能药兼用作物绿玉树学科发展报告.docx

1、能药兼用作物绿玉树学科发展报告能药兼用作物绿玉树学科发展报告绿玉树（Euphorbia tirucalli L.）系大戟科大戟属作物，起源于东非。绿玉树在医药、园林等方面具有广泛的用途，其乳汁富含萜类、甾醇及与石油相近的碳氢化合物，是重要的能源作物，对皮肤病有特效，是极具应用前景的药用作物。第一章 我国绿玉树学科的发展现状1. 我国绿玉树科学研究发展现状1.1我国绿玉树的化学成分研究进展蒋丽娟(2002)采用GC-Ms法分析了绿玉树乳汁的化学成分，发现我国海南绿玉树和云南绿玉树乳汁的主要成份是环绿玉树烯醇，其相对含量分别为73.93%和67.13%1。李凌等（2007）对海南绿玉树、西双版纳绿

2、玉树以及荷兰绿玉树的乳汁成分进行了动态跟踪分析。发现在春季，西双版纳绿玉树乳汁中，甾醇的总相对含量为10.91%，烷烃和烯烃的总相对含量为14.57%;海南幼年绿玉树乳汁中甾醇的含量为17.40%，烷烃和烯烃的相对含量为5.01%；在夏季，海南绿玉树乳汁中9-44个碳原子的链烷的总相对含量为8.55%,羊毛甾醇为62.76%, 此外,还含有14.32%的酯类；荷兰绿玉树乳汁中含18-32个碳原子的链烷的总相对含量为2.91%, 羊毛甾醇为72.61%,还有11.42%的酯类；在秋季，海南绿玉树乳汁羊毛甾醇含量高达97.73%，15个碳原子的烯烃相对含量为1.93%，硫在春季的乳汁中开始检测出来

3、，含量在夏季达到高峰，秋季完全消失，绿玉树乳汁中含9-36个碳原子的一系列的链烷、正链烷和烯烃等,碳原子的数目与石油组分十分接近，因此认为绿玉树在我国引种栽培以后,其有价值的碳氢化合物等成分没有大的变化2-4。张红梅对9个绿玉树种质乳汁的CS2 溶解物进行了气相色谱-质谱（GC-MS）分析，结果见表1。由表1看出，除了GDHZ-1和GDHZ-2外，其余绿玉树乳汁主要成分均为甾醇类物质9,19-Cyclolanost-24-en-3-ol, (3.beta.)-（9,19-环羊毛甾-24-烯-3-醇），相对含量均高达50%，部分材料还含有超过10%的Lanosta-8,24-dien-3b-ol

4、（羊毛甾-8,24-二烯-3-醇）。GDHZ-1和GDHZ-2乳汁的主要成分为三萜类化合物Urs-12-en-24-oic acid, 3-oxo-, methyl ester；其次是12-Oleanen-3-yl acetate ,(3.alpha.)-，两者总相对含量超过75%；此外，GDHZ-1还含有少量甾醇及其它三萜类物质如菜油甾醇、-谷甾醇、岩藻甾醇、-香树脂醇、-香树脂醇等，其相对含量为4.696%；GDHZ-2则含有菜油甾醇、豆甾醇、-谷甾醇、Cholest-5-en-3-ol, 24-propylidene-, (3.beta.)-、-香树脂醇、-香树脂醇等，其相对含量为5.6

5、28%；所有绿玉树材料均含有少量的酚类物质及苯的衍生物。部分绿玉树种质还含有少量的15-30个碳原子的烯烃、烷烃和N- 链烷，Zimbabwe-2含有少量15个碳原子的碳氢化合物：-蒎烯、石竹烯、-石竹烯、（顺式）d-杜松烯等，其相对含量为0.381%；YN则含有石竹烯、二十烷、二十五烷、二十八烷等，其相对含量为0.424%；GDHZ-1和GDHZ-2均含有石竹烯、-石竹烯、右旋大根香叶烯、反式角鲨烯，其相对含量分别为0.398%、0.308%；GDZJ-21则含有石竹烯和Naphthalene，其相对含量为0.038%5。可见，不同种质间不仅指纹成分含量差异接近一倍，而且指纹成分种类也不同。

