黄连生物学

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0引言

毛茛科黄连属多种植物其根茎均可药用，因其临床应用广泛、社会需求急增、加之植物生长条件苛刻，属内有的物种已面临濒危，黄连属植物的物种保护及生物多样性已倍受关注。课题组基于对三角叶黄连的保护生物学研究，就国内外对黄连属植物保护生物学的研究现状进行了综述。

1黄连属植物的种类分布及生境特征

1.1植物种类分布

黄连属植物在全球约有18种，主要分布于北温带、多数分布于亚洲东部；中国有9种2变种，分布于西南、中南、华东和台湾，临床主要用其根茎[1]。《中国药典》（2010年版一部）收载中药黄连的来源为毛茛科植物黄连(CoptischinensisFranch.)、三角叶黄连(C.deltoideaC.Y.ChengetHsiao)和云南黄连(C.teetoidesC.Y.Cheng)3个种。国产黄连属尚有以下植物：即五裂黄连(C.quinquesectaW.T.Wang)，其主要分布在云南省东南部；峨眉野连(C.omeiensis(Chen)C.Y.Cheng)，别名凤尾连，其主要分布于四川西部[2]。古蔺黄连(C.gulinensisT.Z.WangetC.K.Hsieh)，别名串珠连、野连，其主要分布四川省古蔺一带；线萼黄连(C.linearisipalaT.Z.WangetC.K.Hsieh)，别名草连、野连，其主要分布于四川马边一带；爪萼黄连(C.chinensisFranch.var.unguiculataT.Z.WangetC.K.Hsieh)，别名野连，其分布于四川省天全一带；黄连（印度黄连）(C.teetaWal1.)，其主要分布于察隅、墨脱一带的雅鲁藏布江流域山地以及印度的阿鲁纳恰尔邦[3、4]。短萼黄连(C.chinensisFranch.var.brevisepalaW.T.WangetHsiao)，别名士黄连，其主要分布于广西、广东、福建、浙江、安徽；五叶黄连(C.quiqueflliaMiq.)，其主要分布于我国台湾[5]。因长期过度采挖及生态环境的破坏等因素的影响，目前黄连属植物的野生资源已极少，部分物种已处于濒临灭绝的边缘，其中三角叶黄连、峨眉黄连、云南黄连已列为国家二级保护植物；黄连、短萼黄连列为国家三级保护植物，五裂黄连列为重点保护植物[6]。

1.2黄连属植物生境特征

我国黄连属植物分布于西南、中南、华东和台湾，对环境条件要求较高。西南地区分布有黄连、三角叶黄连、云南黄连、五裂黄连、峨眉野连、古蔺黄连、线萼黄连、爪萼黄连及黄连。黄连喜生长于亚热带中高山海拔500～2000m的山林地及山谷阴处，年均气温13～17℃，年降雨量1000～1500mm[7]。课题组对三角叶黄连的调查结果：三角叶黄连主要生长在海拔1400～2500m的高寒山区，自然植被为湿性常绿阔叶林或针阔混交林，以冷箭竹为主；喜林间间歇性光照，生长区内阴雨、云雾天气多，光照少，昼夜温差大；土壤主要为山地棕色森林土，其次是山地黄壤和黄棕壤。黄骥[8]等通过考察发现：云南黄连分布于人类活动较少的原生或次生演替到较高阶段的中山湿性常绿阔叶林(2200~2600m)和与之相接的铁杉针阔叶混交林(2600～3200m)下陡峭山坡阴湿环境中，气候特点是温凉多雨、空气湿度大，土壤为黄棕壤、棕壤和暗棕壤，土壤自然肥力高。五裂黄连生长于海拔1700～2500m山地常绿阔叶林下阴湿处[9]。庄平等[10]研究表明：峨眉野连在峨眉山的垂直分布范围为海拔800～2000m，通常分布在以白云岩为基岩的阴湿陡坡上或低山常绿阔叶林内的陡峭处，坡向为NE～NW的阴湿环境下，立地土壤为腐质土，pH值6.15～6.5；古蔺黄连分布海拔较高且局限，立地土壤呈强酸性，稍喜阳。中南地区只有短萼黄连分布。张莉等[11]研究表明安徽境内短萼黄连常生于海拔600～1600m的常绿落叶阔叶林下或涧溪边；分布区年均温约15～16℃，年降水量1300～1800mm，土壤主要为山地黄壤和酸性棕壤，pH值4.3～4.6。五叶黄连产于台湾，生于海拔900～l500m山地林下阴湿处[3]。黄连属其他植物尚无相关调查。综上所述，黄连属植物多生长在高海拔地区的阴湿环境中。

