（植物学专业论文）伏毛铁棒锤营养器官结构发育与生物碱积累变化规律的研究.pdf

摘要 伏毛铁棒锤( a c o n i t u m f l a v u mh a n d - m a z z ) 在植物系统分类中，隶属于毛茛目( r a n a l e s 人 毛茛科( r a n u n c u l a c e a e ) ，作为具有多种疗效的传统民族药物和民间常用的中草药，其主要药用 成分为生物碱成分。本文采用植物解剖学、组织化学和植物化学等技术研究了伏毛铁棒锤( 营养 器官根、茎和叶的结构和发育及有效成分生物碱的积累规律和含营的动态变化规律。主要研究结 果如下： 1 采用石蜡切片法，对伏毛铁棒锤营养器官的发育和解剖结构进行研究，显微镜拍照，结 果表明：子根和母根的初生和次生结构的发生和形成基本一致，都有后生皮层，髓，维管组织构 成，初生术质部脊的数日变化很大，可从2 原型至9 原型。由形成层细胞汞1 分生细胞的活动进行 加粗生长，这说明子根和母根的遗传性有关。伏毛铁棒锤的子根从横切面上来看绝大部分是根的 结构，但是从纵切面上看出它仍具有顶芽，上面着生一些鳞片。从腋芽分化的早期来看，形态类 似胚胎，以后的发育只不过是这个根基部的异常膨大而已，又可将其称之为块茎。实质上子根可 以看做是伏毛铁棒锤的更新芽。伏毛铁棒锤的这种利用子根的繁殖方式实际上是以地下根状茎繁 殖的一种营养繁殖。所以子根的实质也是一个越冬的营养繁殖体。 2 对伏毛铁棒锤营养器官进行组织化学定位表明，生物碱遇碘化铋钾、i 及磷钨酸溶液 后，分别迅速形成大量的红橙色、红棕色以及淡黄色颗粒状沉淀。生物碱在伏毛铁棒锤根、茎中 均有存在，在母根和子根中主要分布在髓薄壁细胞、韧皮薄壁组织细胞以及射线细胞内；在茎中 生物碱主要分布在茎的皮层细胞、束间薄壁细胞及髓细胞；因此，伏毛铁棒锤总碱主要分布在各 营养器官的薄壁组织细胞中。在根、茎中，维管形成层以外部分与维管形成层以内部分的面积比 值越大，那么总碱的含量也就越高。所以，我们可用此比值作为判断伏毛铁棒锤总碱含量的组织 学标准来选择优良的品种。建议在今后的药材加工中，对于茎和母根应合理应用。 3 采用紫外分光光度法，系统地分析了宁夏六盘山地区伏毛铁棒锤总生物碱含量，比较了 不同海拔、不同月份、野生和人工栽培的总生物碱含量的变化规律。结果表明：总生物碱在伏毛 铁棒锤各个器官中均有分布，其中以子根中含量为最高( 9 0 7 1 日 9 2 r a g g ) ，叶的含量( 3 2 - + 1 7m g g ) 最低。进一步的研究发现，子根中的总生物碱含量随着生长发育期、海拔高度的变化而不同，表 现为7 1 1 月份子根中总生物碱含量随生长期延长而逐渐升高，1 0 月份时子根含量达最高 ( 9 0 7 ：l - o 9 2r a g g ) 。在同一地区，总生物碱的含量随着海拔高度的升高而升高，在海拔高度为 2 8 0 0 m 时子根达到1 0 0 4 ：士- 0 5 1m g g 。其它器官中总生物碱的含量变化也基本相似。在相同海拔高 度下，野生的伏毛铁棒锤总生物碱含量略高于人工栽培的，但差异不显著( p o 0 5 ) 。由此可见， 人工栽培的伏毛铁棒锤子根可以替代野生种用以医用，且在六盘山区种植子根的最佳采收期为l o 月，在选择人工种植区应考虑选择较高的海拔地区。 关键词：伏毛铁棒锤，解剖，组化定位，总生物碱，含量 a b s t r a c t a c o n i t u mf l a v u mh a n d m a z z b e l o n g st or a n a l e s ，r a n u n c u l a c e a es u b f a m i nt h ep l a n ts y s t e m c l a s s i f i c a t i o n ，a st r a d i t i o n a ln a t i o n a l i t ym e d i c i n e sf o rm a n yk i n d so fc u r a t i v ee f f e c ta n dt h e c o m m o n l yu s e dc h i n e s em e d i c i n e , i ti sa l li m p o r t a n tm e d i c i n a lp l a n t ，w h o s eb i o l o g i c a la c t i v i t y c o m p o n e n t sa r em a i n l ya l k a l o i d s i nt h i ss t u d y , t h ed e v e l o p m e n ta n ds t r u c t u r eo fr o o t ，s t e ma n dl e a f , a n dt h ed y n a m i cc h a n g e so ft o t a la l k a l o i d si nt h e md u r i n gt h e i rd e v e l o p m e n tw e r es y s t e m a t i c a l l y i n v e s t i g a t e db