我國紅豆杉藥材人工培植研究及思考

賀宗毅 ，張德利 ，李 卿 ，邢康康 ，陳仕江

（1.重慶市中藥研究院，重慶 400065； 2.重慶市中藥資源學重點實驗室，重慶 400065；3.中國中醫科學院·中藥資源中心重慶分中心，重慶 400065）

·專論·

我國紅豆杉藥材人工培植研究及思考

賀宗毅1，2，3，張德利1，2，3，李 卿1，邢康康1，2，3，陳仕江1，2，3

（1.重慶市中藥研究院，重慶 400065； 2.重慶市中藥資源學重點實驗室，重慶 400065；3.中國中醫科學院·中藥資源中心重慶分中心，重慶 400065）

目的了解我國紅豆杉藥用資源培植及紫杉醇產能現狀。方法 通過文獻檢索、業內人士提供信息和網絡檢索的方式，獲得紅豆杉培植基地信息，再進行實地調研。結果 對四川、重慶、云南、貴州、福建、浙江等13個省市的57個紅豆杉人工培植基地及廠家進行了實地調研。紅豆杉藥用資源人工培植基地主要分布在我國東部、東南沿海及西南一帶。品種以曼地亞紅豆杉和南方紅豆杉為主；育苗方式為實生苗培育和扦插法；經營方式以苗木售賣為主。結論 企業主要以提取紫杉醇前體物質出口為主，未發現紫杉醇全合成的廠家，因此市場上流通的紫杉醇原料及制劑仍將依賴于紅豆杉植株提取。

紅豆杉；紫杉醇；人工培植；思考

紅豆杉 Taxusspp.又名紫杉，是紅豆杉科 Taxaceae紅豆杉屬 Taxus植物的總稱。《本草推陳》較早記載了紅豆杉的功效：“紫杉可入藥，葉及小枝為利尿通經藥，用于腎臟病、糖尿病有卓效，用皮易引起嘔吐，用木部及葉則不吐。”《東北藥用植物志》中明確描述了紅豆杉具有軟堅散結、排毒解毒、溫腎通經、利尿消腫等功效，并將紅豆杉枝葉、莖列為抗癌主藥。Wani等[1]首次從短葉紅豆杉T.brevifolia分離出具有抗癌活性的成分——紫杉醇。經過近30余年的研究，紫杉醇藥物除用于治療晚期卵巢癌和乳腺癌外[2-4]，其藥理作用已擴展到軟組織肉瘤、消化道癌、非小葉性肺癌等[5-9]多種癌癥的治療。另外，紫杉醇在艾滋病、多發性硬化癥[10]、類風濕關節炎[11]、藥物涂層支架[12]等領域也展現了良好的治療效果及應用前景。20世紀80年代末、90年代初，在美國和歐洲“紫杉醇熱”的影響下，我國各地紛紛開發利用紅豆杉資源，國外公司更是將中國作為紅豆杉原料基地，引發云南、四川等地野生紅豆杉資源遭受掠奪式采伐，致使紅豆杉資源一度瀕臨滅絕。紅豆杉被列為一級瀕危保護植物后，瘋狂采伐紅豆杉的現象才被遏制[13]。近年來，國內外學者利用分子生物學[14-16]、胚胎學[17-19]、組織培養[20-22]等技術手段對紅豆杉進行了種群結構、遺傳多樣性、功能基因克隆分析等多方面的研究，為研究該珍稀瀕危藥用植物代謝調控、種質資源的保護利用提供了研究基礎。但現階段紫杉醇醫藥原料仍來源于紅豆杉植物，野生紅豆杉資源仍面臨著被偷伐的危險，形勢嚴峻。為了解目前紅豆杉藥用資源和紫杉醇產能現狀，本調查中對我國紅豆杉藥用資源人工培植現狀進行了研究，并提出了相應的思路和建議，以期為紫杉醇原料的增產提供參考。

