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农林系统中的药用芳香植物资源

人类在几千年的实践中总结了大量关于药用植物方面的经验和知识,尤其在发展中国家,有近80%的人口仍然使用植物来源的传统药物治疗疾病,包括我国在内的古巴和印度等国均已将传统药物纳入其正式的医疗保障计划,即

人类在几千年的实践中总结了大量关于药用植物方面的经验和知识,尤其在发展中国家,有近80%的人口仍然使用植物来源的传统药物治疗疾病,包括我国在内的古巴和印度等国均已将传统药物纳入其正式的医疗保障计划,即使是在一些医保计划无法普及的偏远地区,人们也主要依赖于使用传统药物治疗疾病;在城市,也有相当一部分人群习惯于使用传统药物,因为他们确信其在治疗一些慢性疾病方面比现代药物更加有效,且副作用更小。
    据统计,全球每年交易的MAPs达2500种,总价值超过十亿美元,其中80%集中在12个国家,我国和印度是世界上占主导地位的出口国,日、韩是主要的进口国,香港、美国和德国则处于贸易中心的地位。在东欧,近60%的处方药中含植物成分,其中包括避孕药、麻醉剂提取自野生的大西洋薯蓣、治疗心力衰竭(洋地黄Digitalis),以及抗疟(奎宁和青篙素Artemisinin)和抗癌药物(长春碱、依托泊甙Eto-poside和紫杉醇),由于这些药物中的绝大部分无法进行人工合成,所以只有依赖于从大量的植物原料中提取。在我国,作原料药使用的植物资源中野生来源的占80%,由此造成了诸如物种灭绝、遗传多样性降低等许多不良后果,这对药用芳香植物资源的保护研究提出了迫切的要求。
    1  MAPs的保护和种植
    森林作为食品、饲料、香水、橡胶、树脂和染料等非木材类林产品(Nontimber forest products,NTFPs)的主要来源,其中包括了绝大部分的MAPs资源。在潮湿的热带雨林和许多气候温和的地区,MAPs主要集中在天然林地和许多闲置的耕地上。对森林资源的过度开采伴随着药用植物资源的锐减,其中最受威胁的当属那些经济价值高、生长繁殖慢和分布地区狭窄的物种。在坦桑尼亚,最常使用的10个药用物种随着森林资源的过度开采已近乎消失;在巴西亚马逊河流域,12个常用的药用植物中有一半被作为木材使用,使得其可作为药用的树皮和挥发油成分未被充分利用。除此以外,非洲的樱桃树,树皮用于治疗前列腺炎)和育亨宾树,树皮用于治疗阳萎),北美洲东部的白毛莨和印度西北部地区的菊叶薯蓣和蛇根木等16种药用植物已被列入濒危物种的行列。除了满足市场需求之外,耕地的流失、过度放牧和外来生物的入侵,也是导致森林中MAPs资源锐减的重要原因。
    近年来,植物遗传资源的保护正受到越来越多的关注,许多国家都投入了大量的人力财力到与之相关的研究中,如古代典籍中传统药物知识的收集和整理、生药分子生物学鉴定、中药材规范化种植技术、植物原地和迁地保护技术(涉及种子库的建立、微繁和低温保存技术)等方面的研究。从市场前景的角度来看,MAPs的引种和人工种植与直接利用野生资源相比具有更大的优势,尤其是在产品质量的控制和优化方面,遗憾的是,目前已实现大规模种植的MAPs并不多,在我国约为200多种。
    2  农林系统中的MAPs
    热带地区的农林系统中有许多有药用价值的树木,除了非洲的银荆树(Acacia delbata)、多花相思树(Acacia Senegal)、木棉(Adansoniadigitata)和猫尾树(Markhamia lutea)之外,还有印度的棕榈果(Terminalia  arjuna)、亚洲的楝树(Melia azederach)和拉丁美洲的刺桐(Erythrina)等。在印度,许多家庭都种植荷力罗勒(HolyBasil)作为庭院树木,而辣木树(Moringa oleiferd)和咖喱树(Murrayakoenigii)则常用于食品和疾病的治疗,指甲花(Lawsonia inermis)和绿玉树(Euphorbia tirucalli)还被用作农田周围划分界限的标志。以上这些药用树木广泛地分布于林场、农田、田间堤岸和家庭苗圃等农林系统中,因此具有很大的商业化开发和利用价值。
    2.1  天然和人工林场
    在森林中生长的MAPs需要适应浓密的树荫、高有机质含量的土壤以及温和湿润的气候条件等诸多环境因素。在我国东北地区,药用植物(如人参)多生长在有大量松树和云杉的天然或人工林中,而在我国中部和南方地区,药用植物则经常与泡桐、竹子或冷杉种植在一起。将MAPs整合到天然或人工林场中一同生产,可给人们带来更大的回报:如在云南省农林系统中推广种植的阳春砂仁,年均果实干重产量可达每亩375kg;在北美,许多的森林或农场中也都种植有MAPs,例如远销我国的美国西洋参(Panax quinquefolium)就常与苹果树、黑胡桃木(Juglansnigra)和糖枫(Acersaccharum)一起进行间种;此外还有在哥斯达黎加北部的天然林中人工种植的吐根(Cephaelis ipecacuanha),也大量远销到荷兰和比利时等国。