yu s i n ga n a t o m y , h i s t o c h e m i s t r ya n dp h y t o c h e m i s t rm e t h o d s w eu s e dp a r a f f ms e c t i o nm e t h o d si no r d e rt os t u d yt h ea c o n i t u my l a v u mh a n d m a z z s d e v e l o p m e n ta n dd i s s e c t i o ns t r u c t u r eo fv e g e t a t i v eo r g a n 1 1 1 er e s u l t so ft h em i c r o s c o p ep h o t o g r a p h s h o w e dt h a tt h ec h i l d - r o o ta n dt h ef e m a l er o o th a v et h e $ a r f l en e w b o r na n ds e c o n d a r ys t r u c t u r e s o c c u r r e n c ea n dc o n s i s t e n tf o r m s ，w h ow e r em a d eo fs e c o n d a r yc o r t e x ，m a r r o w , v a s c u l a rt i s s u e t h e p r i m a r yx y l e mk e e l sn u m b e rc h a n g ei sv e r yb i ga n di t m a yf r o m2p r o t o t y p e st o9p r o t o t y p e s n e o v e r s t r i k e i n gg r o w t hi sa t t r i b u t e dt ot h ec a m b i u mc e l la n dt h em e r i s t e mc e l l sa c t i v i t y t h i si n d i c a t e s t h a tt h ec h i l d r o o ta n dt h ef e m a l er o o ti sr e l a t e dt oh e r e d i t y ，t h ec h i l d - r o o t1 0 0 k e dt h a tt h em a j o rp a r t a st h er o o ts t r u c t u r ef r o mt h ec t o s ss e c t i o n ，f r o mt h e l o n g i t u d i n a ls e c t i o n ，i ts t i l lt oh a v et h et e r m i n a l b u d , a b o v ew h i c hw a sl i v i n gs o m el a m e l l a e l o o k e df r o mt h ea x i a lb u dd i f f e r e n t i a t i o n se a r l yt i m e ， i t ss h a p ei ss i m i l a ra se m b r y o n el a t e rg r o w t hj u s ti st h i sr o o tb a s ee x c e p t i o n a l l ye x p a n d sa n dm a y a l s oc a l li tt h et u b e r m a t e r i a l l yt h ec h i l dr o o tm a y r e g a r da si sa c o n i t u m f l a v u mh a n d m a z z sr e n e w a l s p r o u t i nf a c t , t h i sk i n do ft h ec h i l d - r o o t sr e p r o d u c t i o nw a yi so n en u t r i t i o nr e p r o d u c t i o nw h i c h r e p r o d u c e sb yt h eu n d e r g r o u n dr h i z o m e t h e r e f o r et h ec h i l d - r o o t se s s e n c ei sa l s ot h en u t r i t i o n v e g e t a t i v ef o r mw h i c hs u r v i v e s t h ew i n t e r t h ev e g e t a t i v eo r g a no a r r i e so nt h eh i s t o c h e m i s t r y l o c a l i z a t i o