張 捷， 趙 翔， 王 青

(1.東北林業(yè)大學園林學院，黑龍江哈爾濱 150040；2.新疆農(nóng)業(yè)大學林學與園藝學院，新疆烏魯木齊 830052)

?

獨行菜屬植物的研究進展

張 捷1,2， 趙 翔1， 王 青1

(1.東北林業(yè)大學園林學院，黑龍江哈爾濱 150040；2.新疆農(nóng)業(yè)大學林學與園藝學院，新疆烏魯木齊 830052)

對獨行菜屬植物的資源研究與利用情況進行了總體概述，重點總結(jié)獨行菜屬植物化學成分與耐逆生理生化機制研究的進展，并提出了今后一段時間對獨行菜屬植物資源研究與利用的思考。

獨行菜屬；化學成分；耐逆生理生化機制；前景展望

獨行菜屬(Lepidium)植物是十字花科(Brassicaceae)獨行菜族(Lepidieae)中的一個屬，為一年生至多年生草本或半灌木。該屬植物約150種，分布于全世界，我國有15種、1變種，全國各地均有分布，主要有獨行菜、家獨行菜、寬葉獨行菜、抱莖獨行菜、柱毛獨行菜等常見種[1-2]。獨行菜屬植物大多為常見雜草，有部分種在我國也常作為中藥或民族藥入藥。如寬葉獨行菜又稱大辣、辣辣根、止痢草，全草入藥，主治菌痢、腸炎[3]；我國新疆地區(qū)的“維藥”中將家獨行菜作為一種常用藥材使用，用其與蚯蚓配合治腸胃疾病[2]；原產(chǎn)于南美安第斯山區(qū)的瑪咖是一種純天然食品，富含高單位營養(yǎng)素，對人體有滋補強身的功用[4]。該屬部分種還具有食用價值，如家獨行菜，以采收嫩莖、葉食用，其莖、葉營養(yǎng)豐富，有特殊的清香，味辛辣，含有豐富的VA、VC和VB2，還含有大量的鐵和鈣[5]。筆者主要從化學成分和耐逆生理生化機制方面對獨行菜屬植物的研究現(xiàn)狀進行綜述，為更好地開發(fā)利用獨行菜屬資源提供參考依據(jù)。

1 化學成分

1.1 生物堿 余東輝等[6]從獨行菜中分離得到橙黃胡酰胺酸酯、尿嘧啶核苷、胸腺嘧啶脫氧核苷。Maier等[7]從家獨行菜種子中分離得到 8 種新的咪唑生物堿其中有 6 種二聚體咪唑生物堿(獨行菜素A～F)，2種單體咪唑生物堿(半獨行菜素苷A和半獨行菜素苷B)。高大方等[8]研究發(fā)現(xiàn)瑪咖總生物堿含量約為0.5%。McCollm等[9]從瑪咖的根中獲得了28個新瑪咖酰胺類成分，其中1種二氫吡叮類生物堿，2個亞胺唑生物堿(獨行菜堿A和獨行菜堿B)，25個長鏈脂肪酸芐基酰胺。

1.2 類萜類 余東輝等[6]從獨行菜地上部分分離得到β-谷甾醇、胡蘿卜苷、委陵菜酸。趙海譽等[10]從獨行菜種子75%乙醇提取物中也分離得到β-谷甾醇和胡蘿卜苷。Pande等[11]從家獨行菜地上部分分離出3種新的萜烯類成分，即lepidiumsesterterpenol、lepidiumterpenoid和 lepidiumterpenyl ester。Dani 等[12]研究發(fā)現(xiàn)瑪咖中含有菜油甾醇、菜籽甾醇、豆甾醇和β-谷甾醇等類固醇物質(zhì)。Saba 等[13]從家獨行菜地上部分分離出一種新的甾醇酯類，經(jīng)鑒定為 stigmast-5-en-3β，27-diol 27-benzoate。Muhammad等[14]從干燥的瑪咖根提取物中分離出甾醇。

