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南药岗梅的研究进展①

2020-05-22周子雄王继华

热带农业科学 2020年2期
关键词:三萜冬青皂苷

梅 瑜 周子雄 王继华

(1 广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室 广东广州510640;

2 惠州象山药王谷种养科技有限公司 广东惠州516000)

岗梅是冬青科冬青属植物梅叶冬青的根。梅叶冬青[Ilex asprella(Hook.et Arn.)Champ.ex Benth.]是落叶灌木,分布于江苏、浙江、江西、安徽、湖北、湖南、福建、台湾、广东、广西、海南等省。枝条表面散生大小似秤星的黄白色点状皮孔,又名秤星树、土甘草、山梅根、假青梅、百解茶等。叶片为卵形或卵状椭圆形互生,叶面光亮;夏季开花,花白色,雌雄异株;果为浆果状核果,有棱,成熟时黑色,内有分核4~6 粒,内果皮骨质。

岗梅以根、叶入药。《全国中草药汇编》[1]中记载岗梅具有清热解毒,生津止渴的功效。用于感冒,高热烦渴,扁桃体炎,咽喉炎,气管炎,百日咳,肠炎,痢疾,传染性肝炎,野蕈、砒霜中毒,痈疖肿毒,叶外用治跌打损伤。岗梅为广东、广西地区常用中草药,在岭南地区使用历史悠久。《中国药典》[2]和《广东省中药材标准》(第一册)[3]收载本品,药用部位为根,根据广东的用药习惯,茎及根均作药用,为凉茶主要原料。本文就岗梅的化学成分及其提取工艺、药理药效进行研究,并对岗梅的鉴定方法、种苗繁育、功能基因研究等方面进行综述,以期为岗梅的研究和开发利用提供参考。离方法和药理药效方面,已报道的岗梅的化学成分有100多种(表1),主要化学成分是三萜及其皂苷类、黄酮类、木脂素和酚酸类化合物,其中三萜皂苷类是岗梅的特征成分[4]。为了进一步阐明岗梅体内的化学成分,学者们对提取技术和分离方法进行了探讨。

1 岗梅化学成分的提取工艺及其药理药效研究

目前对岗梅研究较多的是化学成分的提取分

表1 岗梅中分离的化合物[5]

续表1 岗梅中分离的化合物[5]

续表1 岗梅中分离的化合物[42]

1.1 三萜皂苷类化合物的提取工艺及鉴定

目前发现的三萜及皂苷类化合物约30 种。在提取工艺方面,有学者对比了超声法和水浴法提取岗梅根总皂苷,筛选最佳提取方法,结果超声法优于水浴法,不仅缩短提取时间而且皂苷含量较高[6];另有学者认为,乙醇回流提取工艺稳定性较高,建议6倍量50%乙醇回流提取2次,每次1 h[7]。彭敏桦等[8]对岗梅的根、茎、叶中的皂苷含量进行了比较,并对提取方法和含量测定方法进行了摸索,他认为采用50%乙醇、回流1.5 h 的方法提取较完全;并建议用分光光度法测定岗梅总皂苷的含量,此方法简便、准确且重现性好;研究还发现,岗梅根、茎、叶中都含有总皂苷且含量相差不大。张一萍等[9]应用电镜和薄层色谱法分析比较了岗梅根、茎之间的显微结构和化学成分的异同,结果显示岗梅根、茎具有相似的植物组织结构,并且含有相同类型的化学成分,与彭敏桦等[8]的研究结果相似。

