摘 要 天山雪蓮為菊科風(fēng)毛菊屬植物，是中國傳統(tǒng)中藥材，具有活血通經(jīng)、散寒除濕、抗炎痛、抗氧化、抗衰老等作用，極具藥用價值。通過對天山雪蓮種群現(xiàn)狀、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、有效化學(xué)成分及利用的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，總結(jié)了天山雪蓮在資源保護(hù)與利用方面的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞 天山雪蓮；細(xì)胞培養(yǎng)；化學(xué)成分；生物反應(yīng)器

中圖分類號：R931.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.11.050

天山雪蓮（Saussurea involucrata Kar. et Kir.）為菊科風(fēng)毛菊屬植物，主要分布于中國高原地區(qū)，如新疆、青藏高原、云貴高原等[1]，是多年生草本植物。天山雪蓮為中國傳統(tǒng)中藥材，性溫、微苦，具有活血通經(jīng)、散寒除濕、抗炎鎮(zhèn)痛、抗氧化、抗衰老等作用[2]，極具藥用價值。隨著天山雪蓮的經(jīng)濟(jì)價值被發(fā)掘，人們對天山雪蓮野生資源進(jìn)行了過度的采摘，使該物種瀕臨滅絕，天山雪蓮自然資源亟待保護(hù)。天山雪蓮多生長于高海拔山坡、山谷及石縫中，且生長周期較長，故人工栽培較困難[3]。近年來，生物技術(shù)的利用為解決珍稀瀕危植物資源的問題提供了新的思路，使天山雪蓮資源能夠得到有效的保護(hù)和充分的利用。

1" 天山雪蓮種群現(xiàn)狀

在自然條件下，天山雪蓮野生種依靠種子繁殖，多生長在含有機(jī)質(zhì)較少的石縫中，生長環(huán)境惡劣，種子發(fā)芽率及幼苗成活率極低，且自然生長周期一般為6～8年，故天山雪蓮野生資源非常寶貴。近年來，因過度的采摘使其生長環(huán)境被嚴(yán)重破壞，野生種群急劇減少。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，1960年左右，新疆的天山雪蓮面積大約有3 333 hm2，而現(xiàn)在已不足66.7 hm2，且在海拔3 000 m以下的地區(qū)已經(jīng)沒有雪蓮的蹤跡了[4-5]。對此，中國將天山雪蓮列為國家二級保護(hù)植物、國家三級瀕危物種，并明令禁止采摘野生雪蓮[6]。

與此同時，天山雪蓮潛在的經(jīng)濟(jì)價值不容忽視，故解決雪蓮野生資源匱乏與雪蓮市場需求日益增大的矛盾成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。其中生物技術(shù)的利用是天山雪蓮資源保護(hù)與開發(fā)的重要途徑，同時也改變了雪蓮傳統(tǒng)培植技術(shù)，推動了雪蓮生產(chǎn)方式的進(jìn)步。

2" 天山雪蓮細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)

植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是將植物脫分化長出的愈傷組織或其他易分散的組織，以單細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)的形式在離體條件下培養(yǎng)，最終得到大量細(xì)胞群體的一種植物組織培養(yǎng)方式。該技術(shù)不受自然環(huán)境、植物生長周期等因素的影響，可以在短時間內(nèi)培養(yǎng)出大量生長較一致的細(xì)胞群體[7]，如在瀕危植物的保護(hù)與利用中的天山雪蓮，植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是促進(jìn)其資源保護(hù)、開發(fā)利用及生態(tài)保護(hù)的重要途徑。

2.1" 愈傷組織培養(yǎng)

愈傷組織是一種薄壁細(xì)胞組織，是指植物體受到創(chuàng)傷刺激后，在傷口表面形成的新生細(xì)胞。在植物組織培養(yǎng)中，愈傷組織指在人工培養(yǎng)基上由外植體長出來的恢復(fù)分生狀態(tài)具有潛在細(xì)胞全能性的增殖細(xì)胞團(tuán)。在植物細(xì)胞脫分化過程中，大多數(shù)情況下會形成愈傷組織[8]。愈傷組織培養(yǎng)不僅對植物遺傳育種學(xué)的研究具有獨(dú)特的意義，也在植物細(xì)胞有效成分大規(guī)模工廠化生產(chǎn)中起著重要的作用[9]。