1 紅豆杉人工培植現狀

1.1 培植基地區域分布

以省市區縣為行政區域將所有有效的人工紅豆杉培植基地信息匯總，共有57個基地，結果見表1。紅豆杉屬植物主要分布于北半球溫帶至中亞熱帶地區。我國共有4種1變種，南方紅豆杉在我國南方省份的500～2 000 m海拔地帶均可培植[23]；東北紅豆杉主要分布于吉林長白山地區，多生于海拔500～1 000 m的弱酸性土地帶[24]；西藏紅豆杉為喜馬拉雅山特有種，主要分布于西藏2 000～3 500 m的地帶[25]；云南紅豆杉主要分布于云南西北及西部，四川西南部和西藏東南部等地[26]；中國紅豆杉為我國特有種，南方各省1 000～1 200 m的高山上均有分布[27]；曼地亞紅豆杉是以歐洲紅豆杉為父本與東北紅豆杉為母本的1個天然雜交種，是已篩選出的紫杉醇含量較高的優良品種[28]，在我國南方地區有大面積種植。由表1可知，重慶和四川紅豆杉人工培植基地數量最多，共25個，占總基地數量的43.86%；福建省6個，占總基地數量的 10.53%；云南省5個，占總基地數量的8.77%；浙江省和山東省各4個；湖北省、湖南省和吉林省各3個；遼寧、貴州、陜西、江蘇各1個。各省市對紅豆杉培植的熱情均較高。從行政地域分布來看，南方地區培植紅豆杉的基地數量顯著多于北方地區，且規模遠大于北方（P＜0.01），這與南方溫和、濕潤的氣候，符合紅豆杉生長的生物學特性有關。

表1 紅豆杉人工培植基地現狀

1.2 培植基地面積分析

以培植基地所在市區縣的培植總面積為單位進行統計分析，結果見表2。可知，經實地調查的培植基地總面積為9 628.2 hm2，南方地區紅豆杉培植面積顯著大于北方（P＜0.01）；而南方地區的重慶、江蘇地區呈現迅猛發展的態勢，這與當地政府的引導及實力企業的介入密切相關。研究發現，紅豆杉培植從以個體戶、私人企業為主的小規模培植逐漸向大型民營企業和政府引導下的上市公司過渡，尤其是在紅豆杉下游產業鏈的延伸領域，當地政府參與幫扶的力度越來越大；在紅豆杉培植分工上，每個省市的個體戶和部分私人企業主要從事紅豆杉實生苗或扦插苗的繁育，為資金實力雄厚的企業提供紅豆杉樹苗或藥用資源。雖然紅豆杉資源人工培植的發展態勢較好，但每個省市均未形成紅豆杉-紫杉醇產業技術聯盟，力量分散。

表2 基地面積統計分析

1.3 培植品種

由表1可知，除云南省以培植云南紅豆杉為主、東北以培植東北紅豆杉為主外，其他各基地培植的紅豆杉種類以南方紅豆杉和曼地亞紅豆杉為主，其中培植曼地亞紅豆杉的基地有43個，占總基地數量的75.44%；培植南方紅豆杉的基地有28個，占總基地數量的49.12%。各省市以培植曼地亞紅豆杉為主，這一結果與曼地亞紅豆杉中紫杉醇及其前體含量高相關。

1.4 培植基地經營方式

目前，紅豆杉培植基地主要的營收方式有紅豆杉苗木出售、苗木+盆景、苗木+盆景+生態旅游+林下養殖、苗木+盆景+中間體原料和苗木+盆景+工藝品。其中所有培植基地均有苗木出售；而“苗木+盆景”的培植基地有 47個，占 82.46%；采取“苗木 +盆景+生態旅游+林下養殖”方式的有 2個，占3.51%；采取“苗木 +盆景+中間體原料”方式的有2個，占3.51%；采取“苗木+盆景+工藝品”方式的有1個，占1.75%。結果表明，培植基地為了獲得經營性收入，均廣泛出售自家的苗木或盆景，或發展其他副業，盡可能地賺取利潤，而從紅豆杉植株提取紫杉醇的企業少，有些企業的生產線仍在籌建中，即使有紫杉醇生產線，也由于沒有足夠的紅豆杉資源，因此每年只能保持數月的生產周期。說明紫杉醇原料仍供不應求，其來源受制于紅豆杉資源。

