赪桐研究進展及產業化應用展望*

廖桂花 段 鈺 王叢叢 徐明鋒 何春梅蘇凌業 鄭奕雄

（1.廣東省森林培育與保護利用重點實驗室/廣東省林業科學研究院，廣東 廣州 510520；2.廣州市特色作物種質資源研究與利用重點實驗室/仲愷農業工程學院 農業與生物學院，廣東 廣州 510225）

赪桐Clerodendrum japonicum是馬鞭草科Verbenaceae 大青屬[1]多年生落葉或常綠灌木[2]，又名貞桐花﹑百日紅﹑耐久朋﹑荷苞花，主要分布于我國江蘇﹑浙江南部﹑江西南部﹑湖南﹑福建﹑臺灣﹑廣東﹑廣西﹑四川﹑貴州﹑云南等；國外分布于印度東北﹑孟加拉﹑錫金﹑不丹﹑中南半島﹑馬來西亞﹑日本等地區[1]。赪桐在中國栽培歷史悠久，中唐時期曾被引種至洛陽[3]。中國的赪桐屬植物主要集中在華南地區和西南地區，共有34 種[4]。其氣微味甘，全株可入藥用，是一種傳統的民間中藥材[5]，在傳統醫學中，常用其治療上呼吸道感染﹑腹瀉﹑皮膚病﹑肺炎﹑咳嗽﹑發燒和結膜炎等病癥[6]。赪桐花冠高腳碟狀，朱紅色，先端5 裂，裂片不整齊；花萼紅色﹑花柱細長﹑花期長，是優良的鄉土景觀植物[5，7]。當前，省委深入綠美廣東生態建設，對鄉土景觀植物和林下高經濟價值植物的開發應用成為熱點，本文旨在綜述赪桐藥理活性﹑化學成分﹑繁殖方法﹑分子生物學特征﹑經濟價值﹑產業化應用等研究進展，為赪桐栽培育種和資源開發利用提供參考。

1 藥理藥效

1.1 傳統藥效

赪桐已被廣泛用于傳統醫藥研究，《中華本草》[8]中提到其全株均可入藥，花可安神﹑止血，主治心悸失眠﹑痔瘡出血；葉具有祛風散瘀﹑解毒消腫等功效，主治偏頭痛﹑跌打瘀腫﹑癰腫瘡毒；根﹑莖可清肺熱﹑利小便﹑涼血止血；臨床用于肺熱咳嗽﹑熱淋﹑小便不利﹑咳血﹑尿血﹑痔瘡出血﹑風濕骨痛的治療。其中，《中華本草》[9]傣藥卷記載其具有清火解毒﹑涼血止血﹑通乳下乳﹑調經止痛﹑提氣固脫﹑強筋壯骨之功效，可用于治療小便熱澀疼痛﹑睪丸腫痛﹑赤白下痢﹑胸悶﹑胸痛﹑月經失調﹑子宮脫垂﹑脫肛﹑腰膝酸痛等[5]?！逗Ｄ纤幱弥参锩洝酚涊d赪桐具有清熱利濕﹑消腫拔毒﹑調經散瘀功效，主治肺熱咳嗽﹑痔瘡出血﹑痢疾﹑風濕骨痛﹑腰肌勞損等疾病[10]。廣西壯族民間老中醫秦祥仁組方曾謹遵《黃帝內經》，總結出治療咽喉急性疾病的“赪銀合劑”組方，具有能顯著改善風熱型急性扁桃體炎的臨床藥用功效[11]。