2黄连属植物的药用价值及资源的综合利用

2.1历代本草记载药用品种的来源

黄连属多种植物根茎可作为药用，大多使用历史悠久。黄连始载于《神农本草经》，列为上品。陶弘景谓：黄连，今西间者色浅而虚，不及东阳、新安诸县最胜，临海诸县者不佳。调查表明，上述地区的野生黄连只有短萼黄连一种[12]。《新修本草》记载，黄连蜀道者粗大节平，味极浓苦，疗渴为最。《本草纲日》记载：黄连大抵有二种：一种根粗无毛，有珠，如鹰鸡爪形而坚实，色深黄；一种无珠多毛而中虚，黄色稍淡，各有所宜。即今之味连、雅连；明代《滇南本草》记载：滇连，一名云连，人多不识，生陲山，形似车前，小细子气味苦，寒，无毒为今之云连[13]。《植物名实图考》记载：黄连，今用川产，其江西山中所产者，谓之土黄连。从其附图的叶型可以推断其为短萼黄连[14]。《嘉庆马边厅志略》的物产项下记载，黄连，出夷地各处老林，然较雅连稍逊。《光绪雷波厅志》物产项下载有黄连，且记述今雷波产黄连，形如鸡爪，亦最上品生深山溪涧中。可能为线萼黄连[15]。根据以上记载及古今用药历史可见，中药黄连主要来源为毛茛科植物黄连、三角叶黄连和云南黄连的干燥根茎。

2.2黄连属不同种植物化学成分的差异

黄连属植物的主要成分为多种种异喹啉生物碱，包括小檗碱(berberine)、黄连碱(coptisine)、甲基黄连碱(worenine)、巴马亭(palmatine)、药根碱(jatrorrhizine)和表小檗碱(epiberberine)等。方忻平[16]等对我国产10种黄连（不包括五裂黄连和五叶黄连）的不同药用部位进行了薄层定性比较，并测定了小檗碱和总碱含量，结果表明，10种黄连属植物的根茎、须根和叶均含有小檗碱、黄连碱、药根碱和巴马亭等生物碱,且须根和叶中的小檗碱和总碱含量相对较高。五裂黄连和五叶黄连与黄连相似的药用用途[9]。不同种的黄连属植物在主要成分上有一定差异，如云南黄连、峨眉黄连不含表小檗碱；非洲防己碱为黄连、三角叶黄连、峨眉黄连及线萼黄连所共有[17、18]。KamathS[19]等对美国产黄连属植物北美黄连、三叶黄连和中国产黄连的提取物进行了检测，发现北美黄连和三叶黄连所含生物碱与黄连所含的生物碱均不相同。可见黄连属植物应其种不同成分有别，用药有异。

2.3资源综合利用

黄连属植物非根茎部位的利用：黄连须、剪口连（近芦头处的一段叶柄）、千子连（黄连叶柄）、黄连叶在四川等地均有药用习惯[13]。历代本草和历版《中国药典》收载黄连的药用部位均为根茎，造成大量非根茎部位的浪费。现代研究证明，黄连须、黄连叶等部位均具有与根茎类似的化学成分，对某些病症具有相同的疗效[20-22]。

新用途的开发：随着现代药理研究的深入，黄连属药材具有了一些新的临床效用，近年研究表明，黄连生物碱主要成分小檗碱具有抗自由基和降低细胞钙超载等作用[23、24]。黄连总生物碱对铝过负荷致小鼠神经元退行性变有明显防治作用，其作用可能主要与其主要成分小檗碱有关[25]。近年对小檗碱的药理研究发现了一些新的活性，如抗焦虑等[26]。

