黃連藥用價(jià)值和栽培生理研究進(jìn)展

胡露潔，楊朝東 （長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州434025）

黃連屬毛茛科的著名藥用植物，在中藥歷史中其根莖部分被列為上品中藥材。黃連在中藥歷史中主要用作解毒、抗菌消炎，在現(xiàn)代醫(yī)藥中對(duì)治療腫瘤、糖尿病和心血管等現(xiàn)代頑疾也具重要藥效［2～4］，在現(xiàn)代醫(yī)藥、臨床應(yīng)用以及動(dòng)物疫病防控中推廣應(yīng)用具有廣闊的市場(chǎng)前景［2～5］。黃連生長(zhǎng)環(huán)境好濕喜陰、忌高溫干旱和強(qiáng)光，水肥管理和栽培難度高，導(dǎo)致黃連生長(zhǎng)速度慢、產(chǎn)量低，導(dǎo)致了供不應(yīng)求的現(xiàn)狀［6，7］。黃連對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求苛刻，水分生理和施肥時(shí)機(jī)把握是以后栽培生理學(xué)研究的重點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)黃連標(biāo)準(zhǔn)化種植，提高產(chǎn)量和品質(zhì)的重要途徑。

1 黃連化學(xué)成分及藥用價(jià)值

1.1 化學(xué)成分

黃連的主要成分為多種異喹啉生物堿，包括小蘗堿、藥根堿、表小蘗堿、巴馬丁、黃連堿、唐松草分定、非洲防己堿。此外，還含有木蘭花堿和阿魏酸等。其中含量最高的是小檗堿，含量大小一般表現(xiàn)為小蘗堿＞黃連堿＞巴馬?。颈硇√Y堿＞藥根堿［7～11］。

Kobayashi等［12］報(bào)道，從黃連根莖中分離出的拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ和Ⅱ的抑制劑，能夠?qū)?xì)胞中的DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和重組等起重要作用。Hirano［13］已經(jīng)從黃連中分離出落葉松脂素和反式阿魏酸對(duì)羥基苯乙酯，這2個(gè)化合物均顯示SOD樣作用，為自由基清除劑，落葉松脂素是比抗壞血酸更為有效的超氧化物自由基清除劑［12～14］。

1.2 藥用價(jià)值

在我國(guó)醫(yī)藥臨床應(yīng)用史上，黃連能解毒、清火、止血，以及有效防治動(dòng)脈粥樣硬化和心腦血管疾病，還能抗血栓形成、抗?jié)?、降血糖等?5］。早期我國(guó)對(duì)黃連藥理的研究主要集中在抗真菌、抗菌以及抗病毒等方面［16，17］。隨著廣泛應(yīng)用以及研究的深入，黃連其他藥理作用逐漸被發(fā)掘，黃連被用于治療各種疾病，包括皮膚病、結(jié)膜炎、中耳炎、高血壓以及腸道感染（急性腸胃炎、霍亂和菌?。?～5，14］。此外，黃連還具有抗病原微生物作用、對(duì)血液系統(tǒng)的作用（抗血小板聚集和釋放、影響紅細(xì)胞滲透脆性）、降血糖作用、抗癌作用以及對(duì)消化系統(tǒng)的作用［4，5，16］。國(guó)外對(duì)黃連的研究結(jié)果也確認(rèn)黃連具有抗菌、抗心律失常、抗高血壓、抗腫瘤、促進(jìn)子宮收縮及墮胎等作用［18～20］。尤其是日本，對(duì)黃連在抗癌、抗氧化、保護(hù)胃黏膜上的研究結(jié)果表明，黃連體內(nèi)小蘗堿成分可抑制癌細(xì)胞對(duì)羧胺的作用，抑制嘌呤及核酸的合成［21］；同時(shí)，小蘗堿對(duì)胃黏膜具有很強(qiáng)的保護(hù)作用［16，22］。日本對(duì)黃連解毒湯的深入研究［14］，使黃連及其復(fù)方的藥理和臨床研究有了新的進(jìn)展，采用黃連解毒湯可治療創(chuàng)傷后反應(yīng)紊亂，改善多夢(mèng)、惡夢(mèng)引起的睡眠障礙［23］；同時(shí)認(rèn)為黃連可顯著抑制動(dòng)物體內(nèi)過氧化脂的合成、對(duì)低氧性腦障礙有保護(hù)作用以及改善腦循環(huán)代謝的益智作用等［24，25］。目前黃連的部分藥用價(jià)值已經(jīng)被應(yīng)用，引起人們對(duì)黃連的特別關(guān)注。

2 黃連的解剖和栽培生理

2.1 根系結(jié)構(gòu)

