菊科植物资源及其开发利用研究
第31卷 增刊西北农林科技大学学报(自然科学版)
().31Suppl.Vol
菊科植物资源及其开发利用研究
李玉平1,2,龚 宁2,慕小倩2,张 兴1
Ξ
(1西北农林科技大学无公害农药研究服务中心,陕西杨陵712100;2生命科学学院,陕西杨陵712100)
[摘 要] 分析了菊科植物资源的种类、分布及化学成分,保健、农药及其他方面的研究现状,并针对此项研究所面临的问题,。
[关键词] 菊科植物;中草药;生物活性;[中图分类号] Q949.95;Q949.96] 167129387(2003)S020150207
,,资源具有重要意义20世纪90年代以来,天然植物药在全球日益受到重视。目前世界上已有130个国家和地区使用中医药,有80%的发展中国家依靠中草药防治疾病。欧美国家也出现了“中药热”,美国人已有30%服用植物药。一时间人们对中草药及其保健品、绿色食品、中草药化妆品及添加剂、植物源农药等天然产物的需求越来越多。植物是生物活性化合物的天然宝库,研究植物次生代谢物质的生物活性,不仅能得到有实用价值的化合物,而且能为新药的研究开发提供新的思路。本文试图从菊科植物资源的种类、分布、化学成分,以及其在医疗、保健、农药等方面的应用研究和发展前景等方面进行扼要的阐述,旨在为菊科植物资源的进一步开发利用提供参考。
Thunb.)、蒲公英(Taraxacummongolicum
苍耳(XanthiumsibiricumPatr.etWidd.)Hand.)、
等[4]。
1.2 菊科植物的化学成分
菊科植物化学成分的复杂性和多样性均居植物界之首,总计约30余类,几乎包括了所有天然化合物类型,其中以倍半萜内酯、聚炔类及菊糖为其突出特点[5]。
1.2.1 挥发油 挥发油普遍存在于管状花亚科各族中,特别是蒿属(Artemisia)、胜红蓟属(Ageratum)、泽兰属(Eupatorium)、蓍属(Achillea)、母菊属(Matricaria)、艾纳香属(Blumea)最富有。挥发油中主要是单萜和倍半萜类,还有低分子烃类、炔类及其含氧衍生物等。如蒿属中所含的侧柏酮(thujone)、侧柏醇(thujglalchohol)、蒿酮(artemisiaketone)、异蒿酮(isoartemisiaketone)、古巴烯(copaene)、三环岩兰烯(farnesylacetate)等;苍术属(Atractylodes)含Β2桉油醇、苍术螺醇(hinesol)、苍术酮(atractylone)、苍术素等。菊科植物挥发油中特别突出的是倍半萜内酯类,目前已发现有500余种,如佩兰属(Eupatorium)的佩兰内酯(euparatin),地胆草属(Elephantopus)的地胆内酯(elephantopin),斑鸠菊属(Vernonia)的斑鸠菊内酯(Vernonlepin),蛇鞭菊属(Liatris)的蛇鞭菊内酯(liatrin),蒿属的山道年(santonin)、青蒿素,天名精属(Carpesium)的天名精内酯[6](carpesialactone),木香属(Aucklandia)含
1 菊科植物的种类、分布及化学成分
1.1 菊科植物的种类及分布 菊科(Compositae)是世界、也是中国种子植物
最大和最进化的科之一。约1000属,25000～30000种,广布全世界,热带较少[1]。在我国,包括归化及栽培年代已久的菊科植物有240属,约2300种之多,隶属于2亚科、5超族、11族中。其中我国特有属29属,占分布于我国菊科野生属总数的13.43%[2]。菊科药用植物约有120属,500多种[3],如茵陈(ArtemisiacapillarisThunb.)、红花(CarthamustinctoriusL.)、旋覆花(Inulejaponica