3黄连属植物保护研究

3.1保护现状

我国黄连属植物的9种2变种中未被列为保护植物五叶黄连(C.quiqueflliaMiq.)已处于渐危状态；五裂黄连(C.quinquesectaW.T.Wang)则高度濒危，自1956年在金平发现该种后，很少再采到本种的标本，显示该种的分布极为局限，可能仅有很少居群和个体[9]；古蔺黄连、线萼黄连和黄连分布区域都有限，同时由于长期的大量采挖以及人类活动对其生存环境的破坏，多种黄连属植物野生种质资源急剧减少，保护形势极为严峻[27]。

实践证明，在各类保护措施中，就地保护是保护珍稀濒危野生植物的最佳手段[28、29]。目前，黄连、三角叶黄连和峨眉野连的分布区内已设有峨眉山自然保护区；短萼黄连的分布区内已设有清凉峰、黄山、牯牛降、井冈山、武夷山等自然保护区；云南黄连的分布区内也已建立高黎贡山自然保护区。其余几个种至今尚无保护措施，同时由于保护区内仍有农户居住以及保护不力等原因，野生黄连属植物的采挖的现象依然存在。因此，加强对野生黄连属植物的保护与研究十分必要。

3.2稀危机制研究

目前，人们对黄连属植物的稀危原因与机制研究不完善，随着对生物多样性研究和保护生物学研究的逐渐重视，相关部门和机构也开始加强对稀危黄连属植物的研究，张莉[30]等通过对安徽省境内短萼黄连的地理分布、分布地自然概况及种群大小、分布格局等种群特性进行研究后，认为短萼黄连自身对生境条件的严格要求、年龄结构的不合理及小种群间基因流受阻和遗传漂变的增加，造成种群的生态适应能力差，共同促成了环境条件对其强烈的过滤作用；外界干扰增加了短萼黄连种群对生境适应的难度，人类的直接采挖和对生境的破坏，成为其稀危的直接而致命的影响因素。黄骥[31]研究认为造成云南黄连濒危的主要原因如下：云南黄连果实成熟时种子并未发育完全，有长达半年的后熟期，在自然条件下由种子向幼苗的转化率极低；种群抗旱性、耐高温性差；遗传多样性较低；种群分布区环境条件复杂多变；人类活动的干扰以及病虫、动物的危害。印度学者研究认为K策略、雄性高度不育、繁殖成功率低可能是黄连濒危的原因[27]。目前，黄连属其他植物尚无相关濒危机制研究的资料。作者所在的课题组正在进行雅连濒危机制的研究，在调查中我们发现雅连濒危的原因与短萼黄连和云南黄连有类似之处，如生长条件苛刻、人为影响等，目前尚在进一步研究之中。

3.3生物技术在保护中的应用

细胞和组织培养是挽救珍稀濒危物种和帮助解决药用植物野生资源短缺问题的手段。日本早在上世纪60年代就在黄连属植物日本黄连（C.japonica）上进行了愈伤组织诱导，我国自上世纪80年代开始对国产黄连的细胞和组织培养进行研究，芮和恺[32]等从味连愈伤组织中检测到小檗碱，经测定，发现其含量与原药材的含量相当。方周伯[33]等研究表明，不同的培养基对味连不同的外殖体诱导形成愈伤组织的频率是不一致的，不同外殖体与其诱导形成的愈伤组织次生代谢产物的含量是一致的。进入上世纪90年代以后，黄连组织和细胞培养条件的研究逐渐深入完善，研究内容扩展到对多种黄连属植物、多种生物碱成分、高产细胞株筛选等方向。方周伯[34]、毛堂芬[35]等对味连组织和细胞培养条件进行了一系列的研究。黄炼栋[36]等在味连和云连的组织培养细胞和培养基中检测到小檗碱、巴马汀和药根碱，并发现味连培养细胞中药根碱的含量高出原药材的1.88倍。张浩[37]等对6种国产黄连属药用植物进行了愈伤组织的诱导和培养，并用薄层层析和高效液相色谱分析法比较了愈伤组织和原药材中几种生物碱。毛堂芬[38]等利用中国黄连高产细胞株系，进行细胞悬浮培养和发酵培养，结果发现，无论是细胞悬浮培养或是发酵培养，黄连细胞培养物的小檗碱含量与亲本植物的根茎相当。近年来，国内关于黄连属植物植物细胞和组织培养的研究较少，国外则进一步改进培养方法获取高产黄连素等并深入至分子水平的研究[39-41]。随着研究的不断深入，对黄连属植物资源的保护将提高新的途径。

