楊維平，吳瑞云

(1.湖北恩施職業(yè)技術學院，湖北恩施445000;2.中南民族大學生命科學學院，湖北武漢430074)

石杉科(Huperziaceae)植物是地球上現(xiàn)存的最為古老的維管植物類群，土生、附生或生苔蘚層中，直立或下垂。根著生主莖基部，常叢生于有機質豐富的松土或苔蘚層中，其不定根和真菌共生，菌絲代替根毛吸收營養(yǎng)、水分和礦物質。主莖短，具星芒狀中柱。枝有規(guī)律地等位二岐分叉等長分枝。葉螺旋狀排列，小型，無葉舌，無側脈，僅有一條中肋。孢子囊有小柄，扁腎形，定縫開裂，著生于莖、枝的葉腋，或僅聚生枝頂部葉腋，有時呈很長的、多回二叉分枝的下垂的線形孢子葉穗。孢子葉與營養(yǎng)葉同形或多少異形，并含葉綠體，較少地呈現(xiàn)高度的形態(tài)差異，質厚，呈龍骨狀。孢子具孔穴狀的紋飾。原葉體地下生，圓柱狀長圓形或線形，長達幾厘米，單一或分枝，有菌根，借助與真菌共生，能活數(shù)年不死，菌絲生于原葉體的外部細胞層內，也有生于腐殖土中，屬于全腐寄生。精子器和頸卵器生于原葉體背面，并有節(jié)狀隔毛混生。石杉科植物可以通過孢子生殖外，還可以通過芽孢生殖(春季枝頂端生有芽孢，落地即成新苗)和分株繁殖［1］。

石杉科2屬約150種，廣布于全世界，尤以熱帶中南美洲為最多，我國有2屬近50種，廣布全國［2，3］。

石杉科植物藥用最早見于《植物名實圖考》，全草可入藥，用于治療跌打損傷、肌肉痙攣、瘀血腫痛、坐骨神經痛、神經性頭痛、膽結石引起的劇痛。外用治療癰疽、疥瘡、燙火傷等。1972年中國科學院上海藥物研究所首次報道該科植物中的生物堿石杉堿甲(Huperzine A，HupA)，在動物實驗上有松弛橫紋肌的作用之后，又證明HupA是具有低毒、高效、可逆和高選擇性等優(yōu)點的乙酰膽堿酯酶抑制劑，對于治療重癥肌無力、中老年癡呆及提高記憶力具有良好的療效［4］。并對抑制有機磷酸中毒有一定的作用［5］。

雖然石杉科植物在我國各地均有分布，但該科植物植株生長極為緩慢，配子體和孢子體階段均需要與土壤中的特定真菌共生，形成菌根才能生長［6］。為了保護稀缺中藥資源，促進中藥資源的可持續(xù)利用，對其野生資源的保護和人工栽培的研究已成為迫在眉睫的任務，因此，廣泛開展石杉科植物資源的合理開發(fā)和應用研究，對提高我國植物資源的利用率有積極的意義。

1 藥物應用研究

1.1 石杉堿甲(HupA)

1.1.1 石杉科植物HupA含量研究

石杉科植物所含的最重要藥用物質是HupA。研究表明，石杉科植物中蛇足石杉、皺邊石杉、四川石杉、峨眉石杉、中華石杉和湖北石杉都含有HupA。但含量差異很大，以蛇足石杉含量最高，皺邊石杉次之［7，8］。

研究表明，不同地區(qū)的蛇足石杉所含HupA的量有一定差異，環(huán)境條件對蛇足石杉中HupA含量有較大的影響［9］。裴剛等的研究表明皺邊石杉中HupA含量與年平均溫度呈負相關，與土壤中速效K的含量呈正相關，皺邊石杉中HupA的含量隨著外界環(huán)境的改變而改變［10］。

