1、毕业论文 文献综述 生物工程 青钱柳研究进展 摘要： 青钱柳系胡桃科青钱柳属，为中国特有的单种属乔木植物，是国家重点保护的濒危植物之一，研究发现其树叶具有许多生物活性。本文对青钱柳的生物学特性、资源分布、树种培育、有效成分、生物活性及产品开发等方面的研究进展进行了较为全面的介绍与分析。 关键词： 青钱柳；生物学特性；繁殖；有效成分；生物活性；价值；研究进展。 1. 生物学特性与资源分布 1.1 生物学特性 青钱柳 (Cylocaya palirus)又名铜钱树、摇钱树，为胡桃科青钱柳属植物，该属仅有青钱柳一种，是 集用材、绿化、茶饮保健、药用治疗于一身的珍稀树种。其树形象柳树，果实如古铜钱，约
2、 10 个果实串生在一起，层层叠叠，颜色碧绿，故名“青钱柳”。叶为单数羽状复叶，小叶 7 9 片，革质。花期 3 4 月，单性，雌雄同株，雄柔荑花序 2 4 条成 1 束集生在短总梗上，雌柔荑花序单独顶生。果序轴长 25 30 厘米，果实有革质水平圆盘状翅，顶端有 4 枚宿存花被片及花柱。 10 月果实由青转黄时采摘，去翅混砂贮藏。冬播或春播，种子外壳坚硬，播种前需用温水浸种 2 3 天，每斤种子 2800 粒左右，每亩播种约 20 斤【 1】。 我国从 1970 年开始对青 钱柳进行药用开发研究，结果表明，青钱柳具有明显的降血糖、降血压、减肥、抗肿瘤、抗衰老、抗过敏、清热解暑、提高人体免疫力
3、、促进新陈代谢等多种功效，尤其对治疗糖尿病有显著疗效【 2】。青钱柳叶含有丰富的矿质营养素，在水中可溶解 10% 以上的元素有钾、镁、锌、锰、硒、镍、铜和锂，能有效地降低血糖和尿糖，可治疗糖尿病。 1.2 生长环境 青钱柳树大喜光，幼苗稍耐阴，喜生于温暖、湿润、肥沃、排水良好的酸性红壤或黄红壤。适生于湿度较大的环境 ,在土壤干旱瘠薄的地方生长不良。青钱柳根系发达，每年有大量的凋谢物，分解速率高，是 良好的肥料树种，与常绿针叶树种混合造林后，可改善土壤结构，提高土壤肥力，并能充分发挥涵养水源的功能。青钱柳常与银鹊树、大叶楠、青冈、紫楠、浙江柿、香槐、柳杉等混生，组成常绿与落叶阔叶混交林群落【 3
4、】。 1.3 资源分布 青钱柳产于长江以南，分布范围很广，南至华南，东达台湾，西至西南，多生于海拔420 2500m 的山区、溪谷、林缘、林内或石灰岩山地，主要分布在安徽、江西、江苏、浙江、台湾、湖北、湖南、四川、贵州、广西、广东和云南等地， 常集中分布在海拔 400 800m的山地阔叶林中。 2.青钱柳繁殖技 术 青钱柳是我国重点保护的濒危植物之一，具有很高的开发应用价值。但是，现有的青钱柳资源主要是天然林，不仅数量少，而且多零星分布于深山老林和一些自然保护区中。目前，国内外尚无大量人工繁殖和栽培青钱柳的成功经验，影响了青钱柳的开发利用和产业化进程。青钱柳资源的人工培育问题十分重要，对青钱柳
5、繁殖技术研究的探索主要包括有性繁殖和无性繁殖。 2.1 有性繁殖 青钱柳的繁殖以有性繁殖为主。 10 月果实由青转黄时采摘，去种翅后混沙贮藏，冬播或春播均可。青钱柳种子具有深休眠的特性，一般播种后需隔年甚至 2 年才能萌发，自然发芽率 低，仅为 0.1% 0.2%【 4】，天然状态下，这一生殖障碍可能是导致青钱柳致濒的主要原因。但人工处理可以大提高种子的发芽率，并打破深休眠，提早发芽。史晓华等【 5】研究指出：青钱柳种子坚硬外壳是导致其强迫休眠的主要原因，它既束缚了种胚，又影响了透气性，但仍具有透水性；其次，种子还存在着生理休眠。杨万霞认为青钱柳种子属于综合性深休眠类型，种皮在一定程度上阻碍了
6、胚与外界的水气交换；同时，种皮内积累了大量的抑制物质，使幼胚进入深度休眠状态【 6】。因此，在有性繁殖方面，种子发芽技术一直是研究的重点和难点。尚旭岚等【 7】采用离体胚培养技术使种子很快萌发并在短期内迅速成苗，这种无菌苗经炼苗移栽 1 个月后均能成活，大大缩短了发芽时间。 近几年来众多学者对其进行了研究，人们除了对种子进行湿沙埋藏与温水浸泡【 8】等催芽外，还对种子采用低温层积、酸蚀和赤霉素处理，以提高种子的发芽率，缩短育苗周期【 9】。史晓华、方升佐等【 10】利用酸蚀种子，湿沙层积一冬，萌发温度 25，发芽率达到 87.15 %。宋祖祥等采用赤霉素处理种子，不仅能提高种子出苗率，还能有效