1.3 黃酮類 Agarwal等[15-16]從家獨行菜地上部分的甲醇提取物中分離得到槲皮素-3-O-β-葡糖基(1→6)-β-吡喃半乳糖苷、槲皮素-3-O-β-葡糖基(1→6)-β-吡喃葡糖苷、異鼠李素-3-O-β-葡糖基(1→2)-葡萄糖苷-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、山柰酚-3-O-β-葡糖基(1→2)-葡萄糖苷-7-O-β-吡喃葡萄糖苷、槲皮素-3-O-β-葡糖基(1→2)-葡萄糖苷-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷5種黃酮苷，其中后三者均具有抗氧化活性，而異鼠李素-3-O-β-葡糖基(1→2)-葡萄糖苷-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷活性最強。Minu[17]從家獨行菜中分離鑒定出一種黃酮，命名為5，4’-二羥基-7，8，3’5’-四甲氧基黃酮。孫哲等[18]從家獨行菜全草乙醇提取物中分離得到楊梅素-3-O-α-L-鼠李糖苷。趙海譽等[10]從獨行菜種子75%乙醇提物中分離得到8種黃酮類成分：槲皮素、異鼠李素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、槲皮素-3-O-[2-O-(6-O-E-芥子?；?-β-D-吡喃葡萄糖基]-β-D-吡喃葡萄糖苷、異鼠李素-3-O-[2-O-(6-O-E-芥子?；?-β-D-吡喃葡萄糖基]-β-D-吡喃葡萄糖苷、槲皮素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、異鼠李素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、山柰酚-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷。

1.4 揮發(fā)油和脂肪酸 趙海譽等[19]研究發(fā)現(xiàn)，獨行菜種子中最高可含有40%的揮發(fā)油和脂肪油類成分，其中揮發(fā)油類主要為含苯環(huán)類成分，以苯乙腈質(zhì)量分數(shù)最高，占揮發(fā)油總量的 84.87%，脂肪油由大量的不飽和脂肪酸(44.0%～91.0%)組成，其中僅油酸就占 31.73%。于瑞濤等[20]研究指出，寬葉獨行菜地上部分含有大量的脂肪酸，且所有的脂肪酸均為飽和脂肪酸，其中棕櫚酸含量極高，可達 53.980%，其次為硬脂酸等，且含量均超過 1%。于瑞濤等[21]對寬葉獨行菜地上部分進行非極性餾分研究，發(fā)現(xiàn)正二十七烷含量可達35.214%，為最高，其次為正二十九烷等，且所有的非極性餾分均為飽和烷烴類成分。家獨行菜中的脂肪酸主要是油酸和棕櫚酸(30.2%)[22-23]?，斂У厣喜糠种居鸵员交杌淄椤蚕⑾闳┖?-甲氧基苯基-苯基氰化甲烷為主[24]。有學者比較吉林產(chǎn)瑪咖和秘魯瑪咖揮發(fā)油成分發(fā)現(xiàn)，其揮發(fā)油的主成分相同，且含量最高的組分是苯乙腈，達 8.217%，其次是 3-甲氧基苯乙睛，為 4.456%；與新疆產(chǎn)瑪咖相比，吉林產(chǎn)瑪咖中的異硫氰酸芐酯含量較低，僅為0.475%，新疆產(chǎn)瑪咖中的異硫氰酸芐酯含量高達69.16%[25-26]。杜萍等[27]分析發(fā)現(xiàn)瑪咖根中的脂肪油以亞麻酸的含量最多。

1.5 芥子油苷 芥子油苷是一類含硫化合物，廣泛存在于十字花科植物中[24]。Radwan等[28]從家獨行菜新鮮全草中分離得到甲基芥子油苷、金蓮葡糖硫苷、丁基芥子油苷和2-乙基丁基芥子油苷。Gil等[29]從家獨行菜種子中分離出芐基芥子油苷、丙烯基芥子油苷、2-苯乙基芥子油苷。楊晶明等[30]研究發(fā)現(xiàn)，瑪咖成熟的植株、葉子和種子中含2-苯乙基芥子油苷等多種芥子油苷；瑪咖根的醇提取物中芐基芥子油苷含量達0.10%～0.15%。

1.6 其他成分 Hyun等[31]從獨行菜種子中分離得到伊夫單苷；余東輝等[6]從獨行菜地上部分分離得到丙三醇和5-羥甲基糠醛；趙海譽等[10]從獨行菜種子 75%乙醇提取物中分離得到蔗糖。綠獨行菜和寬葉獨行菜含有大量蛋白質(zhì)和氨基酸，同時含有多種礦質(zhì)元素[32-33]?，斂е泻卸喾N氨基酸、蛋白質(zhì)、糖類和維生素成分，同時含有多種礦物質(zhì)元素以及微量元素[34-36]。

