红豆杉化学成分及生物活性的研究_开题报告

一、文献综述

红豆杉，又名紫衫，是一种红豆杉属的植物。属浅根植物，其主根不明显、侧根发达，是世界上公认的濒临灭绝的天然珍稀抗癌植物，是经过了第四纪冰川遗留下来的古老树种，在地球上已有250万年的历史。由于自然条件红豆杉生长速度缓慢，再生能力差，所以很长时间以来，世界范围内还没有形成打规模的红豆杉原料林基地。1994年红豆杉被我国定位一级珍稀濒危保护植物，同时被全世界42个红豆杉的国家成为“国宝”，联合国也明令禁止采伐，是名副其实的“植物大熊猫”。

红豆杉是当前世界上研究最热门的药用植物之一，从中提取的紫杉醇为当前最具开发价值的植物来源的抗癌药。红豆杉是红豆杉科（Taxacaea）红豆杉属（Taxus）植物的总称，全球共有十一种，中国有4种及1变种，其中中国红豆杉和南方红豆杉为我国所持有。由于红豆杉难以繁殖，生长极其缓慢且紫杉醇市场需求打，利润高，因此通过体外植物组织培养获得试管运用于观赏盆景和工业木材，细胞悬浮培养高产紫杉醇都有巨大的科研、商业前景。”

红豆杉是我国特有的分布较广的红豆杉属植物的一种，它的化学成分研究尚未见报道。自从发现紫杉烷类二萜及其二萜生物碱具有明显的抗癌活性以来，红豆杉属植物的化学成分一直受到人们的重视。紫杉醇（Taxol）被认为是近30年来研究发现的一种优良的天然抗癌药物。但由于紫杉醇在红豆杉中的含量甚微，故寻找能够代替或可以转化为紫杉醇的紫杉烷类化合物是有必要的，而且随着紫杉烷类化合物药源的增多，在化学领域对于紫杉烷类化合物的研究已逐渐由天然产物的全合成转变为更有效、耐受性更好、吸收更容易的新一代类似物，以寻找具有更佳的药理作用及更广泛的临床应用的衍生物。所以，当前除了保护野生红豆杉资源，提高人工抚育能力之外，更注重的是对紫杉醇非天然获取方法的研究。目前紫杉醇可通过提取分离、细胞培养和从baccatinⅢ或10一deacetyl baccatinⅢ进行半合成而得到。因此，寻找能够合成转化紫杉醇的来源显得更为重要。

二、^范文提纲

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1、红豆杉的概述

1.1红豆杉的分布及种类

   除澳洲的Austrotaxus Spicata一种产于南半球之外，其余红豆杉均产于北半球。中国红豆杉有4种1变种，分布于中国大部分地区。东北红豆杉主要分布在吉林省长白山和黑龙江一带，辽宁东部山区也有少量分布。云南红豆杉主要分布在 滇西与地州16个县总面积约9万平方公里， 其特点是分布广， 生长分散，无纯林，多为林中散生木。南方红豆杉主要分布在滇东、滇西南、滇东纯林，多为林中散生木。

1.2红豆杉的价值

1.2.1药用价值

   从红豆杉的树皮和树叶中提炼出来的紫杉醇对多种晚期癌症疗效突出，被称为“治疗癌症的最后一道防线”。高纯度紫杉醇价格昂贵，每公斤200万元人民币左右。但是红豆杉生长缓慢，天然更新能力差，人工种植10亩仅能提炼1公斤1%纯度的紫杉醇。由于红豆杉的提取物(TAXOL PACLI TAXEL)紫杉醇具有独特的抗癌机理，美国国立肿瘤研究所所长BRODER博士称紫杉醇是继阿霉素、顺铂以后，十五年来被认为是对多种癌症疗效较好、副作用小的新型抗癌药物。二十世纪八十年代开始，美国、英国、俄罗斯、韩国、中国都相继开展了深入的研究。美国率先把研究成果应用于医学临床并在治疗各种癌症方面取得了显著的临床效果。从此人类在抗癌领域中又取得了新的突破。所以到目前为止以至在今后相当长的时间内，人类同癌症做抗争的的最有利的武器之一，就是紫杉醇。红豆杉中提取的紫杉醇具有防癌治癌的作用，而且无明显的不良反应，是来国际上公认的植物提纯的抗癌药物，临床应用对多种癌症有较好的效果。美国的临床研究证明对卵巢和乳腺癌有突出的疗效。此外，对高血压、糖尿病、冠心病也有一定效果。