4结语

由于过度采挖和生境的破坏等原因，国产黄连属植物的野生居群已经急剧减少。为此，积极开展种质资源的保护、野生引种驯化栽培、选育高产优质品种、建立规范化种植基地、合理有效的保护和开发利用是当务之急。新晨

国产黄连属多种植物都有较长的引种栽培历史，重庆市石柱县是我国味连的主产地，据《石柱县志》记载，石柱大规模人工栽培黄连始于元末明初，迄今约700年。据统计，2004年全县黄连种植常年保持在0.33万hm2，年均新栽和收获黄连667hm2，产量1500t，分别占全国的68％和世界的40％，处于保证当今市场商品供应及出口药材的重要地位。黄骥[42]根据史料和调查发现，云南黄连至今已有130多年的种植历史。统计表明，云南省怒江州福贡县云黄连贮藏量大，2003～2009年怒江州医药公司和怒江明林黄连产业有限公司在福贡县建立云黄连种植基地5000亩[43]。三角叶黄连也较长引种栽培史，据乾隆五年《峨眉县志》记载可知家连在峨眉至今已有270余年的种植历史，历史上曾在峨眉、洪雅大量种植。上述地区均为道地产区、环境适宜且种植技术成熟，符合药材GAP基地必须遵循的产地适应性原则，因此，应建立生产基地，扩大资源总量，保证药材的市场需求。重庆市石柱土家族自治县黄连基地已通过GAP认证。黄连属其他植物尚未大量引种栽培。鉴于国产黄连属植物稀危状况，迫切需要加强对种质资源的保护，在保护现有资源的同时，亟需引种驯化，竭力扩大资源总量，为今后进一步保护研究奠定基础。

选育高产优质的品种是保证中药材质量，提高有效成分含量的最基本、最可靠、最经济有效的手段。随着中药材规范化种植的推行，药材种源问题日益引起人们的重视，各种新技术的发展为药用植物品种选育提供了有利的技术支持。味连种子贮藏技术及精细育苗技术的发展，使种子育苗率提高了8～10倍，为黄连品种选育提供了基础。重庆市药物种植研究所进行的长达11年黄连选种研究，选出产量高、质量好的黄连新品种，并开展了良种良法栽培技术研究[44]。我国黄连属植物野生品种较为丰富，且多种黄连属药材为道地药材。众所周知，野生品，特别是野生亲缘植物或地方种，常具有独特优良性状和抗御自然灾害的特性，是人类宝贵财富和品种改良的源泉；道地药材是优质中药材的代表，其质量、产量、抗性等诸多指标都符合中药优良品种的要求[45]。因此，需要加大对国产黄连属药材的品种选育，获得高产优质的品种。

综上所述，国产黄连属植物野生资源趋于枯竭，除黄连和云南黄连有大面积栽培外，同属其他植物资源亟待保护，因此，需要采取合理措施，首先，加大对现有资源的保护，建立综合保护区和加强人民的保护意识，以使现有资源保持稳定的数量；其次，采用政策扶持、经济资助等方式，引种驯化、扩大栽培，扩大资源总量；再次，进一步加强对濒危机制、细胞与组织培养等方面的研究，合力解决资源短缺的问题；最终实现对黄连属植物资源的可持续发展和生物的多样性保护。