謝安娜 魏 婷 張志林 劉欣然 史紅安
(湖北工程學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖北孝感 432000)
迷迭香(RosmarinusofficinalisL),為常綠灌木,屬雙子葉植物綱(Dicotyledoneae),唇形科(Labiate),迷迭香屬(Rosemary)。迷迭香原產(chǎn)于地中海沿岸地區(qū)[1],主要栽培于法國(guó)、意大利和摩洛哥等國(guó)家,在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期以供觀賞傳入中國(guó)地區(qū)。目前在我國(guó)的北京、江蘇、河南等地均有種植,應(yīng)用較為廣泛,屬于一類(lèi)藥用植物,故具有較高研究?jī)r(jià)值,以抗氧化劑和香料為主。本文重點(diǎn)論述了迷迭香的種植歷史、種植技術(shù)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和發(fā)展前景的研究進(jìn)展。
迷迭香原產(chǎn)于地中海沿岸,以法國(guó)、意大利等國(guó)家為主要栽培地。在歐洲,迷迭香具有悠久的歷史,隨著迷迭香精油和抗氧化劑等需求日益增長(zhǎng),其種植面積不斷擴(kuò)大。據(jù)Rosemary等[2]報(bào)道,德國(guó)的迷迭香種植面積已超過(guò)92hm2,意大利和法國(guó)的迷迭香種植面積均在40hm2以上,英國(guó)的迷迭香種植面積約有20hm2。
戰(zhàn)國(guó)時(shí)期迷迭香從西域引入我國(guó),當(dāng)時(shí)主要用于聞其香味[3]。在20世紀(jì)70-80年代,因迷迭香提取物具有良好的抗氧化性,而被再次進(jìn)行引種栽培[4]。在我國(guó)云南、北京、貴州和河南等地均有較大面積的種植,如黔南地區(qū)的迷迭香種植面積已達(dá)266.7hm2[5],泌陽(yáng)縣種植面積達(dá)333.3 hm2[6]。
迷迭香喜溫暖氣候,其生長(zhǎng)溫度為9°C-30°C,具有耐旱、耐鹽堿、不耐澇的特點(diǎn),常在干燥、排水良好且光照充足等地生長(zhǎng)[7]。在栽種過(guò)程中,迷迭香繁育的方式主要為播種繁殖、扦插繁殖、組培繁殖等。
迷迭香播種的最佳時(shí)間通常為每年的3月~6月或9月~11月[8~10]。但是,種子的萌發(fā)受到諸多因素的影響,如:種子的成熟度、土壤條件、溫度、pH值等。由于迷迭香無(wú)固定的種子成熟時(shí)間,因此種子采收較為困難,研究發(fā)現(xiàn)迷迭香種子成熟時(shí)間存在地域差異,故需分批采收以保證種子的完整采收。由于迷迭香具有耐旱、耐鹽堿、不耐澇的特點(diǎn),因此在播種前需對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行處理以保證種子順利萌發(fā),播種前土壤需平整,播種后蓋一層約0.5cm厚用細(xì)篩篩過(guò)的火燒土,用塑料薄膜拱棚覆蓋,及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水等有助于種子的萌發(fā),提高發(fā)芽率[11]。播種繁殖后,種子發(fā)芽率受溫度、pH值和濕度等多種因素影響,溫度介于20°C~24°C時(shí),發(fā)芽率低于30%且發(fā)芽用時(shí)較長(zhǎng),可達(dá)3周-4周,但若先于該溫度發(fā)芽一周后,再以4.4°C溫度處理4周后,發(fā)芽率則可提升至70%[8]。種子發(fā)芽直至移植入育苗袋前為小苗期,在此期間采用清水淋洗苗木葉片為其施肥和保濕,移植一周后苗木開(kāi)始長(zhǎng)根,期間需進(jìn)行合理施肥保證苗木的生長(zhǎng),直至苗木高達(dá)10cm-15cm后,進(jìn)行種植。
迷迭香可分為匍匐型和直立型兩類(lèi),均能開(kāi)花后結(jié)實(shí),但匍匐型的迷迭香結(jié)實(shí)較多,因其種子中兩室子房?jī)H有一室能育,導(dǎo)致平均結(jié)實(shí)率較低,種子萌發(fā)力差,所以一般較少采用播種繁殖的方式[12-14]。
