紅景天屬藥用植物研究進展

李雪彤, 吳委林， 權(quán)伍榮

(延邊大學農(nóng)學院，吉林 延吉 133002)

紅景天屬(RhodiolaL.)為景天科(Crassulaceae)多年生草本或亞灌木植物，其中的部分植物在我國是傳統(tǒng)的珍稀藥材，現(xiàn)代醫(yī)學證明該屬多種藥用植物的提取物含有多種化學成分類型和廣泛的藥理作用[1]，因其具有抗缺氧、抗疲勞、抗腫瘤、抗輻射以及抗衰老等20余種功效，為航空、航天、軍事醫(yī)學、運動醫(yī)學和衛(wèi)生保健的重要藥材，近些年受到了人們的廣泛重視，已開發(fā)出一系列藥品及日用品。

近半個世紀，國內(nèi)外研究人員對紅景天屬中的藥用資源在形態(tài)、生理、生態(tài)、栽培、藥理、化學成份和組織培養(yǎng)等方面進行了大量研究。本文僅對近年來國內(nèi)外紅景天屬藥用植物的研究現(xiàn)狀進行梳理，以期為該屬藥用資源的開展與利用等各項研究工作提供參考。

1 紅景天屬植物資源概況

現(xiàn)已知景天科紅景天屬植物在全世界有96個種，多數(shù)分布于北半球以中國為分布中心的海撥3 500～5 000 m高寒地帶的石灰?guī)r、花崗巖山地冰川、山梁草地或山谷巖石上，少數(shù)生長于海拔2 000 m左右的高山草地、林下灌叢或溝旁巖石附近，如北美、東亞、中亞及西伯利亞等地區(qū)[2-4]。我國有73個種，2個亞種，7個變種，占世界紅景天資源的85%左右，主要分布于西南、西北、華北及東北地區(qū)，青藏高原分布最多，達55種[5]。因該屬植物多生長在高山苔原及山坡林地等惡劣且多變的環(huán)境條件下，呈片狀分布，加之人為無限制采集，導致其野生資源數(shù)量急劇下降。近20余年，雖然在吉林省延邊地區(qū)已開始人工栽培高山紅景天(Rhodiolasachalinensis)，但因其野生資源生境特殊、分布區(qū)域狹窄，生長需要低溫且高光照的生物學特性，人工栽培時需選擇海拔相對較高的區(qū)域中陽光充足、排水良好的腐殖質(zhì)較多的壤土或砂壤土種植[6]，尤其是種子自然萌發(fā)率極低，加之人為破壞，使其一度成為長白山區(qū)瀕危植物，也限制了對其開發(fā)與利用。

2 紅景天屬藥用植物鑒定

紅景天屬植物雖然可以全草入藥，但主要以肉質(zhì)根及根莖為主要藥用部位，表型與組織結(jié)構(gòu)極為相似而難以分辨，致使國內(nèi)與國際市場上紅景天屬藥用植物被混雜(或摻假)現(xiàn)象極為嚴重，對此國內(nèi)外相關(guān)研究人員也采用紫外可見分光光度法、高效液相色譜法、薄層色譜法、核磁共振光譜法和條形碼等方法開展了一系列的鑒別研究。高錦紅等[7]利用高效液相色譜法建立了青海產(chǎn)16個不同產(chǎn)地紅景天藥材的指紋圖譜，并對指紋圖譜特征峰進行了分析與聚類分析，建立了其共有模式。利用紫外可見分光光度計測定了紅景天具有多方面的生物活性多糖，結(jié)果表明13 種川西高原產(chǎn)紅景天屬不同種類藥用植物中多糖的含量差異較大[8]。李濤等[9]對紅景天屬14 種藥用植物的指標性成分應用薄層鑒別特征進行了比較研究，結(jié)果紅景天屬14 種藥用植物均含有沒食子酸，9種(大花紅景天、四裂紅景天、云南紅景天、粗糙紅景天、狹葉紅景天、菱葉紅景天、短柄紅景天、長圓紅景天、臥龍紅景)含有紅景天苷，4種(大花紅景天、云南紅景天、短柄紅景天、長圓紅景天)含有酪醇，而僅有大花紅景天含有大花紅天素。