天山雪蓮愈傷組織培養(yǎng)受多種因素影響，如外植體的選擇、培養(yǎng)基成分、激素配比、光照、溫度等，雪蓮的根、莖、葉、子葉、種子等均可誘導(dǎo)產(chǎn)生出愈傷組織。誘導(dǎo)愈傷組織最常用的培養(yǎng)基為MS培養(yǎng)基，常用的激素為NAA和6-BA。研究表明， MS+1.00 mg·L-1 6-BA + 2.00 mg·L-1 NAA對雪蓮愈傷組織的誘導(dǎo)率可達(dá)100%[10]。此外，2，4-D與NAA的組合對雪蓮愈傷組織誘導(dǎo)效果也較好[11]。在溫度方面，有研究表明在培養(yǎng)周期15 d 中，相較于正常24 ℃培養(yǎng)，溫度從28℃→26℃→24℃進(jìn)行冷處理時，天山雪蓮愈傷組織的細(xì)胞生長更快，且細(xì)胞中的總黃酮的含量更高[12]。不同文獻(xiàn)對天山雪蓮愈傷組織最佳培養(yǎng)條件的描述有較大的差異，建立穩(wěn)定高效的愈傷組織誘導(dǎo)體系還需要進(jìn)一步研究。

2.2" 細(xì)胞懸浮培養(yǎng)

細(xì)胞懸浮培養(yǎng)是指在液體培養(yǎng)基里不斷攪動或搖動培養(yǎng)單細(xì)胞及小細(xì)胞團(tuán)的組織培養(yǎng)方式。在愈傷組織培養(yǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行懸浮細(xì)胞培養(yǎng)是實現(xiàn)細(xì)胞放大化、規(guī)?；囵B(yǎng)的重要步驟。對于天山雪蓮，反應(yīng)器類型、培養(yǎng)體系及各種環(huán)境因素都會對其懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞量及代謝產(chǎn)物產(chǎn)生影響。

生物反應(yīng)器是實現(xiàn)生物催化反應(yīng)的裝置，其目標(biāo)是使細(xì)胞增殖及高效合成目標(biāo)產(chǎn)物[13]。在植物細(xì)胞培養(yǎng)中，生物反應(yīng)器可以對植物細(xì)胞進(jìn)行規(guī)?；囵B(yǎng)及大量合成有效代謝產(chǎn)物。用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器有許多類型，如一次性生物反應(yīng)器、攪拌式、氣升式、及鼓泡式等[14-15]。

生物反應(yīng)器的應(yīng)用能有效緩解天山雪蓮市場供應(yīng)量不足的問題，故在天山雪蓮反應(yīng)器體系上也有大量的研究。有研究表明，相較于固體培養(yǎng)，天山雪蓮經(jīng)懸浮培養(yǎng)產(chǎn)生的生物量與黃酮量都較大，細(xì)胞懸浮培養(yǎng)能獲得更高的細(xì)胞生長速率。利用間歇浸沒式小反應(yīng)器培養(yǎng)雪蓮細(xì)胞，在0～6 d時，細(xì)胞生長較慢，之后細(xì)胞開始快速生長，在15 d時，雪蓮細(xì)胞培養(yǎng)物的生物量和黃酮含量都達(dá)到最大值。利用氣升式反應(yīng)器培養(yǎng)雪蓮細(xì)胞，0～3 d細(xì)胞生長緩慢，15 d時達(dá)到最大值[16]。此外，波浪式生物反應(yīng)器也在雪蓮細(xì)胞培養(yǎng)上得到應(yīng)用，波浪式生物反應(yīng)器能夠減小細(xì)胞剪切力的影響[17]，強(qiáng)化氧氣傳質(zhì)，并有利于細(xì)胞在反應(yīng)器內(nèi)均勻分布，可大大提高細(xì)胞培養(yǎng)效率[18]。還有研究表明，在22～25 ℃溫度下，適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基配比與一次性波浪式生物反應(yīng)器的結(jié)合，能夠有效提高天山雪蓮細(xì)胞培養(yǎng)物的產(chǎn)量，降低雪蓮細(xì)胞的培養(yǎng)難度，同時有效解決細(xì)胞培養(yǎng)中褐化與污染的問題，增加雪蓮細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)的成功率[19]。

植物細(xì)胞培養(yǎng)不僅是天山雪蓮快繁的手段，同時也是雪蓮瀕危種質(zhì)資源保存、細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)與有效成分生產(chǎn)的理想途徑。