6、表1 9个不同绿玉树种质主要成分及相对含量种质名称成分数总相对含量/%主要成分含量/%9,19-Cyclolanost-24-en-3-ol, (3.beta.)-9,19-环羊毛甾-24-烯-3-醇（环阿屯醇）Lanosta-8,24-dien-3b-ol羊毛甾-8,24-二烯-3-醇Urs-12-en-24-oic acid, 3-oxo-, methyl ester, (+)-12-Oleanen-3-yl acetate, (3.alpha.)-Zimbabwe-21263.0248.4912.58Zimbabwe-5784.7682.52Zimbabwe-7678.5977.060.

7、88YN-1978.9259.4418.67HN-1383.0783.09GDHZ-11688.0665.1017.10GDHZ-22085.9160.4216.40GDZJ-21564.7664.57GDZJ-25475.8660.5015.241.2我国绿玉树的资源分布与收集进展中国国家林业局于2000年将绿玉树研究列为国外先进农业技术引进项目，承担单位湖南省林业科学院从美国引进绿玉树无性系1个1。据蒋丽娟（2002）、李凌等（2007）的报道，当时我国仅有美国绿玉树、荷兰绿玉树、海南绿玉树和云南绿玉树4个品系1，6。李凌等（2005）研究了绿玉树在国内的分布情况，发现中国海南岛、云南的河

8、口和元江也有较长的绿玉树引种历史,绿玉树在这些地区也已经广泛归化并形成了次生分布区域。香港的九龙、新界和Lamma岛等地，云南的西双版纳、昆明以及广州、湖南也有少量的各种用途的引种栽培,但除西双版纳和香港的少数地点外,绿玉树在昆明等地都无法露地越冬,只能在温室中栽培6。何觉民等在国内外对绿玉树种质资源进行了较大规模调查和收集，发现国外马达加斯加至今仍有50万公顷天然绿玉树林，津巴布韦、埃塞俄比亚、南苏丹，国内海南和广东湛江曾有广泛分布，津巴布韦、埃塞俄比亚、南苏丹、海南、广东湛江、四川攀枝花、华南植物园、广州中学生劳动技术学校和上海、昆明、济南等植物园至今有栽培，其中津巴布韦、埃塞俄比亚、南苏

9、丹和湛江作为绿篱栽培，海南作为景观树，攀枝花作为行道树，其它单位则作物植物资源加以保存，并收集到各类种质46个5,7。1.3我国绿玉树栽培生理生态和栽培技术研究进展李凌等研究了绿玉树的分布区域后发现：在国外，资料普遍记载绿玉树的适生生态条件为:年均温为21-28,可以忍耐的最低温为9,而在国内，绿玉树能露地越冬的地区的气候呈现出这样的特点:冬季干旱,光照充足,极端最低温7以上6。蒋丽娟等研究了不同绿玉树种源的抗寒性，发现云南种源抗性最差,2低温处理时电解质的外渗率大于60%，叶绿体膨胀成圆球状,基粒和基粒片层松散,失去了进行光合作用的功能,淀粉粒解体；其次海南是种源,2处理时电解质相对外渗率为

10、52.4%；美国种源抗性稍强于前两者，2时电解质相对外渗率为42.8%；但温度降至0时,三个种源的绿玉树超微结构变化结果一致:叶绿体、线粒体膨胀成圆球状,并解体8。蒋丽娟等研究了CaCl2和PP333对提高绿玉树扦插苗的抗寒性的影响，发现：0.1%的CaCl2和不同浓度的PP333均能在一定程度上抑制膜透性的增加,即对提高其抗寒性有一定的作用，同时也看到,CaCl2和PP333混合使用对膜透性的作用比单独使用效果好；经化学药物处理的绿玉树,枝叶的颜色由绿色转变为红绿色，各浓度的CaCl2和高浓度PP333(0.2%)单独使用或两者混合使用均可提高叶绿素含量,0.1%CaCl2对提高叶绿素含量的