nt of um a o t i et oi n d i c a t et h a ta f t e rt h eb i o l o g i c a lt o t a la l k a l im e e t st h ei o d i z a t eb i s m i t h p o t a s s i u m ，i - k ia n dt h ep h o s p h o - w o l f r a m i ca c i ds o l u t i o n ，t h ed i s t i n c t i o nf o r m st h em a s s i v er e d d i s h o r a n g e s ，t h er e d d i s hb r o w na sw e l la st h ef a i n ty e l l o wg r a n u l a t e dp r e c i p i t a t i o nr a p i d l y t h ea l k a l o i do f a c o n i t u m 肋mh a n d - m a z ze x i s t e si nt h er o o ta n ds t e m 1 h er e s u l t so fh i s t o c h e m i s t r yi nt h e v e g e t a t i v eo r g a n ss h o w e dt h a tt h ea l k a l o i dw a gm a i n l yd i s t r i b u t e di nti nt h ef e m a l er o o ta n dt h e c h i l d - r o o ti nt h em a r r o wp a r e n c h y m ac e l l ，i nt h ep h l o e mp a r e n c h y m ac e l la sw e l la st h er a yc e l l ，t h e a l k a l o i dm a i n l yd i s t r i b u t e si ns t e m sc o r t i c a lc e l l s ，t i eb e t w e e nt h ep a r e n c h y m ac e l la n dt h em a r r o w c e l li nt h es t e m a sar e s u l t ，t h ea l k a l o i dw a sm a i n l yd i s t r i b u t e di nt h ep a r e n c h y m ac e l l s i tc o u l db e s u g g e s t e dt h a tt h eh i g h e rt h er a t i oo fp a r t so u t s i d e st h ev a s c u l a rc a m b i u m t op a r t si n s i d e st h ev a s c u l a r c a m b i u mw a st h em o r et h ea l k a l o i di tc o n t a i n e d t h e r e f o r e ，t h i sr a t i oc o u l db eu s e da sa l la n a t o m i c a l c r i t e r i t oe s t i m a t et h ea l k a l o i dc o n t e n t o n l yt h ee h i l dr o o tt ob eu s e da sm e d i c i n ei nt r a d i t i o nt h a ti s o n er c s o u r o 晦w a s t ea n dw es u g g e s t e dt h a tt h ef e m a l er o o ta n dt h es t e ms h o u l db eu s e dw e l li n p r e s e n t sr a wm a t e r i a lf o rm e d i c i n ep r o c e s s i n g n er e s e a r c hi n v o l v e si nt h et o t a la l k a l o i dc o n t e n to f 也ea c o n i t u ma a v u mh a n d - m a z z w a sc a r r i e d o u ti no r d e rt oe v a l u a t et h eq u a l i t yo ft h eh e r b sa n dm a n i p u l a t et op l a n ti t t h et o t a la l k a l o i dc o n t e n ti n d i f f e r e n ts a m p l e sc o l l e c t e df r o ml i u p a n s h a na r e aw a sa n a l y z e db yu v s p e c t r o p h o t o m e t e r 1 1 1 er e s u l t s i l s h o w e dt h a ta l k a l o i dd i s t r i b u t ei nt h ee v e r yo r g a n so fa c o n i t u m 伽，mh a n d - m a z z ，i nw h i c ht h e t u b e r o u sr o o t sr a n g e do ft h eh i g h e s to n e ( 9 。