[科普中國]-家獨行菜

簡介

家獨行菜是十字花科(Cruciferae)獨行菜屬植物家獨行菜的全草，生長在非洲東北部及亞洲西南部地區(qū)(周太炎1987)，為一年生草本植物，因其具備祛痰止咳、溫中、利尿等功效并且可做菜食用，因此在世界一些地區(qū)常有栽培。我國維吾爾族也利用該種植物治療胃病。

現(xiàn)代藥理學研究表明，家獨行菜具有利尿、抗壞血病、降血糖、降血壓、治療胃腸病和骨折等活性, 對心血管、高血脂、糖尿病、癌癥等疾病具有顯著功效。家獨行菜植株內(nèi)含有多種生物活性成分(Ghante等2011)，如生物堿、萜烯、黃酮類、芥子油苷等化合物，其中芥子油等能有效起到防癌抗癌的作用，而苦味質(zhì)勒皮啶可用于抗瘧疾病。家獨行菜水提物具有顯著的鎮(zhèn)咳、抗炎及抑菌作用(包曉瑋等2009)；利用家獨行菜子水浸液進行抗實驗性胃潰瘍研究，結(jié)果表明其水浸液能促進潰瘍愈合、抑制小腸運動，并具有顯著的止痛作用(周旋等2008)。

家獨行菜藥食兩用，春季新鮮植物可作為菜食用，其藥用價值又提高了其市場價值，成為許多地區(qū)和國家食療用品，但是國內(nèi)的種植卻很少，相關(guān)的種植技術(shù)還不成熟，產(chǎn)量低下，無法滿足龐大的市場需求。徐棟生等(2010)和郭永安等(2016)分別對獨行菜屬植物中的獨行菜(Lepidium apetalum)和寬葉獨行菜(L. latifolium)進行了組織培養(yǎng)與植株再生體系的研究, 而家獨行菜的組織培養(yǎng)還未見報道。2

形態(tài)特征家獨行菜 Lepidium sativum L.

一年生草本，高20-40厘米，莖直立，單一，通常有藍灰色白粉，通常在頂部分枝?；~倒卵狀橢圓形，羽狀分裂或二次羽狀全裂或淺裂，稀僅有牙齒；莖生葉大部分為羽狀多裂，近頂部葉線形，全緣，急尖?？偁罨ㄐ蚬陲@著伸長，疏松，花序軸無毛，花梗圓柱形，果期約為短角果長的1/3；花小，白色或薔薇色；萼片橢圓形，有白色膜質(zhì)邊，背部時常有白色短柔毛；花瓣長圓狀匙形，比萼片長1/3左右；雄蕊6，蜜腺6。短角果圓卵形或橢圓形，邊緣有翅，長5-6毫米，基部圓形，先端明顯微缺，有短花柱，果瓣平滑；種子卵形，長約2.5毫米，扁平，近平滑，銹褐色，無邊，子葉背倚并三裂。

分布主要分布于非洲北部及亞洲西部，作為食用蔬菜廣泛種植，并傳播至歐洲及印度。在我國主產(chǎn)于新疆伊犁地區(qū)，黑龍江、吉林、山東、西藏等地亦有。1

化學成分從 20 世紀 50 年代就有國外學者對家獨行菜的化學成分進行研究，主要分離得到了芥子酸、芥子堿[3]、芥子油苷等十字花科常見化合物；20 世紀 90年代后陸續(xù)分離得到了生物堿、甾醇、萜烯、黃酮類等化合物，但化合物數(shù)量較少，國內(nèi)尚未見其化學成分的文獻報道。

1、生物堿

20 世紀 70 年代 Farnsworth 等發(fā)現(xiàn)家獨行菜子中含有生物堿，十多年后 Bahroun 等分離得到一種新的咪唑生物堿——獨行菜素（1）。Maier 等從家獨行菜子中分離出 7 種新的咪唑生物堿，其中有5 種二體咪唑生物堿：獨行菜素 B（2）、獨行菜素 C（3）、獨行菜素 D（4）、獨行菜素 E（5）、獨行菜素F（6），2 種單體咪唑生物堿：半獨行菜素苷 A（7）和半獨行菜素苷 B（8）。