Xin等使用條形碼技術(shù)鑒定了來自全國各省10個紅景天屬的82份樣品，構(gòu)建了DNA條形碼數(shù)據(jù)庫，并以此為依據(jù)識別了100個大花紅景天(Rhodiolaecrenulata)飲片樣本。結(jié)果表明，只有36個為大花紅景天，在偽品中，35個為齒葉紅景天(Rhodiolaeserrata)，9個為薔薇紅景天(Rhodiolae rosea)[10]。利用ITS2條形碼鑒定英國市面上13個紅景天產(chǎn)品中，僅有5個含有紅景天屬的DNA，3個三普紅景天(Rhodiola sp.)與2個喜馬紅景天(Rhodiolahimalensis)根片與根粉，說明該類產(chǎn)品的目標藥物成分經(jīng)常被替代或混合[11]。利用條型碼技術(shù)對47個紅景天屬518個個體(包括來源于16個種群的253株大花紅景天和11個種群的98株薔薇紅景天)進行了鑒定，進化樹結(jié)果表明種間與種內(nèi)具有明顯的重疊現(xiàn)象，但大花紅景天的ITS2序列二級結(jié)構(gòu)與其近親薔薇紅景天不同，可作為兩者鑒定的有效指標[12]。Booker等[13]使用核磁共振光譜法(nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR)與高效能的薄層色譜技術(shù)(high performance thin layer chromatography techniques，HPTLC)綜合分析了收集于世界各地市場的42批次樣品與18批次經(jīng)過專家鑒定的樣品，結(jié)果說明紅景天科提取物中苯丙素(phenylpropanoids)類所特有的主要活性成份洛塞維(rosavin，肉桂醇甙)與洛塞琳(rosarin)僅存在于薔薇紅景天與高山紅景天中。

現(xiàn)階段采用的這些先進鑒定方法，專屬性強、重復效果好，是有效的紅景天分類與鑒別方法，紅景天藥材的真?zhèn)舞b定、品質(zhì)評價、質(zhì)量控制和臨床應用奠定基礎(chǔ)，但也存在著應用范圍不太廣且鑒定費用高等缺點。而隨著測序技術(shù)的發(fā)展，如果將各地紅景天屬植物的基因組進行測序，開發(fā)特異且通用的條形碼技術(shù)結(jié)合特異成分鑒定，將會在材料鑒定的同時可追溯原產(chǎn)地，可使材料的鑒定更加有效。

3 紅景天屬植物遺傳特性

紅景天屬植物為兩性植株、雌雄異株或雜性花植物等多種形態(tài)類型[14]，且表現(xiàn)出多種變異類型。長鞭紅景天27.79%的遺傳變異存在于居群之間，72.21%的遺傳變異存在于居群內(nèi)，變異主要存在于居群內(nèi)[15]。天山地區(qū)野外18個不同居群薔薇紅景天樣本的AFLP分析說明36.4%的遺傳變異存在于居群之間，63.6%的遺傳變異存在于居群內(nèi)[16]。對黑龍江省平頂山與吉林省長白山14個天然居群的調(diào)查說明,高山紅景天的形態(tài)變異與其生態(tài)環(huán)境之間存在著明顯的相關(guān)關(guān)系[17]。長白山高山紅景天12個居群的ISSR分析顯示,遺傳變異有69.38%分布在居群間，30.62 %分布在居群內(nèi)，物種水平的遺傳分化系數(shù)(Gst)為0.513，基因流(Nm)為0.441 2，說明較低的基因流是造成居群間遺傳分化顯著的重要原因[18]。該研究組對栽培高山紅景天的地上部形態(tài)性狀分析說明了高山紅景天變異系數(shù)較大[3,19]。利用分子標記RAPD、AFLP以及SRAP等分析表明,雌雄性別植株之間也存在差異[20-21]，尤其是SRAP標記在不同性別植株的混合池(BSA, Bulked Segregant Analysis)擴增出雌株特異性片段，經(jīng)序列分析為光合代謝途徑中的psbE基因，說明該基因與高山紅景天性別決定基因存在緊密連鎖，為不同性別植株間的生物學產(chǎn)量間的差異提供了理論支持；核型分析發(fā)現(xiàn)，高山紅景天的染色體數(shù)存在著變異，2n=20[22]，2n=26[23]。

