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中国的红豆杉资源及其开发研究现状与发展对策* |
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（中国科学院成都生物研究所 成都 610041）
红豆杉是红豆杉科 Taxaceae 红豆杉属 Taxus 植物的总称，在中国民间一般称“紫杉”。该属植物木材纹理均匀，结构致密，韧性强，坚硬，弹性大，具光泽，防腐性强，比重约 0.51～0.76，是著名的上等工业材，常用于雕刻、乐器、箱板、车旋、文具、船浆等细加工制品[1]。中国古代《本草推新》就已记载“紫杉”可入药，“用皮易引起呕吐，用木部及叶则不吐。且利尿、通经，治肾脏病、糖尿病”[1]。后又有《中药大辞典》记载，东北红豆杉叶含双萜类化合物，如紫杉宁 (Taxinine－A,H,K,L)、坡那甾酮 A(Ponasterone－A)、蜕皮酮 (Ecdysterone)、金松双黄酮 (Sciadopitysin) 等，枝含紫杉碱 (Taxine），茎皮含具抗肿瘤和白血病的紫杉醇 (Taxol)，心材含紫杉素 (Taxusin）。但其药用价值在 80 年代中期以前并未引起中国医药界的重视，也无人进行开发研究。 自从美国化学家 Wall 和 Wani M C 首先从太平洋紫杉（短叶红豆杉 T.brevifolia Nutt.）中分离出紫杉醇 (Taxol) 并于 1971 年发表其化学结构[2]以来，80 年代美国和欧洲的科学家相继揭示出紫杉醇的抗癌疗效[3]。1992 年底，美国 FDA 首先正式批准紫杉醇作为治疗晚期卵巢癌新药 Paclitaxael 上市。在美国和欧洲“紫杉醇热”的影响下，中国在 80 年代末也开始奋起直追。在“八五”期间，红豆杉资源的保护、利用开发项目就列入国家星火计划，中国林业部下达了作为新技术项目的“红豆杉原料林营造技术研究”课题。云南省政府把治癌药物紫杉醇及红豆杉系列产品的开发列入“九五”期间“18 项生物资源开发工程项目”之一[4]。“八五”期间，四川省科委也组织中国科学院成都生物研究所等单位开展“珍稀濒危资源植物（红豆杉）的保护与开发”的攻关研究①。国际的热点、政府的重视以及新闻媒介的大肆宣传，使中国也出现了前所未有的红豆杉资源开发热潮。本文的目的在于系统介绍中国的红豆杉及其生物学和生态学特性、资源分布、蕴藏量与可利用量以及开发研究的现状和问题，并提出保护和开发其资源的对策与关键措施。 1 中国的红豆杉及其生物学和生态学特性 红豆杉属植物是一类古老的植物类群，全世界有 11 种，分布于北半球的温带至热带地区[5]。中国有 4 种 1 变种[6]：东北红豆杉 T.cuspidata Sieb.et Zucc.、云南红豆杉 T.yunnanensis Chang et L.K.Fu、西藏红豆杉 T.wallichiana Zucc.、中国红豆杉 T.chinensis (Pilger)Rehd.、南方红豆杉 T.chinensis var.mairei (Lemee et levl.)Chang et L.K.Fu。 红豆杉属植物均是常绿乔木或灌木，是雌雄异株、异花授粉植物[7]。球花小，单生于叶腋内，早春开放；雄球花为具柄、基部有鳞片的头状花序，有雄蕊 6～14，盾状，每一雄蕊有花药 4～9 个；雌球花有一顶生的胚珠，基部托以盘状珠托，下部有苞片数枚；种子坚果状，球形，着生于红色肉质杯状假种皮中，当年成熟[5]。 红豆杉属植物为典型的阴性树种。常处于林冠下乔木第二、三层，散生，基本无纯林存在，也极少团块分布。据在四川合江县福宝区的调查，树龄 111 年的中国红豆杉，直径仅 40cm，生长很缓慢。红豆杉属植物只在排水良好的酸性灰棕壤、黄壤、黄棕壤上良好生长，苗期过湿易染立枯病。