羌活的研究进展

摘要：随着羌活需用量的不断增加，以及人们对野生羌活的大量采挖，使得羌活资源日渐短缺。文章根据前人的研究成果，从羌活的分类、生物学特性、化学成分、药理作用以及人工栽培等方面做了较为全面的综述，并提出在今后羌活的研究中，应注重对羌活种子的研究。
关键词：羌活；化学成分；药理作用；人工栽培
中图分类号：S567  文献标识码：A    文章编号：1674-0432（2011）-12-        
药用羌活（N.incisum Ting ex H.T.chang）和宽叶羌活（Notopterygium forbesii Boiss）是羌活属(Notopterygium)的两个种，属于伞形科，是一种多年生草本植物，主要生长在高海拔地带，喜阴冷环境，以种子和块茎两种方式进行繁殖，自然繁殖率低。羌活的化学成分丰富，具有极其广泛的药理作用。然而，随着其用量的增加，以及人们大量的采挖，导致野生羌活的资源频临灭绝。
前人关于羌活的研究成果众多，尤其是在对羌活的分类，化学成分，药理作用，人工栽培等领域做了较为详细的研究，也有部分人关于某些方面做过较为详尽的综述。但是，到目前为止，能够全面综述羌活的各个方面的文献仍少之又少。为了能使广大读者或学者能够较为全面、方便的了解到羌活的一些相关性质，本文借鉴前人的研究结果，从羌活的分类，生物学特性，化学成分，药理作用，人工栽培等几方面做了较为详细的综述。
1 羌活的生物学特性
1.1 形态特征
羌活是一种多年生草本植物，一般株高在60cm-120cm之间，其地下有块状或长圆柱状的根状茎和根，有种香气，是多种中药药方的组分。它的上部分是茎，直立，形状大致是圆柱状，内为空，表面分布有纵直细条纹，无毛。羌活的叶片为二至三回单数羽状复叶，近似长圆状卵形至披针形，有不等的钝锯齿分布在其边缘，基生叶一般连有长约10cm-22cm的柄，基部扩大成鞘，抱茎，顶部叶一般没有柄，具有较长的叶鞘膜质。羌活一般在7月份左右开花，花多数成复伞形排列，萼片5，为三角形裂片；花瓣5，颜色为白色，先端尖，向内折卷，形状近似卵形至长圆状卵形；雄蕊5，花丝细，弯曲；子房下位，2室，花柱2，短而反折，花柱基部扁压状圆锥形。羌活果期一般是8-9月，双悬果宽卵形，侧棱无翅，楞槽间有3-4油管，合生面有5-6油管[1]。
1.2 生态环境及地理分布
根据蒋舜媛[2]和李云霞[3]的研究表明:羌活和宽叶羌活生长在地形地貌主要是高山峡谷，植被主要是亚高山草地、亚高山灌丛、横断山区的高山峡谷海拨2500m以上的次生林和灌丛，分布区有藏族，羌族，土族等少数民族世居，产业以半农半牧或农业为主。羌活是短日照植物，喜欢冷凉、耐寒、怕强光、喜肥，适生于寒冷湿润气候。主要生长在山地棕壤，褐色土及高山草甸土上，土壤质地疏松，具有极高的腐殖质的中性或微酸性土壤。生境为阴坡中上部的针叶林下，林缘和灌木丛根际，或高山流石滩石缝中，坡度大约在30°左右。宽叶羌活生境的适合环境条件为较为冷凉的气候，较高的海拔，较高的大气湿度以及较高有机质量的土壤条件。其适宜的生态环境因子为：年降水量400mm-1000mm；日照时数2000h/a -3000h/a；海拔高度2500m-3800m；湿度50%-70%；七月均温5℃-16℃；一月均温-13℃--3℃；土壤主要为黑毡土，高山灌丛草甸土，灰褐土，山地森林土，暗棕壤，土壤的有机质的量一般比较高。
根据方子森[4]的调查表明：羌活的分布范围大致为北纬24°-41°，东经95°-113°西到西藏丁青，北到内蒙古的凉城，东南到湖北的房县，长阳一带。羌活主要分别于海拔3000m-5000m之间；宽叶羌活的分布区域主要在横断山脉北段海拔1700m-4900m的阳坡林缘，林窗及亚高山，高山灌丛下，集中分布在2500m-4000m的林缘，林窗以及疏林和灌丛下。其主要分布区在青藏高原东南缘的西藏东部高原山区、西藏南部高海拔山地、四川西部高原和高山峡谷、青海东南部以及与甘肃接界的祁连山地，还要云南的西北高原地带，主要集中于横断山区和祁连山地。此外，还有河北，河南和宁夏的部分县市，新疆天山，山西交城，陕西蓝田，内蒙凉城等个别地区。