0 7 ：- 0 9 2r a g g ) i na l ls a m p l e s ，w h i l et h el o w e s tw a si nl e a v e s ( 3 2 士1 7m g g ) i na d d i t i o n d y n a m i cc h a n g i n go f t o t a la l k a l o i dc o n c e n t r a t i o ni nu n d e g m u n dp a r t so f t h ep l a n td e p e n d e do ng r o w t hs e a s o na n dh a b i t a ts u c ha 8a l t i t u d e , d i s p l a y i n gt h a th i g h e s tl e v e li n t u b e r o u sr o o t si no c ta n da l t i t u d eo f2 8 0 0 ma r e a ( 10 0 4 士- 0 51m g g ) i ti ss i m i l a rt e n d e n c i e so ft h et o t a l a l k a l o i dc o n c e n t r a t i o nc h a n g e di no t h e ro r g a n s m e a n w h i l e t h et o t a la l k a l o i dc o n c e n t r a t i o ni nt u b e r o u s r o o t sw e r ec o m p a r e db o t hw i l da n dc u l t u r e ds p e c i e s t h e r ei 81 1 0s i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb c b v e c nt h e m ( p 0 0 5 ) t h er e s u l t sp r o v i d et h es c i e n t i f i cb a s i sf o rt a k i n gt h et u b e r o u sr o o t s 弱m e d i c i n a lm a t e r i a li n c h i n e s et r a d i t i o n a lm e d i c i n ea n dt h eo p t i m u mh a r v e s ti 8i no c t o b e ri nl i u p a n s h a na 渤c u l t i v a t e da 嘲 s h o u l db ec o n s i d e r e di nah i g ha l t i t u d ea r c a k e yw o r d s ：a c o n i t u m f l a v u mh a n d - m a z z ，d i s s e c t i o n ，g r o u pl o c a l i z a t i o n ，t o t a la l k a l o i d , c o n t e n t i i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得宁夏大学或其它教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 一躲弘 时问： 沙o 毯7 , 9 - 。f ! 关于论文使用授权的说明 本人完全了解宁夏大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意宁夏大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传 播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 躲矽、 导师签名： 时间：少o 年j 一月罗d 日 时间：少尸午j 月弓de t 宁夏大学硕 学化论文第一章概述 1 1 研究背景 第一章概述 2 0 0 6 年国家科技支撑子课题“铁棒锤规范化种植及关键技术的研究”( 2 0 0 6 8 灿0 6 a 1 5 1 1 ) 。