這些分析說明紅景天屬植物適應性較強，但分布于不同居群的材料之間遺傳物質(zhì)交換不足，且受到所處居群地理環(huán)境的影響,在染色體水平與基因水平上均表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，為遺傳育種等方面的研究工作奠定了基礎(chǔ)。

4 紅景天屬藥用植物化學成份分析

雖然紅景天屬植物是一個大家族，其中藥用植物達40余種，但是在近30年來，主要對薔薇紅景天(Rhodiolarosea)、大花紅景天(Rhodiolacrenulata)、小叢紅景天(Rhodioladumulosa)、高山紅景天(Rhodiolasachalinensis)、狹葉紅景天(Rhodiolakirilowii)和圣地紅景天(Rhodiolasacra)等大約20個種進行了化學成份研究。綜合來看，紅景天屬植物中含有55種黃酮類、52種苯丙烷及其糖苷類、35種萜類、11種生氰苷類、10種苯乙基糖苷類、10種單寧類、10種酚及酚苷類、4種甾醇類、11種其他糖苷類和4種其他類化合物等共計大約202個組成成份[1，24-28]。其主要有效成份是草質(zhì)素苷(rhodionin)和紅景天素(rhodosin)、肉桂醇甙(rosavin)、酪醇(ρ-tyrosol)、紅景天苷(salidroside)二苯基甲基六氫吡啶(pyridrde)等，一直是研究人員制藥研究的主要目標[24]。

在對高山紅景天不同性別、不同發(fā)育時期、不同器官中紅景天苷含量的分析結(jié)果表明：雄性植株含量遠高于雌性植株與雜性植株，果熟后期高于開花期與營養(yǎng)生長期，根部含量最高，且紅景天苷含量隨著生長年份的延長而增加[29]。測定栽培高山紅景天不同性別、不同器官的無機元素含量的結(jié)果是Ca、Mg、Na、Fe和P等5種元素在高山紅景天不同性別、不同器官中分布不同[30]。這些研究說明，雖然紅景天屬所含有的化學成分較為豐富，但不同種之間存在一定的種類差異，甚至是在不同生理狀態(tài)、不同器官以及不同性別(尤其是高山紅景天)之間化學成分含量也存在一定的差異，為本屬植物在制藥與日用品等方面的應用提供了理論依據(jù)。

5 紅景天屬藥用植物細胞工程研究

隨著植物細胞工程技術(shù)研究的深入開展，研究人員們利用不同地區(qū)的紅景天屬藥用材料進行了大量的細胞工程方面的研究，取得了一定的成就。

5.1 外植體的選取

研究發(fā)現(xiàn)，大花紅景天(四川)葉片的最佳取材時間為10月份，最佳誘導培養(yǎng)基為MS+6-BA 2 mg/L+NAA 0.2 mg/L+2,4-D 2 mg/L+KT 0.5 mg/L，最佳分化培養(yǎng)基為MS+6-BA 2 mg/L+NAA 0.2 mg/L[31]。而史玲玲[32]以大花紅景天(四川)種子試管苗的幼葉在最佳液體培養(yǎng)基1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 3.0 mg/L誘導穩(wěn)定的愈傷組織轉(zhuǎn)移至MS+TDZ 0.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L培養(yǎng)基中，構(gòu)建了穩(wěn)定的大花紅景天懸浮細胞顆粒狀細胞培養(yǎng)體系。小叢紅景天(Rhodioladumulosa)愈傷組織誘導的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA 0.85 mg/L+NAA 0.34 mg/L+2,4-D 0.33 mg/L，誘導率可達90%；不定芽的誘導培養(yǎng)基為MS+6-BA 1.0 mg/L (或TDZ 1.0 mg/L)+NAA 0.5 mg/L，但芽的誘導率都較低，但將帶芽的愈傷組織轉(zhuǎn)移到附加TDZ 0.5 mg/L或者TDZ 1.0 mg/L的MS培養(yǎng)基上，不定芽可快速大量的繁殖，長勢良好[33]。高山紅景天以MS培養(yǎng)基為基本培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度24 ℃條件下，雌株在未現(xiàn)蕾期和現(xiàn)蕾期、雄株葉片在未現(xiàn)蕾期和始花期選取可獲得最佳誘導率；雌性植株葉片在3.0 mg/L NAA和3.0 mg/L 6-BA組合表現(xiàn)最好，而雄性植株葉片在1.0 mg/L NAA和5.0 mg/L 6-BA組合誘導率最高[34]，雌性植株葉片誘導愈傷組織的最適宜pH值為7.0，而雄性植株葉片的最適宜pH值為5.0[35]；附加低濃度NAA(1.0 mg/L)與高濃度的6-BA(5.0 mg/L)有利于高山紅景天葉片愈傷組織的生長，較高光強下葉片愈傷組織生長較快，低光照強度下葉片愈傷組織緊密度增加；低濃度的NAA (0.1 mg/L)有利于愈傷組織分化[32]。大量的研究說明外植體選取受到了取材時間、材料生理狀態(tài)、激素與光照等培養(yǎng)條件甚至是性別等諸多因素影響愈傷組織誘導的效率。