黃連根系僅具有初生結(jié)構(gòu)，由外向內(nèi)為表皮層、皮層和維管組織構(gòu)成［26］。表皮細(xì)胞只有一層，除了枯死脫落的，有些部位仍然存在長(zhǎng)圓形、排列緊密的細(xì)胞，有些發(fā)育成根毛。皮層則有明顯的3部分，即外皮層、皮層薄壁細(xì)胞和內(nèi)皮層。其中，外皮層僅有一層排列整齊的細(xì)胞，?？梢砸姷郊?xì)胞增厚的部分；皮層薄壁細(xì)胞大概6層，排列緊密，沒有明顯的胞間隙；內(nèi)皮層細(xì)胞徑相壁上有增厚的現(xiàn)象。次生維管組織由次生韌皮部、形成層和次生木質(zhì)部組成。形成層向外分裂形成較少韌皮部，向內(nèi)分裂形成較多木質(zhì)部。不同部位維管形成層分裂速度不同，使得木質(zhì)部呈近圓形［27，28］。早期木質(zhì)部與韌皮部相排列為二原型結(jié)構(gòu)，老根中可見已被擠毀的早期初生韌皮部成分［27］。次生木質(zhì)部中不存在射線細(xì)胞，阻礙了水分和礦質(zhì)的橫向運(yùn)輸，減少了水分吸收面積；同時(shí)根中木質(zhì)部木纖維數(shù)量多，導(dǎo)管數(shù)目較少，孔徑?。?8］。

2.2 黃連種子萌發(fā)特性

黃連種子細(xì)小，生活力比較低，空籽率較高，采收后需經(jīng)過7～9個(gè)月的胚后熟時(shí)期才具有活力［29，30］。同時(shí)，黃連種子內(nèi)含有抑制萌發(fā)的物質(zhì)，需經(jīng)過一段時(shí)間的休眠和層積處理才能發(fā)芽，整個(gè)發(fā)芽周期比較長(zhǎng)［31］。除了黃連本身的胚后熟和種子的休眠外，外界因素（溫度、光照、海拔等）都會(huì)對(duì)其萌發(fā)產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致黃連種子發(fā)芽率低［29，31］。

黃連種子成熟時(shí)，種胚發(fā)育不完全，為原胚狀，需經(jīng)過5℃左右的低溫層積，種子胚才能萌動(dòng)，多數(shù)種子“裂口”，此時(shí)發(fā)芽率還是較低。經(jīng)過一段時(shí)間的生理后熟過程，發(fā)芽率才有所提高。因此，在育苗前首先進(jìn)行種子的篩選有助于提高發(fā)芽率和成苗率［29～33］。同時(shí)打破休眠促進(jìn)種子萌也是提高黃連發(fā)芽率的有效方法。GA3是一種重要的植物內(nèi)源激素，能夠刺激種子萌發(fā)。瀕危植物南川升麻經(jīng)過GA3預(yù)處理后發(fā)芽率大幅提高，通過GA3對(duì)黃連種子的誘導(dǎo)，明顯提高萌發(fā)率［34，35］。

2.3 光照對(duì)黃連生長(zhǎng)的影響

光照在植物生長(zhǎng)過程中不可缺少，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化等方面都起著重要的作用，光照強(qiáng)度、光照時(shí)間和光質(zhì)的改變，將對(duì)植物產(chǎn)生深刻的影響。黃連為陰生植物，對(duì)強(qiáng)光比較敏感，光照不足導(dǎo)致生長(zhǎng)緩慢，過強(qiáng)則會(huì)抑制黃連生長(zhǎng)［36］。光照對(duì)黃連的影響具體表現(xiàn)為隨光照強(qiáng)度的增加，黃連體內(nèi)丙二醛（MDA）含量、Pro含量升高；光強(qiáng)越大，MDA、Pro含量越大，對(duì)黃連傷害越嚴(yán)重；當(dāng)光照程度達(dá)到6000lx時(shí)，會(huì)傷害到黃連膜系統(tǒng)。同時(shí)，隨光強(qiáng)升高，黃連SOD活性、POD活性、CAT活性也有所變化，其中SOD活性先升高后下降、POD活性表現(xiàn)為大幅上升、CAT含量也增大［37～39］。因此，在黃連栽培過程中，需考慮光照的影響，不同時(shí)期根據(jù)黃連對(duì)生長(zhǎng)光照的需求采取不同的措施，目前常用的方法是搭建遮陰棚的模式以期滿足黃連的光照需求。

2.4 溫度對(duì)黃連生長(zhǎng)的影響

黃連喜冷涼、濕潤(rùn)，忌高溫的生長(zhǎng)環(huán)境。溫度過高會(huì)直接影響黃連的生長(zhǎng)，主要體現(xiàn)在黃連體內(nèi)的各項(xiàng)生理指標(biāo)的變化，如高溫下不同年齡黃連體內(nèi)的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量均明顯增加［37］。高溫下植物的生物膜結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，膜脂過氧化作用加強(qiáng)，使得細(xì)胞膜系統(tǒng)和保護(hù)酶系統(tǒng)遭到破壞；體現(xiàn)在黃連體內(nèi)的超氧化物酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）的活性上升［37，38］。植物的葉片和根系是對(duì)溫度最敏感的部位，又是植物生理活動(dòng)的主要器官。溫度對(duì)黃連相關(guān)功能器官的影響表現(xiàn)在光合作用、呼吸作用、蒸騰作用、水分和礦質(zhì)元素的吸收等生理活動(dòng)，如溫度過高會(huì)使黃連葉片的光合速率受到抑制，蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度都有所下降。同時(shí)，低溫（－5℃以下）對(duì)黃連生長(zhǎng)也造成不良影響，但不及高溫明顯，而CaCl2可緩解溫度對(duì)黃連的傷害［36，39～42］。因此，研究溫度對(duì)黃連的影響，并找到黃連生長(zhǎng)最適宜的溫度對(duì)黃連栽培具有重要的意義。