2 紫杉醇產能調研

紫杉醇分子結構復雜，分子中有眾多功能基團和立體的化學特征[29]，目前全化學合成仍無法進行規模化生產。化學半合成[30]是以紅豆杉枝葉中所含的紫杉醇類似物或前體物經過復雜的化學反應，轉化為紫杉醇[31]。半合成法在本質上與直接提取紫杉醇的方法沒有區別，依然給野生紅豆杉植物的生存及生態環境帶來極大的威脅和破壞，利用紅豆杉細胞離體培養生產紫杉醇一直被認為是解決紫杉醇藥源問題的較有希望的途徑之一[32]，具有不破壞野生植物資源和不污染環境的優勢[33]。但該方法因植物細胞遺傳與生理的不穩定性、褐化現象[34-35]，使得在培養過程中高產細胞系不能實現高效表達，同時對反應器及培養條件要求較高、價格昂貴等，均是利用該方法工業化生產紫杉醇急需解決的問題。利用微生物發酵生產紫杉醇是解決紫杉醇藥源較有效、較有前景的方法之一[36]。Stierle等[37]首次從短葉紅豆杉中分離出1株可產紫杉醇的安德魯紫杉菌Taxomyces andreanae后，已有30余種產紫杉醇的真菌被分離，其中絕大多數屬于子囊菌或半知菌。隨后發現的產紫杉醇真菌小孢盤多毛孢菌Pestalotiopsis microspora產紫杉醇的得率為 60 ～ 70 μg／L[38]， Brevibacterium sp.得率達400 μg／L。科研工作者通過野生菌株的篩選、誘變育種選育及遺傳技術手段改造基因工程菌種等，不斷獲得產紫杉醇能力越來越高的菌株[39]。與其他方法相比，微生物發酵法具有規模大、成本低、易工業化的特點，只要選育到1株產紫杉醇的工程菌株（發酵菌絲體及發酵液中產紫杉醇的含量不低于1 mg／L），即可通過大規模液態發酵法實現紫杉醇原料的產業化[40-41]。

紫杉醇是目前發現的唯一可促進微管聚合和穩定已聚合微管的藥物[42]。1992年，紫杉醇針劑上市，2000年后該產品保護期結束。目前，我國具有生產紫杉醇針劑批文的藥廠有80余家，由于受資源的限制，保持生產的只有哈藥集團生物工程有限公司、海南中化聯合制藥工業股份有限公司等。企業主要以提取紫杉醇前體物質出口為主，尚無紫杉醇全合成的廠家。

由表3可見，目前我國部分省市具有產出紫杉醇的能力且產量差距較大。年產100 kg及以上的產區只有重慶和上海。20世紀80年代末、90年代初產能較強的云南省由于受到紅豆杉資源保護的限制致其產能嚴重萎縮，現原料年產能20 kg。目前，我國紫杉醇的年總產量有661 kg，總產值1 833.4萬美元。

3 思考及建議

沿重慶、四川、陜西、云南、貴州、湖南、福建、江蘇、浙江一線，考察分析具有實際規模的57個紅豆杉人工培植基地[43]。由表1可知，紅豆杉人工培植基地面積大小不一，介于0.7～2 400 hm2，以個體戶及民營企業培植為主，以培植曼地亞紅豆杉和南方紅豆杉為主。除云南紅豆杉在云南有大面積培植外，中國紅豆杉、東北紅豆杉和西藏紅豆杉在考察區域內未見大規模培植。由于紅豆杉生長緩慢，紫杉醇含量低且其全合成仍處于實驗室階段，因此紫杉醇的供應仍將依賴于紅豆杉資源，可以推測，紅豆杉培植面積仍會增加。在紫杉醇產能方面，我國少數省市具備生產和出口紫杉醇原料的能力，西南地區的醫藥企業是主要生產者，全年均保持生產。我國人工培植紅豆杉總面積大，但均較分散。國內企業所生產的紫杉醇均用于出口，供國外企業生產紫杉醇制劑用。總之，在很長一段時間內我國處于紅豆杉資源及紫杉醇原料供應的主體地位將不會改變。鑒于此，在紅豆杉研究工作中，筆者建議從以下幾方面開展相關研究。