7、缩短育苗周期。 2.2 无性繁殖 无性繁殖由于它能保持繁殖母体的遗传性，可以克服某 些树种因种子休眠等问题而带来的一系列困难，所以长期以来一直被广泛采用【 11】。由于青钱柳种子发育差，自然更新能力弱，且大多呈零星分布，利用无性繁殖技术扩大其种群数量就显得格外重要。 迄今为止，有关青钱柳无性繁殖方面的研究主要有扦插、组织培养和离体胚的培养。扦插。青钱柳属难生根树种。宋祖祥自 1993年开始对青钱柳的扦插繁育进行了大量的试验，但扦插成活率近于零；夏小华【 12】等采用 ABT生根粉处理，扦插成活率仅为 2%，用 QI生根粉处理，扦插成活率为 16%，用 QInc生根粉处理的扦插成活率最高，可达到
8、 41%。郭 春兰等【 13】用 SJcl处理插穗，生根率达到了 45.6%。对生产应用而言，这种扦插成活率还是偏低。须继续加强生根调节剂种类、浓度、配比、母树年龄、枝条发育程度及外界环境条件等影响因子的系统研究，优化出提高扦插成活率的配套措施。组织培养。胡冬南【 14】等以青钱柳一年生枝条的茎段为外植体，诱导出愈伤组织，但其进一步研究的效果不理想。基本培养基种类是影响青钱柳离体胚萌发和成苗最关键的因素，在萌发和成苗两个阶段都以 WPM为适宜基本培养基。此外，嫁接是植物繁殖的重要方法之一，能保持植物的优良品种特性，增强植物对环境 的适应能力。 3. 有效成分研究 青钱柳中含有多种化学成分。目前
9、，对青钱柳化学成分的研究主要集中在青钱柳的黄酮类化合物、多糖、三萜、酚酸、无机元素和氨基酸等方面。 3.1 黄酮类化合物 谢明勇等【 15】采用溶剂萃取及多种色谱技术分离纯化，确定从青钱柳中分离得到山奈酚、槲皮素和异槲皮苷 3个黄酮单体化合物，并用反下高效液相色谱法对其含量进行了测定， 分别测得其在甲醇和水提取物中的含量为：山奈酚 0.0387%， 0.0337%；槲皮素 0.0615%， 0.0603%；异槲皮苷 0.543%， 0.464%。李俊 等【 16】对 75%乙醇提取物的丙酮萃取部分进行分离，得到 4个黄酮类化合物，经鉴定为：槲皮素 (I)，山柰酚 (II)，山奈酚 -7-0-
10、-L-鼠李糖(III)，山奈酚 -4-甲醚 -7-0- -D-甘露糖 (IV)。张晓【 17】等从青钱柳叶的乙醇提取物中分离得到 3-O- -D-吡喃葡萄醛酸苷。舒任庚【 18】等从青钱柳正丁醇部位得到 3个黄酮类化合物，分别为槲皮素 3-氧 - -L-鼠李糖苷、 3-氧咖啡酰基奎宁酸丁酯。谢明勇【 19】在 对青钱柳中黄酮苷含量进行了测定后，同茶叶中的黄酮苷化合物含量相比较，发现青钱柳中的含量高于茶 叶。 3.2 无机元素 李磊等【 20】对青钱柳叶中无机元素进行了系统研究，发现青钱柳中不仅含有人体必需的钾、钙、镁、磷等常量元素，而且还含有对人体保健有重要作用的微量元素锰、铁、铜、铬、锌、硒
11、、钒、锗等。其中钾、钙、镁质量分数高于 3000 g/g ，锰、铁的质量分数在 100l000 g/g之间，锌、铜、钠、镍的质量分数为 10 100 g/g，尤其是锌的质量分数 (67.8 g/g)比较高。铬、硒、钒的质量分数分别为 4180 g/g ， 0.68 g/g和 5.66 g/g。该研究还发现，与普通植物相比，与糖代谢 和胰岛素作用密切相关的元素镍、铬、钒、硒的质量分数较高，其中铬、镍、钒的质量分数大约为茶叶的 10倍，而硒的含量还略高于紫阳富硒茶中硒的平均质量分数 (0.16 g/g)。在青钱柳所具备的降血糖、降血压和降血脂等功能方面，上述元素可能起到了重要作用【 21】。 3.