11、影响比0.05%CaCl2强；没经处理和经0.05%CaCl2处理的绿玉树扦插苗在4开始出现伤害;1时植株大部分受冻害;而经PP333处理的扦插苗在0无霜冻的条件下仍可存活,茎的基部仍保持绿色,根完好;CaCl2与PP333混合使用的效果较好。这表明CaCl2与PP333在一定程度上可以提高绿玉树的抗寒(零上低温)能力9。何觉民等研究了绿玉树不同品种的抗旱性,结果表明:绿玉树有非常强的抗旱性。品种间萎蔫系数在0.9%-2.6%之间，以“沙漠绿”抗旱性最强，其凋萎系为0.9%，抗旱性强于科尔沁沙地最抗旱的树种山杏和小叶锦鸡儿，其次是中国3#，其凋萎系数为1.5%，而“笔杆绿”则抗旱性最弱，为2.

12、58%；单株间萎蔫系数在0.3%-4.43%，以中国3#-7最强，其凋萎系数为0.3%，其次为“上海绿”-2，其凋萎系数为0.4%10。2. 我国绿玉树应用研究发展现状2.1我国绿玉树能源应用研究发展现状李昌珠（2003）指出，绿玉树年原油产量高达6795kg/ha，是具有巨大开发潜能的燃料油植物（吴创之等，2003）11。何觉民等（2008）对绿玉树的单位面积生物柴油产量和成本进行估算的结果表明：种植在我国湛江的的绿玉树的生物柴油单产约为6000kg/ha12，成本约为5088元/吨。何觉民等进一步的研究表明：在施用专用肥的条件下，种植在我国的4年生绿玉树新品种“中国2号”的生物柴油产量高达

13、45000kg/ha13。何觉民等还比较了绿玉树、油棕和麻疯树等12种生物柴油植物的单产后发现：绿玉树的单产比其它油脂植物中产量最高的油棕（4350kg/ha）高590%，因而绿玉树是生物柴油植物之首7。2.2我国绿玉树医药应用和毒副作用研究发展现状何觉民的研究发现，绿玉树乳汁对青春痘和疖等皮肤病有特效12。我们的祖先引种绿玉树的目的就是药用，广东湛江一些人家的阳台、楼顶和小区院落至今摆放或种植绿玉树，其主要目的就是做药，湛江人至今用绿玉树植株炖蟹治疗内伤13。我国绿玉树研究先行者，湖南省林科院院长李昌珠博士指出：“绿玉树的药用价值，可能比其能源价值还大” 7。“是药三分毒”。绿玉树的白色乳汁

14、是良药，同时也具有刺激作用。乳汁进入眼睛，会引起剧痛，甚至失明（曾经种植在华南沿海一些地方的成片绿玉树被砍掉的原因正是这个），接触幼嫩部位，会灼伤皮肤。在气温高于30时，白色乳汁接触较老的皮肤，如成人手背，也会引发红肿甚至水泡7，但这些都可以避免。Furstenberger G 等以来自南非的绿玉树为实验材料,分析确定了乳汁中对皮肤、粘膜、眼睛产生刺激的主要成分是 12, 13- 乙酸乙酰大戟二萜醇酯14。何觉民等研制出的绿玉树乳汁解毒药，不仅可以很快治愈绿玉树乳汁引起的红肿，而且成本十分低廉12。1991年，Aya 等在柳叶刀杂志上发表论文，报道了关于“在体外将人B淋巴细胞同时暴露于Epst