课 题的主旨是：为合理开发利用六盘山地区道地药材资源提供理论依据；建立示范基地，寻求 野生道地药材资源的再生及其生境的修复技术。而作为六盘山区道地药材之一的伏毛铁棒锤，由 于其在六盘山区广泛的分布以及其在现代医药应用中日益看好的开发应用价值而被列为该课题 的研究对象之一。 随着近年对伏毛铁棒锤的化学成分、药理特性研究的进一步深入，医药上对其需求量日益增 大，自八十年代以来上升为大宗商品药材：由于供需矛盾突出，伏毛铁棒锤收购价格一路攀升， 受利益的趋动，该植物野生资源已遭受严重的破坏性大量采挖，导致其野生资源蕴藏量锐减，进 而影响该植物分布区内的植被生态。基于此，目前在宁夏隆德等县已开始人工栽培：但由于对野 生伏毛铁棒锤生态生物学适应特性及其繁育特性等方面的的系统研究工作至今依旧薄弱，对伏毛 铁棒锤的的人工引种驯化及栽培技术没有系统的指导理论，造成栽培植株无法达到该植物原生态 野生条件下的良好生长状况。因此，有必要开展对伏毛铁棒锤生态生物学特性的系统研究，这对 理论和实践均具有重要的指导意义。 1 2 课题的研究目的和意义 伏毛铁棒锤( a c o n i t u m f l a v u mh a n d - m a z z ) 在植物系统分类中，隶属于毛莨目( r a n a l e s ) 、 毛莨科( r a n u n c u l a c e a e ) 、金莲花亚科( s u b f a m h e l l e b o r o i d e a eh u t c h ) 、翠雀族( t r i b d e l p h i n e a e w a r m i n g ) 、乌头属( a c o n i t u ml ) 、乌头亚属( s u b g e n a c o n i t u m ) 、乌头组( s e 虻- t a c o n i t u m ) 、短 柄乌头系( s c r b r a c h y p o d aw t w a n g ) 【l j ，又名雪上一支蒿、断肠草、铁牛七、黑乌草、榜那、 庞阿那保。中华人民共和国卫生部药品标准( 藏药) 第一册( 1 9 9 5 年版) 以“铁棒锤”一名收录 的药材为铁棒锤( a c o n i t u mp e n d u l u mb u s c h ) 和伏毛铁棒锤( a e o n i t u mf l a v u mh a n d m a z z ) 的干 燥块根和幼苗。作为具有多种疗效的传统民族药物和民间常用的中草药，伏毛铁棒锤性苦、辛、 温，有大毒，入心，! j 1 肺经，具有祛风止痛、散瘀止血、消肿拔毒的功效，用治跌打损伤、风湿 关节痛、牙痛、食积腹痛、妇女痛经、痈肿、冻疮、淋巴结核等症。在两藏地区，伏毛铁棒锤作 为藏药“榜那”的基源植物，具有驱风止痛、消肿拔毒、祛风定惊的功效，用于治疗流感、瘟疫、 热毒、疮疔等。而在甘肃、宁夏、青海、四川等西部地区伏毛铁棒锤则被用于祛风除湿、活血止 痛， 主治跌打损伤、风湿关节痛等症。同时，伏毛铁棒锤全草有毒，其有毒成分作为新型的植 物源杀虫剂，具有广阔的开发利用前景。 长期以来民间一直以采挖野生资源入药，2 0 世纪8 0 年代以来，随着资源采挖量的日益增加 和环境恶化加剧，野生资源日趋枯碣。依靠野生的伏毛铁棒锤已无法满足日益增长的市场需求， 宁夏人学硕f 学位论文第一章概述 曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼舅舅i m l m m m mm m - - m l m 曼曼皇曼鼍曼曼曼曼曼曼曼曼皇 无疑人工栽培成为获取伏毛铁棒锤的必然选择。但是与野生伏毛铁棒锤相比人工栽培的伏毛铁棒 锤在药用成分上是否存在着差异，如何选择最佳的种植地点和采收期。如何提高综合利用率，伏 毛铁棒锤除了块根以外是否还有其它的药用器官。这些已成为急需解决的问题。为此，伏毛铁棒 锤作为宁夏六盘山区的优势道地中药材和民族药材，“十五”国家科技部科技支撑计划，将其列 入民族回药的二次开发和规范化种植的项目中，予以攻关研究。 本研究课题立足于伏毛铁棒锤约用器官结构发育特点，应用植物解剖学、植物化学和组织化 学手段，系统研究伏毛铁棒锤药用器官结构发育及其药用成分生物碱的积累、动态变化的规律， 揭示不同发育时期及不同海拔高度下，人工栽培和野生伏毛铁棒锤中主要药用成分积累、动态变 化规律及其与结构的相关性。研究成果对进一步丰富伏毛铁棒锤基础理论研究，具有重要的学术 价值，同时对指导伏毛铁棒锤的开发利用、规范化种植，有效提高药材质量、促进民族药物的二 次开发具有重要的理论价值和现实意义。 1 3 国内外相关的研究现状 对铁棒锤的研究国外尚未见有相关的报道，国内的研究主要集中于植物形态、化学成分、药 理作用等方面。自2 0 世纪7 0 年代以来，我国植物学界、药学界学者对其生物学特性、生境分布、 化学成分、在民间的应用、毒理药理学特性、核型研究等方面开展了一系列研究工作，并取得了 一定成果。不仅丰富了传统医学的理论，也对伏毛铁棒锤资源的合理开发利用和保护提供了理论 依据。 1 3 i 伏毛铁棒锤研究进展 1 3 1 1 伏毛铁棒锤的生物学特性 伏毛铁棒锤为多年生草本植物，高0 6 0 c m ，纺锤形块根2 或l ；茎直立，不分枝，着生叶 密集，无毛或中部向上有紧伏的短毛；总状花序顶生，花密，花序轴花梗被有短贴伏毛；萼片5 ， 花瓣2 ，弓形，距短，唇端2 裂；雄蕊多数，有时略露萼爪外面；心皮5 ，疏被短毛。