麻黄属(学名:Ephedra)是麻黄科(Ephedraceae)的模式属和唯一属。截至2023年3月数据统计,该属下共有60余种,根据
中原地区物种名录数据显示,该属在中国有19种。麻黄属植物广泛分布在
亚洲、
欧洲、非洲北部、北美西部以及
南美洲等干旱地区;在中国,除
长江下游及
珠江各省区外其他各地皆有分布,以
西北各省区及
云南省、
四川省等地种类较多。
麻黄属植物多为灌木,
亚灌木或
草本状,茎直立或匍匐,多分枝。小枝绿色圆筒形。叶膜质,黄褐或淡黄白色,有两条平行脉。
球花卵圆形或椭圆形,生于枝顶。种子1-3枚。该属植物常生长于干旱的山地丘陵区、草原区, 沙丘沙地及
荒漠地区。麻黄属植物对温度要求不高,耐旱耐贫瘠,且多为
长日照植物。
草麻黄属植物中草麻黄(Ephedra sinica Stapf)、
木贼麻黄(Ephedra equisetina Bge)、
中麻黄(Ephedra intermedia)的
草质茎均是中药材麻黄的植物来源。但含有麻黄素的
非处方药易引起多种不良反应,需遵医嘱。该属植物是草原重要的冬季补充性饲草,也是防风固沙和水土保持的良好植物。
中原地区作为天然
麻黄碱生产和出口大国,一些地区受高额利润的驱使,大量收购天然草麻黄,致使植物资源遭到严重破坏。为保护天然麻黄属植物资源,中国政府颁布了一系列有关采挖、使用麻黄属植物的通知,并建立了相关自然保护区。
历史
命名历史
麻黄属的学名
麻黄来自
拉丁语词ephedra,本指
木贼属(Equisetum)植物;它又来自古
希腊语词ἐφέδρᾱ (ephédrā),后
卡尔?冯?林奈将此名转用于麻黄属。
中原地区麻黄属植物古时有多种叫法,《
神农本草经》称“
麻黃”,《
广雅》称“狗骨”,《名医别论》称“卑相”、“卑盐”。著名的医药及植物学家
李时珍说:“诸名殊不可解,或云其味麻,其色黄,未申然否?”。《神农本草经》
中将麻黄称之为“麻黄”,后来历代医药书籍,如《汤液草本》《
本草经疏》《
本草纲目》《
本草通玄》《本草正义》等,均称之为“麻黄”,《中国沙漠志》亦称之为“麻黄”。
药用历史
中国是全球最早使用麻黄属植物入药的国家,主要用以治疗哮喘、咳嗽等呼吸道疾病。
中原地区的麻黄属植物用药历史可以追溯到
东汉时期,始载于《
神农本草经》,又名
麻黃、卑相、卑盐、狗骨;主要药用作用为“发表出汗,止咳逆上气”,其发汗止咳的
药理学活性较强,一直被视为发汗止咳的良药。此外,北美的原住民群体将麻黄属植物称为Mormon tea、Brigham tea、whorehouse tea,广泛用于
胃痛、肾脏问题、
淋病以及
梅毒等多种疾病的治疗。
起源演化
关于麻黄属的起源地仍未被确定,现被广泛认可的假说有如下几种:М.Г.Попов认为
荒漠植物区系的起源与南非洲冈瓦纳古大陆早生植物类群的
百岁兰区系是相连系,据此推测麻黄属起源于非洲南部。C.A.Невский认为麻黄属是
地中海的主要类型, 并把它看作是地中海植物区系的标志。其后,瓦西里琴科(Vasil'chenko)根据
草麻黄代表种个体发育及
生物地理学的研究认为,麻黄属在老第三纪开始或中生代末期白至纪发生在
特提斯海滨岸带条件中。乔治·加达克(Gadach)与瓦西里琴科(Vasil'chenko)的观点恰好相反,
麻黄组是由
膜果麻黄组衍生的,并据此认为麻黄属的原始类型在
白垩纪发生于