5.2 細胞培養(yǎng)與次生代謝合成調(diào)控

劉劍鋒等[36]使用包埋玻璃化法對高山紅景天莖尖進行超低溫保存,成活率接近100%，且再生植株生長和分化正常，建立的高山紅景天試管苗緩慢生長法保存體系可保存18個月，存活率可達85%以上，且恢復生長后核DNA含量沒有發(fā)生改變。隨后，利用高山紅景天組培苗葉片通過酶解法分離得到原生質(zhì)體，經(jīng)液體淺層培養(yǎng)(黑暗條件，密度2×105個/mL)后獲得了再生植株[37]。長鞭紅景天(Rhodiolafastigiata)在最適培養(yǎng)基(MS+BA 5.0 mg/L+2, 4-D 0.1 mg/L)懸浮培養(yǎng)的結(jié)果表明：碳源(蔗糖)水平為30 mg/L時,有利于生物量的累積，50 mg/L時,有利于紅景天苷的累積；冷激處理(13 ℃，1 h/d)較室溫(25±1) ℃增長了39.25%，而熱激處理(37 ℃，1 h/d)下卻降低了16.21%，說明較高的C/N比與較低的溫度誘導有利于紅景天苷的生物合成；光照較黑暗有利于細胞系的快速生長和物質(zhì)的積累，但是短波(藍紫光)輻射后，鮮干重均為最低水平，可能是由于長時間短波輻射加劇了了對細胞的傷害[38]。

狹葉紅景天(Rhodiolakiriowir)和大花紅景天(Rhodiolacrenulata)的外植體來源(莖與葉)或培養(yǎng)溫度(4或24 ℃)在連續(xù)繼代培養(yǎng)中紅景天苷含量的變化趨勢基本一致，但培養(yǎng)溫度對苯丙氨酸解氨酶(PAL)的酶活性影響最大，對肉桂酸解氨酶(CA4H)的酶活性影響最小，對酪氨酸解氨酶(TAL)的酶活性影響視不同的外植體來源而定[39]。李陽等[40-41]利用3 L球形氣升式生物反應器，通過研究茉莉酸甲酯(MeJA)對活性物質(zhì)積累的影響提出了有效提高活性物質(zhì)生產(chǎn)量的方法。

至今，紅景天細胞工程均是以幼嫩材料作為外植體，取得較好的成果(誘導率達80%以上)，為大規(guī)模商業(yè)化栽培與生產(chǎn)以及種質(zhì)資源創(chuàng)新、品種培育與種性改良等方面奠定了基礎(chǔ)，但因其生育期較短，使相關(guān)研究的開展受到了一定的限制，而始終未見以成熟組織作為外植體的突破性研究(進行相關(guān)研究時高山紅景天成熟葉片誘導率也始終未能超過20%)。另外，紅景天屬多為異花授粉植物，且繁殖率與種子發(fā)芽率極低，其相關(guān)的育種研究進展極為緩慢，僅劉劍鋒等[23]通過秋水仙素處理獲得了高山紅景天四倍體材料，而以高山紅景天花藥為外植體進行誘導并未見成功誘導出單倍體的報道[42-43]，這直接影響了高山紅景天育種工作的開展，需今后進一步加強研究。

6 紅景天藥理作用研究

紅景天屬植物是傳統(tǒng)中醫(yī)藥材，在我國的應用已有悠久的歷史，《本草綱目》與《晶珠本草》均有記載。1976年，前蘇聯(lián)把紅景天作為“適應原”樣藥廣泛應用于宇航員、飛行員、潛水員和運動員等的抗疲勞、抗衰老和提高腦力和體力機能等方面[44]。1991年，衛(wèi)生部批準紅景天為新食品資源，紅景天苷作為新增對照品寫入《中華人民共和國藥典》[45]。近幾十年來，隨著研究的深入，有關(guān)紅景天對腦部神經(jīng)系統(tǒng)、抗抑郁、免疫調(diào)節(jié)以及毒理等藥理學方面的研究取得了較大的進展。