15、ein-Barr病毒和从绿玉树取得的纯化4-去氧巴豆醇酯类(4-deoxyphorbol esters)，可引发人B淋巴细胞染色体重排的高发率”的试验结果，并指出：“重排最多发生于染色体8，在众多细胞中，Burkill淋巴癌细胞的染色体最易出现结构上的改变，故绿玉树对该病可能是一重要的危睑因素”15。从Aya等的原话中可以看出：（1）绿玉树致B淋巴癌仅仅“可能”是一种重要的危险因素，但并不确定。同时，从Aya等的研究结果可以看出：不是所有发生B淋巴癌的地区都有绿玉树16，而在绿玉树引种地，则根本没有这种地方病（我国华南沿海曾有大量绿玉树，却没有一人患B淋巴癌）6；（2）在实验室条件下，只有同时

16、将人B淋巴细胞暴露于Epstein-Barr病毒和从绿玉树取得的纯化4-去氧巴豆醇酯类，才会引发人B淋巴细胞染色体重排的高发率（致癌）。从这里可以明显地看出，在体外，人体B淋巴细胞染色体重排的高发率，必须具备两个基本条件：就是要同时接触Epstein-Barr病毒和纯化的4-去氧巴豆醇酯类。而仅仅接触绿玉树植株，即使是Epstein-Barr病毒携带者，也根本不可能导致人B淋巴细胞染色体重排的。因为4-去氧巴豆醇酯类在绿玉树植株内的含量微乎其微。蒋丽娟、李凌和张红梅先后四次用气相色谱一质谱分析法检测了种植在中国的绿玉树乳汁成份，都未能检测出4-去氧巴豆醇酯1-5，可见其含量之微。绿玉树的毒副作

17、用并不可怕。第二章 国内外绿玉树学科发展比较1.科学研究1.1国内外绿玉树乳汁成份研究比较国外绿玉树乳汁成份研究早于我国。M.Calvin等（1976，1985，1987）指出，绿玉树的乳汁中含有碳氢化合物,与石油的成分类似，有可能成为可再生的石油，他们还对绿玉树在不能种植作物的土壤的单产进行了估算17-19。Nielson P E, Nishimura H, Otvos J W（1977）等研究了包括绿玉树在内的13种植物的化学成分，发现甾醇占绿玉树乳汁干重的50%20，而甾醇碳氧比为10:1，含能接近或超过汽油，能转化为燃料（Biesboer et al, 1979）21。Tayor S

18、E和Calvin M(1987)讨论了植物中碳氢化合物的合成和利用，认为类异戊二烯和链烷等可以作为特殊的油料、燃料、杀虫剂、植物生长调节物质和制药原料22。但国内绿玉树乳汁成份研究细于国外。蒋丽娟发现我国海南绿玉树和云南绿玉树乳汁的主要成份是环绿玉树烯醇，且其相对含量有一定差异，分别为73.93%和67.13%1，张红梅则不仅发现不同种质间指纹成分含量差异接近一倍，而且指纹成分种类也不同，更有一个种质（GDMS）则根本没有白色乳汁5，李凌更发现绿玉树乳汁成份在不同季节变化很大2。1.2国内外绿玉树种质资源调查和收集比较国外没有开展绿玉树种质资源调查和收集工作，而国内则开展了较大规模资源调查和收

19、集，李凌（2005）对绿玉树分布区域进行了调查6，何觉民（2010）、黄文霞（2010）和张红梅（2013）则不仅在国内外开展了较大规模的绿玉树种质资源调查和收集，还对其进行了鉴定、评价及遗传多样性分析7，5,23。1.3国内外绿玉树栽培生理生态和栽培技术研究比较国外没有对绿玉树栽培生理生态和栽培技术开展研究，而国内则进行了一些具有重要意义的绿玉树栽培生理生态和栽培技术研究。蒋丽娟等（2003）研究了CaCl2和PP333对提高绿玉树扦插苗的抗寒性的影响9，何觉民等在绿玉树高产栽培方面开展了一系列研究，发现了绿玉树在中国生长缓慢的原因和绿玉树对肥料的特殊要求，他们研究了扦插密度对绿玉树产量的影

