陳 思，孫春玉，王 義

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林長春 130118）

刺五加(Eleutherococcus senticosus)是五加科五加屬多年生落葉灌木，別名刺拐棒、坎拐棒子、老虎潦等。株高1～6 m，莖密生細(xì)長倒刺（圖1）；掌狀復(fù)葉互生，邊緣具尖銳重鋸齒或鋸齒；傘形花序頂生，花多而密。主要分布在東北三省、河北、河南、山西及陜西北部，朝鮮、日本及俄羅斯也有分布[1]。刺五加春季的嫩莖葉是優(yōu)質(zhì)的山野菜，根、莖、葉、皮、果實(shí)均可入藥。根商品名為五加參，是我國醫(yī)藥珍品[2]，有益智安神、健脾補(bǔ)腎等功效；樹皮藥品名為五加皮，有祛風(fēng)除濕、壯筋骨等功效。筆者對(duì)刺五加的資源現(xiàn)狀、化學(xué)成分、藥理作用、組織與細(xì)胞工程等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，以期為刺五加的開發(fā)利用和人工撫育提供理論依據(jù)。

圖1 刺五加

1 藥用植物刺五加的研究概況

1.1 資源現(xiàn)狀

隨著以刺五加為原料的產(chǎn)品深受國內(nèi)外歡迎，對(duì)刺五加的全面開發(fā)利用速度也加快，也使得刺五加的野生資源消耗與日俱增。1992年出版的《中國植物紅皮書—稀有瀕危植物(第一冊(cè))》中，刺五加被列為漸危物種[3]。在我國東北人工種植刺五加作為山野菜食用已有較長時(shí)間，但是藥用刺五加的人工栽培由于多種原因鮮有問津。野生刺五加種群經(jīng)過長時(shí)間掠奪式采挖，資源遭到了嚴(yán)重破壞，致使其分布區(qū)日益縮小，數(shù)量急劇下降，刺五加野生資源逐年匱乏已面臨瀕危。

1.2 刺五加的生態(tài)學(xué)研究

刺五加生于海拔200～1 600 m地區(qū)，多生長在灌木叢林、林緣，山坡路邊也有生長。刺五加喜充足日照和富含腐殖質(zhì)的肥沃土壤，可耐受-30℃的低溫[4]，抗寒能力強(qiáng)。祝寧等[5-7]從上世紀(jì)80年代起就開始對(duì)刺五加進(jìn)行生態(tài)學(xué)研究，包括刺五加的生殖生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、刺五加的開花動(dòng)態(tài)等方面。吳曉春等[8]通過對(duì)刺五加的生長過程和年允收量進(jìn)行研究得出了刺五加年允收量方程。韓忠明等[9-11]對(duì)刺五加種群可持續(xù)更新機(jī)制、種群構(gòu)建生物量預(yù)測(cè)和種群結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了研究，建立了可用于指導(dǎo)生產(chǎn)的刺五加種群經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型。孟祥才等[12]針對(duì)藥用刺五加進(jìn)行了產(chǎn)地適應(yīng)性區(qū)劃研究，區(qū)劃出藥用刺五加適宜的生長地區(qū)。戴思蘭等[13]選取我國東北地區(qū)刺五加3個(gè)種群共49個(gè)單株的葉片，提取基因組DNA做RAPD分析，結(jié)果表明，刺五加種內(nèi)居群內(nèi)和居群間的遺傳多樣性均較為豐富。這些研究為刺五加野生資源的開發(fā)利用和保護(hù)提供了科學(xué)指導(dǎo)。