研究表明，蛇足石杉不同器官所含HupA的量有一定差異;HupA在根、莖、葉中的含量以莖最多，其次為葉，根含量最少［4］。

1.1.2 藥理學研究

HupA為高效、高選擇性、可逆性的乙酰膽堿酯酶(AChE)抑制劑［11，12］。HupA在治療阿爾茨海默病方面的顯著療效［12］。近年研究還證明:HupA有神經保護和預防化學武器的潛力，引起各國藥學和軍事科學工作者廣泛關注和研究。它有明顯促進學習、記憶過程或明顯改善記憶障礙的作用，且選擇性分布在皮質海馬等與學習、記憶有關的腦區(qū)。HupA用于治療良性衰老性遺忘癥(Benign Senescent Forgetfulness，BSF)和阿爾采末病(Alzheimers Disease，AD)有良好療效［13］。

Ashani，Y.等從熱力學穩(wěn)定性方面報道了HupA抑制 AChE 的機制［14，15］。研究表明，HupA 作為AChE的抑制劑，具有良好滲透到中樞神經系統(tǒng)的功能和一個顯著的體內半衰期。臨床試驗結果表明，HupA可以安全和有效的長期治療阿爾茨海默氏癥的癡呆癥［16］。除了它的活動作為AChE抑制劑，最近的研究結果還顯示HupA擁有其他神經功能:1)抑制谷氨酸誘導產生有細胞毒副作用物質影響新生大鼠海馬和小腦神經元;2)其體內代謝中間產物，促進神經元樹突的成長［17，20］。由于有雙重藥理作用，Hupa提供了一個獨特和重要的活動，用于治療老年癡呆和記憶障礙［21，22］。

臨床研究證實:石杉堿甲制劑能有效改善中老年記憶功能減退，提高和恢復早老性癡呆患者的記憶、定向、判斷、語言表達等認知能力和生活自理能力;對由于精神分裂癥等精神疾病引起的記憶功能減退，如思維聯(lián)想障礙、感情障礙、幻覺和感知障礙具有良好的改善作用;也可用于治療和改善腦血管障礙引起的認知，記憶功能障礙及血管性癡呆;用于改善其他各種原因如:正常人用腦過度，精神緊張及神經衰退造成的記憶功能減退，酗酒，吸煙，藥物，重金屬等造成大腦認知，記憶功能減退［21－24］。

毒理學研究表明石杉堿甲是無毒的，沒有顯著的副作用［25］。

1.2 杜鵑素

皺邊石杉含有杜鵑素，藥理實驗表明:杜鵑素對改善呼吸系統(tǒng)的作用明顯，具有祛痰、鎮(zhèn)咳、平喘的功效［26］。皺邊石杉的杜鵑素一般4月份含量最高，其次是7月份，最低為11月份［27］。

1.3 黃酮類化合物

蛇足石杉的另外一種重要的藥用成分黃酮類化合物，具有抗腫瘤、抗心腦血管疾病、抗病毒、抗衰老以及抗輻射等作用［28］，從而顯得格外引人矚目。

2 人工繁殖研究

2.1 莖尖組織培養(yǎng)

石杉科植物莖尖組織培養(yǎng)成功的關鍵是滅菌，對蛇足石杉莖尖組織培養(yǎng)滅菌方法的研究中，沈曉霞等經過多種滅菌方法比較，發(fā)現(xiàn)蛇足石杉莖尖外植體的滅菌十分困難。第1次滅菌后，能在14～15天內不污染的滅菌方法最有效。說明表面滅菌已完全，分析后得出一個新推斷，蛇足石杉組織內部含內源真菌，經過2周培養(yǎng)后逐漸出現(xiàn)污染，將2周后出現(xiàn)污染的外植體同樣方法再次滅菌后培養(yǎng)，一般蛇足石杉的莖尖需經過3～4次滅菌后才能完全除去真菌，滅菌成功率相對較高，可達42%。多次滅菌一般采用20%的次氯酸鈉溶液滅菌15 min或0.1%的升汞溶液滅菌3 min的效果最好，其余方法，因為過程復雜，成功率反而降低［29］。