扦插繁殖屬于無(wú)性繁殖,在育苗過(guò)程中具有成活率高、成本低的特點(diǎn),為常用育苗方式,但其成活率受材料、環(huán)境等諸多因素的影響。選用經(jīng)多年培育無(wú)病蟲(chóng)害的優(yōu)良母株,并選取該植株上節(jié)間短且粗壯的半木質(zhì)化的枝條可大大提高扦插的成活率[6]。扦插繁育包括露地扦插和溫室扦插兩種,露地扦插通常在秋冬季至早春季節(jié)進(jìn)行,其最佳時(shí)間為10月~11月份,扦插15d左右生根,成活率可達(dá)90%以上[14~15];溫室扦插全年均可進(jìn)行,成活率為98%以上[16]。
為保證枝條的成活率,選取適宜的迷迭香枝條需對(duì)切口處進(jìn)行殺菌消毒處理,并蘸取生根粉液以促進(jìn)根系發(fā)育。在插穗生根前,每7d噴一次1500倍稀釋的百菌清或雷多米爾,加0.2%的磷酸二氫鉀,能有效增強(qiáng)插穗抵抗力[17]。迷迭香扦插后生根存活率還受扦插基質(zhì)和吲哚丁酸(IBA)濃度影響,劉柳姣等[18]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在其他條件相同時(shí),不同濃度IBA處理迷迭香插穗在沙子中的生根情況不同,其中經(jīng)100mg∕L的IBA處理促進(jìn)迷迭香插穗在沙子里及混合基質(zhì)里生根效果最好,經(jīng)IBA處理后不同部位扦插生根情況不同,插穗根質(zhì)量是完全木質(zhì)化枝條>半木質(zhì)化枝條>嫩枝。
迷迭香進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)所選用的外植體一般為葉片、莖尖和莖段,特別是幼嫩枝條具有較強(qiáng)分化增殖能力,進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)成功率較高,因此葉片外植體常取自該部位。在組織培養(yǎng)過(guò)程中,激素對(duì)形成愈傷組織同樣有著重要影響。將葉片用10%次氯酸鈉或2%氯化汞消毒處理后,再用TDZ(噻苯?。┖虸AA(吲哚-3-乙酸)能促進(jìn)葉片形成愈傷組織,或是6-BA(6芐氨基腺嘌呤)和NAA(萘乙酸)的混合液也能有效促進(jìn)誘導(dǎo)迷迭香葉片愈傷化[19~20]。培養(yǎng)基的基質(zhì)成分對(duì)外植體形成愈傷組織也具有較大的影響,如董玉梅等[21]研究發(fā)現(xiàn),在MS培養(yǎng)基中加入高濃度蔗糖(50g∕L)后,能有效縮短愈傷啟動(dòng)的時(shí)間,同時(shí)還能提高愈傷率。
莖尖培養(yǎng)與葉片類(lèi)似,采用濃度合適的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素混合液培養(yǎng)可促進(jìn)愈傷組織生成,如在MS培養(yǎng)基中采用1.0mg∕L6-BA和0.02 mg∕LNAA的組合液,有利于不定根的誘導(dǎo)[22]。莖段作為外植體培養(yǎng)時(shí),略不同于莖尖和葉片,需先用殺菌劑如多菌靈或滅菌清等對(duì)所選取的迷迭香枝段進(jìn)行整體消毒后,再用1%HgCl2消毒2次,然后選取帶有1-2個(gè)腋芽適當(dāng)大小莖段進(jìn)行培養(yǎng)[23]。因莖段培養(yǎng)主要是通過(guò)腋芽形成完整植株,故調(diào)整培養(yǎng)基及激素成分對(duì)腋芽數(shù)量起到了重要作用。張華通[24]和許秀玉等[25]在腋芽增殖階段將培養(yǎng)基和激素成分分別調(diào)整為3∕4MS+0.2mg∕L6-BA+0.01mg∕LNAA 和 1∕2MS+0.3mg∕L 6-BA+0.1mg∕LIBA(吲哚丁酸)可有效促進(jìn)腋芽的萌發(fā),與此同時(shí),研究中還發(fā)現(xiàn)活性炭在迷迭香組織培養(yǎng)中具有促進(jìn)生根及生長(zhǎng)分化的作用。
迷迭香具有豐富活性成分,主要成分為萜類(lèi)、酚類(lèi)等物質(zhì)且?guī)в蟹曳細(xì)馕?,在抗氧化劑、香料、醫(yī)藥等方面得到廣泛應(yīng)用。