表3 2015年9月至2016年9月紫杉醇產能情況

選育優良紅豆杉品種：優良的紅豆杉藥用品種直接關系著紫杉醇的產量及工業提取成本。通過種內、種間雜交技術，研究雜交子代紫杉醇或紫杉烷類物質的生成規律，以期選育出達到藥用要求的紅豆杉新品種。

引導建立紅豆杉中藥材生產質量管理規范(GAP)培植基地：規范化的紅豆杉培植基地是保證有效成分含量的關鍵。在分析各地區土壤、氣候及是否具有野生生長歷史的基礎上，規范種質種苗、移栽時機及培植技術規程，指導培植人員進行規范化種植。同時，利用現代科技加強對培植的藥用植株的質量控制，如以化學指紋圖譜和標志性成分含量測定、株高及地上部分植株生物量相結合的方法定性定量綜合評價紅豆杉藥用質量。

繼續深入研究產紫杉醇的途徑：在眾多產紫杉醇的方法中，微生物發酵法最具應用前景，無論是從生態還是經濟角度，都是解決藥源問題的有效途徑。以往的研究重點集中于產紫杉醇內生菌的生物多樣性及紫杉醇生物合成途徑上，對菌株自身的生理生化特性、產紫杉醇培養特性及菌株遺傳特性研究不深入。可通過遺傳改良、菌株生長模式調節等相結合的方式，以期讓菌株生長出大量菌絲體，培養周期縮短，達到產量提高的目的。

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Research and Reflection on Artificial Cultivation of Taxus Spp.in China

He Zongyi1,2,3,Zhang Deli1,2,3,Li Qing1,Xing Kangkang1,2,3,Chen Shijiang1,2,3
(1.Chongqing Academy of Chinese Materia Medica,Chongqing,China 400065; 2.Chongqing Key Laboratory of Chinese Medicine Resources,Chongqing,China 400065; 3.Chongqing Sub-Center of the National Resource Center for Chinese Materia Medica,China Academy of Chinese Medical Sciences,Chongqing,China 400065)

ObjectiveTo understand the artificial cultivation of Taxus Spp.medicinal resources and production capacity status of taxinol in China.Methods Through the literature search,the information provided by the industry and the way of network retrieval,the informations of the cultivation base of Taxus Spp.were obtained,and the field investigation was conducted according to the collected informations.Results Field investigations were conducted on 57 artificial cultivation bases of Taxus Spp.and factories in 13 provinces and cities,including Sichuan,Chongqing,Yunnan,Guizhou,Fujian,Zhejiang provinces and etc.The artificial cultivation bases were distributed in the eastern,southeast and southwest of China.The main varieties were Taxus media and Taxus chinensis,the main raising seedling models were seedling cultivation and cottage,the main business model was seedlings sold.Conclusion The enterprises mainly extract the precursor of taxinol for export,no manufacturers for producing total synthesis of taxinol were found.Therefore,taxinol and its preparations in the market will still depend on the extraction of Taxus Spp..

Taxus Spp.;taxinol;artificial cultivation;reflection

R282.2；R282.71

A

1006－4931(2017)17－0001－05

10.3969 ／j.issn.1006-4931.2017.17.001

重慶市基本科研業務費計劃項目[2015cstc-jbky-01906]；重慶市衛生局中醫藥科研項目[zy201602093]。

賀宗毅（1986-），男，碩士研究生，助理研究員，主要從事珍稀瀕危藥材繁育及可持續利用的研究。

陳仕江（1967-），男，大學本科，研究員，主要從事中藥資源保護與再生研究，（電子信箱）shijiangchen＠163.com。

2017－05－09)