1.2 藥理機制

赪桐雖然藥用歷史悠久，但其藥理機制研究尚未深入。實驗證明，赪桐提取物具有抗炎﹑抗菌﹑抗補體﹑抗腫瘤等作用，在藥學應用方面潛力較大。

1.2.1 抗炎作用 研究表明，赪桐具有抗炎﹑消炎能力。赪桐根多個部位提取物，均表現出抗炎活性[12]，對致炎物質誘發的急性炎癥具有抑制作用[13]，其中石油醚部位抗炎作用最明顯[12]?？寡鬃饔脵C理主要是通過調節一些炎癥影響因子的合成與釋放，通過降低炎癥因子水平﹑從而提高SOD 活性[12，14]，具體是通過抑制NO﹑TNF-a﹑IL-12﹑IL-6﹑IL-1β 炎癥因子的分泌[15]。而進一步研究發現，赪桐抗炎作用過程可能不依賴丘腦-垂體-腎上腺軸系統（HPAA），而與降低MDA﹑NO 水平，提高SOD 水平有關[16]；同時研究發現赪桐抗炎過程是通過作用于活性物質關聯的靶點發揮作用，靶點多為功能性蛋白質，表現為一條作用通路可涉及多個靶點，一個靶點可參與多條作用通路[17]。

1.2.2 抗菌作用 據研究表明，赪桐莖葉提取物中含有抗菌活性物質，能起到一定的殺菌﹑抗菌作用。赪桐莖葉提取物對金黃色葡萄球菌﹑傷寒沙門菌和枯草芽孢桿菌3 種供試細菌均具有抗菌活性，作用機制是通過破壞菌類的細胞壁和細胞膜的完整性及通透性，影響蛋白合成，導致TCA循環減慢而發揮抑菌作用。同時，赪桐提取物的抗菌機理是通過破壞金黃色葡萄球菌細胞壁和細胞膜的完整性及通透性，影響蛋白合成，從而導致TCA 循環減慢而發揮抑菌作用[18]。

1.2.3 抗補體作用 赪桐是一種含有抗補體活性物質的植物，赪桐醇提取物有較強的經典途徑抗補體活性。補體系統具有抗感染功能，激活后能消滅外來微生物并清除機體內不正常的細胞和組織，因此抗補體作用與免疫功能密切關聯，能通過抑制補體過度釋放而避免引發炎癥[19]。

1.2.4 抗腫瘤作用 環五肽化合物具有抗腫瘤作用[20]，研究發現，赪桐地上部分提取物中的環狀五肽化合物中的4 種化合物對4 種人類癌細胞系（T24﹑A549﹑HepG2﹑MGC-803）顯示出微弱的細胞毒性[21]，推斷出赪桐含抗腫瘤活性物質。

2 成分及工藝

2.1 化學成分

赪桐的黃酮類﹑甾體﹑香豆素﹑三萜類等成分含量較高，個別成分類型的化合物數量也居多（表1）。目前，已分離鑒定出赪桐地上部分化合物17 個[2]。張樹琳等對赪桐的地上部分提取物進行分離，得到16 個單體化合物及1 對差向異構體[22]。另外，對其枝條﹑樹皮﹑葉片材料分離鑒定出35 個化合物[23]，包括4 個環五肽，3 個木脂素類，4 個苯乙醇苷芳香醇，9 個萜類和其他類化合物。

表1 赪桐主要化學成分Table 1 C. japonicus main chemical composition

2.1.1 黃酮類化合物 赪桐黃酮類化合物含量豐富，主要含小麥黃素[24]﹑山奈酚[2]﹑高車前素[2]﹑木犀草素[2]﹑木犀草苷[2]﹑毛蕊花糖苷[25]等成分。黃酮類化合物具有抗病毒﹑抗氧化﹑抗炎﹑抗菌﹑抗補體等活性，廣泛應用于醫藥方面[26]。

2.1.2 甾體化合物 赪桐主要含22,23-二氫菠甾醇[24]﹑豆甾醇[24]﹑25,26-去氫豆甾醇[24]﹑甾醇[27]等甾體化合物成分。植物化學分離出的甾體和甾體生物堿皂苷具有多種藥理活性，如細胞毒﹑抗病毒﹑抗炎和抗真菌特性[28]。

2.1.3 香豆素化合物 赪桐含6-甲氧基-2H-色烯-2-酮等香豆素類化合物。香豆素類化合物是自然界中一類重要的化合物，具有抗腫瘤﹑抗凝血﹑抗菌﹑殺蟲等多種生物活性，應用領域廣泛[29]。