2 耐逆生理生化機制

獨行菜屬中包含多種能在惡劣環(huán)境中生存、具有良好耐逆性的植物，如家獨行菜、寬葉獨行菜、堿獨行菜等，對各種逆境具有廣譜適應性。然而，目前國內(nèi)外對于獨行菜屬植物耐逆生理生化機制的研究報道較少。Chen等[37]研究寬葉獨行菜在長期洪澇條件下發(fā)生的一系列生理生化反應，認為維持較高的光合速率并在根部積累大量的可溶性糖是寬葉獨行菜能夠在浸澇環(huán)境中得以生存的重要適應機制。有學者研究長期的洪澇條件下寬葉獨行菜發(fā)生的一系列生理生化反應及相關的機制發(fā)現(xiàn)，寬葉獨行菜在受到浸澇的環(huán)境中會產(chǎn)生與環(huán)境相適應的形態(tài)變化，如寬葉獨行菜根部通氣組織的形成和不定根的產(chǎn)生[38-40]。曹宇[41]對采自青海諾木洪的寬葉獨行菜種子在鹽脅迫下的萌發(fā)特性和幼苗的生理特性進行了初步的觀察，結(jié)果表明寬葉獨行菜種子與幼苗在逆境脅迫下均具有相對較高的抗逆性，但研究未見后續(xù)工作。研究人員還關注了獨行菜屬植物的耐寒性，研究了獨行菜種子萌發(fā)過程中對低溫的耐受特性，結(jié)果表明獨行菜種子不能耐受4 ℃低溫萌發(fā)，原因可能是在露白前存在一個關鍵的生理階段，在4 ℃脅迫逆境中不能越過這個階段，該階段之前與之后的萌發(fā)過程均能耐受4℃低溫，因此對低溫脅迫有良好的耐受性[42]。楊娜等[43]對比研究獨行菜、抱莖獨行菜種子萌發(fā)過程耐受低溫的特征及生理響應表明，2種獨行菜在不同萌發(fā)階段對低溫均有良好的抗性，但隨萌發(fā)進行抗性有所下降，且脅迫初期酶活性下降，短時間內(nèi)又迅速提高并維持在較高水平，較高的酶活性水平對清除低溫脅迫產(chǎn)生的有毒害的活性氧等自由基、抵抗低溫逆境的傷害有重要作用。

獨行菜屬植物對各種逆境具有廣譜適應性，國外研究主要集中在耐低溫、耐澇上，而它在國內(nèi)主要分布于鹽漬與干旱生境中，目前對于獨行菜屬植物耐旱、耐鹽機制的相關研究鮮見報道。

3 展望

獨行菜屬植物分布廣、種類繁多、資源豐富。部分種類如獨行菜味道鮮美、營養(yǎng)豐富，具有很高的食用價值；家獨行菜等種類由于具有顯著的藥理作用，作為中藥或民族藥入藥，歷史悠久；瑪咖等不僅在臨床上藥理作用顯著，同時也具有顯著的保健功能，已經(jīng)被開發(fā)成為了功能性食品或保健品。雖然國內(nèi)外已有許多學者對該屬植物進行了研究，但研究的廣度與深度還不夠，應加大對其成分、藥理的研究力度，以開發(fā)新藥，更好地造福人類。

干旱是我國西北部分地區(qū)的主要特征，與干旱相伴而生的是土壤鹽漬化。干旱及鹽堿逆境是制約和限制這些地區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護的重要因素，也是植被恢復、園林綠化面臨的首要困難。因此，適應干旱及鹽堿逆境且有一定經(jīng)濟價值的植物，對于這些地區(qū)的園林綠化、植被恢復、生態(tài)建設乃至經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。獨行菜屬中包含多種能在惡劣環(huán)境中生存、具有良好耐逆性的植物，如家獨行菜、寬葉獨行菜、堿獨行菜等，對各種逆境具有廣譜適應性。因此獨行菜屬植物具有開發(fā)為園林綠化、植被恢復植物的潛在價值。

[1] WU Z Y,RAVEN P H，HONG D Y，et al.Flora of China[M].Beijing:Science Press,2001:28-33.