2、黃酮

從家獨行菜地上部分的甲醇提取物中分離得到種黃酮苷：槲皮素-3-O-β-葡糖基（1→6）-β-吡喃半乳糖苷（9）、槲皮素-3-O-β-葡糖基（1→6）-β-吡喃葡糖苷（10）、異鼠李素-3-O-槐糖苷-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷（11）、山柰酚-3-O-β-葡糖基（1→2）-葡萄糖苷-7-O-β-吡喃葡萄糖苷（12）、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（13），5 種黃酮苷都具有抗氧化活性[5-6]。Minu[7]從家獨行菜中分離出一種新的黃酮，鑒定為 5,4'-二羥基-7,8,3'5'-四甲氧基黃酮（14）。

3、萜類

Pande 等從家獨行菜的地上部分分離出 3 種新的萜烯， lepidiumsesterterpenol （ 15 ），lepidiumterpenoid（16）和 lepidiumterpenyl ester（17）。lepidiumsesterterpenol 是一種不常見的化合物，是首次報道。lepidiumterpenoid 是一種新的二倍半萜，首次在十字花科中報道。lepidiumterpenyl ester 是一種新的天然倍半萜酯，首次從家獨行菜中分離得到。

4、甾醇類

Saba 等從家獨行菜的地上部分中分離出一種新的甾醇酯類，通過光譜數(shù)據(jù)和化學反應分析鑒定為 stigmast-5-en-3β,27-diol 27-benzoate（18）。Lima等對家獨行菜子進行 GC-MS 分析表明，100 g 干種子含 β-谷甾醇 224.8 mg、菜油甾醇 129.3 mg、豆甾醇 53.1 mg、菜子甾醇 50.9 mg。

5、芥子油苷

芥子油苷廣泛存在于十字花科植物的一類含硫化合物。Gil 等[11]1980 年從家獨行菜子中分離出 3種芥子油苷，命名為烯丙基芥子油苷、2-苯乙基芥子油苷和芐基芥子油苷，前 2 種是第一次報道，量比較少。Radwan 等從家獨行菜種子中分離得到金蓮葡糖硫苷和 2-苯乙基芥子油苷，從新鮮的全草中分離得到 2-乙基丁基芥子油苷、甲基芥子油苷、丁基芥子油苷和金蓮葡糖硫苷。芐基芥子油苷和金蓮葡糖硫苷降解后主要生成苯乙腈、芐基硫氰酸酯、芐基異硫氰酸酯[13-15]。1

藥理作用近年對家獨行菜藥理作用的研究較多，主要包括消炎、退燒、止痛、降血糖、降血壓、降血脂、治療腸胃病、骨折、哮喘及利尿等，但多集中于其提取物的活性，也有總生物堿活性的報道。由于化學成分研究較少，未見有單體化合物活性的報道。

消炎、退燒、止痛家獨行菜子的乙醇提取物（500 mg/kg）有消炎、退燒、止痛的作用，而且沒有嚴重的不良反應。其藥理學作用類似于非甾體類消炎藥，非甾體類消炎藥兼具退燒、止痛和消炎作用，其機制是抑制前列腺素的生物合成。和非甾體類消炎藥一樣，家獨行菜子的乙醇提取物能夠增強消炎藥誘導的黏膜損傷，消炎和促進潰瘍的作用可能也是通過抑制前列腺素的合成。另外，利尿作用是通過減少體液而減輕各種類型的水腫和炎癥，也可加強消炎效果。家獨行菜子粉末（po 6 g/d，連續(xù) 30 d）能明顯緩解關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、僵硬、骨摩擦音、壓痛和運動困難等癥狀。通過醋酸扭體實驗、甲醛誘導的舔足實驗和甩尾實驗均證明家獨行菜子粉末對小鼠（550 mg/kg）和大鼠（780 mg/kg）有止痛作用。1

降血糖在摩洛哥進行的民族植物調(diào)查表明家獨行菜子能夠治療糖尿病，現(xiàn)代藥理研究也證實家獨行菜子有降血糖作用。家獨行菜子的水提取物（20 mg/kg）大鼠 ig 有較強的降血糖效果，而同時又不影響血漿中胰島素的水平。一次飼喂和連續(xù)飼喂都能使由鏈唑霉素引起的糖尿病大鼠血糖恢復正常。飼喂家獨行菜子水提取物后，正常大鼠和糖尿病大鼠的胰島素水平均沒有發(fā)生變化，表明家獨行菜子的降血糖作用可能是胰腺外的。進一步的實驗表明，家獨行菜子水提物是通過減少腎血糖重吸收來達到降低血糖的目的。Shukla 等的實驗表明，家獨行菜子粉末（3 g/kg）和總生物堿（250 mg/kg）對四氧嘧啶誘導的糖尿病大鼠有降血糖作用，而這種作用可能是通過減少氧化損傷和調(diào)節(jié)抗氧化酶來實現(xiàn)的，其具體機制可能是加強剩余胰島素 β 細胞分泌胰島素；也可以改善與糖尿病有關(guān)的脂質(zhì)代謝異常。家獨行菜子中含有的咪唑生物堿可能是降血糖有效成分，從其他植物中分離出來的結(jié)構(gòu)類似的咪唑生物堿同樣具有降血糖活性。1