瞢荚果2 1 s c m ，近无毛；种子圆卵状或三棱形，棱有狭翅；花期8 月，果期9 1 0 月【2 j 。模式标本采自宁 夏六盘山【3 j 。铁棒锤萼片多为淡绿黄色，伏毛铁棒锤在四川西北部的居群常为紫色，在甘肃中部 和宁夏的居群则呈暗紫色【4 】。其与同属植物铁棒锤( a c o n i t u mp e n d u l u mb u s c h ) 的区别在于伏毛 铁棒锤花序及茎上部紧贴短伏毛，而铁棒锤花序及茎全被开展短柔毛【5 l 。 1 3 1 2 伏毛铁棒锤的生境分布 据建国以米历年的植物资源分布调查资料表明：在我国，伏毛铁棒锤主要分布在青海省【6 1 ， 四川西北部的马尔康、若尔盖、德格、小全，监源地区1 7 】，西藏北部的安多、班戈、墨竹工卡地 区，陕两的陇县地区，内蒙古南部，甘肃的天祝、临夏、合作、舟曲、平凉、花亭、麻武、天水、 兴隆、武威【8 】，以及宁夏六盘山、海原南华山区【9 j 。多分布于平均海拔在2 0 0 0 - 4 7 0 0 米的高山草 甸、林缘灌丛及河滩草地。分布区的生境多为空旷、光照良好的高山革甸，阳坡居群的群落密度、 2 宁夏大学硕i j 学位论文第一章概述 盖度和生长状况均优于阴坡，种群呈聚集分布格局，伴生植物以菊科、禾本科植物为主，各群落 在科属水平上进行比较具有高度的相似性。 1 3 1 2 伏毛铁棒锤的药材特性 伏毛铁棒锤子根呈圆柱状、圆锥状或近纺锤形，长2 0 6 5c m ，直径0 3 1 4c m ；表面灰 棕色、灰褐色、棕褐色、淡棕色或棕色，可见凹下的支根痕或似“钉角”的支根，具细密纵皱；先 端有芽痕( 顶端) ：末端( 根点) 渐尖或急尖；质硬，短小者不易折断，断面白色或灰白色，有 的可见棕黑色环纹( 形成层) ，有的隐约可见多角形环纹，有的中心有裂隙；气微，味涩，微苦， 嚼之先有麻唇感，之后产生持久的麻舌感；其粉尘有凉喉感。 1 3 1 3 伏毛铁棒锤的化学成分研究 ( 1 ) 根部的化学成分伏毛铁棒锤迄今研究得到的药用主要成分为生物碱 刘力敏等【lo j 用苯渗透提取四川金沙江畔产的雪上一枝蒿( a c o n i m mp e n d u l u m ) ，并经酸提碱 沉、二氯甲烷溶解萃取、中性氧化铝柱层析分离，获得了4 个结晶性的生物碱：去氧乌头碱 ( h y p a c o n i t i n c ) i 、乌头碱( a c o n i t i n e ) i i 、3 乙酰乌头碱( 3 a c c t y l a c o n i t i n e a a c ) i i i 和雪乌碱， 化常数的确定及各种光谱分析证明雪乌碱为3 ，1 3 一去氧乌头碱，其中主要生物碱为双酯型二萜 生物碱，得率约为o 1 4 。3 乙酰生物碱是从铁棒锤中首次分离到的新生物碱。阎文玫等h 1 1 用 甲醇浸提伏毛铁棒锤的块根，经氯仿提取的生物碱通过硅胶g 柱层析分离，除得到去氧乌头碱、 3 乙酰乌头碱、乌头碱外，还得到钠派林碱( n a p e l l i n e ) v 及一种结构待定的生物碱。孙文基等2 1 从铁棒锤的根中，经研磨苯提、氧化铝层析，分离鉴定出的物质有p 谷甾醇( b s i t o s t e r 0 1 ) ，华北 乌头碱( s o n g o r i n e ) 和一种新的命名为牛七碱( s z e c h e n y i n e ) 的鸟头碱，8 去乙酰氧基8 乙氧基 3 乙酰乌头碱，其中以华北乌头碱含量达0 2 。二萜生物碱是伏毛铁棒锤药材的主要化学成分。 张帆等采用正、反相硅胶柱色谱分离纯化，根据理化性质和波谱数据鉴定结构，从伏毛铁棒锤 根部的乙醇提取物中分离鉴定出1 1 个二萜生物碱，分别为3 脱氧乌头碱( i ) 、3 脱氧鸟头原碱 8 亚油酸酯( i i ) 、3 乙酞乌头碱( h i ) 、1 6 ，1 7 二氢1 2b ， 1 6i s - 环氧欧鸟头碱( i v ) 、尼奥灵 ( v ) 、宋果灵( v i ) 、乌头原碱8 亚油酸醋( v i i ) 、乌头碱( ) 、1 2 表欧乌头碱( i x ) 、欧乌头 碱( x ) 和6 o 去甲基尼奥灵( x i ) 。 ( 2 ) 地上部分的化学成分 李洪刚等【l 习次对伏毛铁棒锤的地上部分做了有关的生物碱研究，并与块根部分的生物碱收率 进行对照。得到的4 种乌头碱：去氧鸟头碱、3 乙酰乌头碱、乌头碱、和一种新的结晶待鉴定， 与块根部分的生物碱成分基本一致。地上部分总碱收率为0 2 1 ( 块根部分总碱收率为o 3 l ) ， 其中乌头碱收率为o 1 2 ( 块根中乌头碱收率为o 2 0 ) 。 ( 3 ) 铁棒锤中总生物碱的含量测定 杨建忠利用正交实验，确定振摇法提取率最高，确定提取溶媒为乙醚：氯仿( 3 ：1 ) 混合溶剂 5 0 r a l 及氨试液6 m l ，浸泡过夜，再以乙醚氯仿混合液5 0 r a l ，振摇提取l h 。铁棒锤中游离生物碱 易溶于乙醚，但乙醚的挥发性较人，在提取中易散失，影响测定结果的准确性，故在乙醚中加入 不同的氯仿提取总生物碱，以降低乙醚的挥发性，二者比例参照有关文献制定，试验结果以乙醚： 氯仿( 3 ：1 ) 提取效率最高。