有的多种去氢木香内酯[7]是驱虫的有效成分,旋覆
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[收稿日期] 2003208220
[基金项目] 国家“十五”攻关项目(2002BA516A04)
([作者简介] 李玉平1970-),男,宁夏中宁人,讲师,在读博士,主要从事药用植物资源开发利用研究。
:花属(Inula)的土木香内酯、异土木香内酯,风毛菊属(Saussurea)的广木香内酯等。此外,甜叶菊(Steviarebaudianum(Bert.)Hemsl)含有二萜类化合物甜叶菊甙(stevioside),甜度是蔗糖的300倍。管状花亚科植物几乎全含聚炔类成分,分子结构有直链的,也有环状的,且经常含有-S-、-O-、-N=等杂原子,如母菊酸(matircarieacid)存在于飞蓬属、母菊属中;顺2去2氢母菊酯(cis2dehydro
春黄菊属(Anthemis)、matricariaester)含于蓍属、
山芫荽属(Cotula)中;噻吩类(thiophene)也广泛分布于菊科植物中,尤其在豚草属(Ambrosia)、属(Bidens)、鳢肠属(Eclipta)、、(Dendranthema)、)刺头属(Ech)含量较高。N原子的,如茵陈蒿含有的茵陈素(Cappillarin)是异香豆素类[8]。1.2.2 含氮化合物 含氮化合物在菊科植物中也
剂,治疗肺结核的大蓟(CirsiumjaponicumDC.),治疗高血压的北野菊(Dendranthemalavandulifolium(Fisch.etTrautv.)Linget),改善心血管功能的菊花制剂,有抗病毒作用的单叶佩兰,具有平咳、镇喘作用的旋覆花,具利尿、抗肿瘤、抗癌活性的苍耳等[12]。将部分菊科药用植物的化学成分及其相应的药理作用简述如下:
(1)菊属[13,14](Dendrana)。其药用成分为挥发油、、,具有祛痰镇咳、、平肝凉血等药[15](Eupatorium)。其药用成分为单萜、倍半萜、二萜、三萜、黄酮、植物甾醇、生物碱、香豆素、色烯苯乙酮、苯并呋喃及麝香草酚衍生物,具有治疗感冒咳嗽、痈疮肿瘤、跌打损伤及活血止血等药理作用。
(3)风毛菊属[16](Saussurea)。其药用成分为倍半萜内酯、三萜、甾体类、多糖类、有机酸类,具有抗肿瘤、抗炎、抗衰老、改善心血管系统机能等药理作用。
(4)苦荬菜属[17,18](IxerisCass)。其药用成分为三萜、甾醇、倍半萜、黄酮、香豆素等,具有清热解毒、消肿止痛等药理作用。
(5)垂头菊属[19](Cremanthodium)。其药用成分为倍半萜、香豆素、酚类、三萜,具有治疗中风、胆囊炎、中毒性头痛呕吐、解毒消肿、健胃、止咳等药理作用。
(6)天明精属[20](Carpesium)。其药用成分为倍
含有多类,如胺类、酰胺类、氨基酸类、氨基糖类等。
酰胺含于水飞蓟(Silybummarianum(L.)Gaertn)中,乌头碱类、翠雀碱类含于旋覆花属植物中,葫芦巴碱含于大丽花属、雅葱属(Scorzonera)中,喹啉型的蓝刺头碱含于蓝刺头属中,苦参碱含于千里光属(Senecio)中等[4,5,9]。
1.2.3 黄酮类 黄酮类化合物的各种类型几乎均在菊科有分布。常见的有柑桔素、芹菜素、野黄芩黄素、山奈酚、槲皮素、棉黄素及其衍生物等。如查儿酮及橙酮分布于鬼针草属、红花属(Carthamus)、金鸡菊属(Coreopsis)等属中[4,5,9]。
1.2.4 三萜皂甙 三萜皂甙在管状花亚科中有较
多的分布,它们有的以皂甙的形式存在,如含于泽兰属、向日葵属(Helianthus)、水飞蓟属、紫菀属等属的皂甙。紫菀属(Aster)中含紫菀皂甙,水解后得常春藤皂甙元;蒲公英(Taraxacummongolicum