2.1.4 三萜化合物 赪桐主要含烏索酸[24]﹑木栓酮[2]等三萜類化合物。三萜類化合物是一類結構豐富﹑種類繁多的天然活性成分，廣泛存在于各類植物﹑菌類﹑蕨類及海洋生物中，具有顯著的抗炎﹑抗腫瘤﹑抗病毒及免疫調節等藥理活性[30]。

2.1.5 苯丙素苷化合物 赪桐含monoacetyl﹑martinoside﹑acteoside﹑clerodenoside A 等 化 合 物[24]。苯丙素苷具有抗病毒﹑抗腫瘤﹑抗真菌﹑抗高血壓﹑糖尿病等潛在活性和改善免疫功能的作用[31]。

2.1.6 揮發性化合物 田雯等[32]鑒定出赪桐地上部分的石油醚提取物含有油酸﹑亞麻酸甲酯﹑棕櫚酸甲酯﹑亞油酸甲酯﹑新植二烯﹑六氫法尼基丙酮﹑葉綠醇及維生素E等21 種揮發性化合物。

2.1.7 其他化合物 赪桐含有丁二酸酐[24]﹑金合歡素[2]﹑類葉升麻苷[17]及咖啡酸[25]；另外可能含有蛋白質[27]﹑糖[27]﹑鞣質[27]﹑有機酸[27]﹑皂苷[27]﹑酚類[27]與內酯[27]等化學成分。

2.2 提取工藝

秦祖杰等[33]最早建立了赪桐根總黃酮最佳的提取工藝和含量測定的體系（圖1），采用以蘆丁為對照品，NaNO2-Al（NO3）3-NaOH 顯色后，用紫外-可見分光光度法測定赪桐根中總黃酮含量，總黃酮的線性范圍為8.584～51.504 mg/L（r=0.999 4），平均加樣回收率為100.11%，RSD0.24%（n=6）；最佳提取工藝為15 倍量50%乙醇超聲提取1.5 h。丘琴等[34]進一步豐富赪桐根中總黃酮的提取工藝，通過對復合酶的用量﹑酶解溫度﹑酶解時間3 個自變量各水平的多元線性回歸及二項式擬合。用星點設計-效應面法選取最佳的提取工藝，并進行預測分析，同樣以蘆丁為對照，結果顯示赪桐根總黃酮最佳提取工藝為酶的用量（0.35%）﹑酶解溫度（62℃）﹑酶解時間（125.7 min），總黃酮含量的預測值為10.37 mg/g。

圖1 赪桐根中總黃酮最佳的提取工藝流程Figure1 The optimum extraction process of total flavonoids from the root of C. japonicus

張樹琳等[22]采用色譜分離技術，對赪桐乙醇提取物化學成分進行系統的分離純化并進行結構鑒定。用95%乙醇對赪桐干燥的地上部分進行提取，利用反相柱色譜和半制備型HPLC，得到兩種先前未描述的化合物[21]。丘琴等[25]通過HPLC法，建立了測定赪桐根3 種不同極性部位咖啡酸﹑毛蕊花糖苷及山柰酚的含量測定方法。張雅昆等[35]以赪桐中類葉升麻苷的得率為考察指標，通過單因素試驗﹑響應面試驗﹑神經網絡法等，有效優化赪桐類葉升麻苷的提取工藝。目前已建立不同產地赪桐根75%乙醇提取物HPLC 指紋圖譜，經聚類分析和主成分分析均將赪桐根按照成分差異區分為4 類[36]。柳賢福等[37]研究廣西產赪桐的HPLC 指紋圖譜，并建立含12 個共有峰的赪桐特征指紋圖譜，研究顯示不同產地赪桐特征圖譜的相似度均>0.9，同時反映了同一產地赪桐中化學成分的趨同，并表示可用于赪桐藥材的質量控制。

3 繁殖方法

研究表明，赪桐具有較強的耐蔭性及對弱光的利用能力[38]，強光照會抑制其生長，赪桐在遮蔭條件下表現出更好的生長優勢[39]。種苗繁育過程中，赪桐對營養元素具有一定的敏感性，合理施肥有助于苗木生長發育。目前關于赪桐種苗繁育技術的報道尚少，主要包括扦插繁殖﹑組培繁殖和種子繁殖等。