1.2.2观赏价值

  红豆杉树体形态优雅古朴，具有较高的园林观赏价值，可作为庭院、住宅小区、公园、城镇绿地、广场、道路、博物馆及展览馆等地的绿化、美化树种。在欧美国家，红豆杉已广泛用于点缀城市绿地和庭院园林，在纽约联合国总部、英国白金汉宫以及美国白宮广场，红豆杉均被用作绿篱或景观配置树种。

　　尤其在秋冬时节，鲜艳夺目的红豆与翠绿的枝叶交相辉映，形成一道亮丽的风景线。其超凡脱俗、含而不露的造型，具有浓厚的生活气息和文化底蕴。

　　云南红豆杉具有较强的萌发能力，耐修剪，抗病性强，可修剪培植成伞形、圆形、塔形等多种造型，也可栽种为绿篱或制作成盆景。由于其生长缓慢，枝叶繁多且不易枯疏，故修剪后可较长期保持一定形状。同时，云南红豆杉作为一种耐阴性树种，在园林策观配置中可作为下层木加以应用。

1.3红豆杉中紫杉醇的认识

1.3.1紫杉醇的含量

    红豆杉中的紫杉醇含量，与其种植的地理位置严重关联。某些地方的红豆杉甚至不含紫杉醇。 可以再生的红豆杉叶子，含紫杉碱二萜化合物，紫杉宁、紫杉宁A、紫杉宁H、紫杉宁K、紫杉宁L、金松黄酮、坡那留酮A、蜕皮留酮、金松双黄酮、挥发油、糖等。茎皮含紫杉醇；枝含紫杉碱，心含紫杉素。 国内外研究表明，三年以下的加拿大红豆杉枝叶中富含紫杉醇，10-脱乙酰基浆果赤霉素（10-DAB），三尖杉宁碱，9DHB等物质，其中三年以下的干枝叶中的紫杉醇含量因季节的不同略有差异，一般在万分之二到万分之四点五之间，高于希玛拉雅红豆杉树皮和东北红豆杉树皮的紫杉醇含量和10-DAB的含量。

1.3.2紫杉醇的作用

   自从美国化学家Wau和Wani Mc首先从太平洋红豆杉（短叶红豆杉）中分离出紫杉醇（Taxol）并于1971年发表其化学结构以来,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。美国国立肿瘤研究所所长BRODER博士称紫杉醇是继阿霉素、顺铂以后，十五年来被认为是对多种癌症疗效好、副作用小的新型抗癌药物。 据美国国家肿瘤研究所（NCT）统计的临床实验表明，紫杉醇对多种癌症有显著疗效，总有效率达75%以上，在国外被称为征服癌症的“希望之树”。 它对食道癌、 胃癌肝癌、直肠癌、鼻咽癌、膀胱癌、淋巴癌、前列腺癌、小细胞性和非小细胞性肺、 恶性黑色素瘤和头颈部肿瘤、原发性乳腺癌、子宫内膜癌、晚期卵巢癌、 血癌等都有显著的疗效，显示其具有广谱抗癌活性，现已列为一线抗癌药， 被誉为“晚期癌症的最后一道防线”。

1.3.3紫杉醇的提取

     紫杉醇自面世以来， 保持着20%左右的年需求增长率。目前全球紫杉醇总贸易额为15亿美元。 进入二十世纪以来，由于人口的过快增长和生存环境的日益恶化,癌症患者越来越多。美、欧、日等国每年新增的癌症患者达400万人左右，全世界癌症死亡人数每年达630万人。据统计,紫杉醇年需求量达5000kg，仅美国每年需求量就达300kg以上，而全世界产量约350kg，美国目前产量仅为25～50kg，目前产量远远不能满足国际市场的需要。 由于提取工艺较为复杂,尤其是在去除原液中的叶绿素的成份方面较为困难，在加之设备投资较大,尤其是原料来源缺乏，紫杉醇的规模性提取在我国发展较晚，二十世纪九十年代刚刚开始。     目前国内紫杉醇产量不到100kg，除国内用一部份外,主要出口销往欧洲、美国和日本等。具统计，目前国内紫杉醇需求量也在1000kg以上，其产量远远不能满足国内市场的需求。