化学成分鉴定方面,雷雨[10]利用多种色谱技术进行成分分离,波谱技术结合化合物的理化性质进行结构鉴定,从岗梅根50%及95%乙醇提取物中分离鉴定了25 个化合物,包括:皂苷类11 个(岗梅苷类)、三萜类化合物4个(坡模酸、齐墩果酸等)及其他化合物10个。王海龙[11]利用开放硅胶柱色谱、反相柱色谱、凝胶柱色谱等多种分离方法对岗梅叶的乙醇回流提取物进行分离,得到27 个化合物,根据化合物的理化性质和光谱数据确定了其中16 个化合物的结构,首次在岗梅种分离得到了12 种化合物。文思[4]和Huang[12]采用多种色谱分离技术结合从岗梅根提取物中分离得到多种新三萜皂苷类化合物。文思首次获得新的δ-齐墩果酸型三萜皂苷,Huang[12]首例发现岗梅三萜皂苷asprellcoside B 和asprellcoside C 带有稀有的3,4-O-木糖基残基(3,4-O-disulfo-xy‐lopyranosyl residue)。Zhang等[13]在岗梅茎中分离出3种新的三萜皂苷,通过高分辨率电喷雾电离质谱、红外光谱、核磁共振光谱等方法阐明了他们的结构特征是硫酸盐取代了糖单元。方心睿等[14]运用色谱学手段对岗梅根的乙醇提取物进行分离纯化和结果鉴定,结果分离得到5个三萜皂苷类化合物,鉴定为坡模酸、柚子酸、齐墩果酸B、齐墩果酸E和毛冬青皂甙。目前发现的三十几个三萜类化合物中,除了齐墩果酸是β-amyrin 构型,其余均为α-amyrin 构型,因此岗梅是研究乌索烷型三萜皂苷生物合成的理想材料,乌索烷型三萜皂苷具有抗肿瘤和抗病毒等生物活性[15]。

1.2 酚酸类化合物的提取工艺及鉴定

沈雅婕[16]优化了岗梅中酚酸类成分的提取工艺,确定最佳提取工艺为:乙醇浓度为54%、提取时间为88 min、溶剂用量为33 mL。对以上3 个因素进行比较得出对岗梅总酚酸提取率的影响依次为乙醇浓度(A) >溶剂用量(C) >提取时间(B)。同时利用凝胶色谱、反相硅胶色谱、高效液相色谱、高效制备液相色谱等色谱技术建立岗梅酚酸类化合物的分离方法,并运用现代波谱学的方法对化合物进行结构鉴定。

Du等[17]从岗梅茎水提物中分离获得8种酚类,这些酚类均能抑制体外NO 产生,起到抗炎作用。通过HR-ESI-MS,IR,UV 和NMR 等光谱数据分析建立新化合物的结构,并通过比较实验和ECD分析确定其绝对构型。邢建勇[18]和杜冰曌[19]从岗梅茎水提物中获得1 个苯丙素类和3 个苯甲酸类化合物,是首次从冬青属中获得;邓桂球等[20]首次从岗梅根的乙醇提取物中分离得到咖啡酸甲酯、绿原酸、隐绿原酸、丁香醛等5个酚类化合物。以上为酚类化合物的提取和鉴定提供借鉴。

1.3 黄酮类化合物的提取工艺及鉴定

黄酮类也是学者们比较关注的一类化合物,张秋燕等[21]利用微波辅助优化岗梅黄酮类化合物提取工艺,最佳条件为乙醇浓度90%、固液比1∶40、浸提温度70oC、浸提时间1 h、微波功率640 W、微波时间50 s,在此条件下,岗梅黄酮类化合物的提取率为2.75%;对提取液进行鉴定,发现含有异黄酮、查尔酮、橙酮、儿茶素类化合物以及黄酮醇等成分;张峻菁等[22]采用响应面法优化岗梅总黄酮的提取工艺,获得最佳提取条件为:乙醇体积分数50%,提取温度92oC,料液比1∶45(g∶mL);总黄酮提取率为6.465 mg/g。以上为岗梅的提取和开发利用提供了理论依据。