12、3 多糖 李磊【 22】等采用超声波萃取，从青钱柳中提取到一种多糖复合物，经动物实验证明该多糖复合物为降血糖的有效成分。谢建华等采用正交试验设计对青钱柳多糖提取工艺进行了优化。谢建华【 23】等采用蒽酮硫酸法，用精制青钱柳多糖测得青钱柳多糖对葡萄糖的换算因 子，测得江西修水青钱柳中多糖质量分数为 4.39 %。陈木森【 24】等对不同采集期的青钱柳叶中多糖质量分数进行了测定，结果显示青钱柳叶在 5 8月的多糖质量分数为 2.19 %。舒任庚【 25】对青钱柳嫩叶中多糖质量分数进行了测定，得率为 0.653 %。目前认为对于多糖的测定方法没有统一的标准，由于原料差异以及测定方法的不同，导致测定结
13、果相差很大。 3.4 三萜类 1992年 ,杨大坚等【 26】首次从青钱柳中分离得到甜茶树甙 A(Cyclocarioside A)。 1995 年，舒任庚等【 27】从青钱柳叶提取物亲脂性部 分分离出青钱柳甙 I(Cyclocarioside I)、青钱柳甙 (Cyclocarioside )、青钱柳甙 (Cyclocarioside )。这些化合物均为达玛烷型三萜皂甙，都是首次从自然界得到，为胡桃科独有。其中青钱柳甙和青钱柳甙中的C32C4碳链断裂与一般的达玛烷型四环三萜不同，而形成半达玛烷型四环三萜。钟瑞建【 28】等从青钱柳叶中分出了 4个五环三萜成分，分别为 2a-羟基熊果酸，青钱柳
14、酸 B(Cyclocaric acid B)、 Ar-junolic acid和青钱柳酸 A(Cyclocaric acid A)。其中 Arjunolic acid、青钱柳酸 A、青钱柳酸 B为齐墩果烷型五环三萜类化合物， 2a2羟基熊果酸为乌斯烷型 (或称 a2香树脂 )五环三萜类化合物。 2005年，舒任庚等【 29】对青钱柳的低极性部位进行了研究，从中得到 3个三萜类成分，经理化常数测定和光谱分析鉴定为齐墩果酸、乌苏酸和 epikatonic酸， 均系首次从该植物中分离得到。 3.5 酚酸类 舒任庚等利用柱色谱等方法从其嫩叶提取物中分离得到 6个酚类化合物，分别鉴定为原儿茶酸、香草酸、
15、反式对羟基桂皮酸、岩白菜内酯、 3-O-(E-4-coumaroyl)-quinic acid和 5- O-(E-4-coumaroyl)quinic acid ，除香草酸外其余均是首次从青钱柳属植物分离得到。李俊等【 30】等利用柱层析、硅胶薄层层析和 Sep hadex L H220柱层析从青钱柳叶乙醇体积分数 75%提取物氯仿萃取部分中分离出 -乳香酸、 -乳香酸和 4-羟基 -3-甲基苯甲酸。此外，从青钱柳中鉴定出的酚类成分还有没食子酸、儿茶素和苯甲酸【 31】。 3.6 蛋白质与氨基酸 青钱柳干叶含蛋白质 17.7%，基酸种类齐全 (17种 )，人体必需氨基酸中 ，除色氨酸没有检出，
16、蛋氨酸质量分数 (0.073%)较少外，其它 6种必需氨基酸都比较丰富。 3.7 稀土元素 青钱柳中含有所研究的 l5种稀土元素。 La、 Ce、 Y、 Pr、 Nd、 Gd、 Sm、 Dy等 8种元素含量相对较高，占稀土元素总量的 96.7%。在所有稀土元素中， Lu、 Yb、 Tm、 Er、 Ho和 Tb在水中的溶出率大于 50%。轻稀土元素在人工胃液中比在水溶媒中的溶出率高，而重稀土元素的溶出特征正好相反。 3.8 其他有效成分 青钱柳中还含有维生素 A、维生素 E、蒽醌、内酯、胡萝卜素及胡萝卜苷、 -谷甾醇、咖啡因、棕 榈酸、硬脂酸、山俞酸、肌醇等化合物【 32】。 4. 生物活性 4