[2] 中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志:第三十三卷[M].1版.北京:科學出版社,1987:47-58.

[3] 中國科學院西北高原生物研究所.青海經(jīng)濟植物志[M].西寧：青海人民出版社,1987：227-229.

[4] 孫友平.瑪咖(Maca)引種栽培基礎研究[D].武漢:華中科技大學,2004.

[5] 于淑玲.獨行菜的栽培及其利用價值[J].特種經(jīng)濟動植物,2003(12):30.

[6] 余東輝,梁敬鈺,潘勤.獨行菜化學成分研究[J].中草藥,2009,40(S1):98-100.

[7] MAIER U H，GUNDLACH H，ZENK M H.Seven imidazole alkaloids fromLepidiumsativum[J].Phytochemistry,1998,49(6):1791-1795.

[8] 高大方,張澤生.新資源食品瑪咖中功能成分的UPLC-MS/MS研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2013,41(2):830-832,912.

[9] MCCOLLM M M，VILLINSKI J R，MCPHAIL K L，et al.Analysis of macamides in samples of Maca (Lepidiummeyenii) by HPLC-UV-MS/MS[J].Phytochem Anal，2005,16(6):463-469.

[10] 趙海譽,范妙璇,石晉麗,等.北葶藶子化學成分研究[J].中草藥,2010,41(1):14-18.

[11] PANDE S D,ALI M,LABAL M,et al.Three new phytoconstituents fromLepidiumsativum[J].Pharmazie,1999,54(11):851-853.

[12] DINI A,MIGLIUOLO G，RASTRELLI L,et al.Chemical composition ofLepidiummeyenii[J].Food Chem,1994,49(4):347-349.

[13] SABA,MUGHAL H M，ALI M，et al.A steryl ester fromLepidiumsativum[J].Phytochemistry,1999,50(8):1375-1377.

[14] MUHAMMAD L，ZHAO J P，DUNBAR D C,et al.Constituents ofLepidiummeyenii‘maca’[J].Phytochemistry,2002,59(1):105-110.

[15] AGARWAL J,VERMA D L.Antioxidant activity-guided fractionation of aqueous extracts fromLepidiumsativumand identification of active flavonol glycosides [J].Acad Arena,2011，3(12):14-17.

[16] AGARWAL J，VERMA D L.Antioxidative activity and flavonoid composition fromLepidiumsativum[J].Nat Sci,2011,9(7):21-25.

[17] MINU G.A study of some new chemical constituents of some medicinal and other plants [D].New Delhi：University of Delhi,1984.

[18] 孫哲,白妮,肖超妮,等.家獨行菜的化學成分研究[J].中成藥,2013,35(4):748-750.

[19] 趙海譽,王秀坤,陸景珊.北葶藶子中揮發(fā)油及脂肪油類成分的研究[J].中草藥,2005,36(6):827-828.

[20] 于瑞濤,趙曉輝,梅麗娟,等.寬葉獨行菜中脂肪酸的 GC-MS 分析[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2012,24(1):66-68.

[21] 于瑞濤,張興旺,梅麗娟,等.寬葉獨行菜石油醚部分非極性餾分 GC-MS 分析[J].分析試驗室,2010,29(S1):398-400.

[22] GOKAVI S S，MALLESHI N G，GUO M.Chemical composition of Garden Cress(Lepidiumsativum)seeds and its fractions and use of bran as a functional ingredient[J].Plant Food Hum Nutr,2004,59(3):105-111.

[23] MOSER B R，SHAH S N，WINKLER-MOSER J K,et al.Composition and physical properties of cress (Lepidiumsativum) and field pennycress (ThlaspiarvenseL.) oils[J].Ind Crop Prod,2009,30(2):199-205.

[24] 李紅偉,鄭曉珂,馮衛(wèi)生.獨行菜屬中藥化學成分研究進展[C]//2013年中國藥學大會暨第十三屆中國藥師周論文集.南寧：中國藥學會,2013.

[25] 金文聞,王晴芳,李碩,等.新疆產(chǎn)瑪咖的揮發(fā)油成分研究[J].食品科學,2009,30(12):241-245.