6.1 能夠保護神經(jīng)系統(tǒng)

研究結(jié)果表明，紅景天提取物能夠提高超氧化物歧化酶(superoxide dismutase， SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)等關(guān)鍵酶活性并降低過氧化脂質(zhì)(lipid peroxide, LPO)、血清丙二醛(methylene dioxyamphetamine, MDA)含量、腦組織脂褐質(zhì)(lipofuscin, Lf)與真核細胞DNA氧化損傷，抑制單胺氧化酶(monoamine oxidase, MAO)活性與細胞超微結(jié)構(gòu)的衰退性變化，以增強中樞膽堿能系統(tǒng)的功能活動，清除機體內(nèi)高活性自由基，促進生長激素分泌與細胞代謝，增強細胞活力，從而阻抑細胞退化、變性和調(diào)亡，改善機體結(jié)構(gòu)和功能，達到促進細胞生長增殖、蛋白質(zhì)合成，從而預防和延緩衰老以及改善認知能力下降等多種神經(jīng)生物學功能的重要作用[4,45-46]。

6.2 具有抗抑郁作用

衛(wèi)生組織在一項關(guān)于紅景天提取物對于減輕抑郁癥狀的功效的實驗中公開證實紅景天苷在抗憂郁治療中具有明顯療效[47]。隋汝波等[48]和白延麗等[49]對卒中后抑郁大鼠灌胃實驗證實紅景天高、中、低劑量組均能提高抑郁的行為學評分，其中高、中劑量組顯著高于低劑量組；樸美香[50]對慢性應激抑郁小鼠灌胃實驗說明紅景天提取物具有良好的抗抑郁作用，中劑量組效果最明顯。關(guān)偉等[51]研究結(jié)果也證實高山紅景天提取物中劑量和高劑量的治療具有良好的抗抑郁作用，而且中劑量的抗抑郁作用優(yōu)于氟西汀。紅景天苷可能通過提高5-羥色胺、多巴胺含量，增加海馬中的糖皮質(zhì)激素受體和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子表達，以及抑制促皮質(zhì)激素釋放激素表達和血清皮質(zhì)酮水平，進而達到了抗抑郁作用[52]。

6.3 提高免疫系統(tǒng)機能

紅景天屬藥用植物提取物能夠提高血液攜氧量、抗應激反應和增強機體免疫能力，進而達到抗疲勞、保護心腦血管、預防腫瘤、抗輻射等作用。研究表明，高山紅景天提取物具有抗應激和增強機體免疫功能的作用，能改善心肌的供血供養(yǎng)、保護心肌、改善微循環(huán)障礙，起到防治心血管疾病的作用[4]。小叢紅景天總黃酮灌胃實驗證明具有明顯延長缺氧存活時間，提高有氧能力，加速乳酸代謝，降低心肌耗氧量，改善心力儲備，增強小鼠的應激反應能力，對心臟和大腦起到一定的保護作用，有益于提高運動能力和抗疲勞[53]。

體內(nèi)體外試驗均表明喜馬紅景天提取物能夠有效抑制白藜蘆醇的糖脂化而提高其利用效率[54]，這可能是其降低血小板聚集，預防和治療動脈粥樣硬化、心血管疾病以及預防腫瘤的原因。研究證實紅景天苷具有良好的抗X射線及抗γ射線的功能，對細胞膜、造血功能有一定起保護作用，免疫器官受損較輕，提取液的其他物質(zhì)與紅景天苷協(xié)同作用具有顯著的輻射防護作用以及對乙醇造成的損傷起保護作用[55]。用狹葉紅景天的水與醇的提取物喂養(yǎng)脾臟功能異常的懷孕和哺乳期母鼠，觀察到其后代的CD4+T細胞沒有變化，但CD8+T細胞的數(shù)量比對照顯著升高[56]。每日以20 mg/kg的劑量喂食母鼠狹葉紅景天的水提物或50%醇提物，母鼠的血紅蛋白提高了4%，其他血液指標正常，但6周齡小鼠的粒性白細胞增加而淋巴細胞減少，與CD3+/CD4+ T細胞百分率下降、CD8+減少和NK細胞百分率增加相關(guān)，說明妊娠和哺乳期母鼠長期補充狹葉紅景天的提取物影響后代的免疫系統(tǒng)[57]。