1.3 刺五加的化學(xué)成分研究

刺五加的主要化學(xué)成分為酚苷類化合物、多糖和黃酮，還含有香豆素、脂肪酸、揮發(fā)油、氨基酸及微量元素等。刺五加總苷是刺五加生物活性成分之一，已從中分離出 A、B、C、D、E、F 和 G 7種單體皂苷[1]。刺五加葉皂苷(A.senticosus saponin,ASS)是從刺五加葉中提取的總苷。20世紀(jì)80年代末Shao等[14]從刺五加葉中分離得到5種單體皂苷，即刺五加苷A1、A2、A3、D3和 A4，此外刺五加還含有齊墩果酸[15]。目前很多學(xué)者對(duì)刺五加化學(xué)成分的提取工藝進(jìn)行研究和改良，使刺五加的總皂苷、刺五加葉皂苷、總黃酮、多糖和異秦皮啶等活性成分的提取量大大提高，同時(shí)縮短了工藝流程，既節(jié)約了成本，又提高了效率，為刺五加制劑的研發(fā)提供了更先進(jìn)的工藝[16-18]。

1.4 刺五加的藥理作用

1.4.1 增強(qiáng)免疫功能。刺五加提取物可刺激細(xì)胞免疫力，產(chǎn)生免疫細(xì)胞。刺五加苷和刺五加多糖都具有明顯增強(qiáng)免疫功能和促誘生干擾素的能力，對(duì)癌細(xì)胞有一定的抑制作用[19-20]。

1.4.2 治療心腦血管疾病。刺五加提取物能擴(kuò)張血管并改善腦供氧量，對(duì)腦梗死有改善作用，還能抗心肌缺血，改善心肌代謝過程。不同劑量的刺五加凍干粉針劑均可降低心肌梗死的面積[21]。

1.4.3 其他功能。刺五加能抗疲勞，調(diào)節(jié)機(jī)體新陳代謝，提高耐缺氧能力；抗衰老，促進(jìn)遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)的合成；抗應(yīng)激，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有雙向調(diào)節(jié)作用。還有抗菌、抗病毒、抗炎和抗輻射作用[22]，有利于組織的修復(fù)、鎮(zhèn)靜，能改善睡眠，增加食欲[23]。

2 刺五加的組織和細(xì)胞培養(yǎng)

刺五加的器官（不定芽）發(fā)生途徑有2種：①直接發(fā)生，從外植體上直接誘導(dǎo)不定芽，此方法有利于保持遺傳性狀的穩(wěn)定性；②間接發(fā)生，從外植體上誘導(dǎo)出愈傷組織，再從愈傷組織中獲得不定芽。刺五加誘導(dǎo)體細(xì)胞胚胎形成時(shí)，胚狀體既可以直接在外植體上形成，也可以在愈傷組織上獲得。

圖2 刺五加春季的芽孢

2.1 刺五加的組織培養(yǎng)

刺五加組織培養(yǎng)外植體多選用當(dāng)年生幼嫩或休眠枝條的莖尖（圖2）。張健夫[24]選取當(dāng)年形成的越冬枝條，在室內(nèi)培養(yǎng)至剛萌芽時(shí)取材，以芽為外植體進(jìn)行組織培養(yǎng)試驗(yàn)；貝麗霞[25]在刺五加休眠后取材，成活率高于生長期和休眠前期。在消毒方法上，F(xiàn)ouad等[26]提出采用0.5%次氯酸鈉表面殺菌15～20 min，芽的成活率較高。愈傷組織誘導(dǎo)方面，貝麗霞[27]以處于旺盛生長期的葉片為外植體，在添加BZ的培養(yǎng)基上獲得愈傷組織，誘導(dǎo)率為41.58%。初旸[28]以刺五加嫩葉為外植體，以添加NAA 2.0 mg/L+6-BA2.0 mg/L為誘導(dǎo)培養(yǎng)基，添加NAA 1.0mg/L+6-BA 1.0mg/L為繼代培養(yǎng)基獲得適宜懸浮培養(yǎng)的愈傷組織。邢朝斌等[29]用纖維素酶和果膠酶對(duì)刺五加幼葉進(jìn)行原生質(zhì)體分離，得到了刺五加幼葉細(xì)胞的原生質(zhì)體。邢朝斌等[30]以刺五加的成熟種子為材料，通過離體培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織，利用RAPD分子標(biāo)記方法，在DNA水平上分析了無菌苗和愈傷組織的遺傳變異，結(jié)果顯示刺五加愈傷組織與無菌苗相比出現(xiàn)了DNA水平的變異。