20、响，结果表明：在贫瘠的砖红壤，扦插后11个月的鲜重增加率，160株/区的处理比120株/区的高87.1个百分点，比80株/区的高110.1个百分点，其差异达极显著水平12；施用他们研制的绿玉树专用肥，可以使绿玉树的生长速度提高2倍以上13；在冬季，喷施浓度为2mg/L的以新激素NPH-1为主要成分的复合激素，163天后，株高比对照增加75.8%，分枝数比对照增加186.8%7。此外，他们还研制成功绿玉树专用叶面肥,用这种叶面肥喷施绿玉树，增高效果极其显著，施药后13天，株高较对照增加7cm12。2.生产应用1.1国内外绿玉树能源利用比较由于绿玉树具有其它能源植物所望尘莫及的高产、低成本的优点，

21、国外不少国家和地区都将它列为重点开发的能源植物。澳大利亚绿色石油投资公司在马达加斯加成立了以该国已有的50万公顷天然绿玉树林为原料的绿色石油投资公司马达加斯加公司7，哥伦比亚在该国缺电地区大规模种植绿玉树，用于制取沼气24。而国内则并没有生产应用。1.2国内外医药利用比较在国外，绿玉树药用较为普遍。在巴西等南美洲国家，马来西亚、印度等南亚国家和非洲各国，绿玉树被民间广泛用作药物治疗多种疾病1,25,26。绿玉树乳汁中有7种具抗癌作用的成分，被认为可以撕裂癌症组织，治愈癌症27；绿玉树可以治愈肉瘤、肿胀和疣，也可以治疗风湿病、关节肿痛、产后乳汁不足、神经痛、咳嗽、耳痛、牙痛和哮喘等病；绿玉树乳汁

22、还可以催吐，治疗阳痿和骨痛；绿玉树木材提取液中含梅毒抗体，可以治疗梅毒；绿玉树还具有解毒作用，可治疗毒蛇咬伤；煮热的绿玉树茎秆捣碎后用于热敷痛处可以缓解疼痛；直接捣碎的茎秆可以治疗头皮屑、痔疮，并可用于拔刺；捣碎的根可以治疗鼻溃疡和痔疮；木头煎汁内服可以治疗麻疯病和产后手足麻痹28。而在国内，绿玉树除了继续被广东湛江人用作草药，广东海洋大学何觉民等作为皮肤病特效药免费向外扩散12，13 外,其它地区尚未被用于治病。第三章 我国绿玉树学科发展趋势与对策1.我国绿玉树能源利用研究发展趋势与对策目前，用绿玉树生产生物柴油的主要瓶颈是其乳汁成熟条件过于苛刻。因而为绿玉树创造成熟的条件，是绿玉树能源利用

23、发展趋势。何觉民等的研究结果显示，中国2号绿玉树乳汁成熟条件是：气温20，干旱条件下经历3个月7。勉强符合这一条件的地区，在国内只有两处，即四川攀枝花和云南元谋。因此应尽快在这两地开展试验，选择绿玉树可以自然成熟的地区。绿玉树乳汁成熟条件过于苛刻，使其大面积能源利用受到极大限制，因此对绿玉树进行遗传改良，降低其成熟条件，是绿玉树广泛利用的前提。应以绿玉树为亲本与易于成熟的大戟属植物杂交，培育成熟条件宽松的绿玉树新品种。2.我国绿玉树医药利用研究发展趋势与对策绿玉树有效成分提取、保存，医疗效果和绿玉树药物加工是我国绿玉树医药利用研究发展趋势。应对药用品种筛选、栽培区域、药用乳汁成熟条件、收获时期