.)含有蒲公英醇等[4,5,9]。Hand.2Mazz其他如有机酸、萘的衍生物、性激素等也在菊科
中有所发现。另外,木脂体类在菊科中也少有分布,如红花含络石甙[10](tracheloside),牛蒡(Arctium
[11]
菊科植物果籽里含有大量lappaL.)含牛蒡子甙。
的油脂,有的可供食用或工业用。菊科植物还普遍含
菊淀粉(inulin),但缺乏环烯醚萜和真正的鞣质[5]。
半萜内酯(属吉玛烷型),具有清热解毒、祛痰止血、杀虫等药理作用。
(7)蓍属[21](Achillea)。其药用成分为生物碱、甙类、胆碱、氨基酸、挥发油,具有发汗驱风、解毒消肿、止血止疼、健胃,治疗风湿疼痛、肠炎痢疾、跌打损伤、毒蛇咬伤等药理作用。
(8)蒲公英属[22,23](Taraxacum)。其药用成分为蒲公英醇、蒲公英甾醇、蒲公英赛醇、豆甾醇、胆碱、有机酸、菊糖、橡胶,具有清热解毒、利尿、散结等药理作用,常用于治疗呼吸系统、消化系统、泌尿系统及外科各种急慢性炎症。
(9)堆心菊属[13](Helenium)。其药用成分为堆心菊素、堆心菊醇、堆心菊内酯,具有抗菌、消炎、抗肿瘤、抗白血病、祛痰镇咳等药理作用,含有抑制癌细胞的活性物质。
(10)橐吾属[13](Ligularia)。其药用成分为呋喃
2 菊科植物的医疗、保健、食用等作用
菊科植物在医药、保健、日用化工等方面已有广泛的应用价值。如用来治疗冠心病的红花醇提物片
()31酮类化合物、生物碱,具有治疗咳嗽、气管炎、解痉平滑肌及降低血压等药理作用。
(11)蓟属[24](Cirsium)。其药用成分为三萜和甾体类、挥发油黄酮、黄酮甙、生物碱、尿苷、芦丁,具有抗菌、抑制心脏、降压、降低脂质过氧化物形成、止血、抗肿瘤、杀线虫等药理作用。
(12)紫锥菊属[25](Echinacea)。其药用成分为多糖及糖蛋白、咖啡酸类衍生物、脂肪酰胺类化合物,具有促进免疫和调节、治疗病毒或细菌引起的急慢性呼吸道感染,辅助各种抗菌素治疗严重的细菌感染等药理作用。
有完全自主知识产权,要出路,也是我国医药行业进行战略投资的必然选择[26]。因此,如何充分利用我国丰富的菊科植物资源,研制自已的新药,显得尤为重要。同时,随着社会的进步和发展,人类对保健食品和绿色食品、饮料、添加剂及中草药化妆品等天然产物的需求也越来越多。人们利用蒲公英的清热解毒、消炎止痒的药理作用制成了系列化妆品[27]和饮料[28],并且利用其富含的维生素和蛋白质制成提高产蛋率的鸡饲料[29]。在食品添加剂中,甜叶菊(Steviarebaudiana(Bertoni)
.)叶的水浸物干燥后的粉末适量加入食品可Hemsl
以作为糖尿病、肥胖病人的甜味剂[30]。苍术(Atractylodeslancea(Thunb.)DC.))浸膏有较强的降血糖作用,而其粉末作为饲料添加剂可使畜禽健壮,产蛋量高[31]。另外,菊科植物的叶和花以及幼嫩部分的营养价值是比较高的,超过禾本科、黎科及其他很多科[1]的植物,食用和饲用价值极大。莴苣(LactucasativaL.)、蒿子杆(Chrusanthemum
carinatumSchousb)等植物是重要的蔬菜;向日葵、
年,Jimtiroff发现高加索部族用除虫菊花粉灭虱蚤。1828年,已有除虫菊粉杀虫剂出售。近年来的研究
表明,菊科植物含有两类特征天然产物,即对昆虫有拒食作用的倍半萜内酯(SesquiterpeneLactone)和对许多种生物有机体有光活化毒杀作用的炔类化合物(Acetylenes)。对菊科杀虫植物的研究,经历了3个阶段:一是20世纪60～70年代对著名杀虫植物——除虫菊(Chrysanthemumriaefolium)的研究,,。]。二是1976年,美国科学家Bowers从熊耳草(Ageratumhoustonianum)中分离到早熟素