2.2 刺五加體細(xì)胞胚胎發(fā)生

刺五加的體細(xì)胞胚主要通過合子胚及其組成成分獲得，挑取層積后種子的合子胚在無菌條件下萌發(fā)，取子葉、下胚軸、胚根等為外植體，下胚軸產(chǎn)生的體胚大都能發(fā)育成正常的體胚，且數(shù)量較多。桂耀林等[31]使用未經(jīng)層積種子中的胚，在添加0.5 mg/L 2,4-D的MS培養(yǎng)基中培養(yǎng)，從外植體上直接分化出胚狀體。Choi等[32-33]和邢朝斌等[34]分別用直接和間接經(jīng)愈傷組織的途徑獲得了刺五加體胚。邢朝斌等[35]還利用刺五加葉柄為外植體，誘導(dǎo)獲得了體胚。韓君等[36]以懸浮培養(yǎng)刺五加體細(xì)胞胚發(fā)育而來的再生植株作為試驗(yàn)材料，在添加1 mg/L GA3的固體培養(yǎng)基中獲得胚性愈傷組織，添加1 mg/L 2,4-D后胚性愈傷組織增殖，轉(zhuǎn)到無激素培養(yǎng)基后分化大量的體胚。王義等[37]對(duì)刺五加體細(xì)胞胚胎發(fā)生過程進(jìn)行了解剖學(xué)觀察，并研究了過程中的生理變化，建立了刺五加體胚發(fā)生及再生植株體系。目前刺五加的體胚發(fā)生機(jī)制還基于基因調(diào)控、細(xì)胞孤立等理論，具體的發(fā)生機(jī)制還不明確。

2.3 發(fā)狀根培養(yǎng)與遺傳轉(zhuǎn)化

根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的刺五加遺傳轉(zhuǎn)化的研究，多用于發(fā)狀根培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物。Seo等[38]對(duì)刺五加產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)發(fā)狀根進(jìn)行了研究，選用含有下胚軸的胚根為外植體，通過調(diào)整碳氮比提高產(chǎn)根率，在固體和液體培養(yǎng)基中添加不同的激素可促進(jìn)發(fā)狀根的生長。在生物反應(yīng)器中培養(yǎng)時(shí)，加入0.5 mg/L IBA可使根質(zhì)量提高5.5倍。發(fā)狀根中的刺五加苷E和E1含量比3年生刺五加要高，而刺五加苷B含量明顯降低。李學(xué)寶等[39]用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化刺五加愈傷組織，獲得了有氯霉素抗性的愈傷組織，并檢測(cè)到胭脂堿合成酶的活性。Choi等[40]將刺五加胚性愈傷組織、球形胚和攜帶有外源基因的農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，經(jīng)過繼代培養(yǎng)和篩選，經(jīng)PCR和Southern雜交鑒定確認(rèn)目的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)成功。

3 刺五加的發(fā)展方向

刺五加是藥、膳兼優(yōu)的瀕危珍稀植物，供求矛盾逐年加劇,人工栽培繁殖刺五加成為當(dāng)務(wù)之急。經(jīng)各地多年研究試驗(yàn)，刺五加可通過種子繁殖、扦插繁殖獲得苗木[41]。刺五加在育苗技術(shù)上獲得進(jìn)展，為刺五加人工栽培開辟一條新路。定向培育刺五加經(jīng)濟(jì)林是保護(hù)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用的必然之路，勢(shì)在必行[1]。