2、紫杉醇的研究进展

2.1紫杉醇的合成

2.1.1紫杉醇的生物合成

   紫杉醇的生物合成： 紫杉醇的分子式为：C47H51NO14是萜类环状结构的天然次生代谢物。主要由紫杉烷环和侧链组成。研究其生物合成，对于人为定向的提高合成效率及克隆组合，形成关键的酶的基因，提高紫杉醇的产量意义重大。目前的关键是能否找到一两个关键酶的发现，并使得其基因纯化和基因克隆。克隆红豆杉基因能否突破还有待于观察，不过人们已经找到的假想途径，目前这些技术还处在实验室阶段。

2.1.2紫杉醇的微生物合成

   STTERLE等从短叶红豆杉韧皮部分， 分离得到一种寄生真菌（taxo myces an dreanae）.可以在特定的培养基中产生紫杉醇及相关烃合物，但由于目前产量极低，所以还不能在生产中得到应用。重组DNA技术可望提高紫杉醇的产量。通过研究还发现：根是除树皮外紫杉醇含量最高的器官。人们利用发根农杆菌（agrobac terium rhizogenes ）浸然红豆杉植物外植体诱导生根。这一办法不需外援激素，发根生长迅速，遗传性状稳定而受到重视。如能把寻找合成紫杉醇或其类似衍生物，从微生物合成途径中，定向得到关键酶和克隆红豆杉相关基因结合起来，可使这一方法得到突破。

3、红豆杉资源开发和研究存在的问题和对策

3.1红豆杉开发研究问题

3.1.1资金短缺

   因红豆杉野生植物资源十分有限，属于珍稀濒危树种资源，需要大量的人工培育，同时红豆杉生长相对缓慢，生长周期较长，产量有限，欲形成大规模产业，则需大面积人工培育基地，故项目资金投入较大，资金周转周期长，需要项目业主具备雄厚的资金实力。

3.1.2设备不足

   红豆杉含紫杉醇、紫杉碱、紫杉宁、蛇皮甾酮、金松双黄酮、糖基（低聚糖）、紫色素、柔质等200多种有效成份，但其具体成份及功效需要权威机构提取分离鉴定，需要申报列入国家科研课题，对红豆杉进行系统的科学研究和科技攻关，包括临床医学鉴定和药物研究。

3.1.3资源不足

   可利用的野生资源十分有限，而人工繁殖栽培的目前也有限，难于满足生产需求。但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，或利用扦插产量没有开发价值，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。

3.2对策和措施

3.2.1强化红豆杉资源的保护

    在野生红豆杉资源分布相对集中的区域选建自然保护区，封山育林。在林分选抒的基础上营建母树林，并进行母树林的经营管理，这是资源保护和利用进行良性循环的必由之路。

3.2. 2复壮和人工促进天然更新技术的研究和应用

    　红豆杉属植物的天然更新方法为种子繁殖和萌芽繁殖，该属植物天然分布特点为散生异龄、雌雄异株、异花授粉，有限的授精果实易遭鸟食，幸存的种子往往掉入草丛内，少量入土但休眠期长，这些原始落后的天然更新方法均有待人工促进，比较而言，萌芽繁殖成活率要高得多，是母株的遗传性状的复制，能较好地适应环境条件的变化，可采用对母树基部的环剥加外源激素处理等生理生化方法，促进萌条数量产生和质量提高，同时这也是一种复壮过程，荫条——插条——采穂圃——穂条——完整植株，在红豆杉类似的生境地方营建近自然人工林，建立保护试验区，从而扩大人工群体的数量。

三、参考文献

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