紫杉醇资源开发研究

紫杉醇资源开发研究α

高锦明1)　王性炎2)　张鞍灵1)

(1)西北林学院基础课部,712100陕西杨陵;2)西北林学院园林系;第一作者:男,33岁,讲师)

摘　要　紫杉醇是迄今公认的最有前途的首选天然抗癌药物。鉴于紫杉醇抗癌机制独特,疗效显著,现有红豆杉资源远不能满足需要,本文综述了紫杉醇的植物资源和通过红豆杉人工栽培、细胞培养、真菌培养以及半合成、全合成的途径开发紫杉醇的状况。

关键词　抗癌新药;紫杉醇;红豆杉;资源;开发

分类号　S 791.49

紫杉醇(文献名Paclitaxel ,商品名taxo l ,1)是70年代初由W an i 等〔1〕从红豆杉科(T axac 2eae )短叶红豆杉(T ax us brev if olia )的树皮中提取的。70年代末发现紫杉醇具有独特的抗癌机理,从而在世界范围内掀起了紫杉醇研究开发的热潮。迄今为止,从红豆杉属(T ax us )植物中,已鉴定的100多种具有紫杉烷(T axane )二萜骨架结构的二次代谢产物中,紫杉醇的抗癌作用最强。随后又发现半合成类似物taxo tere 2是紫杉醇的竞争对手,其抗癌活性比紫杉醇略高,而且易溶于水,现已进入第三期临床阶段。自1992年底美国食品药品管理局(FDA )批准天然紫杉醇用于治疗卵巢癌和乳腺癌以来,一方面随其临床应用范围日渐扩大和基础研究的深入,需求量日益增加,另一方面红豆杉属于裸子植物,生长缓慢,分布星散,极少成林,且紫杉醇在该属植物的树皮中含量又很低(0.01%～0.06%)。因此造成紫杉醇供应的奇缺。为保障紫杉醇的供应以及保护资源免遭灭绝,科学家们潜心致力于寻找紫杉醇新资源的研究,并已取得很大进展〔2〕。本文就紫杉醇的资源开发予以评述。

1　紫杉醇在植物体中的分布

紫杉醇和其它紫杉烷类化合物主要存在于红豆杉科植物和红豆杉近缘科属植物中。

1.1　红豆杉科植物

红豆杉科植物为常绿乔木或灌木,共5属约23种,除澳洲红豆杉属(A ustrotax us )1种澳洲红豆杉(A .sp ica ta )产于南半球外,其余均产于北半球。我国有其中4属12种1变种及1栽培变种〔3〕。红豆杉属植物约11种,广泛分布于欧洲大陆和北美的寒带、温带及亚热带地区。我国4种1变种,产于西南、华南、华中、华东、西北、东北以及台湾,分布中心在西南地区〔4〕。

已分析发现〔5,6〕,红豆杉科5个属中的4个属:红豆杉属(T ax us L )、澳洲红豆杉属及白豆杉属(P seud otax us )及榧属(T orrey a )均含有紫杉烷类化合物,从化学分类学的观点,余下的穗花杉属(A m en totax us )亦可能含有结构类似的化合物。

西北林学院学报　1997,12(3):94～101Journal of N o rthw est Fo restry Co llege α

迄今,已从短叶红豆杉、东北红豆杉(T .cusp id a ta )、欧洲红豆杉(T .bacca ta )、喜马拉雅红豆杉(T .w a llich iana )、云南红豆杉(T .y unnanensis )、加拿大红豆杉(T .canad ensis ).红豆杉(T .ch inensis )、南方红豆杉(T .ch inensis var m a irei )树皮中分离出紫杉醇及其相关化合物,如半合成的前体10—去乙酰巴卡亭 (10-deacetylbaccatin ,3)、巴卡亭 (baccatin ,4)及赛法罗马宁(cep halom ann ine )等〔1,3～12〕。此外,还从云南红豆杉、欧洲红豆杉、东北红豆杉、T .×m ed ia cv H ick sii 杂种及南方红豆杉枝叶中获得〔13～17〕。最近研究发现欧洲红豆杉、云南红豆杉、球果红豆杉(T .g lobosa )、苏门答腊红豆杉(T .sum a triensis )和T .m ed ia 针叶中紫杉醇含量高于或相当于干燥短叶红豆杉树皮中的(约0.01%)含量〔2〕。因此,从长期生产的需要出发和确保足够的资源,自红豆杉枝叶中提取紫杉醇及半合成前体是近几年解决紫杉醇资源短缺的可行途径。因采集针叶和嫩枝不会破坏植物,还可快速不断再生。今后2～3年,以baccatin 为前体的半合成物将逐步代替短叶红豆杉树皮作为紫杉醇的主要资源。

近来报道,红豆杉科的榧树(T orrey a g rand is Fo rt .)茎叶及白豆杉(P .ch ien ii Cheng )叶和茎皮中都存在紫杉醇及其类似化合物〔5,6〕,后者紫杉醇含量高于前者,白豆杉可能成为新的资源代用品。此外,还发现有些红豆杉幼树、幼苗小枝中紫杉醇含量与大树的几乎相当,即人工红豆杉林不需培育成大树后利用,生长几年后则可采集枝叶利用,缩短利用周期,且不影响生长。

值得提及的是,紫杉醇和紫杉烷类化合物在植物体内的含量普遍很低,主要受如植物种类、部位或组织、树龄、生理与生长环境、采收季节及贮存加工方法等因素的影响〔18～23〕。

1.2　红豆杉近缘科属植物

罗士德等〔7〕首次报道了红豆杉科植物近缘的三尖杉科三尖杉属植物高山三尖杉(Cep ha lotax us f ortunei Hook var a lp ina L i )、海南粗雁(C .ha inanensis L i )、西双版纳粗雁(C .

m ann ii )及罗汉松科罗汉松属植物大理罗汉松(P od oca rp us f orrestii )茎皮、

茎叶中存在巴卡亭 ,有的种含量还很高,仅有西双版纳粗榧含紫杉醇及大理罗汉松含赛法罗马宁,这为扩大紫杉烷型化合物资源提供了依据。

2　红豆杉的人工栽培

近年来,国内外对红豆杉的人工繁殖培育进行了大量研究,采用种子繁殖及扦插等无性繁殖方法,大面积繁育红豆杉幼苗,并建立了人工种植园,这为保护发展和充分利用红豆杉资源提供了一条有效途径〔24～26〕。

红豆杉种源少,种子繁殖困难,时间长,要经二冬一夏的沙藏处理方能萌发。相比而言,扦插育苗更适合于红豆杉繁殖〔27〕。

红豆杉扦插繁殖多受扦插前药剂处理、扦插基质、插穗取材、扦插季节等因素的影响。一般认为,插前用吲哚丁酸(I BA )、吲哚乙酸(I AA )、Α—萘乙酸(NAA )、AB T 等药剂处理插穗效果良好。东北红豆杉扦插试验结果表明,用浓度100×10-6的I BA 处理的3h ,30d 后开始出根,45d 基本出齐,比对照提前1个月,根生长量是同期对照组的10倍〔28〕。东北红豆杉插穗不宜过长,5～15c m 插穗宜于生根成活,尤以5～7c m 小枝用作扦插材料,有很高的成活率,而且取自母树底部的插穗生根率和成活率远高于取自顶部的〔24〕。高正〔29〕对东北红豆杉扦插育苗经10多年观察发现,扦插基质以乌沙土或沙质壤土为宜,在5月中旬到6月下旬进行,扦插条采用2,50010-610,90%5

93期 高锦明等　紫杉醇资源开发研究