刺五加栽植技術(shù)簡便，一次投資多年收益,周期短、見效快、產(chǎn)量高、效益好，優(yōu)勢(shì)明顯，市場前景廣闊。東北山區(qū)是刺五加的主產(chǎn)區(qū),其土壤、氣候條件十分有利于生長發(fā)育，規(guī)模化種植刺五加具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益高、社會(huì)效益、生態(tài)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，必將會(huì)成為東北林區(qū)的特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，還為種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和林權(quán)制度改革提出了一個(gè)新思路、新項(xiàng)目[1]。

[1]韓承偉,張順捷,李相林,等.刺五加雙向經(jīng)濟(jì)林規(guī)模化種植可行性剖析[J].中國林副特產(chǎn),2008(2):85-86.

[2]吉林省中醫(yī)中藥研究所.長白山植物藥志[M].長春：吉林人民出版社,1982:686-688.

[3]王明艷,韓秀玲,吳鵬,等.藥用植物刺五加根尖壓片技術(shù)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(3):1149-1150.

[4]羅周良.刺五加資源及質(zhì)量研究[D].哈爾濱:黑龍江中醫(yī)藥大學(xué),2009.

[5]祝寧,劉陽明.刺五加種子生態(tài)學(xué)的初步研究[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1991(5):107-112.

[6]祝寧,劉陽明.刺五加生殖生態(tài)學(xué)的研究(Ⅲ)—根莖分布、能量分配及干擾對(duì)無性系小株發(fā)生的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1993(5):35-40.

[7]祝寧,郭維明.生境異質(zhì)性對(duì)刺五加種子萌發(fā)的影響及其種子庫動(dòng)態(tài)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1996(4):408-413.

[8]吳曉春,薛茂賢,劉俊義,等.刺五加生長過程及其允收量方程的初步研究[J].林業(yè)科技,1992,17(1):11-14.

[9]韓忠明.刺五加種群更新機(jī)理的初步研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006(4):389-392.

[10]韓忠明,韓梅,李曉璐,等.刺五加種群構(gòu)件生物量預(yù)測(cè)的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(30):13215-13216.

[11]韓忠明,馬書民,李曉璐,等.刺五加種群結(jié)構(gòu)的研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009(2):170-173.

[12]孟祥才,孫成忠,陳士林,等.漸危藥用植物刺五加產(chǎn)地適應(yīng)性區(qū)劃研究[J].中藥材,2009,8(32):1195-1198.

[13]戴思蘭,王雨霞,吳乃虎.刺五加遺傳多樣性的RAPD分析[J].自然科學(xué)進(jìn)展,1998,8(4):420-425.

[14]Shao C J,Kasai R,Ohtant K,et al.Saponins from leaves of Kalopanax septemlobus (Thunb.)Koidz.:structures of kalopanaxsaponins La,Lb and Lc [J].Chemical＆pharmaceutical bulletin,1989,37(12):3251-3254.

[15]張芳紅,鐘靜芬.齊墩果酸在甘肅產(chǎn)八種五加科植物中的分布規(guī)律[J].中藥材,1994,17(9):29.

[16]許懷勇.刺五加中藥有效成分的提取研究概況[J].中國現(xiàn)代藥物應(yīng)用,2009,23(4):201-202.

[17]邢朝斌,吳鵬,王明艷,等.刺五加導(dǎo)管特征及其與刺五加苷B·E含量相關(guān)性的分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(16):7510-7511.

[18]李天金,翟樹平,李潔,等.刺五加多糖提取純化工藝的優(yōu)化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(17):7977-7980,8029.

[19]程秀娟.刺五加多糖的抗腫瘤作用及免疫作用[J].癌癥,1981,3(3):191.

[20]楊吉成.多糖類及刺五加苷類的干擾素促誘生效應(yīng)[J].中草藥,1990,21(1):27.

[21]李靖桂.刺五加注射液的臨床應(yīng)用[J].中華實(shí)用中西醫(yī)雜志,2003,16(11):1647-1648.