2 岗梅提取物的药理药效

据记载,岗梅具有清热解毒功效,可用于治疗扁桃体炎,咽喉炎,气管炎,百日咳,肠炎,痢疾,痈疖肿毒等,叶外用治跌打损伤,可见其具有较好的抗炎效果。有研究证明,酚类化合物中的苯丙素类和苯甲酸类能有效抑制小鼠白血病细胞中的NO 生成[18-19],绿原酸类具有较广泛的抗菌作用,被视为岗梅抑菌活性的药效物质[20],为岗梅抗炎药效的阐明提供了依据。黄晓丹等[23]研究了岗梅不同部位抗炎、止咳效果,结果:岗梅根、茎、叶、根茎混合物均可显著抑制致炎小鼠耳廓肿胀(炎症);根、茎、根茎混合物可显著减少致咳小鼠的咳嗽次数,说明岗梅根、茎、根茎混合物均具有显著的抗炎和止咳药效,而岗梅叶仅有抗炎作用。罗雅劲[24]和朱伟群[25]等利用小鼠耳廓肿胀法、醋酸致小鼠毛细血管通透性增高法、大鼠足跖肿胀法、大鼠棉球肉芽肿法等4个制炎模型研究岗梅根醇提物的抗炎活性,结果表明,岗梅根醇提物对炎症早期的渗出和后期结缔组织增生均有较明显的抑制作用;朱伟群等[26]还通过小鼠模型研究了岗梅水提物抗流感病毒效果,结果发现,岗梅抗流感病毒的作用也很明显。张秋燕[21]对提取液的抗氧化性进行鉴定发现,岗梅黄酮类化合物对自由基的清除效果显著,说明具良好的抗氧化性。

3 岗梅药材的真伪鉴定

目前,市场上一些不法商贩为了获得较高的利益,在岗梅中掺杂冬青属的毛冬青、铁冬青、满树星等。卢进等[27]利用RP-HPLC 方法用乙腈-0.2%磷酸水溶液梯度洗脱色谱柱,从10 批岗梅药材中确定了11 个指纹峰,建立了准确可靠的HPLC指纹图谱;张军等[28]用同样的洗脱方式建立了岗梅中冬青苷XXIX 的HPLC-ELSD 测定方法;郑夏生[29]建立了岗梅药材的TLC 鉴别方法和HPLC 指纹图谱;颜仁梁等[30]用HPLC法测定岗梅中绿原酸的含量并建立了绿原酸的指纹峰,由于HPLC 方法灵敏度高、重复性好,能够为岗梅药材的真伪鉴别及质量控制提供帮助。

另外,周红[31]利用ITS2 序列也能将岗梅与枸骨叶、四季青及冬青属的毛冬青、大叶冬青、全缘冬青、满树星等近缘种有效区分。

4 岗梅种苗的繁殖技术

目前,岗梅主要的繁殖技术有播种繁殖、扦插繁殖和组织培养。播种繁殖时种子的质量决定了出芽率和岗梅产量的多寡,因此有学者对岗梅种子活力水平检测的方法进行了研究,为评价种子的优劣提供了可靠的方法[32]。由于岗梅种子休眠时间较长,即使在当年7月采种立即播种也要到第二年春天才能发芽。为解决这一问题,有学者对岗梅的开花物候期、花粉活力、授粉方法及雌蕊柱头可授性、种子发芽率等问题进行了研究[33],对提高岗梅种子授粉质量和种子发育状况有重要意义。现阶段种植户主要用扦插来繁殖岗梅种苗,此方法的新梢萌发率也较高,被人们所推广。吴永彬[34]等研究了不同扦插基质、不同激素处理浓度以及不同茎粗扦插穗对岗梅扦插成活率的影响,摸索出了岗梅扦插的适合条件为:以河沙为基质,用直径5 mm 左右的插穗扦插,再辅以100 mg/L 的NAA效果最好。