1.3 繁殖特点                                          
羌活和宽叶羌活的种子较小，而且外壳坚硬有绒毛，在常温下休眠期达8-10个月。尚文艳[5]的研究表明：要打破宽叶羌活种子休眠，需要经过一个由高温到低温的过程才能打破休眠。同时，用一定浓度的赤霉素处理种子可以代替低温过程而打破休眠，而对高温阶段没明显效果。
羌活有两种繁殖方式，即种子繁殖和根茎繁殖，羌活种子属双重性休眠，也就是说种胚未成熟伴随种子未完成后熟。在自然条件下，野生羌活的繁殖是以有性繁殖为主，即种子繁殖。种子自然繁殖率极低，仅为0.52％[4]。羌活的生长环境比较独特，生长期一般很短，而且生长缓慢，周期长，一般为5a-7a才能基本达到药用标准，然而，一般的人工栽培羌活则需2a-3a后便可采挖。羌活种子的发芽温度最适在10℃-15℃之间。羌活于5月上旬至6月上旬发芽后，生长迅速，生长约30d后，株高便可达70cm-100cm，年生长期90d-110d。
2 羌活的化学成分
表1 羌活的主要化学成分
分     类 化    学    成     分
挥   发   油 侯永芳[1]的研究表明羌活中的挥发油有庚烷（heptane）、己醛（hexannal）、4-羟基-4-甲基-2-戊酮（4-hydroxy-4-methy-2-pentanone）、4-壬烯（4-nonene）、庚醛（heplal-dehyde）、α-侧柏烯（α-thujene）、α-蒎烯（α-pinene）、p-蒎烯（p-pinene）、莰桧（camphene）、香叶烯（myrene）、2-戊基呋喃（2-pehtyl-furan）、辛醛（octanal）、α-水芹烯（α-pheHandreene）、δ-3-蒈烯（d-3-carene）、α-萜品烯（α-terpinene）、对-伞花素（P-cymene）、柠檬烯（fimonene）、β-水芹烯（β-phellandrene）、β-顺式罗勒烯（β-cis-oci-mene）、β-反式罗勒烯（β-trans-ocimene）、γ-萜品烯（γ-terpinene）、α-异萜品油烯（α-terpinolene）、2-壬酮（2-nonanone）、α-龙脑烯醛（α-compholene aldehyde）、反式-松香芹醇（trans-pincarveol）、2-壬烯醇（2-nonanone）、樟脑（camphor）、2-壬烯醛（2-nonenal）、龙脑（borneol）、萜烯醇-4（terpinen-4-ol）、α-萜品醇（α-terpinol）、桃金娘烯醇（mytenol）、E,Z-2,4-癸二烯醛（E,Z-2,4-decadienal）、δ-榄香烯（d-elemene）、β-雪松烯（β-cedrene）、β-古芸烯（β-gru-junene）、法呢烯（trans-β-farnesene）、草烯（humulene）、β-花柏烯（β-Chamigrene）、β-荜澄茄油烯（β-cubebene）、β-芹子烯（β-se-Hnene）、异丙月桂烯（isopropyl cinnamate）、γ-杜松萜烯（γ-cadinene）、δ-杜松萜烯（d-cadimol）、榄香醇（clemol）、匙叶按油醇（spathulenol）、愈创木醇（guaiol）、δ-杜松油醇（d-cadimol）、δ-桉叶油醇（d-eudesmol）、β-桉叶油醇（β-eudesmol）、10-表-α-桉叶油醇（10-epi-α-eudesmol）、水杨酸酯（benzyl benzoate）、酞酸二丁酯（dibutyl phthalate）、乙酸龙脑脂（bornylacetute）、香桧烯（sabinene）、月桂烯（myrcene）、蒈烯-4（Carene-4）、γ-松油烯（γ-terpinene）、异松油烯（terpinolenne）、葛缕醇（tarredearveol）、α-松油醇（α-terpined）、乙酸龙脑脂（Bronyl