6.4 毒理方面的研究

高山紅景天提取物對小鼠、大鼠與狗的毒理實驗證明，紅景天提取物屬低毒級，且無明顯的蓄積作用，除對大鼠體質(zhì)量增長有較明顯的減緩外，其他指標未見明顯毒性反應[4]。通過Ames試驗、小鼠骨髓細胞微核試驗與精子畸形試驗的結(jié)果初步認定，薔薇紅景天提取液對人體無毒，也無致突變作用[58]。紅景天苷注射液對鼠傷寒沙門菌無致突變性, 對體外培養(yǎng)CHO細胞染色體無致畸變作用；對ICR小鼠無誘發(fā)骨髓嗜多染紅細胞微核的效應，紅景天苷注射液不具有遺傳毒性[59]。不過，朱玉平等發(fā)現(xiàn)在低劑量下(0.125 g/kg)雖然對胎兒的生長發(fā)育有促進作用。但在受試劑量下似有輕度的骨化遲緩現(xiàn)象[60]，而紅景天苷如何影響骨骼正常發(fā)育引起胎兒骨化遲緩的具體機理尚不明確。

總體來看，紅景天屬植物提取物成分豐富，通過提高血液攜氧能力、清除自由基、增強機體免疫功能、預防輻射等以達到具有抗疲勞、抗應激反應、抗衰老、預防腫瘤、防治心血管疾病與老年癡呆以及提高腦力和體力機能等多方面的作用。但其各種成分發(fā)揮作用的分子機理尚未明確，需要進一步研究。尤其值得注意的是，過量服用所產(chǎn)生的胃部不適等相關(guān)癥狀，是否是由于該屬植物含有氰苷類化合物，進入胃部后產(chǎn)生氰化物而對人體產(chǎn)生傷害應受到重視并值得進一步商榷。

7 紅景天苷生物合成途徑

目前，紅景天的重要藥用活性成分紅景天苷生物合成和貯存的主要器官為根莖部。近年來，因其根莖提取物作為一種商業(yè)制劑具有眾多的生物活性已被歐美以及亞洲消費者廣泛接受[61]。其中，紅景天苷和酪醇是紅景天屬植物的主要活性化合物，紅景天苷是由葡萄糖與酪醇以苷鍵結(jié)合而成的糖苷，其酪醇生物合成途徑的分子機制已成為該領(lǐng)域的研究熱點。

因酪醇是芳香族氨基酸衍生物，可明確其前體為來源于莽草酸途徑的阿羅酸(arogenate)，關(guān)于酪醇生物合成的研究報道認為存在2種途徑[61-64](圖1)：(1)阿羅酸在阿羅酸脫水酶(arogenate dehydratase)的催化下生成苯丙氨酸(phenylalanine, Phe)，經(jīng)由苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase，PAL)催化去氨基后生成肉桂酸(cinnamic acid)，再經(jīng)肉桂酸-4-羥化酶(cinnamate 4-hydrosylase)羥基化后生成4-香豆酸(p-counaric acid)，最后由脫羧酶(decarboxylase)催化脫羧生成酪醇；(2)阿羅酸在阿羅酸脫氫酶(arogenate dehydrogenase)的催化下生成酪氨酸(Tyrosine, Tyr)，經(jīng)由酪氨酸脫羧酶(tyrosine decarboxylase，TyrDC)脫羧后生成酪胺(tyramine)，再經(jīng)單氨氧化酶(monoamine oxidase)催化氧化脫氨后生成4-羥基-苯乙醛(4-Hdroxyphenylacetaldehyde，4-HPAA)，最后由還原酶(reductase)催化加氫生成酪醇；最終，酪醇經(jīng)UDP-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucosyltransferase)糖基化反應生成紅景天苷。