17、.1 青钱柳的药用价值 4.1.1 降血糖作用 糖尿病高血糖的顽固性和并发症的严重性，是糖尿病预防和治疗的重点。寻找有效的降糖药和治疗糖尿病并发症的药物，成为糖尿病治疗的关键。近年来，越来越多的研究证明，青钱柳具有明显的降血糖作用，其作用机理可能是通过恢复病变胰岛细胞的结构和功能或增加外围组织的胰岛素受体【 33】而起作用。青钱柳中所含的甾萜类化合物、内脂等成分可能有抑制血糖升高的作用【 34】，同时所含微量元素锌对降血糖也起重要作用。 何明【 35】等研究发现江西梅山降糖神茶 (主要原料为青钱柳 )对四氧嘧啶糖尿病模型大鼠连续 4周注射 316g后，大鼠空腹血糖明显降低，糖耐量增高，但对正常
18、大、小鼠血糖无明显影响。易醒【 36】等选用昆明种小鼠静脉注射四氧嘧啶，选择性破坏胰岛细胞，造成小鼠实验性糖尿病模型，尔后用青钱柳提取物给该小鼠灌胃，测其空腹血糖，观察血糖及体重变化，结果发现，青钱柳 70%乙醇提取物和青钱柳多糖复合物具有显著降血糖作用。 植物中具有降血糖作用的成分归纳起来有 :萜类及皂甙、多糖类、多肽及氨基酸类、生物碱、黄酮类及不饱和脂肪酸类等。 其中，多糖类成分具有非细胞毒性作用和良好的降血糖效果。李磊等通过四氧嘧啶小鼠模型验证了青钱柳多糖能增强糖尿病小鼠对葡萄糖的耐受力，灌胃青钱柳多糖 4周后，小鼠血糖值比糖尿病模型组降低 41.3% ，证明青钱柳多糖具有显著的降血糖作
19、用。徐明生等，以不同浓度提取物分别灌胃实验性四氧嘧啶糖尿病小鼠，研究其降血糖作用，结果也表明：青钱柳可增强糖尿病小鼠的葡萄糖耐受能力。另据报道，青钱柳制剂确有降低血糖作用，而且对正常血糖无影响，不会引起低血糖反应，是一种治疗 II 型糖尿病的辅助疗法，对耐糖量下降和轻 II型糖尿病可配合饮 食控制单独应用【 37】。 4.1.2 降血压作用 黄敬耀的研究表明，青钱柳嫩叶的水提物和醇提物对家兔有显著的降压作用，同时使呼吸加快加深，明显促进小鼠肠道蠕动，延长其常压缺氧的存活时间。两者相比，水提物的药理作用更为显著【 38】。 4.1.3 降血脂作用 研究表明，青钱柳中所含的三萜类化合物具有降血脂作
20、用，微量元素硒能有效改善脂质代谢【 39】。 Kurihara和 Hiroshi对青钱柳能否抑制消化脂肪酶、降低血浆甘油三酯水平进行了研究。结果表明：钱柳提取物对口服猪油和橄榄油溶液的小鼠血浆 TG水平的抑制率分 别为28.6%和 24.1%，体外对胰脂肪酶显示出抑制活性，表明青钱柳可能通过抑制消化脂肪酶活性来降低血脂水平【 40】。 4.1.4 调节胆固醇作用 易醒等【 41】通过喂饲高脂饲料建立大鼠实验性高胆固醇血症模型，观察青钱柳对动物血清胆固醇的调节作用和对体重及肝重 /体重比值变化的影响。结果表明，青钱柳可抑制大鼠血清总胆固醇的升高，使肝重 /体重比值升高。 4.1.5 增强机体免疫
