提起甘草,大多數人*印象是中藥材。其實,甘草除了是位列*的大宗中藥材外,還應用在食品、飲料、煙草、化工、釀造、國防工業等行業,國內、國際市場需求量都很大。甘草酸用于啤酒生產能增加液沫、色澤、稠度和香味,也可用于制造靴油、墨汁、染料等,甘草清提取液可作為石油鉆井液的穩定劑、滅火器泡沫穩定劑輔料。尤其是在日本,甘草被廣泛使用于漢方藥中,甘草素是日本醬油風味獨特的添加物,而另一個主要成分甘草酸鉀是日系化妝品里用于消炎、鎮靜的重要添加成分。
正是由于它特殊的功效,甘草的全球需求量一直居高不下,中國是日、韓兩國的主要甘草進口國。
甘草告急
“我國甘草資源處于枯竭狀態。”接受《中國科學報》采訪時,中科院華南植物園農業及資源植物研究中心主任王瑛開門見山地道出甘草的困境。這也是她和團隊成員下決心開展甘草科學研究的原因之一。
每到采挖季節,都會掀起采挖狂潮,百萬采挖大軍導致野生藥材資源日益減少。歷史上曾記載山西、山東也出產甘草。由于大量采挖,目前,山西、山東兩個產地早已不能提供野生產品。全國甘草主產地由山東向西轉移,主產地內蒙古的甘草分布從東向西收縮,新疆成為甘草的主要調出地區。
“西北也是采挖破壞比較嚴重的區域,并且野生甘草資源群落普遍較小,密度較低,群落結構簡單并且呈現片段化分布狀態,已破壞生境難以恢復,現階段野生甘草資源仍在減少。”王瑛牽頭的甘草團隊通過走訪調查和實地考察相結合的方法,對西北地區31個縣市的野生甘草資源進行了詳細調查。
另外,野生甘草根系達兩米多,很多人采挖后不回填土壤,導致了土壤沙漠化。據寧夏有關部門調查,20世紀70年代時,平均挖70公斤甘草,破壞一畝草原;到80年代時,一畝草原挖不到50公斤甘草;90年代時,一畝草原連20公斤甘草也挖不到了。由于濫采亂挖甘草,20世紀80年代我國每年有30萬畝草原變荒漠。
“目前存在的問題有兩個,*是甘草籽都是高度雜合的種子,種質不穩定;第二是人工種植的甘草都是大肥大水的產物,入藥部分質量達不到藥典標準。”王瑛帶隊去甘肅科學考察時,發現了市面上充斥著良莠不齊的甘草。
甘草是多年生草本植物,其根在地下形成密密麻麻的根網,是水土保持的友好植物。王瑛希望通過科研人員的努力,加快優良種質的選育和相關栽培技術的研究,達到野生甘草資源的合理保護與可持續開發利用并舉的目的。
3R解決甘草缺與用
“Resource(資源)—Research(研究)—Resolution(方案)”3R是王瑛團隊的研究體系模式。針對甘草,她們主要研究甘草資源的收集和評價;次生代謝物的分子調控機制;環境因子影響次生代謝產物積累的分子機制;優良藥用品種和保健功能植物品種的培育。
“通過研究闡明中藥材道地性的分子機理,并實現特種藥用植物的次生代謝定向調控和可持續開發利用。”王瑛告訴《中國科學報》。
2011年,在甘草課題的全額資助下,華南植物園園藝中心許炳強、王瑛研究組胡偉民赴新疆北部20余處進行了甘草種質的收集。他們將收集的烏拉爾甘草、粗毛甘草、光果甘草帶回華南植物園的沙漠溫室和高山溫室試播、試種以至逐步馴化定植。
在全國范圍內收集野生甘草種質資源后,研究人員又在寧夏和新疆分別建立了資源圃。
“因為甘草在地下會串根,我們把20公分粗、60公分長的水管打進地里,保證資源圃里每株野生甘草的遺傳背景不會改變。”王瑛說。
通過雜交負責將優良性狀整合在一起,科研人員選育出適合不同生境的高產、優質甘草品種等。
“通過大規模的野外資源調查建立資源圃、全面收集和評價我國具有甘草生產歷史及甘草近緣物種分布地區的野生種質資源等,我們已篩選培育出高甘草酸含量的新品種,栽培2年后甘草酸含量就遠遠超出藥典2%的要求,達到現有栽培品種4年生甘草的含量。目前正在集成甘草品種繁育和規模化栽培技術體系。”王瑛欣喜地告訴記者。
研究還需精益求精
談及甘草的研究,王瑛認為日本在此方面的工作非常扎實,日本研究人員的合作和務實精神值得學習。
據悉,2011年,日本*中藥生產公司津村制藥已經實現甘草的大規模人工栽培,這在世界范圍內尚屬首例。
與此同時,日本的化工界對甘草的加工利用緊隨其后。三菱化學控股旗下的三菱樹脂培育甘草苗僅需2年左右,使甘草出貨的時間較通常縮短一半。三菱樹脂也在與三菱化學等合作,負責加工和提取甘草的藥用成分,探討生產高附加值的商品。
2016年,來自大阪大學的研究人員宣稱對甘草的主要品種烏拉爾甘草進行了全基因組測序,共發現了34445個基因。研究人員還發現了與甘草素等化合物的合成相關的基因家族。
這些訊息讓王瑛深有感悟:“據我了解,日本丸善制藥株式會社是全球*從事甘草產品研發的公司,該公司從根到葉子和芽,從水溶性成分到脂溶性成分,只要我們能想到的,它都有涉獵,并且一直在追求精益求精。”
目前,王瑛的甘草團隊里有資源、遺傳、繁育、栽培、化學分析等各方面專家,他們共同協作,期望讓甘草研究跟上時代步伐,讓這味古老的中藥材在今天發揮出更大作用。
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