24、和药物加工工艺等开展深入研究。3.我国绿玉树生产利用发展趋势与对策四川攀枝花和云南元谋有望成为我国绿玉树生物柴油基地。建议向新能源企业推荐攀枝花、元谋绿玉树生物柴油项目。同时，在乳汁成熟条件宽松的绿玉树品种培育成功之前，绿玉树药用应走在前面，建议医药企业尽快介入。1蒋丽娟. 引进植物绿玉树(Euphorbia tirucalli )的繁殖技术及提高抗寒性的研究，湖南农业大学博士论文，2002.2 李凌.绿玉树 (Euphorbia tirucalli L.)乳汁化学成分及季节变化动态研究C.经济发展方式转变与自主创新第十二届中国科学技术协会年会(第二卷),2010.3 李凌. 绿玉树春季乳汁的

25、碳氢化合物及甾醇的GCMS分析J.林业科学,2007, 43(3): 90-95.4 李凌,李政,黄静洁. 2种来源绿玉树夏季乳汁中碳氢化合物和甾醇的气相色谱-质谱分析J.西南大学学报(自然科学版),2007,29(2): 102-105.5 张红梅.绿玉树种质资源鉴定、评价及遗传多样性分析D. 广东海洋大学硕士论文， 2013.6李凌，李政. 绿玉树分布区域的调查研究.西南农业大学学报.2005，27(5):644-647.7Juemin He. Euphorbia tirucalli, the plant Ensure China and global energy security，In

26、ternational Conference On Biomass Energy Technologies， Aug 20 23, 2010，Beijing P. R. China.8蒋丽娟，李培旺，孙友平. 绿玉树不同来源试管苗抗寒性比较研究，湖南林业科技,，2005,32（6）：22-25.9蒋丽娟，李培旺，李昌珠. PP333与CaCl2对提高绿玉树扦插苗抗寒性的影响，湖南林业科技，2003,30（3）：20-23.10何觉民，黄顺虹，何仪，等.高效能源作物绿玉树的抗旱性及其无性系、个体间差异研究，华北农学报,2011,22(3):219-223.11吴创之,马隆龙主编,生物质能现代化利

27、用技术，北京：化学工业出版社, 2003. 230，232-233.12何觉民.极具开发前景的能药兼用植物绿玉树，第二届全国生物柴油学术会议特邀报告，2010.5.21-23，长沙.13何觉民.新型能源作物绿玉树，北方遗传资源的保护与利用学术会议，2010.8.11-13，呼和浩特.14Frstenberger G, Hecker E. On the active principles of the Euphorbiaceae, XII. Highly unsaturated irritant diterpene esters from Euphorbia tirucalli originat

28、ing from MadagascarJ. Journal of natural products, 1986, 49(3): 386-397.15Aya T, Kinoshita T, Imai S, Koizumi S,et al. Chromosome translocation and c-MYC activation by Epstein-Barr virus and Euphorbia tirucalli in B lymphocytes，Lancet. 1991, 18;337(8751):1190.16Masataka Kajikawa a, Katsuyuki T. Yama

29、to a, Hideya Fukuzawa et al. Cloning and characterization of a cDNA encoding b-amyrin synthase from petroleum plant Euphorbia tirucalli L., Photochemistry, 2005,66:17591766.17 CALVIN M. Fuel oils from higher plants. Plant products and new technology .Oxford University Press, oxford，UK,1985，147-160 1

30、8CALVIN M. Renewable fuels for the future, Food and Fertilizer Technology Center for the Asian and Pacific Region，Taipei，Taiwan.1985，l-1719CALVIN M. Fuel oils from euphorbia and other Plants, Botanical Journal of the Linnaean Society，1987，94:l/2：97-110.20Nielson P E, Nishimura H, Otvos J W, et al. P

31、lant crops as a source of fuel and hydrocarbon-like materials, Science, 1977,198:924-944.21Biesboer D D, Mahlberg P G. 1979，The effect of medium modification and selected precursors on sterol production by short-term callus cultures of Euphorbia tirucalli. Journal of Natural Products, 6(42):648-65722Taylor S E, Calvin M. Hydrocarbons from plants: biosynthesis and utilization. Comments on Agriculture and Food Chemistry, 1987, 1(1):1-26.23黄文霞，何仪，何觉民，等.高效能源植物-绿玉树种质资源遗传多样性的ISSR分析.