近几年,组培快繁技术在药用植物繁殖中也逐渐被应用,它能够保持亲本原有的优良品性,但岗梅的组培技术研究相对较少,蔡时可等[35]首次报道了岗梅的组培快繁技术,以岗梅嫩枝条为外植体,10%次氯酸钠溶液消毒15 min 后接种在芽启蒙诱导培养基,10~15 d 后腋芽萌动生长,20 d后转到增值培养基,继代培养3~4 代后转至生根培养基,生根率达90%以上,经炼苗移栽后成活率可达95%。可见,组织培养不仅时间短而且成活率较高,不受休眠期和季节的限制,还能够保证岗梅的优良品质,能够解决规范化、规模化种植对种苗的需求。时群[36]对岗梅组培快繁技术进行了系统的研究,分析研究不同基本培养基、不同生长调节剂种类和配比、培养条件等因素对外植体诱导、继代培养、生根培养和愈伤组织诱导、分化不定芽的影响,并探索了炼苗、基质、移栽条件对生根组培苗移栽成活率的影响,获得岗梅再生植株,建立起一套完整、实用的岗梅组织培养技术体系,为开发岗梅种苗规模化繁殖,在理论和生产上提供相关的技术参考和优质种苗,同时也为岗梅进行遗传转化及生产次生代谢药用产物提供技术基础。

黄玉芬[37]等对岗梅的幼苗移栽、水肥管理、病虫害防治等方面进行了规范;傅昱[38]对广东省梅州市平远县岗梅生产基地上的岗梅枝枯病病原菌进行分离,初步鉴定为小孢拟盘多毛孢菌P.microspora,为岗梅病害的防治提供了理论依据。

5 岗梅功能基因研究

有学者研究了有效成分的合成途径以及参与有效成分合成的候选基因,并对候选基因进行克隆和功能分析,这些研究为阐明岗梅有效成分的生物合成机制以及岗梅的种质和品种改良奠定了基础。郑夏生[15]通过转录组高通量测序技术挖掘了参与岗梅乌索烷型三萜皂苷生物合成相关的酶基因,共发现272 条unigenes 与萜类合成有关,进一步揭示了这些基因与同源基因间的进化关系及合成途径,鉴定了2个香树酯醇合酶,为生物合成岗梅中乌索烷型三萜皂苷提供借鉴。另有学者发现,CYP450基因大多与岗梅的三萜类和皂苷类等次生代谢产物合成有关,温羚玲[39]利用转录组技术,通过于已知基因的同源比对等生物信息学分析方法对转录组的注释结果进一步分析,发现了18 条P450 与三萜皂苷的生物合成途径有关。对黄酮生物合成相关酶基因进行挖掘,有2个编码查尔酮合成酶(CHS)的基因被注释为毛冬青特有基因,4 个编码黄酮醇合成酶(FLS)基因被注释为岗梅特有基因。罗秀秀[40]筛选出了4 个参与岗梅三萜皂苷生物合成的细胞色素P450 单加氧酶(CYPs)基因。生物信息学和基因技术的应用,为岗梅有效成分的生物合成机制研究奠定了基础。林青[41]等从岗梅叶片中获得了2 个磺酸基转移酶基因IaST1和IaST2,通过诱导表达和纯化,首次在岗梅中成功克隆了ST基因,为后续研究ST基因在岗梅三萜磺化中的功能和作用奠定了基础。

6 展望

综上所述,岗梅生药学研究较透彻,化学成分和药理药效研究较多,大多集中在黄酮类和三萜皂苷类。在通过分子生物技术鉴定岗梅及其混伪品的研究较少,这需要在今后的工作中逐渐完善。另外,岗梅不仅可以药用,还可以作为风景林下群落优势种群被应用[42],因此对种苗的需求也是较多的。岗梅扦插繁殖速度慢、种苗参差不齐,在岗梅资源日益减少、供不应求的当下,对种苗的需求十分迫切,需加强组培技术的研究,为岗梅产业的发展和单复方制剂的研究提供充足的原材料,使大众受益。

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