[22]張晶,劉芳芳,陳彥池,等.刺五加化學(xué)成分及藥理學(xué)研究進(jìn)展[J].中國野生植物資源,2008,4(27):6-10.

[23]Takakashi T,Sato T,Goto T,et al.Inhibitory effects of constituents of Acanthopanax senticosus on lipid peroxidation in rat liver microsomes[J].Annual Report of Hokkaido Institute of Public Health,1989(39):94-97.

[24]張健夫.刺五加的組織培養(yǎng)及快速繁殖的研究[J].長春大學(xué)學(xué)報(bào),2004,14(4):73-75.

[25]貝麗霞,陳祥梅,趙海紅.藥用植物刺五加組織培養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2005,21(6):91-93.

[26]Fouad M M,Gomaa A H,El Zahar M H A.Factors influencing invitro establishment and multiplication stages of peach[J].Acta Horticulture,1995(409):191-196.

[27]貝麗霞.刺五加愈傷組織誘導(dǎo)的研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2005,3(21):197-199.

[28]初旸,賈景明,張儀軒.刺五加愈傷組織誘導(dǎo)及愈傷組織狀態(tài)調(diào)控[J].沈陽藥科大學(xué)學(xué)報(bào),2009,7(26):569-573.

[29]刑朝斌,沈海龍,趙星宇,等.刺五加幼葉原生質(zhì)體的分離法[J].植物生理學(xué)通訊,2006,42(2):288-290.

[30]刑朝斌,沈海龍,劉巖,等.刺五加成熟種子的愈傷組織誘導(dǎo)及其RAPD分析[J].種子,2006,7(25):44-49.

[31]Gui Y L,Guo Z,Ke S,et al.Somatic embryogenesis and plant regeneration in Acanthopanax senticosus[J].Plant Cell Rep,1991(9):514-516.

[32]Choi Y E,Yang D C,Yoon E S.Rapid propagation of Eleutherococcus senticosusvia direct somatic embryogenesis from explants of seedlings[J].Plant Cell Tissue Organ Cult,1999(58):93-97.

[33]Choi Y E,Lee K S,Kim E Y,et al.Mass production of siberian ginseng plantlets through large-scale tank culture of somatic embryos[J].Plant Cell Resp,2002(21):24-28.

[34]邢朝斌,沈海龍,趙麗娜,等.刺五加的體細(xì)胞胚胎發(fā)生研究[J].中草藥,2006,37(5):769-772.

[35]邢朝斌,勞鳳云,田春迎,等.刺五加葉柄的體細(xì)胞胚胎發(fā)生研究[J].中草藥,2009,40(8):1302-1305.

[36]韓君,李成浩,牛遇達(dá),等.刺五加組培苗的胚性愈傷組織誘導(dǎo)和植株再生[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,35(4):11-13.

[37]王義,李仙,趙文君,等.刺五加體細(xì)胞胚胎發(fā)生過程及解剖學(xué)觀察[J].林業(yè)科學(xué),2008(7):17-22.

[38]Seo J W,Shin C G,Choi Y E.Mass production of adventitions roots of Eleutherococcus sessiliflous through the bioreactor culture[J].Plant Biotechnol,2003,5(3):187-191.

[39]Li X B,Jing B,Chen G R.Study on genetic transformation of Acanthopanax senticosus [J].Journal of Central China Normal University(Natural Sciences),1995,29(4):494-497.

[40]Choi Y E,Jeong J H,Baek S H,et al.Agrobacterium tumefaciens-mediated genetic transformation of Eleutherococcus sessiliflorus by phosphinothricin acetyl transferase gene[J].In Vitro Cell Dev Biol Plant,2004(40):51-56.

[41]劉海峰,全炳武,吳明根,等.野生刺五加扦插繁殖技術(shù)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(16):4012-4013.