3" 天山雪蓮化學(xué)成分的鑒定

天山雪蓮次生代謝產(chǎn)物有黃酮、苯丙素類、生物堿、內(nèi)脂、萜類、氨基酸、木質(zhì)素和多糖類等[20-21]，其中黃酮類成分研究較多。黃酮類化合物泛指兩個具有酚羥基的苯環(huán)通過中央三碳原子相互連結(jié)而成的一系列化合物，有抗氧化、抗炎、改善血液循環(huán)等作用。已有學(xué)者從苞葉雪蓮、天山雪蓮、水母雪兔子等6種雪蓮品種中分離出了包括蘆丁、異槲皮素、高車前素、金合歡素、木犀草屬、粗毛豚草素、槲皮苷、芹菜素、棕矢車菊素等26種黃酮類化合物[22]。苯丙素類也廣泛存在于天山雪蓮中，包括綠原酸、紫丁香苷、咖啡?？鼘幩犷惖萚23]，該類物質(zhì)也具有豐富的藥理作用。此外，雪蓮中還存在萜類物質(zhì)，且多為倍半萜，其中桉葉烷型和大根香葉烷型倍半萜較常見[24]，萜類物質(zhì)也具有廣泛的抗菌殺蟲、抗氧化、抗炎等作用。目前，已從雪蓮中分離鑒定出的萜類成分有雪蓮內(nèi)酯、川木香內(nèi)酯、β-香樹脂醇、β-蒎烯、β-合金歡烯、3α，8α-二羥基-11αH-11，13-二氫去羥木香內(nèi)酯、葑酮、α-苧烯、石竹烯、3α-羥基-11αH-11，13-二氫去羥木香內(nèi)酯8-O-β-D-葡萄糖苷、葡聚糖內(nèi)酯-β-D-葡萄糖苷、11β，13-去氫木香內(nèi)酯-8-O-β-D-葡萄糖苷等[21-22，25]。

天山雪蓮化學(xué)成分的鑒定對天山雪蓮資源研究有重要的意義，也為雪蓮資源的利用與工廠化生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。

4" 天山雪蓮資源的利用

天山雪蓮的藥用價值很高，已被證明具有抗炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤、抗缺氧、抗氧化、抗衰老等作用。如天山雪蓮代謝產(chǎn)物中的黃酮類、生物堿及乙醇提取物均對抗動物關(guān)節(jié)炎起作用[24，26]。在抗癌方面，天山雪蓮水提物可顯著抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖及轉(zhuǎn)移[26]；天山雪蓮愈傷組織醇提取物中的矢車菊半乳糖苷及其代謝相關(guān)類黃酮化合物含量的增加，能夠明顯抑制食管癌細(xì)胞CaEs-17的腫瘤活性[27]；在調(diào)節(jié)代謝方面，天山雪蓮可調(diào)控脂肪可塑性，促進(jìn)白色脂肪棕色化及棕色脂肪活化，進(jìn)而改善線粒體功能，從而調(diào)節(jié)老年小鼠氣虛血瘀型脂質(zhì)代謝異常[28]；天山雪蓮細(xì)胞培養(yǎng)物中咖啡?？鼘幩犷愇镔|(zhì)能夠降低脂肪酸合成酶、羥甲基戊二酰輔酶A還原酶的表達(dá)水平，提高過氧化物增值激活物受體-α（PPARα）水平、激活膽固醇7α-羥化酶（CYP7A1）表達(dá)，從而起到抗肥胖的作用[29]。

在天山雪蓮藥用價值的基礎(chǔ)上，天山雪蓮現(xiàn)已用于生產(chǎn)多種藥品、化妝品及保健品等。2010年，天山雪蓮細(xì)胞獲衛(wèi)生部批準(zhǔn)為“新資源食品”并迅速實現(xiàn)商品化，如雪蓮膠囊、雪蓮注射液、雪蓮口服液、雪蓮祛風(fēng)濕膏藥、雪蓮鎮(zhèn)痛靈、雪蓮護(hù)膚霜等產(chǎn)品并已有較大的市場[30]。

5" 展望

從天山雪蓮的經(jīng)濟(jì)價值被挖掘到自然資源因過度采摘而瀕危，再到植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的興起，人們對天山雪蓮資源的保護(hù)與利用研究經(jīng)歷了漫長的過程。天山雪蓮作為中國傳統(tǒng)的植物，有巨大的潛在價值。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可解決天山雪蓮野生種質(zhì)資源瀕危的問題，同時也能促進(jìn)天山雪蓮資源再生與開發(fā)利用，將天山雪蓮的價值最大化。

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