[26] 冷蕾,于森,劉金平,等.吉林產(chǎn)瑪咖根莖揮發(fā)油的 GC-MS 分析[J].中國醫(yī)藥指南,2012,10(24):43-45.

[27] 杜萍,單云,孫卉，等.云南瑪卡營養(yǎng)成分分析[J].食品科學,2010,31(24):345-347.

[28] RADWAN H M，EL-MISSIRY M M，AL-SAID W M,et al.Investigation of the glucosinolates ofLepidiumsativumgrowing in Egypt and their biological activity[J].Res J Med Med Sci,2007,2(2):127-132.

[29] GIL V,MACLEOD A J.Studies on glucosinolate degradation inLepidiumsativumseed extracts [J].Phytochemistry,1980,19(7):1369-1374.

[30] 楊晶明,王竹,楊月欣，等.瑪咖(Maca)干品營養(yǎng)成分分析與比較[J].中國食品衛(wèi)生雜志,2007,19(3):201-205.

[31] HYUN J W,SHIN J E,LIM K H,et al.Evomonoside:The cytotoxic cardiac glycoside fromLepidiumapetalum[J].Planta Med,1995,61(3):294-295.

[32] ANDERSSON A A M,MERKER A,NILSSON P,et al.Chemical composition of the potential new oilseed cropsBarbareavulgaris,BarbareavernaandLepidiumcampestre[J].J Sci Food Agric,1999,79(2):179-186.

[33] 張曉峰,胡伯林.寬葉獨行菜的化學成分研究[J].西北植物學報,1994,14(4):329-333.

[34] 孫曉東,杜萍,單云，等.麗江瑪卡片和秘魯瑪卡片營養(yǎng)成分對比分析和評價[J].食品科學,2011,32(19):214-216.

[35] 丁曉麗,楚剛輝,任俊坤.帕米爾瑪咖中微量元素及重金屬含量分析[J].微量元素與健康研究,2011,28(5):26-27.

[36] 余龍江,金文聞.瑪咖(Lepidiummeyenii.)干粉的營養(yǎng)成分及抗疲勞作用研究[J].食品科學,2004,25(2):164-166.

[37] CHEN H J,QUALLS R G,BLANK R R.Effect of soil flooding on photosynthesis,carbohydrate partitioning and nutrient uptake in the invasive exoticLepidiumlatifolium[J].Aquat Bot,2005,82(4):250-268.

[38] BRADFORD K J.Effects of soil flooding on leaf gas exchange of tomato plants[J].Plant Physiol,1983,73(2):475-479.

[39] VU J C V,YELENOSKY G.Photosynthetic responses of citrus trees to soil flooding[J].Physiol Plant,1991,81(1):7-14.

[40] ROLLINS R C.The Cruciferae of continental North America[M].Stanford,CA:Stanford University Press,1993.

[41] 曹宇.寬葉獨行菜的耐逆性研究和遺傳轉(zhuǎn)化[D].濟南:山東師范大學,2010.

[42] 趙惠新,李群,周晶,等.短命植物獨行菜種子萌發(fā)過程對低溫的耐受特性[J].云南植物研究,2010,32(5):448-454.

[43] 楊娜,趙和平,葛風偉，等.2種獨行菜萌發(fā)對低溫脅迫的生理響應[J].干旱區(qū)研究,2015,32(4):760-765.

The researches about plants ofLepidiumand utilization were reviewed generally,the research advances of chemical constituents and stress tolerance of physiological and biochemical mechanism were summarized,considerations on researches and utilization of plants ofLepidiumin the future were proposed.

Lepidium; Chemical constituent; Stress tolerance of physiological and biochemical mechanism; Prospect forecast

張捷(1967- )，男，新疆烏魯木齊人，副教授，博士，從事園林植物資源及應用研究。

2016-09-30

S 567

A

0517-6611(2016)36-0159-02

Research Advances ofLepidiumPlants

ZHANG Jie1,2,ZHAO Xiang1,WANG Qing1(1.College of Landscape Architecture,Northeast Forestry University,Harbin,Heilongjiang 150040; 2.College of Forestry and Horticulture,Xinjiang Agricultural University,Urumqi,Xinjiang 830052)