2.5 水分對(duì)黃連生長(zhǎng)的影響

水分的缺乏體現(xiàn)的是干旱。在干旱情況下，黃連體內(nèi)細(xì)胞脫水，蛋白質(zhì)含量、SOD、POD、CAT活性下降，而MAD、Pro含量上升，表明缺水下黃連膜脂過氧化氫作用加強(qiáng)，細(xì)胞膜系統(tǒng)和保護(hù)酶系統(tǒng)被破壞［39，43］。在黃連自然生長(zhǎng)及人工栽培過程中，隨著干旱時(shí)間的加長(zhǎng)，這種生理傷害會(huì)越嚴(yán)重，影響黃連的生長(zhǎng)，產(chǎn)量降低，故而黃連栽培中需適時(shí)、適度灌溉。

2.6 礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)對(duì)黃連生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)

氮、磷、鉀是植株生長(zhǎng)發(fā)育的三大必需營(yíng)養(yǎng)元素，其缺乏或不足都會(huì)影響黃連的生長(zhǎng)發(fā)育，并對(duì)品質(zhì)產(chǎn)生影響。氮、磷、鉀的缺乏，導(dǎo)致葉片硝酸還原酶活性和根莖小蘗堿的含量很低；缺氮時(shí)，植株生長(zhǎng)最差，死苗很多；缺磷、缺鉀植株長(zhǎng)新葉少而小，且缺鉀的時(shí)候植株新根不僅生長(zhǎng)少而且易衰老［44］。黃連不同生長(zhǎng)期植株?duì)I養(yǎng)特性研究表明，黃連葉片和根莖中6種大量元素的需求以氮素最大，鉀次之，磷最少；6種微量元素中鐵的需求量為最大，其次是錳，鉬最少；其余的元素需求還有硫、鈣、鎂、鋅、銅、硼等［45］。

2.7 產(chǎn)地和品種等因素對(duì)黃連藥材質(zhì)量的影響

黃連中生物堿含量是評(píng)價(jià)黃連藥材質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)［9，46，47］，不同產(chǎn)地的生態(tài)環(huán)境不同、品種相同或不同都會(huì)導(dǎo)致黃連生育狀態(tài)不同；品種生物堿含量上存在的差異性，是影響黃連藥材質(zhì)量的重要原因［36，48，49］。黃連的品質(zhì)形成主要與所處的環(huán)境因素有關(guān)［50］，劉岱等［51］通過對(duì)不同品種和產(chǎn)地黃連的生物堿含量測(cè)定研究表明黃連不同產(chǎn)地藥材中小蘗堿含量差異很大，且這種差異大于種間的含量差異；而遺傳多樣性研究表明，不同產(chǎn)地黃連遺傳多樣性差異較?。?2］，說明黃連品質(zhì)的形成主要受環(huán)境因素的影響。因此，在栽植黃連時(shí)應(yīng)因地制宜地種植，且結(jié)合環(huán)境因素采用合理適宜的技術(shù)，從選種開始注重每一個(gè)環(huán)節(jié)，控制好溫度、光照、水分、土壤等因素來提高黃連的產(chǎn)量和藥材品質(zhì)。

3 黃連栽培學(xué)研究展望

黃連具廣闊的市場(chǎng)需求和應(yīng)用前景。盡管前人對(duì)黃連的種子生理和栽培的環(huán)境因子進(jìn)行了深入研究［29～36，38，43～45，50］，但隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，受種植戶經(jīng)驗(yàn)和土地利用效率的局限性影響，提高黃連產(chǎn)量和品質(zhì)、實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化種植還需進(jìn)一步研究。黃連生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境要求苛刻，水分生理和施肥時(shí)機(jī)把握是以后栽培生理學(xué)研究的重點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)黃連標(biāo)準(zhǔn)化種植、提高產(chǎn)量和品質(zhì)的主要途徑。黃連根系是植物吸收水分和無機(jī)鹽的主要部位［6，7，26］，如果黃連根系內(nèi)部因黃連素等化合物沉積而與礦質(zhì)離子結(jié)合或者拮抗，阻礙礦質(zhì)離子在植物體內(nèi)的輸導(dǎo)，影響礦質(zhì)離子在生理代謝過程中的作用。那么黃連水分生理和施肥時(shí)機(jī)的把握研究將成為今后提高產(chǎn)量的新思路。根據(jù)已有研究成果，從黃連的根系結(jié)構(gòu)、組織化學(xué)結(jié)合水肥一體化來研究如何提高黃連的產(chǎn)量和質(zhì)量，是今后藥材標(biāo)準(zhǔn)化種植的重要課題。

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