3.1 扦插繁殖

赪桐莖段芽點繁多，扦插是赪桐繁殖常用的育苗方法。選取無病蟲害﹑粗細均勻的一年生赪桐枝條，每個插穗保留2～3 個腋芽，插穗下端5 cm埋入混合基質育苗杯中。實驗證明，激素能有效地促進赪桐插穗生根和壯苗[40]。采用不同濃度梯度NAA 或IBA 植物激素﹑不同浸泡時間梯度處理赪桐插穗，發現NAA 或IBA 濃度在100～200 mg/L﹑浸泡30～60 min 效果最佳。

3.2 組培繁殖

赪桐組培快繁技術的建立，可以更好的保存擴繁優質種質資源。赪桐組培繁殖以嫩芽為外植體；采用75%乙醇和0.1%的升汞溶液進行消毒處理，誘導不定芽發生；最后進行增殖和生根培養[41]?；诮M培快繁方法的建立，以切取赪桐無菌帶葉葉柄為誘導材料，設置多倍體誘導劑秋水仙素水溶液濃度為20 mg/L 進行處理，已獲得赪桐多倍體無菌苗[42]。

3.3 種子繁殖

赪桐種子帶有質地堅硬種殼，影響種子萌發。實驗證明，破殼處理方法能極顯著地提高赪桐種子發芽率，發芽率達到92%；另外選擇3 cm 播種深度﹑烘焙處理6 h﹑自然水浸泡處理72 h﹑濃度為30 mg/L 的萘乙酸﹑25 mg/L 赤霉素﹑30 mg/L的6-BA 激素浸泡處理等方法，均可提高赪桐種子發芽率[38]。

3.4 不同繁殖方法特點分析

在赪桐的常規育苗實踐中，一般扦插繁殖最為常用。赪桐生長1 年以上的木質化枝條，具有較好的生根性能。當溫度25 ℃﹑濕度70%～75%時，扦插條7～10 天即可萌發新根，1 年生扦插苗一般繁育成本2～3 元/株。目前，基于赪桐扦插苗繁育技術，按照株距0.3 m×0.3 m 的采穗園種植規格，每畝每年可采穗條至少22 000 條。在組培繁殖方法中，赪桐莖段和葉片由于具有絨毛，獲取無菌外植體過程較為困難，原材料損耗較多，組培瓶苗繁育成本4～6 元/株。赪桐組培苗生長較為緩慢，育苗周期較長導致成本升高。赪桐的結實率較低，種子繁殖方式很少采用，且種子具有堅實的硬殼，導致發芽率較低，一般不采用種子繁殖進行造林育苗。

4 分子生物學研究

4.1 葉綠體基因組

葉綠體基因組數據在系統發育﹑居群遺傳和譜系地理等研究領域得到廣泛應用[43]，赪桐葉綠體基因組的獲取對其種群進化分析具有重要意義。赪桐葉綠體基因組長度為152 171 bp，包括83 415 bp 的大單拷貝區（LSC）和17 318 bp 的小單拷貝區，由一對25 719 bp 的反向重復區分隔。葉綠體基因組編碼133 個基因，包括88 個蛋白質編碼基因﹑37 個tRNA 基因和8 個rRNA 基因[44]。同時利用葉綠體基因組信息比對發現，赪桐與同屬于大青屬Clerodendrum的海通C.mandarinorum和滇常山C.yunnanense兩種植物親緣關系較密切[45]。

4.2 全長轉錄組

全長轉錄組測序數據常被應用到植物轉錄組學﹑基因組學﹑代謝組學和遺傳學等研究中[46]，全長轉錄組數據是赪桐分子生物學研究的基礎。通過對赪桐花期不同組織部位進行全長轉錄組測序[47]，共獲得31 368 條轉錄本序列，注釋到30 473個基因。根據GO 功能注釋，分別有109 844 條GO 條目參與生物過程，75 764 條參與細胞組分，28 724 條參與分子功能。通過KEGG 數據庫分析，共有9 681 條序列參與了138 條代謝通路，其中有4 653 條序列參與了43 條次生代謝產物合成路徑。全長轉錄組通過注釋，預測到CDS 序列31 368個，662 個轉錄因子，5 405 個跨膜蛋白，6 066 個SSR，749 個lncRNA。

