姓名：曹曾 专业：森林资源保护与游憩 学号：201111265 班级：2011级1班 指导老师：黄琼
摘要：曼地亚红豆杉是东北红豆杉和欧洲红豆杉的天然杂交种。其紫杉醇含量较高，是利用红豆杉树皮提取抗癌药物的紫杉醇的最佳替代品。本文主要综述我国对于曼地亚红豆杉在生物学特性、生理生态、繁殖技术、细胞悬浮培养及紫杉醇的分离纯化工艺研究等方面的研究进展。以期对曼地亚红豆杉产业链的发展提供依据。 关键词：曼地亚红豆杉；紫杉醇；研究进展
红豆杉为红豆杉科（Taxaceae）红豆杉属（Tacxus）植物常绿乔木或灌木，雌雄异株、异花授粉，为典型的阴性树种。常处于林冠乔木第二、三层，散生，生长缓慢[1]。目前共有11个品种，分布于南半球的只有澳洲的（Austrotaxus Spicata），其余主要分布在北半球的温带及亚热带地区。我国境内主要分布有4个种1个变种,分别为云南红豆杉（Taxus yunnanensis Cheng et LK.Fu.）、南方红豆杉（T.chinensis van.maire.）、西藏红豆杉 （T.cuspidata Sie
b.et Zucc）、东北红豆杉（T. Zucc）、中国红豆杉（T.chinemis Rehd）。但是这些品种的红豆杉现存野生资源少，是国家规定的一级保护植物[2]。
自20世纪60年代，美国科学家从短叶红豆杉（T.Brevifolia）树皮中分离得到一种对多种癌症有明显疗效，作用机理独特的天然二萜类抗癌活性物质——紫杉醇后[2]，红豆杉就成为继阿霉素、顺铂以后，15年来被认为是多种癌症疗效好、副作用小的新型抗癌药物，被誉为“晚期癌症患者的最后一道防线”，素有“植物黄金”之称[3]。其销售量在抗肿瘤药物中排名全球第一。到目前为止，发现紫杉醇只存在于裸子植物红豆杉科的红豆杉属和澳洲红豆杉属中。但红豆杉类植物生长十分缓慢，原植物中的紫杉醇含量很低，且主要分布在树皮中。因此，寻红豆杉树皮的替代源是当务之急[4]。
1 曼地亚红豆杉研究概况
在过去的十多年里，我国大力开展了红豆杉的育苗和替代资源途径的研究。“八五”期间，红豆杉资源的保护、利用开发项目就列入国家星火计划，中国林业部下达了作为新技术项目的“红豆杉原料林营造技术研究”课题。云南省政府把治癌药物紫杉醇及红豆杉系列
产品的开发列入“九五”期问“18项生物资源开发工程项目”之一。“八五”期间，四川省科委也组织中国科学院成都生物研究所等单位开展“珍稀濒危资源植物（红豆杉）的保护与开发”的攻关研究。几处大规模的红豆杉扦插基地己经建立[5]。“曼地亚红豆杉快繁育苗技术体系研究”的课题己于2004年被教育厅列为应用基础研究项目[6]。经比较研究认为曼地亚红豆杉是筛选出的紫杉醇含量高的优良品种[10]。因而进行曼地亚红豆杉的研究意义重大。
2 我国对曼地亚红豆杉的研究
2.1 生物学特征
曼地亚红豆杉（Taxus media CY.Hicksii）是美国于1918年发现的以欧洲红豆杉（Zbaccata Linn.）为父本与东北红豆杉（T.cuspidata Sieb.el Zucc.）为母本的一个天然杂交种，又称紫杉。自然分布于北美洲太平洋沿岸，在美国已有80多年的历史[1]。多为常绿灌木，主根不明显，侧根发达，萌发力强，耐修剪，耐寒，能耐-25℃以下低温，生长速度快，对环境适应性强。实测年高生长30～40cm，最高可达40～60cm，为国内红豆