降血壓、降血脂大鼠 ig 家獨行菜子的水提取物（20 mg/kg）可以降血壓，提高水和電解質(zhì)的排泄，在改善高血壓的同時對正常的血壓或心律沒有影響。有的研究認為家獨行菜增加鈉、水的排泄是其降血壓的原因之一，但其分子機制、活性位點以及化學成分還有待進一步研究。通過對高脂血癥大鼠的研究表明，用家獨行菜子粉末（含 5%和 10%飼料），或水提物（20 mg/kg）ig，能降低血清膽固醇、極低密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的水平以及膽固醇/高密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇/高密度脂蛋白膽固醇的比例。家獨行菜子中含有的鞣質(zhì)和黃酮類成分可能具有抗氧化活性；谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸是合成谷胱甘肽的前體，而 α-亞麻酸也可降低心血管疾病的風險。1

治療胃腸疾病家獨行菜子在我國為新疆民族藥，和蚯蚓配合治療腸胃病?，F(xiàn)代藥理表明家獨行菜子對腸胃有多 方面的作用。家獨行菜子水浸液具有抗小鼠實驗性 胃潰瘍的作用，能促進潰瘍愈合、抑制小腸運動， 并具有顯著的止痛作用。進一步的研究表明家獨 行菜子的甲醇提取物（30、100 mg/kg）有促進大鼠胃腸蠕動和通便作用，離體空腸和回腸實驗（0.1～ 1 mg/mL）表明這種作用具有實驗動物種類和組織的選擇性，其機制可能通過類膽堿途徑。家獨行菜子甲醇提取物（100、300 mg/kg）能夠抑制蓖麻油誘導的大鼠腹瀉。在離體大鼠回腸中，家獨行菜 子提取物（0.01～5 mg/mL）能逆轉(zhuǎn)卡巴膽堿（1 mmol/L）和 K+ （80 mmol/L）誘導的收縮，此作用類似鹽酸雙環(huán)胺，但對卡巴膽堿所致收縮的逆轉(zhuǎn)能力更強。說明家獨行菜提取物有止瀉和抗痙攣作用， 主要是通過阻礙毒蕈堿和鈣離子通道實現(xiàn)的。1

治療骨折家獨行菜子在沙特阿拉伯廣泛用于骨折快速愈 合，Ahsan 等的研究表明家獨行菜子的乙醇提取物（500 mg/kg，ig 4 周）能明顯增加大鼠骨折部位膠原蛋白的沉積和提高骨折股骨的抗張強度。另外， 家獨行菜子能顯著促進新西蘭大白兔（6 g/d，12 周） 骨折的愈合。內(nèi)固定法制作的大鼠股骨骨折模型 ig 家獨行菜子的乙醇提取物（400 mg/kg），4 周后 能明顯促進愈傷組織的形成，8 周后完全愈合。1

利尿及腎保護用家獨行菜子的水提取物和甲醇提取物（50、 100 mg/kg）去飼喂大鼠，通過測量尿液的體積、鈉離子、鉀離子的含量以及電導率和 pH 值來評估利 尿效果，結(jié)果表明，家獨行菜子的水提取物和甲醇 提取物都有顯著的利尿作用，這也解釋了摩洛哥民 間用家獨行菜做利尿劑的原因。家獨行菜子的乙醇提取物（200 mg/kg，6 d）對順鉑誘導的大鼠中毒性腎損傷有保護和治療作用，這可能與提取物的 抗氧化作用有關(guān)。 1