4.3 基因研究

在獲得赪桐第三代全長轉錄組測序數據基礎上，利用RT-qPCR 技術，已篩選出CjUBQ-1 和CjACT-2 為赪桐基因表達分析的最優內參基因[48]。理想的內參基因應在不同處理條件下，以及在各類型細胞或者組織中均能穩定表達，內參基因是分析藥用植物主要活性成分生物合成的關鍵酶基因表達量需借助的一種參考[49]。生物信息學在植物生命科學研究和應用中發揮著重要的作用，常用于植物的基因組﹑轉錄組和蛋白質組等方面信息收集，有助于植物的生理﹑生化和遺傳機制的探究[50]。赪桐bHLH 和NAC 基因家族生物信息已有報道[51-52]，此外對赪桐FT 同源基因也開展了相關生物信息學分析，并且揭示了赪桐CjFT1 和CjTFL1-2 參與赪桐成花調節途徑[53]。

5 經濟價值及產業化利用方向

赪桐作為一種適應性極強﹑林下觀賞與藥用功能兼備的植物，在資源挖掘與利用方面具有重要的潛在價值。林下經濟發展過程中，耐蔭性灌木不僅具有調節環境溫濕度，塑造林蔭空間結構等多種功能，還可以穩定人工林下群落生態系統的穩定性，在綠美廣東行動的林相改造和森林質量提升中具有重要作用。另外，赪桐花型奇特﹑圓錐花序大而開展，具有很高的觀賞價值。赪桐全株可入藥，其總黃酮具有很好的抗炎活性，且不依賴HPAA 系統；赪桐總黃酮總抗氧化能力與Vc 相當，具有良好的抗氧化活性，藥用價值極高。加強赪桐優質資源挖掘﹑篩選與鑒評﹑配套綠色高效育苗技術，對助力林下經濟發展具有重要意義。

目前藥用植物研究和發展至4.0 時代[54]，開展藥用植物種質的培育創新是中藥現代化的必由之路[55]。赪桐含有的黃酮﹑甾體﹑香豆素﹑萜類以及揮發性化合物等，具有良好的消炎﹑抗菌等藥理作用，同時具有清火解毒﹑治肺熱咳嗽等多種功效。赪桐主要化學物質的提取與測定，以及葉綠體基因組完整序列和第三代全長轉錄組測序的獲取，對未來赪桐有效成分利用及藥理活性物質代謝生理研究奠定了重要基礎。赪桐作為一種良好的林下藥用植物，主要研究與利用方向還處于初級階段，主要集中在成分及藥理研究方面，其中黃酮類化合物含有多種生物活性物質，在食療保健和臨床藥學等行業有廣泛的應用前景。在抗癌醫學治療方面，赪桐地上部分提取物對人類癌細胞系表現出細胞毒性，在抗癌方向研究具有很好的應用價值[21]；在植物類殺蟲試劑研發方面，赪桐石油醚提取物對斜紋夜蛾具有很好的殺蟲作用，在未來植物源殺蟲劑研發方面意義重大[32]；在食療保健方面，赪桐干燥根已建立三項相關中藥飲片質量標準[56-58]，其中“赪銀合劑”在治療風熱型急性扁桃體炎已有臨床應用；在云南地區，赪桐的花序被用作林森蔬菜食用[59]。赪桐作為適生性良好的觀賞植物，在園林觀賞和造景綠化方面早有應用，利用形式多以在公園片植﹑林下造景等配置方式種植于花壇﹑林下和坡地等，具有生態美化的作用效果[4]。另外，赪桐目前僅有“狀元紅1 號”1 個新品種登記，其新優種質創制需求隨著園林景觀造景及林下經濟發展日益增強。針對赪桐現有國內外利用現狀，在種源性狀調查﹑優質資源挖掘及利用等方面均需繼續深入。