苗喜荫、忌晒，幼树和成树在冠层郁闭度 0.5～0.6 之间，长势好，随郁闭度增加，长势弱。总体而言，对生长环境要求较严。其天然更新方式有两种：种子繁殖和无性系萌芽繁殖[4、7]。可能由于物种间隔离（是散生于林中）或花时不遇（雌雄异株、异花授粉），使传粉受精受阻，种子产生数量少。其种子假种皮味甘甜可食，鸟类、动物也取食[1、7]，使残存种子数量更少。另一方面，其种子种皮厚，处于深休眠状态，自然状态下经两冬一夏才能 2 中国的红豆杉野生资源及现状 (1) 东北红豆杉 仅在东北地区存在。多生于红松、鱼鳞云杉、白桦、紫椴和山杨等为主的针阔混交林内，分布海拔 600～1200m，主产于吉林省长白山区，即吉林安图、汪清、和龙、抚松、浑江、长白及通化地区。向南延伸至辽宁省东部山区的宽甸、恒仁、凤城和蚰岩等地。向北延伸至黑龙江省张广才岭东南部，老爷岭山区，小兴安岭南部的宁安、东宁、鸡西、绥棱等地[9]。自然分布地域很窄，零星，年净生长量很低。资源储量很有限，估计该区总蕴藏量（鲜重）不足 300t。其枝叶、树皮采量极有限，采收量稍多即可造成植株第二年死亡。因此，除可进行少量枝叶采收外，年允收量几乎为零[9]。 (2) 南方红豆杉 又称美丽红豆杉，为红豆杉属植物在中国分布最广泛的一种。主要分布于长江流域、南岭山脉山区及河南、陕西（秦岭）、甘肃、台湾等省的山地或溪谷。是亚热带常绿阔叶林、常绿与落叶阔叶混交林的特征种，常与其它阔叶树、竹类以及针叶树混生。分布海拔 800～1600m，在广东阳山、乳源、连县海拔 400～500m 的山地也产。资源储量相对较其它各种大。由于其材质坚硬，水湿不腐，是水工程等的优良用材，长期以来都是砍伐对象。加之 60 年代以来原始森林的过度砍伐和利用，资源锐减。80 年代末 90 年代初以来，很多商家（人）曾通过各种途径在资源相对集中的南岭山地高价收购其树皮，初步估计约有 50t 树皮被收购，再加上本区盲目性发掘，还有上万株遭毁灭。南方红豆杉现存资源已很少，处于濒危状态，促使中国林业部 1992 年将其列为一级珍贵保护树种[1]。 (3) 中国红豆杉 分布也较为广泛，主要分布于华中区 1000m 或 1200m 以上的山地上部未干扰环境中，华南、西南区 1500～3000m 的山地落叶阔叶林中。相对集中分布于地形较为复杂的横断山区和四川盆地周边山地约 40 余县，现存资源蕴藏量较大，保存相对较好①[10]。 (4) 云南红豆杉 集中分布于云南西北部的五地州 16 个县、西藏东南部和四川西南部的七余个县（木里、盐源、九龙、冕宁、西昌、德昌、普格）等地。在滇东、滇东南、滇西南也有间断分布。常生于海拔 2000～3500m 的针阔叶混交林、沟边阔叶林内。资源蕴藏量大，据调查估计，仅滇西横断山区的五地州 16 个县约 9×104km2，就约有 1.35×106 株；小枝叶蕴藏量约为 4050×104kg[11]。但近两年，云南省已有数以万计的云南红豆杉被剥皮，砍掉枝叶，仅志奔山一地就损失 9.2 万株，初步侧算被盗剥红豆杉树皮 132.1×104kg，使这一地区的资源濒临灭绝[11、12]。 (5) 西藏红豆杉 主要分布于西藏自治区南部吉隆等地和邻近的云南部分地区。生于海拔 2500～3400m 的云南铁杉、乔松、高山栎类林中。西藏红豆杉是中国分布区最小，也是资源蕴藏量最小的种类，也基本未遭破坏①。 3 中国的红豆杉资源开发及临床试验研究现状 (1) 植物化学成分研究 这是中国的红豆杉资源开发研究最早开始的工作。对所有种都进行过化学成分分析和化合物结构的鉴定，已分离鉴定了 110 个与紫杉醇结构类似的紫杉烷类化合物，其中 36 个为新化合物，但仍以紫杉醇抗肿瘤活性最强[13-18]；对云南红豆杉、中国红豆杉和东北红豆杉各器官（皮、枝、叶、根等）的各化学成分含量及其区域差异进行了研究①[10、19]；还研究了中国红豆杉在不同生境下的不同居群紫杉醇含量在生长发育过程中的变化，筛选出紫杉醇高含量的环境及其对应的高含量居群，也发现，并不是所有种、所有居群都有紫杉醇开发价值[10]。 (2) 紫杉醇的分离提纯 不少单位能进行提取（可能一些单位提取的得率低，浪费大）。一些单位（如中国科学院成都生物研究所）已大大提高了分离技术，已能从枝、叶或全株中提取能满足生产要求的紫杉醇，这对于保护野生红豆杉资源具重要意义[10、20]。目前由于资金和技术设备的问题，仅中国科学院成都生物研究所和昆明植物研究所、中国医学科学院药物研究所等少数单位能提纯。中国科学院成都生物研究所制成的针剂已经与有关单位合作进行临床治疗试验；中国医学科学院药物研究所也制成了药剂“紫素”[21]；上海医学院等单位最近也通过了鉴定以“特素”商品名进行生产[21]。 (3) 紫杉醇替代资源研究 由于天然资源已十分有限，靠野生资源进行紫杉醇规模开发以满足市场需求是行不通的。寻找替代野生材料提取紫杉醇的资源已成为国内外紫杉醇研究和规模开发的焦点。目前各国探索的主要途径有：组织培养、遗传转化、全合成、半合成、类似物的寻找和结构改成、产紫杉醇真菌的发酵培养和遗传改性等[22、23]。中国在红豆杉的组织和细胞培养方面的研究主要集中于愈伤组织诱导以及外界条件对增加紫杉醇含量的影响等[24]。已有不少文章涉及到液体培养方面[24-27]，如李伯林等 (1995)[25]、甘烦远等 (1996)[26]、王红强等 (1996)[27]。此外，红豆杉的细胞大规模培养的研究也在进行之中，并已列入国家“九五”研究计划[28]；也有人在开展紫杉醇类似物的寻找和结构改成与产紫杉醇真菌的发酵培养和遗传改性研究。 (4) 野生红豆杉资源筛选和人工扦插苗栽培种植 中国已经查清野生红豆杉资源及其分布状况，已掌握了能利用的红豆杉资源。尽管中国野生红豆杉资源是世界上最多的，但可利用的仍十分有限。可利用资源已成为制约中国该产业发展的“瓶颈”因素。90 年代初，许多单位尤其是分布区内的基层单位林场、林业部门已开始红豆杉扦插技术试验，并已获成功。几处大规模的红豆杉扦插苗基地已经建立。中国科学院成都生物研究所在茂县已成功建立了大规模中国红豆杉扦插苗苗圃，已在该区推广应用成功的中国红豆杉扦插和栽培技术①；云南省丽江林业局已成功培育了 326 万株云南红豆杉苗木，并营建了 82.67km2 云南红豆杉林。该局已有 250 万株云南红豆杉苗木，具有年产 200～500 万株云南红豆杉苗木的能力[4]；东北红豆杉繁殖技术也获得突破[29]；目前浙江和东北地区也正在进行种植试验。这些为保护野生红豆杉资源和迅速发展红豆杉产业提供了有力保障。中国科学院成都生物研究所在茂县已成功建立不同种和不同居群的红豆杉活体种质资源保存圃，为进行高紫杉醇含量的优良品种选育实验提供了基础。四川省林业厅已从加拿大引种红豆杉优良品种几千株并已在洪雅、北川县等地栽培成功。浙江和东北地区也正在进行引种试验。 (5) 紫杉醇抗癌临床试验研究 1995 年 2 月，经中国卫生部批准，国产紫杉醇注射液已进入临床试验研究。中国医学科学院孙燕教授负责组织全国 10 家医院试用[1、30]；中国科学院成都生物研究所与四川肿瘤医院合作也积极开展了紫杉醇治疗恶性肿瘤的研究和临床试验。临床试验表明，适当剂量的紫杉醇单独使用或与其它药剂联合使用，对卵巢癌、睾丸胚胎癌、乳腺癌、食管癌、肺癌等多种晚期癌症有效果[30-34]。 4 中国的红豆杉资源开发研究存在的问题及对策 4.1 开发研究存在的问题 (1) 资源严重不足 可利用的野生资源十分有限，已人工繁殖栽培的目前也有限，难于满足生产需要。靠人工扦插繁殖栽培扩大红豆杉栽培资源看来已是目前最迅速、最有把握的紫杉醇资源发展之路。