21、功能作用 黄贝贝等【 42】将粉状青钱柳用生理盐水溶解，分不同剂量喂服小鼠，通过测定小鼠巨噬细胞的吞噬功能和小鼠脾 T淋巴细胞的增殖能力 ，来研究青钱柳对小鼠免疫功能的影响，结果表明：青钱柳有提高脾淋巴细胞自发增殖的作用，并且在适当剂量下，能增强脾淋巴细胞对伴刀豆球蛋白 A(ConA)诱导的反应能力，且一定剂量的青钱柳有增强巨噬细胞的吞噬功能。说明青钱柳对小鼠免疫功能有一定的增强作用。 4.1.6 抗氧化、防衰老作用 青钱柳的抗氧化性比较高，具有天然抗氧化剂的应用价值。这可能与其含有黄酮类化合物有关，黄酮类化合物具有多酚结构，能够提供活泼的质子，与自由基结合成较稳定的产物，因而有较强的抗氧化作
22、用。此外，青钱柳的抗氧化和防衰老作用可能与其含有的 微量元素和有机成分有关。硒是人体血红细胞中谷胱甘肽过氧化酶的重要成分，具有抗氧化、保护细胞膜和心血管的作用。维生素 E是一种有效的抗氧化剂，与硒结合是一种重要的体内自由基清除剂。研究表明，青钱柳所具有的多种保健功能可能与其含有较多的微量元素硒、胡萝卜素和维生素 E等有关【 43】。 4.1.7 抗疲劳作用 陈家群【 44】通过建立动物一次性力竭运动模型，探讨了青钱柳对训练小鼠抗疲劳能力的影响，研究发现青钱柳具有较强的抗疲劳作用，可以有效抑制运动过程中小鼠 Hb含量的下降，提高有氧代谢能力，延缓运动性疲劳的发生，延长 小鼠至力竭的运动的时间，其
23、原因可能是青钱柳中含有咖啡因，咖啡因具有增强大脑皮层兴奋过程、振奋精神、祛除疲劳等功效。 4.1.8 抗肿瘤作用 青钱柳中的很多成分都有抑止癌细胞的作用：如三萜，多糖，甾体，黄酮等。刘昕等【 45】采用噻唑蓝 (MTT)法，研究了青钱柳多糖对人宫颈癌 HeLa细胞和人脐带内皮细胞 (HU-VEC)生长的影响。 4.2 青钱柳的抗菌作用 黄贝贝等【 46】测定了不同浓度的青钱柳提取物对试验菌的抑菌 (细菌、霉菌 )效果，结果表明：青钱柳提取物在体外对金黄色葡萄球菌、乙型溶血性链球菌等革 兰氏阳性菌具有较强的抗菌作用；而对大肠埃希氏菌、铜绿假单孢菌等革兰氏阴性菌的抗菌作用不明显；对黄曲霉、烟曲霉等
24、霉菌的抗菌作用不明显。 4.3 青钱柳的材用和观赏价值 青钱柳树形优美，果实形如铜钱，观赏价值极高，是良好的园林绿化树种；青钱柳顶端生长优势明显，干形通直，材性好，木材轻软，有光泽，心材不明显，纹理交错，加工容易， 胶粘、油漆性能良好，为家具良材。 5. 青钱柳开发利用前景与展望 青钱柳是我国独有的珍稀药用植物，含有无机成分、三萜类成分、黄酮类化合物、稀土元素等多种有效药用成分，具有降血糖、降 血脂、降血压、调节胆固醇、增强免疫能力等多 种药用价值。 以无毒、安全、热量低、品质优又具有保健作用的天然甜味剂来代替蔗糖和人工合成的甜味剂，是国内外开发利用的热点，也是科技工作者迫切需要解决的大课题，
25、青钱柳中所含的天然甜味剂，是满足这一需求的理想成分，具有重要的开发利用价值。 硒与维生素 E结合是一种重要的体内自由基清除剂，青钱柳的抗氧化、抗衰老作用可能与之密切相关，可开发一些以青钱柳为原料的新型营养保健品和药物剂型。 加强对青钱柳人工资源的培育具有重要的经济价值和生态意义。就青钱柳人工资源培育来看，有性繁 殖的技术研究已达到一定水平，如休眠的打破，休眠机制应继续深入研究；无性繁殖技术还有待于进一步研究，如扦插、嫁接技术，特别是组织培养技术，它是工厂化育苗的重要措施，也是科研工作的重要辅助手段，必将是今后的研究重点之一，可为今后青钱柳的开发利用和产业化经营提供依据。 参考文献： 【 1】林
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