中亚干旱大陆性的气候条件中。М.М.ИлЬин认为麻黄属的起源要早于
泛大陆分离之前。Е.П.Коровин认为麻黄属在老第三纪起源于中亚。Pachomova认为麻黄属的发生同世界各地,特别是南美和
亚洲中部有联系。
有关麻黄属可靠的大化石记录被发现于早
侏罗纪中国青海小煤沟组和早白垩纪巴雷姆期中国
义县组的尖山沟层内,化石证据显示麻黄属极有可能起源于古南大陆,然后向北扩散。而早期的
麻黄科植物似乎是小
草本,且生活于比较湿热的环境中。因此推测
地中海地区是
草麻黄属的起源中心和分布中心,麻黄的原始类型从地中海迁移到美洲和亚洲中部。
分类
分类变动
早期的
麻黄系统发育研究主要集中于麻黄
球果的苞片形态研究。对
中原地区麻黄属植物进行的分类研究工作最早可追溯到卡罗勒斯·林奈(
卡尔?冯?林奈),他在其《Species Plantarum》中记载了
双穗麻黄。
1864年,Stapf将已知的16种麻黄按珠被管先端的形状和雌球花苞片的数目划分为2个组:斜孔组 (Section Plagiostoma) 珠被管先端斜截形,舌状,雌球花有2-4对苞片;盘孔组 (Section Discostoma) 珠被管先端截形,圆形,雌球花有5-6对苞片。
之后1889年,Stapf根据
草麻黄植物成熟果实的苞片质地将已知的31种划分为三个组:1.
膜果麻黄组 (Sect. Alatae Stapf) ,苞片干膜质,翅状,这一组又被分为两族:肋苞族 (Tribus Tropidolepides)及膜苞族 (Tribus Habrolepides);2.干苞
麻黄组 (Sect. Asarca), 苞片干边缘稍有膜质翅,仅北美特有;3.麻黄组 (Sect. Pseudobaccatae Stapf) ,苞片肉质,无翅或有窄翅,其所含种数最多;这一组下又被分为四族:藤
草麻黄族 (Tribus Scandentes) ,
乔木或灌木, 枝条通常附着 (攀援或缠绕) , 珠被管直立;粗枝
草麻黄族 (Tribus Pachycladae),中等大的灌木,枝增粗,粗糙;珠被管扭曲;细枝麻黄族 (Tribus Leptocladae),矮或中等大的灌木,枝细,珠被管螺旋状或直立;膜
瓜子族 (Tribus Antisyphilitae),仅产于新大陆。
之后,其他学者根据花粉、表皮显微结构和木材解剖结构对Stapf的分类进行了验证,发现其分类并不吻合。
属下分类
截至2023年3月数据统计,麻黄属在多识植物百科中共计69种。多识植物百科
中将麻黄属分为4组:雌
麻黄组(
麻黄 sect. foemineae)、 膜翅组(Ephedra sect. Alatae )、垂枝组(Ephedra sect. Scandentes)、 麻黄组(Ephedra sect. Ephedra)。其中
草麻黄组又分为叶麻黄亚组、 美洲亚组、
矮麻黄亚组、细枝亚组、 麻黄亚组。
形态
茎、叶
茎直立或匍匐,多分枝。小枝对生或轮生,绿色,圆筒形,具节,节间有多数细纵槽纹,髓心棕红色。
叶膜质,在节上交叉对生或轮生,2-3片合生成鞘状,先端具三角状裂齿,黄褐或淡黄白色,裂片中央色深,有两条平行脉。
花、种子
球花卵圆形或椭圆形,生于枝顶,单生或数个丛生,或3-5个组成复穗花序,具2-8对生苞片,苞片厚膜质或膜质,每片生1
雄花,雄花具膜质假花被,假花被圆形或倒卵形,合生。雌球花具2-8对生或2-8轮(每轮3片)苞片,仅顶端1-3苞片生有
