《科技创新与品牌》杂志社创新成果

濒危药用植物“印度獐牙菜”落户青藏高原

杯中育苗杯中育苗


        印度獐牙菜属龙胆科(Gentianaceae),是一种药用植物,主要分布在海拔1200~3000米的克什米尔、尼泊尔、不丹及海拔1200~1500米的印度卡西山温带地区,也可在海拔1200~2100米的半温带地区的山坡、河谷、林下的草丛中生长,常伴生于群落中,也有小片集中分布,能够在各种富含腐殖质的沙质粘土上生长,同时也可在被砍伐焚烧森林的空旷地上生长,具有一定的耐寒能力。
        印度獐牙菜在印度等国被用作健胃、滋补强身、保肝、调节内分泌、清热和治疗皮肤病的药物,特别是在印度现代及传统医药Ayuveda、Unani和Siddha中普遍应用,并被收载于爱丁堡药典(Edinburgh Pharmacopoeia)、英联邦·印度药典(British and India Pharmacopoeia)和美国药典之中。印度獐牙菜(藏语“甲蒂”)是藏医药治疗肝胆疾病的首选药物,疗效确切、使用历史悠久、公认度高,在经典藏医药著作《月王药诊》、《四部医典》和《晶珠本草》中均有详细记载,被藏医尊称为蒂达之上品。随着现代药理学研究的不断深入,印度獐牙菜的药理作用越来越得到人们的重视。研究表明,印度獐牙菜具有局灶性缺血再灌注损伤的保护作用,保肝作用,降血糖作用,抗炎作用,抗利什曼原虫作用,抗癌、抗氧化作用,抗溃疡作用,对单胺氧化酶及CNS的抑制作用,另外还具有抗疟疾、驱虫、抗真菌,预防和治疗艾滋病、流感、结核病等免疫缺乏疾病的作用。我国不产这种药材,1300年来一直由尼泊尔进入西藏、青海等地区,为藏医大量进口的主要藏药材之一。


领导专家试验田现场评估领导专家试验田现场评估

越冬实验统计工作现场越冬实验统计工作现场


        但是,随着使用量、使用频率的快速增加,印度獐牙菜的野生资源面临枯竭,已被印度国家药用植物委员会列入一级濒危药材行列。因此,国际上开展了对印度獐牙菜人工栽培的大量研究,但由于其种子较小、土壤中发芽率低、栽培管理条件要求苛刻、成苗难等技术问题,到目前为止,最好的结果仅仅完成了印度獐牙菜组织培养的苗期研究,人工栽培的种子出苗率等问题亟待解决。有鉴于此,我们针对印度獐牙菜人工栽培的种子出苗、促抽薹、开花以及杯中育苗等温室栽培技术和成苗、越冬等大田栽培技术进行了攻关,实现了印度獐牙菜温室完整生活周期和大田苗成活2年并顺利越冬的人工栽培。与国内外同类技术相比,该系列技术具有显著的创新性、先进性和实用性特点,达到国际领先水平。
        中国科学院西北高原生物研究所在温室环境中完成了印度獐牙菜从种子—出苗—抽薹—开花—种子的一个完整生活周期,在世界上首次人工栽培成功。为此,西北高原生物研究所主要在以下几方面进行了攻关。
        原产地生长环境实地考察及种子采集。印度獐牙菜由野生到人工引种栽培成功,关键是种子。我国不产印度獐牙菜,国内外也未见有印度獐牙菜种子交易的报道,因此引种栽培首先需解决种子的问题。同时,由于野生印度獐牙菜是长期适应生长环境,经过不断地自然选择而形成的,因此要想将野生种进行人工引种栽培,并希望获得成功,就必须充分掌握它们的生长习性和生殖方式,了解它们的生长环境条件。为此,2004年10月课题组组织人员到尼泊尔Jiri地区,对印度獐牙菜的生长环境进行实地考察并采集了优质种子。
        印度獐牙菜种子的检验。首次对印度獐牙菜种子的千粒重、净度、含水量进行检测,得到种子的千粒重为0.0205g左右、精制种子的净度为82.39%、含水量为8.64%。进一步了解印度獐牙菜种子的特性,为下一步的栽培工作做好充分的准备。同时为保证种子的活力,对印度獐牙菜种子的储藏条件进行了选择。
        攻克了印度獐牙菜种子的萌发难关。种子发芽率的高低关系到种子是否适宜播种,以及播种量的多少。一般在播种前要进行发芽实验,从外地引进的种子此项工作更为必要。我们在实验室应用一些物理、化学的方法来促进种子萌发,确定最佳萌发条件。以发芽率、发芽势、发芽指数等为指标来优化最佳萌发条件,将几种关键技术组合应用,攻克了印度獐牙菜种子萌发难关。
        杯中育苗及组织快繁试验研究。以印度獐牙菜的叶片为外植体,通过正交实验优化诱导不定苗形成的最佳培养条件,建立了离体条件下印度獐牙菜植株再生体系。同时在温室可控的条件下,利用纸杯进行了规模化育苗试验,这是迄今为止首批由种子直接获得的印度獐牙菜土壤苗。该系列技术,为印度獐牙菜在青藏高原地区人工种植过程中进行遗传改造和品种改良,提供了物质基础。
        印度獐牙菜的温室栽培试验。温室栽培是整个项目的关键,也是印度獐牙菜成功引种的关键环节。在温室条件下,攻克了印度獐牙菜种子萌发、土壤出苗、幼苗的遮荫管理、成苗、促抽薹、开花及病虫害防治等关键技术,完成了印度獐牙菜从种子-出苗-抽薹-开花-种子的一个完整生活周期,在世界上首次人工栽培成功。通过温室的栽培种植积累经验,指导大田的栽培试验,进而实现大面积的推广种植和GAP(中药材生产质量管理规范)生产基地的建立。
        印度獐牙菜的田间栽培试验。田间试验突破了印度獐牙菜在高纬度、高海拔地区的播种方式、成苗、壮苗、灌水及遮荫等大田生长和越冬的关键技术,在世界上首先实现大田苗成活2年并顺利越冬的人工栽培。
        栽培与野生印度獐牙菜主要有效成分的HPLC分析。HPLC分析结果表明,野生印度獐牙菜全草中水溶性的主要四种苷类成分獐牙菜苦苷、龙胆苦苷、芒果苷和异荭草苷在温室栽培印度獐牙菜中齐备,并且栽培品中獐牙菜苦苷和芒果苷的含量高于野生植物3~5倍。脂溶性的两种成分齐墩果酸和熊果酸,在栽培品中含量稍低。
        印度獐牙菜的栽培成功,解决了其人工栽培难以成活的世界性技术难题,并解决了藏医药1300年以来印度獐牙菜长期大量使用但面临资源枯竭的实际问题,弥补了我国不产该药材的空白,对藏医药事业的发展具有长远的促进作用。