擴張支氣管在印度和非洲一些國家的傳統(tǒng)醫(yī)學中，家獨行菜子可以治療哮喘。30 位支氣管哮喘病人直接口服家獨行菜子粉末（每次 1 g，3 次/d，）4 周后，病人哮喘癥狀均有所減輕，肺功能參數(shù)也有所提高。 綜合考慮療效、口服方便和容易獲得，在治療支氣管哮喘方面家獨行菜有很好的應用前景。家獨行菜 子甲醇提取物（0.03～0.3 mg/mL）對豚鼠離體氣管組織的實驗表明，其具有支氣管擴張的作用，而這種作用是通過抗膽堿、鈣離子拮抗劑和磷酸二酯酶抑制劑通路聯(lián)合實現(xiàn)的。1

其他作用家獨行菜子發(fā)芽后的汁液能保護苯并芘誘導 DNA 損傷。Aburjai 等的研究證實家獨行菜子的甲醇提取物能抑制綠膿假單胞桿菌的生長，而且能增強阿莫西林對抗性大腸桿菌的作用。家獨行 菜子的甲醇提取物對四氯化碳誘導的大鼠肝損傷有保護作用。另外，家獨行菜子的總生物堿（50、 15、250 mg/kg）對小鼠和大鼠具有抗焦慮、松弛肌肉和止痛等作用。1

家獨行菜的組織培養(yǎng)與高頻再生材料與方法1·1、實驗材料

將家獨行菜(Lepidium sativum L.)種子取出，在無菌條件下，采用5%的NaClO和乙醇(1:9, V/V)混合液對種子進行振蕩滅菌25 min，再用乙醇滅菌5 min，可有效地去除家獨行菜種子外部包裹的多糖類物質(zhì)。隨后接種到MS0固體培養(yǎng)基中，以獲取無菌萌發(fā)苗。

在無菌操作臺上，將生長10~15 d的家獨行菜無菌萌發(fā)苗葉片和莖段剪成0.5 cm×0.5 cm的小塊或1 cm長的小段，露出新鮮傷口，隨后接種在愈傷組織誘導培養(yǎng)基上培養(yǎng)。2

培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件誘導愈傷組織和不定芽的產(chǎn)生均以MS為基礎(chǔ)培養(yǎng)基(含30 g·L-1蔗糖和7.0 g·L-1瓊脂, pH5.8~6.2)，在其中分別添加不同配比的6-BA、2,4-D、TDZ、NAA生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，并于120°C高壓蒸汽滅菌25 min。生根培養(yǎng)時以MS為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，添加不同濃度的NAA。培養(yǎng)條件為：日光燈照射16 h·d-1, 光強40 μmol·m-2·s-1, 于(25±1)°C下培養(yǎng), 濕度保持(65±5)%。2

實驗方法3.1 愈傷組織誘導

采用含有不同配比外源生長調(diào)節(jié)物質(zhì)(2,4-D、6-BA、NAA)的16種MS培養(yǎng)基對家獨行菜外植體進行愈傷組織誘導。每種處理平行接種3皿，每皿10~15塊外植體，光照下培養(yǎng)，重復3次。每天觀察記錄各種培養(yǎng)基上外植體的變化情況，2~3周繼代1次，統(tǒng)計愈傷組織誘導率，篩選出愈傷組織誘導最適培養(yǎng)基。愈傷組織誘導率=(形成愈傷組織的外植體數(shù)/接種的外植體總數(shù))×100%。

3.2 叢生芽誘導及增殖

選取長勢良好的愈傷組織，接種于附加不同植物生長調(diào)節(jié)劑配比的分化培養(yǎng)基上，進行不定芽的誘導，同時統(tǒng)計愈傷組織在不同培養(yǎng)基上的誘導分化率。愈傷組織分化率=(分化出不定芽的愈傷組織塊數(shù)/接種的愈傷組織總塊數(shù))×100%。培養(yǎng)3~4周，將長出叢生芽的外植體塊置于超凈臺上，剪成小塊分離，重新接種在與誘導相同的新鮮培養(yǎng)基上使其增殖，得到大量的叢生芽。

3.3 生根誘導

將長至2~3 cm且長勢良好的叢生芽移至不同濃度NAA的MS生根培養(yǎng)基上誘導生根，定期觀察記錄，根據(jù)生根情況，確定最適生根培養(yǎng)基。

3.4 煉苗與移栽

將生長狀況良好的家獨行菜再生苗取出，用流水緩慢地將根部殘留的培養(yǎng)基沖洗干凈，移栽至土壤中煉苗1~7 d，統(tǒng)計存活率。2

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析所得數(shù)據(jù)均用Origin 8.0和Statist 6.0進行統(tǒng)計學分析。2