这种提取的试验方法简便，准确，重现性好，可用于铁棒锤约材中 3 宁夏大学硕 ：学位论文第一审概述 曼曼曼曼曼量曼量曼皇曼毫i mnn|ih| i 毫曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼍曼皇曼量曼量曼! 曼曼曼曼鼍! 曼曼曼皇曼曼曼曼皇曼曼曼 总生物碱的含量测定。2 0 0 7 年付雪艳 1 4 j 等建立紫外分光光度法测定铁棒锤中总乌头碱的方法。 方法采用岛津u 啦2 5 5 0 紫外分光光度计对铁棒锤中总生物碱的含量进行测定。结果乌头碱对照 品的标准曲线同归方程a - i 2 7 5 7 c + 0 0 0 1 6 ，其相关系数r = 0 9 9 9 8 。实验首次建立了宁夏铁棒锤 总生物碱的含量测定方法，该方法设备简单、适用性广、准确度和精密度较好，为铁棒锤的质量 评价提供了实验依据。付雪艳，董琳首次建立了高效液相色谱法对铁棒锤中乌头碱的含量测定方 法。该方法分离效果好，重现性好、无干扰和灵敏度高等优点，适合用于铁棒锤中乌头碱含量的 测定，为铁棒锤的质量评价提供了有效的实验依据。在高效液相色谱法的流动相选择上分别运用 了甲醇水溶液；乙腈水溶液；甲醇0 3 二乙胺水溶液等系统，试验发现以乙腈0 3 二乙胺 水溶液( 3 5 ：6 5 ) 为最佳流动相，此方法使色谱峰分离度高，无拖尾现象，无干扰峰出现。 1 3 1 4 伏毛铁棒锤的毒理药理学特性研究 ( 1 ) 伏毛铁棒锤的毒性和临床应用 伏毛铁棒锤全草有大毒，尤以根最毒。动物急性毒性实验表明：小自鼠l d 5 0 分别为 1 0 8 5 m g k g ( 伏毛铁棒锤总碱) 与1 8 1 1 m g k g ( 伏毛铁棒锤生药) ，兔子l d 5 0 分别为1 3 m g k g ( 伏毛铁棒锤总碱) 与2 0 1 4 m g k g ( 伏毛铁棒锤生药) ；动物中毒后表现为动作迟缓，唾液分泌 增加，四肢瘫痪，呼吸困难，抽搐、惊厥而夕e 亡。人中毒后表现为四肢发麻、流涎、大汗、恶心、 呕吐、腹痛、腹泻、头晕、烦躁不安、抽搐、甚至昏迷，并出现心动徐缓、心律不齐、室性心 动过速等症。毒性主要为鸟头碱所致，中毒的严重性在于窦房结的严重抑制和异常节律点的兴奋 性增高，心电图表现为严重心律失常，若治疗不及时，可危及生命安全。除乌头碱外，实验已证 明伏毛铁棒锤所含的3 乙酰乌头碱具有较强的镇痛局麻作用。因此伏毛铁棒锤在临床上常被用于 治疗创伤性疼痛、腰腿痛、关节痛、肩背痛、胃痛、头痛、牙痛及手术后疼痛，止痛显效率为4 1 9 8 ， 止痛总有效率为9 2 7 4 ，且经临床观察，无成瘾性，适用于长期需用止痛剂【1 5 0 6 j 的患者。另外 有报道证明伏毛铁棒锤中所含有的脱氧乌头碱也具有抗炎、镇痛与解热作用，报道称：0 8 m g k g 的 剂量可显著抑制巴豆油所致小鼠耳廓肿；0 2 m g k g 的剂量可显著抑制角叉菜胶或甲醛所致小鼠皮 肤渗出及醋酸所致小鼠腹腔渗出；0 2 4 m g k g 的剂量对伤寒副伤寒混合菌苗所致家兔发热有显著 解热作用。陆满文曾以伏毛铁棒锤植物块根提得总生物碱进行药理实验，在小鼠热板法、豚鼠淡氏 法及家兔滴吸法中，证明有强大的镇痛和局部麻醉作用，但总碱毒性亦较高，治疗指数较低。上海药 物研究所唐希灿等氏报道从本品中提得新生物碱一乙酞鸟头碱，动物实验证明它与乌头碱都有显 著镇痛作用，前者的毒性低得多，故治疗指效较高，对佚体锤提得的生物碱进行抗炎实验的研究，发 现它们具有强大的抗炎症作用。铁棒锤总碱、乌头碱、一乙酚乌头碱对大鼠实验性“关节炎”有显 著的抗炎消肿作用，其疗效与传统的抗风湿药水杨酸钠相当或稍强，提示其抗炎性能与非街体类 的水杨酸类相近似。此类生物碱既有较强镇痛作用又有显著抗炎作用，经临床试h j ，有可能成为一 种抗风湿新药。 ( 2 ) 伏毛铁棒锤的植物杀虫剂及杀鼠活性 化学农药曾为人类做出过巨大贡献，但随着人们健康意识的提高和生存观念的改变，其缺点 也日益显现。而植物杀虫剂以其高效、低毒、低残留等优势，日益受到人们的重视。人们对其进 行了较为深入的研究【1 7 1 引。铁棒锤大量分布于我国西北地区且资源丰富，其全草所含有毒物质主 要为二二萜类生物碱，研究表明，其有毒成分作为新型的植物源杀虫荆i 拇一o l ，具有广阔的开发利用 4 宁夏大学硕 ：学位论文第一章概述 前景。此外，铁棒锤提取物还对菜青虫、苜蓿蚜和二斑叶螨等刺吸式口器的害虫和害螨有良好的 防治效果，杀鼠活性当饵料加入含量为2 0 铁捧锤样品时，对小自鼠的毒杀率为9 0 ，含量为 1 5 时，毒杀率为4 0 ，含量为l o 时，毒杀率为3 0 ；对家禽进行二次中毒试验，无死亡现象 发生，表明铁棒锤含有杀鼠的活性成分。对其进行活性成分提取或类似物的化学合成研究，是寻 找新型植物源杀鼠药剂的新途径。 此外，用铁棒锤块根粉末还可治疗马属动物的蹄叉腐烂病，治愈率在9 0 以上。 1 3 1 5 存在问题和展望 据文献记载，2 0 世纪8 0 年代六盘山区野生伏毛铁棒锤的资源蕴藏量为2 0 00 0 0 k g ，年产量为 3 00 0 0 k g 年收购量为2 2 2 3 k g 。