2.2 扦插繁殖

盛束軍等通過扦插試驗，采用不同濃度水平的吲哚丁酸，萘乙酸，生根粉和吲哚丁酸+萘乙酸等藥劑處理千層塔插條，結果顯示萘乙酸處理，促進發(fā)根的效果很差，認為萘乙酸可能具有抑制千層塔扦插生根的作用或濃度太過。高濃度的吲哚丁酸可提早發(fā)根的時間和發(fā)根率，促進根的發(fā)育，增加根的分叉率，從而有利于千層塔插條的生長發(fā)育。吲哚丁酸促進生根可能是由于經處理后插條的呼吸率上升，使基部的氨基酸提高，并且在基部積累含氮物質，調動上部物質運輸下來，從而形成愈傷組織，進一步促進根的發(fā)育［30－32］。

2.3 孢子繁殖

王小理等研究了芽孢在石杉科植物無性繁殖中的作用。結果表明，芽孢體由芽孢和芽托部組成，前者是6個小葉圍住的小芽，后者為具有6個鱗狀葉的柄狀體;芽孢脫落后1周開始萌發(fā)并進一步發(fā)育為芽孢植株;芽孢體發(fā)生枝條平均有5個芽孢發(fā)生。根據(jù)王小理等對芽孢體殘基初步調查結果，自然條件下，南川石杉芽孢的發(fā)生數(shù)量大約在3～5個。南川石杉年縱向生長量在1.5～2.5cm之間;以這個數(shù)值測算，從芽孢萌發(fā)到成長為一株可產生芽孢或者孢子的成熟孢子體，大約需要4～6年［33］。

石杉屬植物主要有兩種方式繁殖，孢子繁殖和芽孢繁殖。孢子繁殖從孢子萌發(fā)到配子體成熟周期較長，需要2～5年，配子體個體較小，培養(yǎng)困難;芽孢個體較大，形態(tài)特殊，是無性繁殖研究良好的材料。開展石杉屬植物芽孢培養(yǎng)工作，將為本屬植物的繁殖提供新的思路，有助于資源的保護和可持續(xù)利用［6］。

3 其他方面應用研究

從蛇足石杉中分離到了近200株內生細菌、150株內生真菌。經形態(tài)及生理生化特征分析以及分子鑒定，對其培養(yǎng)條件進行了初步優(yōu)化，為進一步研究和將其應用于生物防治提供依據(jù)［34］。龔玉霞等采用內生菌常規(guī)分離法對健康的蛇足石杉植株體內的內生真菌進行了分離和篩選，結果表明:部分菌株對病原菌有不同程度的抑制作用，其中對油菜菌核病菌抑制率達100%的有37株，對蘋果炭疽病菌抑制率達100%的有27株［35］。

范鐵芳等從皺邊石杉中分離純化內生菌J060918，以馬鈴薯液體培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)，得到發(fā)酵產物四草酸鉀，通過優(yōu)化試驗，可實現(xiàn)四草酸鉀的相對最優(yōu)化積累［36］。

4 結語

目前，在我國近50種石杉科植物中，已被開發(fā)利用的只限于蛇足石杉等極少數(shù)種屬。自然狀態(tài)下蛇足石杉植株生長緩慢，植株矮小，對環(huán)境要求苛刻，環(huán)境的變化與森林面積的持續(xù)縮減已對其生存構成了嚴重威脅，資源再生相當困難。且都以采集天然居群為手段，缺乏人工繁殖技術，難以規(guī)?；a，再加上石杉堿甲在植物體內的含量甚微，因此石杉堿甲制劑價格極其昂貴。蛇足石杉這類較低等且伴有內源真菌的蕨類植物離體培養(yǎng)也十分困難［50］。為了滿足社會的需求，應加大對石杉科植物的生長習性和生物學特性方面的研究，為人工大量栽培提供技術指導，以減緩野外掠奪性采集造成的生態(tài)破壞和物種滅絕趨勢。加大對石杉堿甲類似物的合成和開發(fā)力度，尋找具有同等藥效的化合物，為人類健康和社會發(fā)展做出更大貢獻。

另外，我國的野生石杉科植物資源豐富，有些種類植物姿態(tài)優(yōu)美，體型小巧，頗具觀賞性，是優(yōu)良的垂直綠化材料、盆景材料和點綴材料。石杉科植物有很高的園藝應用潛力。既具觀賞性又有藥用價值，必將成為未來花園和藥園的重要植物材料。

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