的抚育模式主要有搭建荫棚人工种植（即大棚种植）、林下抚育、林下套种等类型[4,33]。总体而言，华重楼栽培以野生驯化种植为主，此种模式亦称仿生种植，即模拟华重楼的自然生态条件进行人工栽培。林下套种和林下抚育的模式在山区比较盛行。在我国广大山区林区，山多地少，林地面积大，一般森林比较茂密，农民可在自留山或集体林地人工抚育华重楼。相比大棚种植，林下抚育（即林药模式）可称之为“半野生栽培”。

华重楼是典型的阴生植物，其利用弱光的能力较强，为典型的C3植物[34]。王鹏程等[35]观察发现，在野生华重楼驯化栽培过程中，林下华重楼长势最好，荫棚下次之，全光照下最差；阳光直射会造成华重楼叶面产生白斑，生长不良，甚至死亡。此外，罗志梁[36]发现，林地郁闭度介于0.3～0.7时，更有利于华重楼块茎的成活和生长。

与林地种植类似，大棚种植华重楼也必须提供合理的光照条件。袁小坦[37]在福建省柘荣县城郊乡赤岭村，以5年生以上的华重楼为试验材料进行引种驯化栽培，连续3 a比较分析了林荫地种植（透光率25%）、拱棚遮阳网下种植（透光率30%）以及背阴地种植3种处理对华重楼根茎增长量的影响，结果发现，第3年遮阳网下种植的华重楼根茎质量较原质量增幅（90.6%）与林荫地种植的华重楼根茎质量增幅（90.5%）无明显差异，但显著高于背阴地的华重楼根茎质量增幅（41.6%）。类似地，王鹏程等[35]发现，遮阴条件下，移栽的华重楼均能正常生长发育，以40%透光率处理效果最好，60%透光率处理次之；在透光率为40%的荫棚下，栽植于鄂西南五峰县乐平镇桥坪村的华重楼2014—2016年根茎增长量为3.19 cm，根茎质量增幅为552.05%。比较而言，透光率为40%的荫棚环境更能促进华重楼生长与根茎产量提高。

抚育模式是从宏观上基于华重楼所处生态环境而划分的，今后尚需详细地研究具体抚育模式下的种植方式（如平作与垄作）、定植密度、采收期等因素对华重楼产量及质量的影响。

5 存在的问题与展望

当下，野生华重楼资源因过度采挖而面临枯竭，人工引种驯化和栽培华重楼已在多个省区（尤其是山区林区）兴起。事实上，华重楼皂苷含量不仅因地而异，也因时而异[38]。因此，在实践中，研究和种植华重楼必须综合考虑，并对多个方面进行合理比较。总体而言，华重楼种植业方面取得了长足的进展，但是尚存在诸多亟待解决的问题，甚至还有很多值得未来大力探索的空白区域。因此，在今后的研究中，可聚焦以下5个方面。

（1）在皂苷含量的研究中，须规范化地客观描述华重楼的种源特性、样品采集（收）时间、试验条件和技术方法等，提供准确的基础信息。一些研究没有规范准确地介绍采种地、采样时间和生长年限，也没有充分说明试验条件和试验方法，导致无法准确判断一些研究结果互相矛盾或不一致的原因。

（2）研究华重楼的进化机制和生态适应性，保护野生华重楼资源。对华重楼进化机制及生态适应性的研究是有效保护野生华重楼的重要基础。发展华重楼种植业，保护其野生资源，已是当务之急。

（3）深入研究不同地理区域华重楼根茎皂苷含量，并阐明生态因子与植株皂苷含量累积的相关性或因果关系，为华重楼优良种质的选育提供基础信息。在我国，华重楼的自然分布范围较广，不同地理区域的华重楼根茎和地上部分皂苷含量差异较大，甚至一些产区的华重楼皂苷含量不达标。即使在同一区域，种植地微环境的异质性也会导致华重楼根茎的皂苷含量差异较大。因此，亟需规范性地深入分析华重楼不同地理种源皂苷含量的差异程度，并着力阐明重要生态因子对华重楼皂苷含量积累的作用效应，为选育优质华重楼品种奠定基础。

（4）集成栽培良法。种植方式与栽培技术对华重楼的生长量及品质有着重要影响。在种植实践中，亟需比较分析不同种植方式与栽培技术体系（如种植密度、施肥方案、病虫害防治技术等）对华重楼生长发育及皂苷含量的影响，集成栽培良法，以便借鉴与应用。

（5）研究华重楼生长发育的生理基础和活性成分的代谢机制，发掘与皂苷代谢有关的功能基因。提高根茎活性成分（包括皂苷）的含量一直是重楼产业研究的热点与重点，但与重楼皂苷代谢相关的基因研究目前仍是空白。因此，研究者可以利用组学技术和基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）从分子水平研究华重楼活性成分尤其是皂苷的形成机制，为培育优良的华重楼品种奠定理论基础。