目前，六盘山区野生伏毛铁棒锤的蕴藏量约为3 49 2 2 k g 。这就是 说，六盘山地区伏毛铁棒锤的资源量己远远小于2 0 年前的储量，处于濒危状态【2 i l ；野生伏毛铁 棒锤4 6 年成材，出材率在3 0 左右，所以它的年允收量在60 0 0 9 0 0 0k g ，已经不能满足当前 用药的需求。在野外调查中发现，野生伏毛铁棒锤主要靠种子( 有性) 进行繁殖，但其当年生幼 苗很少，说明自然条件下伏毛铁棒锤种子自然繁殖率很低，这可能是其有效种子比率低或种子具 有深度休眠特性造成的；伏毛铁棒锤生长于高山地区，喜冷凉、湿润环境，目前全球气候的变暖 及局部小环境的恶化，使伏毛铁棒锤适宜的生活环境正在逐渐缩小，呈现出向高海拔聚集的趋势； 同时，当地农民过渡采挖或非季节性采挖使得野生资源量急剧减少，也是导致其枯竭的重要原因。 因此，保护其资源可持续利用势在必行。鉴于以上情况，今后应从以下几个方面开展t 作： ( 1 ) 深入研究化学成分和药理作用。伏毛铁棒锤是一种很有研究价值的药物，在化学成分 与药理作用方面的研究已具一定基础，但仍存在着很大的药用潜力。在其民间药用经验的基础上， 继续深入研究其化学成分和药理作用将为资源开发利用和保护奠定基础。 ( 2 ) 深度研发提高综合利用率。伏毛铁棒锤地上部分也可药用，但目前习惯用药和出售仅 为块根( 子根) ，资源浪费很大。围绕营养器官中的有效成分的定位和不同月份生物碱的含量动 态变化规律研究，这方面的相关研究很少。因此，加强对伏毛铁棒锤有效药用部位及药用成分积 累及其变化规律的研究，将有效成分深度研究和加工，提高资源利用率，不仅可以使资源尽得其 用，又可提高经济效益，这是合理开发利用伏毛铁棒锤植物资源的一条重要途径。 ( 3 ) 驯化栽培增加资源蕴藏量。药用植物驯化栽培是保护药用植物资源最直接、最有效的 手段。当地群众历来有种植中草药的习惯，并积累了丰富的经验，对已近枯竭的伏毛铁棒锤进行 驯化栽培，变野生为家种，满足市场需求的同时，更可保护珍稀濒危物种，确保资源的永续利用 1 2 2 1 。再者，把伏毛铁棒锤培育为当地主栽中草药品种之，结合退耕还林还草实行林药、林草间 作种植，不仅是当地农业结构调整的有效途径，更是农民增收的重要举措。 1 3 2 生物碱组织化学研究概况 组织化学( h i s t o c h e m i s t r y ) 技术是通过化学或物理反应原理显示组织切片某种化学成分，进 行定位、定量及其与功能相关的研究。1 9 世纪初叶，法国植物学家拉斯帕伊在研究未本科植物的 受精作用时，首次发现了淀粉的碘反应。此后他还建立了蛋白质的黄色反应，硫酸对于糖醛及蛋 白质醛基反应等鉴定方法，因此他被认为是组织化学的创始人。生药的组织化学兼有显微鉴定和 s 宁夏大学硕 学化论史 第一章 概述 理化鉴定两种方法的内容，是将生药的切片滴加适宜的化学试剂，置于显微镜下观察所产生的沉 淀、结晶、颜色等现象，以便确定某种成分在生药组织中的分布。国内外对生物碱、树脂、蒽醌 类、酚类化台物等有过一些研究报道。 1 3 2 1 组织化学及其简要发展阶段 建立在形态学基础之上的组织化学属边缘科学范畴，是研究细胞和组织中的化学组成、定位 与定量以及代谢状态的科学，其根本的目的是联系形态、化学成分、功能来了解细胞或组织的代 谢变化。组织化学的研究方法主要有化学方法、类化学方法、物理学方法、显微烧灰法等。随着 科学技术的发展，一些先进的仪器设备，如激光共聚焦显微镜、原子力学显微镜等也渗透到组织 化学的研究中。在经历了解释生物界中生理现象的生理组织学阶段后，组织化学进入到显微化学 阶段，现今又步入到酶组织化学、电镜组织化学、定量组织化学和免疫组织化学等阶段。 1 3 2 2 组织化学在植物研究中的应用 ( 1 ) 寻找主要成分的分布与结构的关系，以确定最佳药用部位 如鲁高莲等 2 3 】在对黄连根茎的研究中发现，节部含小檗碱的细胞多，细胞中小檗碱的含量也 高，而节问相对较少，细胞内含量也低，在细长的节问( 习称“走茎”) 中小檗碱结晶量更少。因 此黄连生药中含走茎多的品质较差。根茎的分枝结构通常类似根茎中部，含小檗碱结晶多，从而 说明根茎分枝多对小檗碱的积累有利。因此，在黄连栽培时合理密植，促使黄连根茎节结密集， 多发分枝，避免“走茎”的形成，对提高药材质量有着重要意义。 ( 2 ) 观察不同年龄植物类药材主要成分变化规律，以确定最佳生长年限 刘文哲等( 2 4 j 对大黄的组织化学研究发现，2 年生根茎的射线细胞多呈桔红色，而1 年生者多 为黄色，说明2 年生大黄根茎中葸醌类化合物的含量高于1 年生根茎。蔡霞等1 2 5 】通过对不同直径 青藤及毛青藤茎中青藤碱的累积动态的研究表明：直径为0 3 c m 的茎中的青藤碱含量较少，直径为 0 5 c m 的茎中青藤碱含量较多，直径为0 7 c m 和l c m 的茎中青藤碱含量最高，因此认为采收l e n a 以上的藤茎，既可保证药材质量，又可保护资源。黄连眩副的组织化学制片表明：2 年生黄连的 根茎组织细胞中小檗碱的含量少，以后逐年增加，至第6 年，根茎细胞中小檗碱结晶最多，以后 含量不再增加。因此，黄连播种后6 - 7 年( 或定植5 - - - 6 年) 采挖，产量和质量高，节省了生产 成本。 ( 3 ) 研究活性成分在植物中的组