杉的3～7倍，生长优势明显。3～4a生生物量积累为300～400g／(株·a），5a生时产千原料lkg／株[7]。曼地亚红豆杉紫杉醇含量高且稳定，为0.03％～0.06％，是中国红豆杉品种含量的8～10倍[8]，且可全株利用。20世纪90年代初，美国和加拿大己先后选育出曼地亚红豆杉10多个品种，紫杉醇含量可达一般红豆杉属植物品种干树皮含量的2～4倍[9]。曼地亚红豆杉抗性强、病虫害发生率低，目前未发现灾害性病虫。
2.2 生理生态研究
紫杉醇是曼地亚红豆杉的次生代谢产物之一，其生理生态方面的研究，对曼地亚红豆杉的栽培管理中如何提高紫杉醇产量有一定的知道作用。向邓云等通过测定在自然降温过程中膜保护系统（如超氧化物歧化酶、过氧化物酶、维生素C等）的变化，表明曼地亚红豆杉通过提高内膜保护系统的活性来维持膜结构的完整性和稳定性，从而增强植物的抗寒适应性[11]。研究还发现曼地亚红豆杉的低温半致死温度随冬季的来临而降低[12]。芦站根等用生理生化的方法研究了不同光强对曼地亚红豆杉栽培变种Hicksii抗寒性的影响，结果表明在自然光下，曼地亚红豆杉的抗寒性最大[3]。芦站根等研究发现随着气温的降低，曼地亚红豆杉低温半致死温度不断降低，与向邓云的报告一致[11]。赵昌琼等研究了土壤木分胁
迫对Hicksiislqq光合作用的影响，结果表明土壤含水量维持在田间最大持水量的80％以上，有利于曼地亚红豆杉光合作用的正常进行。周文杰等研究了Hicksii叶片蒸腾速率与影响因子的关系，发现影响曼地亚红豆杉蒸腾速率的主要园子是叶温、气温，其次是光量子通量密度，空气相对湿度、气孔阻力[13]。
2.3 繁殖技术
红豆杉为雌雄异株、异花受粉植物，种子产生数量少，且有动物取食，使种子残存量更少。而且种子种皮厚，处于深休眠状态。红豆杉种子的休眠可能是由于胚有生理后熟现象或种子内有抑制物质存在。自然状态下经两冬一夏才能萌发。即使萌发，形成的幼苗抗逆性差，成活率也很低。所以，几乎没有天然的红豆杉纯林存在[13]。 为了克服种子繁殖率低、萌发时间长的缺点，必须采取有效的的催芽措旖，主要有机械揉搓外种皮脱蜡、沙藏和药剂浸种[13]。红豆杉幼苗喜荫怕晒忌湿，所以播种基质常采用较疏松、透水透气性能好的基质，如蛭石、珍珠岩或其与河沙苔藓、腐殖土等的混合基质为佳。播种后需覆盖稻草，以不见土为宜；幼苗期及时搭建遮荫棚，透光率为60％左右太阳能安全帽[17]
。但由于种子来源有限，育苗时间相对较长，且得到的苗木为有性苗，不能保持母本的优良性状，使得种子繁殖技术的应用受到很大限制。
2.4 细胞悬浮培养
家用智能控制系统紫杉醇结构复杂, 化学合成难度大，并且在实际应用中化学合成生产成本较高，不具备实际的应用价值。内生真菌法生产紫杉醇，目前最大的困境是高产菌株的获得，使得其无法进行大规模生产紫杉醇。与这些方法相比，通过细胞培养的方法生产紫杉醇具有较大的优势，细胞培养能够连续生产，外界条件对其影响不大，其最大的优势在于可以在生物反应器中大规模培养，方便产业化，还可以在了解紫杉醇代谢过程的基础上对紫杉醇的代谢的进行调控，包括调控培养条件、添加前体物质和诱导子，从而实现更高的产量[18]。
1989 年，Christen 首次报道对红豆杉细胞进行悬浮培养并诱导生产紫杉醇后，国内外的大量学者进行了红豆杉愈伤组织诱导和细胞悬浮培养的研究，并取得了一定的成果，但大多都存在愈伤组织易褐化、培养物生物量小、紫杉醇产量低和生产稳定性差等问题，离工业化大规模生产紫杉醇还有一定的距离[18]。在选择优良细胞系的同时，利用添加诱导