迷迭香具有較強(qiáng)抗氧化性,其機(jī)理為清除自由基、猝滅單重態(tài)氮和切斷類(lèi)脂自動(dòng)氧化的連鎖反應(yīng)等[26],具有安全無(wú)毒、耐高溫和天然高效的特點(diǎn)。研究表明其活性成分主要是鼠尾草酸和鼠尾草酚,能高效控制豬油和富油食品的氧化變質(zhì)[27-28]。其抗氧化劑受溫度影響顯著,當(dāng)溫度過(guò)高時(shí),迷迭香的抗氧化性有所降低,毛紹春等[29]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)添加迷迭香抗氧化劑時(shí),食用油脂的溫度若高于150℃,則過(guò)氧化值急劇增高,不利于油脂的抗氧化。但通過(guò)不同技術(shù)的處理迷迭香抗氧化性能得到有效的提升,實(shí)驗(yàn)研究表明,迷迭香經(jīng)過(guò)功率為696W、粒度209μm的微波處理5min后,由于微波破壞了植物細(xì)胞壁使抗氧化成分更高效地溶解至花生油中,致使其抗氧化效果顯著優(yōu)于未經(jīng)微波處理的迷迭香[30]。
迷迭香具有清涼濃郁的芬芳?xì)馕禰31],被廣泛用于食品和工業(yè)兩方面。食品方面,在歐洲用于食物的調(diào)味,為常用烹飪香草材料,工業(yè)上將其精油添加到日化產(chǎn)品中,起到香料、香精作用[27]。Rosemary等[2]研究發(fā)現(xiàn),在西班牙和北非等地,迷迭香還曾用于提取生產(chǎn)高產(chǎn)量的天然樟腦。
迷迭香化學(xué)成分主要包括黃酮類(lèi)、萜類(lèi)和酚酸類(lèi)化合物等,在醫(yī)藥方面廣泛使用,具有較高醫(yī)用價(jià)值。醫(yī)藥用途主要體現(xiàn)在其所富含的活性成分具有抗菌抗病毒、抗癌等作用,迷迭香精油中含量最高的主要成分α蒎烯對(duì)HepG2細(xì)胞有較強(qiáng)抑制作用,因此迷迭香精油有望成為一種新型高效抗肝癌藥物[32]。此外,曹樹(shù)穩(wěn)等[33]研究發(fā)現(xiàn),鼠尾草酚對(duì)乳腺癌細(xì)胞增殖有較強(qiáng)抑制作用,對(duì)正常乳腺增殖細(xì)胞則基本無(wú)抑制活性。同時(shí),還具有提神醒腦,增強(qiáng)記憶力的作用,如趙獻(xiàn)敏等[34]實(shí)驗(yàn)證明,迷迭香精油與天王補(bǔ)心丹聯(lián)用后,具有促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮的作用,對(duì)小鼠的記憶力有改善作用。迷迭香的抗炎、抗菌抗病毒、抗腫瘤等作用主要是與其體內(nèi)所富含的迷迭香酸有關(guān),迷迭香酸可通過(guò)降低機(jī)體的炎癥反應(yīng)水平和糾正免疫功能紊亂加快粘膜修復(fù)以改善大鼠的口腔潰瘍[35]。同時(shí),孫峋等[36]研究發(fā)現(xiàn),迷迭香酸可通過(guò)改變細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性,加速蛋白質(zhì)和糖類(lèi)的滲漏引起細(xì)胞代謝紊亂,達(dá)到抗菌的目的。
迷迭香中活性成分含量豐富,其提取物對(duì)部分植物病原菌具有良好的抑菌效果。趙杰等[37]通過(guò)迷迭香精油抑菌試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),迷迭香精油對(duì)西瓜炭疽病菌、甜瓜灰霉病菌、梨樹(shù)腐爛病菌和油菜菌核病菌等8種植物病原菌有很高的抑菌活性,可有效防治病菌侵染損害植物。同時(shí),由于迷迭香的特殊芬芳?xì)馕毒哂序?qū)蟲(chóng)甚至殺蟲(chóng)的功效,迷迭香制作成香包后置于衣櫥中,起到驅(qū)除蛀蟲(chóng)的作用[8]。
目前各國(guó)均著重研究開(kāi)發(fā)迷迭香的抗氧化劑和藥用價(jià)值,提取技術(shù)已發(fā)展地較為成熟。我國(guó)當(dāng)下應(yīng)從迷迭香的各種活性成分的作用機(jī)制等著手研究,從而研發(fā)出與迷迭香相關(guān)的新型抗氧化劑等產(chǎn)品。雖然迷迭香有良好的研究趨勢(shì),但由于我國(guó)目前迷迭香種植品系數(shù)量較少,仍存在原材料不足和活性成分占比不高等問(wèn)題,研究范圍受到限制,因此,研究良好的種植技術(shù)以提高迷迭香的產(chǎn)量和品質(zhì)已成為一大研究方向。另外迷迭香體內(nèi)的活性成分同樣是如今一大研究熱點(diǎn),因各種活性成分的合成途徑、功能表達(dá)等目前尚未明確,所以利用基因工程等分子技術(shù)手段對(duì)活性成分基因的合成與表達(dá)進(jìn)行研究也是未來(lái)迷迭香研究的一大重點(diǎn)。