acetata）、2-甲基-3-丁烯-2-醇（2-methyl-3-buten-2-ol）、2-甲基-3-丁烯-1-醇（2-methl-3-buten-1-ol）、2,2-二甲基-3-己烯（2,2-dimethyl-3-hexene）、三环烯（tficy-clene）、β-侧柏烯（β-thujene）、α-松油烯（α-terpinene）、水杨醛（salicylaldehyde）、顺-香桧烯水合物（cis-sabinenehydrate）、辛酸（capryhc acid）、反-香桧烯水合物（trans-sabinene）、3-甲基丁酸-3-甲基丁酯-2-烯-1-醇（（3-methylbutyl-3-methylbutyrate）-2-en-1-ol）、α-异莰烯醛（α-campholene aldehyde）、甲基苯乙酮（netgtkacetophe-none）、对-甲基-1,5-二烯-8-醇（P-mentha-1,5-dien-8-ol）、松油烯-4-醇（terplnen-4-ol）、对伞花素-α-醇（P-cymene-α-ol）、桃金娘醇（myrtenol）、乙酸辛酸（cotyl acetate）、乙酸玛鞭草烯酯（verbenylacetate）、2-异丙基-5-甲基茴香醚（2-Isoptopy-5-methylanisole）、百里香酚（thymol）、α-库比烯（α-cubebene）、胡椒烯（copaene）、乙酸亏癸酯（decyl acetate）、β-柏木烯（β-cedrene）、反-石竹烯（trans-caryophyllenen）、未得烯（weddrene）、α-榄香烯（α-elemene）、反-β-金合欢烯（trans-β-farnesene）、大拢牛儿烯D（germacreneD）、β-荜澄茄烯（β-cadinen）、γ-依兰油烯（γ-muurolene）、β-花柏烯（β-pchamlgrene）、β-依兰烯（β-muurolene）、α-依兰油烯（α-muurolene）、β-甜没药烯（β-bisabolene）、叩巴烯（cuparene）、β-阿拉斯加烯（β-alaskene）、γ-荜澄茄烯（γ-cadinen）、δ-荜澄茄烯（d-cadinen）、7-表-α-芹子烯（7-epi-selinene）、α-桉叶醇（α-cudesmol）、大拢牛儿烯D-4-醇（germacrene D-4-ol）、β-防风烯酮（β-oplopanone）、颉草萜烯醇（valerianol）、布黎醇（bulnesol）、α-甜没药醇（α-bisabolol）、十六烷醇（hexahecanol）等成分。
香豆素 李云霞[3]的研究表明，羌活中的香豆素有异欧芹素(isoimperatorin)、佛手柑内酯( bergapten)、佛手柑亭( bergamot tin)、佛手酚(bergaptol)、羌活酚(notoptol)、羌活醇( notopterol)、脱水羌活酚(anthydronotoptol)、乙基羌活醇(ethyl-notopterol)、羌活酚缩醛( notoptolide)、环氧脱水羌活酚(anhydronotoptoloxide)、花椒毒酚( xanthotox-ol)、紫花前胡苷( nonakenin)、去甲呋喃羽叶云香素(demethylfuropinnarin)、7-异戊烯氧基-6-甲氧基香豆精 (7-isopentenyloxy262methoxy2coumarin)、7-( 3,7-二甲基-2,6-辛二烯氧基)-6-甲氧基香豆精[ 7-(3,7-dimethyl-2,6- octadienyloxy )-2,6-methoxly-coumarim]、8-甲氧基异欧前胡内酯(cnidilin)、6-O-反-阿魏酸酰紫花前胡苷 ( 6′-o-( trans-feruloyl nodakenin)、佛手酚葡萄糖苷(bergaptol-o-β-D-gluco-ryranoside) 、前胡苷V(decurosideV)、5-羟基-8-(1′,1′-二甲基丙烯基) 补骨脂素[5-hydroxy-8-(1′,1′-dimethylallyl) psoralen]、哥伦比亚苷元(columbianetin)、哥伦比亚苷(columbiananin)、异紫花前胡苷元(marmesin)、欧芹属素乙(imperatorin)珊瑚菜内酯(phellopterin)。