圖1 推測的紅景天苷生物合成途徑

經(jīng)從高山紅景天分離出的苯丙氨酸解氨酶基因(PALrs1)構(gòu)建雙35S啟動子轉(zhuǎn)化回高山紅景天過表達后，轉(zhuǎn)基因植株中酪氨酸、酪醇與紅景天苷含量分別下降了260%、470%與770%[62]，而4-香豆酸脫羧反應只存在于微生物中，并不存在于植物體中[63]，說明苯丙氨酸代謝途徑并不是高山紅景天中酪醇的生物合成途徑。相反，來源于高山紅景天中的RsTyrDC構(gòu)建的正義和反義表達載體轉(zhuǎn)化回高山紅景天后，正義轉(zhuǎn)基因植株中，RsTyrDC轉(zhuǎn)錄水平過表達，相對酶活提高100%且酪醇與紅景天苷含量分別提高160%與270%；而反義轉(zhuǎn)基因植株中，RsTyrDC轉(zhuǎn)錄水平下降，相對酶活下降320%，且酪醇與紅景天苷含量分別下降270%與410%[61,64]；并且，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在植物中存在催化酪胺生成4-羥基-苯乙醛的酪胺單氧化酶[59,65]。已報道的從高山紅景天中分離獲得了UGT3、UGT72B14、UGT73B6和UGT74R1等紅景天UGTs基因都具有催化合成紅景天苷的生物活性，其中UGT72B14在根中表達且活性最高，胡瀅瀅等[66]從莖葉中僅分離得到了1個與UGT72B14高度同源的UGT72B14-2基因，這可能是由于高山紅景天遺傳多樣性較高或是不同的糖基轉(zhuǎn)移酶具有組織表達特異性。在狹葉紅景天(Rhodiolakiriowir)和大花紅景天(Rhodiolacrenulata)的研究中，相同外植體來源的愈傷組織在不同的培養(yǎng)溫度的條件下，或是不同外植體來源的愈傷組織在相同溫度的培養(yǎng)條件下，其紅景天苷含量與PAL酶、CA4H酶和ATL酶的酶活性之間沒有完全一致的對應伴隨關(guān)系[37]，推測可能在不同溫度條件誘導下，不同的紅景天苷生物合成途徑在不同的組織或器官中的主導地位不同。同時，值得引起注意的是，四裂紅景天、粗糙紅景天、狹葉紅景天、菱葉紅景天、臥龍紅景天中僅檢測到了紅景天苷而并沒有檢測到酪醇[9]，這意味著紅景天苷可能還存在另外的不依賴于酪醇的生物合成途徑。

現(xiàn)已基本明確了紅景天苷的前體物質(zhì)酪醇的生物合成途徑為酪氨酸的生物堿代謝途徑，但酪氨酸脫羧酶、酪氨酸轉(zhuǎn)氨酶以及酪醇糖基化專一的UDP-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶等基因是如何調(diào)控紅景天苷的生物合成還有待于后續(xù)進一步研究，這將為通過基因工程和生物合成方法獲得紅景天苷的應用提供基礎(chǔ)。

8 展望

雖然前人對紅景天進行了大量的研究，取得了許多重要的研究結(jié)果，但依然還有許多工作有待進一步開展：1) 種質(zhì)資源是中藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的物質(zhì)基礎(chǔ)，需加大種質(zhì)資源收集與馴化，建立種質(zhì)資源保存庫，為后續(xù)研究該屬植物的的遺傳進化、生理特性、藥理作用以及良種繁育和耕作栽培提供物質(zhì)基礎(chǔ)；2) 紅景天屬藥用成份復雜，具有多種藥理作用，但是對于其藥理的化學成份及在人體內(nèi)的作用機理的研究還嚴重不足，導致現(xiàn)今該屬藥材藥用配伍為混合提取物而非單一或少數(shù)幾種藥用成份制劑，尤其混合提取物中含有氰苷類化合物存在一定的潛在毒性，需加速開展關(guān)于明確各藥理作用的主要成份等方面的研究；3) 該屬植物多生長于高海拔山區(qū)的雜合自然群體，且分布于不同生境中植物的藥用成份存在一定差異，需盡快開展相關(guān)引種、良種繁育及其相應的耕作與栽培配套技術(shù)；4) 提高在低海拔地區(qū)種植具有較高藥用成分含量的品種的研發(fā)投入，促進紅景天的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。這些工作，將對紅景天屬野生藥用植物資源的利用和保護以及為山區(qū)農(nóng)戶提供新的致富技術(shù)有著重要意義。