實驗結(jié)果1 不同部位及植物生長調(diào)節(jié)劑對愈傷組織誘導的影響

本實驗采用家獨行菜無菌萌發(fā)苗葉片和莖段為外植體，在附加不同配比的2,4-D、6-BA和NAA的培養(yǎng)基上進行愈傷組織誘導。5~7 d后培養(yǎng)基上的外植體開始出現(xiàn)不同程度的卷曲膨脹，20 d后產(chǎn)生大量透亮的愈傷組織。2,4-D、6-BA和NAA的組合可以有效地誘導出淡黃色結(jié)構(gòu)疏松且生長狀態(tài)良好的愈傷組織。不同外植體的最適愈傷組織誘導培養(yǎng)基略有不同， 在MS+1.5 mg·L-12,4-D+0.5 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA中莖段外植體的誘導率最高，達到95.4%，且長勢良好。葉片的最適愈傷組織誘導培養(yǎng)基是MS+2.0 mg·L-12,4-D+0.5 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA，誘導率達到90.9%。2,4-D濃度小于或等于1.0 mg·L-1時，誘導效果不好，只能在外植體傷口邊緣產(chǎn)生少量致密愈傷組織，并且隨著6-BA濃度上升, 愈傷組織容易褐化。當2,4-D濃度達到2 mg·L-1后，當6-BA濃度增加到1.0 mg·L-1以上時，誘導得到的愈傷容易玻璃化。

2 不同植物生長調(diào)節(jié)劑配比對不定芽誘導的影響

挑出生長狀態(tài)良好、結(jié)構(gòu)松散的愈傷組織，在無菌條件下用鑷子夾碎或者進行簡單分割，轉(zhuǎn)移到生長調(diào)節(jié)劑2,4-D、6-BA、NAA、TDZ不同配比的不定芽誘導培養(yǎng)基上培養(yǎng)，4周后進行統(tǒng)計。結(jié)果顯示，13號培養(yǎng)基(MS+0.5 mg·L-1 2,4-D+1.5 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 NAA+0.1 mg·L-1 TDZ)的分化效果最好，誘導14 d后，在愈傷組織表面陸續(xù)出現(xiàn)綠色芽點，并且繼續(xù)生長形成叢生芽，觀察發(fā)現(xiàn)叢生芽生長茁壯，芽苗呈綠色，沒有明顯變異，分化率可達89.9% 。

3 不同濃度NAA對不定芽誘導生根的影響

根據(jù)劉夢昕等(2014)對明日葉叢生芽誘導生根的研究結(jié)果，本實驗單獨使用NAA誘導生根，將長至2~3 cm生長狀態(tài)良好且健康粗壯的不定芽從基部剪下，轉(zhuǎn)接到含不同濃度NAA的MS培養(yǎng)基中進行生根培養(yǎng)，10~14 d時再生苗開始生根。經(jīng)過統(tǒng)計分析及比較，本實驗中最佳生根培養(yǎng)基是MS+0.6 mg·L-1 NAA，幼苗經(jīng)過10 d的培養(yǎng)便開始生根，生根率為87.5%，生長狀態(tài)良好，主側(cè)根分明，生長迅速。當NAA的濃度低于0.4 mg·L-1時，誘導的根系過于細弱，分辨不出主側(cè)根；當NAA濃度高于1.0 mg·L-1時產(chǎn)生了大量的不定根及側(cè)根，主根不明顯。

4 煉苗與移栽

當生根苗在錐形瓶中長至4 cm左右且根系生長發(fā)達時，打開瓶蓋，在人工氣候室放置1~3 d，使植物適應外界環(huán)境。然后將再生苗移出錐形瓶。2

用途春季新鮮植物可作菜或拌涼菜食用。有利尿和抗壞血病的作用。含有苦味質(zhì)勒皮啶（Lepidine）用于抗瘧疾病。種子含有脂肪油58%，甩干照明。

采收和儲藏全草春、夏季采集、種子于8-9月果熟時割取全株，曬干，打下種子，去除雜質(zhì)。采收和儲藏：秋季可采收，洗凈，鮮用或曬干。

全草及種子含揮發(fā)油0.115%，主要成分為苯乙睛(benzyl-cyanide)，硫氰酸芐酯(benzyl thiocyanate)，異硫氰酸芐酯(benzyl isothiocyanate)等。全草還含獨行菜堿(lepidine)，種子還含芥子堿(sinapine)。