糖类 鼠李糖、 果糖、葡萄糖和蔗糖。
氨基酸 赖氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、一氨基丁酸、天门冬氨酸、亮氨酸等二十种。
有机酸及有机酸酯 油酸( oleic acid)、亚油酸 ( linoleic acid)、阿魏酸(ferulic acid)、茴香酸对羟基苯乙酯(p-hydroxyphenethylanisate)、苯乙基阿魏酸酯(phenethyl ferulate) 、十四烷酸、对羟基间甲氧基苯甲酸 ( p-hydroxy-m-methoxy-ben-zonic acid)、十六烷酸等。
其它 β-谷甾醇(β-sitosterol)、娠烯醇酮(pre-nenolone)、β-谷甾醇葡萄糖苷(β-sitosterol gluco-side)、镰叶芹二醇(farcarindiol)、胡萝卜苷(dau-costerol)、4-羟基-3,5-二甲氧基芪(4′-hydroxy-3,5-dimethoxystilbene)。

蒋舜媛[2]等发现了在羌活中，还含有Pb、Cu、Cr、Cd和As等元素。其中Pb的含量普遍较低，小于0.005mg/kg；而Cu、Cr、Cd和As等元素的含量随不同地区呈显著性差异，Cr含量变幅在0.48-8.37mg/kg间；Cd含量在0-0.29mg/kg间；总砷含量变化不大，从0-4.41mg/kg不等；而Cu的含量普遍很高，在21.89-67.01mg/kg间。
3 羌活的分类
根据溥发鼎[6]的研究，羌活可分为细叶组和羌活组。
细叶组可分为羌活(N.incisum Ting)、细叶羌活（N.tenuifolium）、羽苞羌活(N.pinnatiinvolucellatum)。
羌活是药用羌活的主要来源。羌活的基生叶与茎下部叶三至四回羽状分裂，末回裂片线形。赵敏[7]的研究中提到：按照羌活的根和根茎的形状分为蚕羌，竹节羌，条羌，头羌。蚕羌的根茎略弯曲，环节紧密似蚕，显棕褐色至棕黑色，有点状根痕及棕色破碎鳞片，外皮脱落处呈棕黄色。竹节羌的根茎形状近似竹节状，环节疏生。头羌的根颈粗大，呈不规则环节状，侧根较多。条羌的根茎部具有茎基及叶鞘残基，根茎及根的形状近似圆柱形，根部具纵纹及皮孔。
溥发鼎[6]等的研究表明：细叶羌活的基生叶与茎下部叶三出式三回羽状分裂，末回裂片线性，体态与藻本属Ligusticum L.植物相近。
羽苞羌活与羌活(N.incisum Ting)较为相近，只是羽苞羌活的小孢子比羌活的较发达，成倒披针形，长度明显比果期小伞形花序长。
羌活组又可分为宽叶羌活(N.forbesii Bull.Herb.boiss)和澜沧羌活(Notopterygium forrestii)。
宽叶羌活的基生叶叶片是三出式二至三回羽状复叶，末回裂片形状近似卵圆状披针形，裂片边缘为粗锯齿。卵叶羌活（oviforme）是宽叶羌活的一个亚种，它的小总苞片近等于或长于小伞形花序，基生叶和茎下部叶二回三出式分裂，末回裂片宽卵圆形，边缘具圆钝齿，叶表皮气孔垂周壁深波状。
澜沧羌活基生叶和茎下部叶三出式二至三回羽状分裂，末回裂片边缘为不规则的圆齿，小总苞片短于花柄，叶的末回裂片卵状披针形。
4 羌活的药理作用
杨林林[8]等总结出羌活在传统的医药应用上，羌活可用于治疗风寒感冒，用于行痹、痛痹、着痹症，治中风偏瘫，治小儿痫症，治阳痿，治偏头痛等。
根据马玉林[9]、李云霞[3]和秦彩玲[10]等的研究，总结出了羌活具有以下药理作用：
4.1 具有镇痛、解热的作用
羌活的香豆素类成分中有一种叫紫花前胡苷的化学成分，而经有效单体的药理实验发现，紫花前胡苷具有显著的镇痛作用。另外，给酵母致热性大鼠灌或者注射一定剂量的羌活挥发油，能使其体表温度有明显的降低。
4.2 具有抗炎、抗菌、抗过敏和抗病毒的作用
适当剂量的羌活水提醇溶液对大鼠蛋清形足肿胀、小鼠二甲苯所致耳肿胀、纸片所致小鼠炎性增生、小鼠胸腔毛细血管的通透性的增加、弗氏完全佐剂所致大鼠足肿胀的第Ⅰ、Ⅱ期炎症肿胀等具有明显的抑制作用，还能够直接杀死小鼠肺内的流感病毒，降低肺内流感病毒的血凝滴度和感染力，而且，羌活挥发油能使2,4—二硝基氯苯所致小鼠迟发型超敏反应受到一定的抑制作用。另外，0.002ml/ml的羌活稀释液对弗氏痢疾杆菌，大肠杆菌126、伤寒杆菌、绿脓杆菌有一定的抵抗作用。