子和前体物质等各种方法提高培养细胞中紫杉醇的含量。目前，一些医药公司可以利用大型生物反应器通过细胞悬浮培养的方法生产紫杉醇。
我国在红豆杉细胞培养方面的研究有较大的进展。1997年，甘烦远等发现云南红豆杉细胞在生物反应器中的生长速率达到12 g/L，紫杉醇含量1.19g/kg[20]。近年来，广东梅雁生物工程研究所进行了红豆杉细胞生物反应器的中试, 产量达到了100mg/L，该单位现在将进行大规模生物反应器培养试验[19]。虽然国际上已经有一些公司可以利用大型生物反应器生产紫杉醇，但这些都需要进行大量的投入，并且植物细胞生长缓慢，生产时需要有大型专用生物反应器，这些都造成了紫杉醇的价格仍然居高不下。所以新的优良细胞系和更为成熟的诱导方案，是急需解决的问题。
2.5 紫杉醇的分离纯化工艺研究
从曼地亚红豆杉中提取纯化紫杉醇时，由于紫杉醇的量极低，且其提取物中含有大量的植物腊、素和树胶等杂质。特别是其中共存许多与紫杉醇的分子结构和理化性质极其相近的紫杉烷系列化合物，给紫杉醇的分离纯化工作带来了很大的障碍。为此，国内外的许多学者围绕这个同题开展了大量的工作，并取得了一定的进展。
目前，世界上通常的纯化方法都是将液液萃取、谱分离和重结晶等手段有机结合，并反复多次使用谱手段。祝顺琴等通过对曼地亚红豆杉枝叶中紫杉醇的提取进行中试条件探索，结果表明利用95％工业酒精作为提取溶剂，在回流提取的条件下，每次提取3h，重复4次即可基本将紫杉醇提取出来，并对上述漫膏进行了一系列的柱谱研究。采用串联谱技术将大孔离子交换树脂和氧化铝拄谱联用可将紫杉醇纯度提高到72.3％，总回收率为90．5％。串联柱谱后经溴加成，成功分离了三尖杉宁碱和紫杉醇。利用高速逆流谱技术，经过一次分离，使紫杉醇量由5.08％上升到85.5％，回收率达到98.7％，通过脱和重结晶技术，使紫杉醇的纯度达到98.5％以上，总回收率达94.5硅片切割％，已符合出口标准[18]。
据报道，红豆集团的科技人员研制出了一套提炼紫杉醇的新工艺。该工艺采用全株发酵的方式，浓缩液直接经大孔吸附树脂谱，突破“重复结晶”的传统，只需两次结晶。这项新技木与目前世界常用的技术相比，可降低成本30％，紫杉酵总收率达到了85％以上，而且紫杉酵量达到99％以上。
3 展望毛毡包
曼地亚红豆杉作为利用红豆杉树皮提取紫杉醇的最佳替代资源，在多方面的研究已取得了可喜成就，这将在一定程度上有效缓解紫杉醇药源短缺的问题。为了促进曼地亚红豆杉产业链的发展，今后对曼地亚红豆杉的研究还可从以下几个方面进一步深人：1)优良品质的筛进和培育；2)稳定高产细胞系的筛选和低成本培养工艺的开发；3)遗传转化及植株再生体系的进一步研究；4)高效、低成本的紫杉醇提取纯化工艺的开发和完善。总之，这些问题的解决将对曼地亚红豆杉产业链的发展具有重要意义。
参考文献：
[1] 张照喜,喻泓,杜化堂,等.曼地亚红豆杉径枝生长关系研究苎麻纱[J].武夷科学,2005,21(1):47-51.
[2] 黄玉仙.红豆杉及其天然产物的研究与开发[J].福建医药杂志,2005,27(3):158-159.
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