    高大的树木在为药用植物提供树荫的同时也能从中受益,如减轻真菌病害;但在另外一方面,也需考虑到树荫密度对底层MAPs的生长和所含化学成分的影响,如在对印度金鸡纳树的研究中发现,树荫密度对其生长速度,以及树皮和奎宁的产量均有影响。
    2.2  河边缓冲带等农田周围地区
    在北美,河边缓冲带受到很大的重视,在该类地区种植MAPs不仅可防止水土流失和减轻水体污染,还能同时为野生动物提供栖息地,可谓是一举两得。例如在该地区广泛种植的红榆木,每年可生产大量具有药用价值的树皮。另外,在田间堤岸或坡地上种植香根草、柠檬香草和香茅等芳香药草,可起到稳定梯田的作用。在丘陵地区,沿着田间和斜坡周围的狭长地带种植药用树木,不仅稳固了土壤结构让农作物可生长在陡峭的斜坡上,还可作为饲料和柴火的来源。对于那些退化了的土地,则可以种植一些抗逆性强的物种,在印度,由于土壤的盐度较高,所以随处可见具有耐盐碱性质的醋栗和枳,不仅如此,还有许多地区利用荒地来种植无患子树和木苹果树。
    2.3  家庭苗圃
    受土壤、气候以及人为等因素的影响,家庭苗圃在其物种构成、种植密度和管理水平上变化很大,尤其对于那些土壤退化的地区,家庭苗圃中种植MAPs具有很大的潜力。最常见的药用植物多为木材和香料,该系统已由过去仅仅满足家庭需要发展到现在根据市场需求进行有选择地种植。在秘鲁、坦桑尼亚和古巴,药用植物始终是家庭苗圃不可或缺的组成部分,其种植比例平均达37%;在也门索特克拉岛,人们常种植佩里氏芦荟、麻疯树和地丁树等本土特有的药用植物;在美国维尔金群岛,最受欢迎的则是楝树、辣木和鸡眼藤等药用树种。
    3  MAPs的间种研究
    3.1  药用植物
    一些大型药用树木可为农作物的生长提供树荫,可供利用的有李树、番荔枝、蓝桉、檀香和派克木等,将它们与农作物一起进行间种可给农民带来额外的收入。在热带地区,一些小型的MAPs,如吊兰、蛇根木、郁金和生姜等,则作为下层物种与农作物和木材用树种一起间作,后者包括早叶相思树、阔叶合欢和云南石梓等。
    药用植物与树木进行间种的时机与许多因素有关,如树荫的密度和大小、树间距和枝条修剪情况等,例如生长周期较短的MAPs适合于与年幼的树木一起进行间种,耐阴和根茎类MAPs则可长期生长在开阔的人造林中。在印度和东南亚,将药用植物与槟榔和椰子树一起间种已有很久的历史,由于椰子树仅允许约30%~50%的入射光到达地面,这对一些MAPs的生长非常理想,如小豆蔻、黑胡椒和山柰,成年的椰子树对它们的产量都未曾发现有不利的影响。此外,印度阿萨姆州的盾叶薯蓣和中国云南的阳春砂仁则常常和橡胶树进行间种。在加勒比海群岛,人们对具有高经济价值药用植物的兴趣不断增加,许多农户都开始选择种植胡椒、百里香和细香葱等药用物种。
    3.2  芳香植物
    以往在研究生长环境对MAPs品质影响的时候,常把增加干物质的总量作为首要目标,而非评估其中活性成分的含量,其实,植物中次级代谢物的含量与植物干重并没有必然的联系,包括土壤条件、种植期和密度、树荫在内的很多因素都会有影响。一项在印度进行的研究发现,薄荷、香茅和天竺葵等芳香植物可以和三角叶杨或柠檬桉一起间种3~5年,在种植的前两年,芳香植物的生长和树木中挥发油的含量都未受到明显的影响,但从第三年开始两者的产量都略有下降,尽管如此,两者加在一起带来的总的经济回报仍比各自单独种植大2~4倍。其它适合与芳香植物进行间种的木材或燃料用树种还有粗枝木麻黄和银桦。
    4  市场政策与展望
    随着人们对MAPs需求的持续增加,满足这种不断扩大的贸易需求的最好方式就是进行人工种植,农林系统为MAPs的生产提供了一个理想的环境。MAPs的成功种植还需要以植物本身的适应能力、种植技术和管理经验为基础,其中,放在第一位的是通过市场调查决定应该选择哪些作为优先种植的物种,尤其应考虑那些市场交易量大和天然资源正在快速衰竭的物种,质量决定了产品的功效和价格,尤其是对于出口市场,产品质量的控制尤为关键。另外,农业和林业部门还应该注意切实维护好MAPs种植者的权益,并加强与农户的合作,鼓励农民在种植传统农作物之外有选择地种植MAPs,制药企业与农户之间在种植MAPs前就签订收购合同的做法是很值得推广的,如德国Merck公司就曾为其在哥斯达黎加的研究计划支付了100万美金,并同意将来自该研究收益的1/4用于当地热带雨林的保护。政府部门还应加强对药用植物知识产权的保护,对涉及MAPs产品研发和销售的行为予以监控。
    综上所述,MAPs潜力的实现有赖于国家政策的支持、商业化运作和开发有潜在利用价值的新物种。在现阶段,研究人员应该积极利用现代生物技术对MAPs进行研究,使之建立在更加科学的基础上,值得研究的领域如植物遗传改良、生长环境条件的优化、栽培管理和高值化深加工等;当然,对天然野生资源建立相关的自然保护区也是非常必要的。
作者单位:华南理工大学生物科学与工程学院

来源:ժ


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