4.3 对凝血、心肌缺血、血栓形成和心律失常有一定的抵抗作用
给大鼠灌服75%的羌活醇提物能够明显延长电刺激大鼠颈总动脉的血栓形成时间和凝血时间；口服羌活提取物4g/kg水溶液可推延乌头碱导致的大鼠心律失常的出现时间，对心律失常起到保护作用。此外，羌活的挥发油具有减缓心率、扩张冠脉及增加心肌营养性血流量等作用。水煎醇沉淀液可抑制离体兔血小板聚集、血小板血栓形成、纤维蛋白血栓形成和血栓增长速度，也有弱抗凝血酶的作用，使体外血栓形成时间得以延长。
4.4 能够促进脑循环
静脉注射可以增加麻醉猫和麻醉犬的脑血流量，但不引起外周血流量的增加，不会使心率加快，也不升高血压，从而使上焦疼痛减缓。
4.5 其他作用
羌活能使因肾上素引起的小鼠肠系膜微动脉、微静脉收缩。另外，羌活中的苯乙基阿魏酸酯和镰叶芹二醇能够抑制5—脂肪加氧酶和环加氧酶活性。
5 羌活的人工栽培
5.1 种子处理
根据张恩和[11]的研究，羌活的种子属胚后熟休眠类型，也就是说，羌活种子在刚成熟收获后，种胚尚未形成或处于原胚阶段尚未分化，需要吸足水分和处在一定温度下，直到使胚分化发育完成并通过生理后熟，才能萌发，所以，野生种子发芽成苗率只有0.52%。种子的休眠机制造成了它成苗率低下，只有解除其种子休眠，才能很大程度上提高羌活的成活率。目前，解除休眠机制的方法是现将种子用流水冲洗，再用赤霉素或细胞分裂素处理，最后经先暖温后低温的变温层积处理便可用以种植，这样可提高其出苗率。
5.2 土壤要求
蒋舜媛[2]等的研究表明：羌活根系的发育能力很差，一般比较浅，深度在20cm之内，而且大多数只长有较短的一段直根，只有在土壤很疏松的情况下，其根才有可能扩展得稍深些。羌活分布在较为隐蔽的环境中时，其长势较好，这是因为羌活对水分的稳定性要求较高。然而，宽叶羌活的根系发育较好，入土较深，大都在20cm以下，最深的可达40cm以上，吸收水分和养分的范围较为广泛。另外，宽叶羌活对有机质含量要求较低，容重较大，土壤黏性较重。
5.3 温度条件
史静[12]等的研究表明：羌活种子在温度为15℃左右的发芽率较好，因此，羌活种子易选择在地温大约为15℃左右时播种，此时种植的羌活其出苗才能较为整齐。另外，种植时，覆土深度对出苗率及子叶出土时间和出苗期也有影响，覆土深度以1.0-1.5cm合适，若覆土超过2cm厚，则其出芽率极低。
5.4 光照强度
根据陈铁柱[13]等的研究表明：羌活具有较强的适应弱光环境的能力，是一种阳性耐阴植物，然而，羌活耐受午间强光、高温的能力弱。因此，引种驯化羌活适宜选择海拔和隐蔽度较高的环境栽培，以利于其生长和存活。
5.5 栽培管理
羌活在人工栽培时，需先打破其种子休眠机制，然后再选择质地疏松，环境、温度适宜的地带进行播种。待苗出土后，要及时做好田间管理工作，包括浇水、松土、施肥、控温、除虫等一系列工作。2-3a后收获，以栽后3a收获的产量高，品质好。一般在秋末茎叶枯萎后或早春土壤解冻羌活萌发前采挖。
6 展望
如今，野生的羌活资源越来越少，几乎频临灭绝，只有大力发展羌活的人工栽培才有望改善目前的窘境。但是由于羌活的种子小，对环境的要求苛刻，使得其在人工栽培方面仍有很多困难。因此，对羌活人工栽培方面的研究应是今后研究的主题，尤其是在破除羌活种子休眠方面。
羌活在人工栽培方面的问题主要表现是出苗率偏低，其原因是羌活的种子属胚后熟，绝大多数种子在脱落后的一段时间里，没有合适的外界条件，使得其胚不能完成后熟。为了能使羌活的人工栽培技术进一步成熟，在以后羌活的研究中，应重点研究羌活种子的胚成熟问题，主要是羌活的种子在刚成熟后一段时间里，保持恒定、合适的温度，以及提供所需的营养物质，使得胚完成后熟，从而提高羌活种子的出苗率。
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作者简介：马涛（1989-），男，回族，甘肃平凉人，兰州交通大学化学与生物工程学院生物工程专业本科生。