但由于未充分论证而盲目发展，或未选择最适当生境或利用的扦插材料没有利用开发价值（紫杉醇含量太低）或未对栽培环境内红豆杉材料的紫杉醇监测，使发展的红豆杉资源无实际开发生产价值，而只有保护价值。此外，扦插繁殖栽培管理技术也限制了可开发的红豆杉栽培资源的迅速发展。 (2) 盲目性和资源的巨大浪费 盲目不当的人工扦插繁殖、砍伐有红豆杉的森林、不法商人的收购、提取技术工艺水平低等，已造成十分有限的野生资源的巨大浪费。除中国红豆杉外，其它几种都成为中国甚至世界的稀有濒危植物。云南红豆杉被国际松杉类专家组 (CSG) 确定为 3 级渐危种[35]，中国林业部 1992 年将其列为一级珍贵保护树种；西藏红豆杉被中国植物红皮书定为濒危种 (Endangered species)；南方红豆杉早在 80 年代就被定为二级保护植物，由于 90 年代初的破坏，中国林业部 1992 年又将其列为一级珍贵保护树种；东北红豆杉也日渐稀少，渐危程度越来越大，日趋濒危。 (3) 开发研究力量分散，设备不足、资金短缺 中国的红豆杉资源开发研究起步晚，研究力量弱，也很分散，设备不足、资金短缺。各自相对独立研究开发，地方保护主义严重，相互间缺乏必要的信息交流。重复性工作多，尤其在紫杉醇提取、红豆杉繁殖技术等方面。在紫杉醇替代资源研究方面，由于技术设备、力量等，还无人开展合成、半合成和遗传转化等探索。 (4) 产业开发系统性差 产业开发的系统性强才能健康发展，即原料生产、提取、加工（试验）、生产、销售等系统化、配套化，每一环节均良性发展。红豆杉在中国作为一项产业来开发，仍缺乏系统性、计划性，各环节发展不平衡。目前关键是缺乏可用原料。 4.2 对策和措施 (1) 强化红豆杉野生资源的保护和生态定位研究 红豆杉野生资源是当前开发的基础，已十分有限，濒临灭绝。目前尚无人对野生红豆杉种群及其生长环境做长期定位定量的研究，应在分布相对集中的区域建立专门保护区和红豆杉定位研究站。保护的同时对红豆杉种群生态学、生物学进行定位监测研究。这是当前最紧迫、最薄弱环节。重点研究种群动态、生长环境定量特征、繁殖适应能力和对策、与群落其它生物间的关系及其在环境中的作用，为积极保护、促进野生资源的扩大、异地引种栽培和人工快速繁殖提供理论根据。 (2) 强化优良品种的遗传选育和人工栽培与快速繁殖技术试验的推广应用 中国的红豆杉资源开发不能靠野生资源，而应依赖于栽培资源。具体措施有：①选择高紫杉醇产量区，建立红豆杉（优良居群和种）迁地保护区，一方面保护种质资源，更重要的是进行遗传选育优良的高紫杉醇产量的红豆杉栽培品种，为大规模种植和快速繁殖提供材料；②人工种植可开发的红豆杉，建立规模化采穗基地，为规模化扦插提供保证；③人工栽培与快速繁殖技术试验和推广应用。 (3) 集中力量研究紫杉醇提取、分离、纯化、生产等规模化工艺流程 已有的研究程度高低不一，大多勉强能粗提和分离。而已有的工艺流程又均是实验室内的、小型化的，也需进一步完善，以减少资源浪费。国家应集中力量开发规模化生产工艺流程，为下一步药品生产提供保证。 此外，紫杉醇抗癌临床试验也应有计划地开展。加大开发资金投入和信息交换力度也十分必要。 5 结语 中国的红豆杉资源开发研究的历史不足 10 年，在很多方面已取得较大进展，但总体来说还处于起步阶段，要形成红豆杉规模产业还有很多事情要做。产业开发红豆杉资源应用前景广阔。保护野生资源、大力发展无性繁殖和栽培资源为基础的开发方向是目前唯一符合我国实际的。 参考文献
作者简介 包维楷，男，1968 年 1 月生。1989 年毕业于西南林学院林业专业，1992 年在中南林学院获森林生态学硕士学位，1992 年至今在中国科学院成都生物研究所工作。现为中国科学院自然资源综合考察委员会博士生，主要从事混农林业和生物多样性与恢复生态学的研究，公开发表论文 8 篇。
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