雌花,雌花具顶端开口的囊状革质假花被,包于胚珠外。
种子1-3枚,胚乳肉质或粉质;
子叶2,发芽时出土。
分布
分布范围
麻黄属植物广泛分布在
亚洲、
欧洲、非洲北部、北美西部以及
南美洲等的干旱地区。在新大陆,麻黄属植物分布于北美西南部、
墨西哥北部和南美的一些地区;在欧洲和非洲,麻黄属的种类主要集中在
地中海沿岸地区;在亚洲, 麻黄属植物从
伊朗、
伊拉克、
苏丹和
阿拉伯一直向东分布。
麻黄属植物在中国分布区较广,除
长江下游及
珠江各省区外,其他各地皆有分布,以西北各省区及
云南省、
四川省等地种类较多。该属植物常生长于干旱的山地丘陵区、草原区,沙丘沙地及
荒漠地区。
分布特征
根据麻黄属植物的分布范围总结得到以下分布特征:膜苞组和肉苞组的种类在欧亚非大陆、北美和南美都有分布,而
干苞组仅分布于北美。麻黄属绝大多数种类为低矮的灌木类型,乔木类型仅在南美有分布,藤本类型则主要在
地中海沿岸及
中亚和北美地区,而
草本类型在北美没有分布。少数地区分布种类比较密集,如在北美的西南部形成麻黄属的一个多样化中心。一些广布种和岛屿种类可能与鸟类的传播有关。
生长习性
自然条件
麻黄属植物为
长日照植物,开花结果受光照的影响很大,一般在一年中日照最长的季节开花;且随着光照时间的减少或光照强度的降低,植株所含生物碱含量会逐渐下降。麻黄属植物对温度要求不高,是一种耐寒又耐热的广温性植物,但其正常生长发育仍要求较高的气温;一般在6~7度的温热气候区内该属植物分布较多。麻黄属植物开花结实与温度有一定关系,温度高,现蕾开花早,持续增温,促进养分转化,完成开花、
传粉、
受精卵及结果;昼夜温差大则开花数多,特别是在孕蕾期需要变温。麻黄属植物的抗旱能力很强,但对水分又很敏感;在水分条件适中的地段,
麻黄分布量较大,生长良好。麻黄属植物耐贫瘠,对土壤养分不苛求,但仍喜肥沃土壤,对土壤养分非常敏感。麻黄属植物具有典型根蘖类型植物的特点,水平
根状茎发达,根呼吸作用强烈,需要土壤通透性良好,且有足够的
氧气。
生长周期
萌动期
随着温度升高,叶腋中芽的鳞片开始分化,并逐渐膨大,地面及地下更新芽开始形成并膨大,标志着该属植物开始萌动。一般腋芽分化与膨大期为3月上旬~中旬,芽开始萌动期为3月中旬~下旬。
生长期
萌动以后,植株体内汁液开始流动,植株颜色由灰褐色逐渐变为绿色,光合作用开始,标志着该属植物开始生长,一般
草麻黄3月下旬—4月上旬进入生长期,至10月上旬停止生长。
分枝期
麻黄属植物分枝有茎分枝和根颈分枝两种。茎分枝是从上一年的茎枝上茎节叶腋处分枝,根颈分枝是从茎基部根颈处分枝。其进入分枝期的时间与生长期相同。
开花期
麻黄属植物为当年形成花芽并出现花蕾、当年开花结果的植物。现蕾期为5月上旬,始花期为5月中下旬,花末期为6月上中旬。
结果期
果实形成期(
绿果期)在6月中旬,果实成熟期(
山里红期)在7月中旬,自8月上中旬进入果实脱落期。
果后营养期
雌株果实脱落后,结束生殖生长进入营养生长。果后营养期也是麻黄属植物生物碱快速积累期。果后营养期自8月上中旬持续至10月上旬。
休眠期
自10月上旬开始,由于气温下降天气变冷,麻黄属植物不再生长,植株颜色由绿色逐渐变成灰褐色,进入休眠期,休眠期为10月上旬至次年3月上旬。
繁殖
麻黄属植物多为雌雄异株,麻黄属的
传粉通常通过风来完成,少数物种是昆虫授粉的,而另一些物种则表现出两种授粉模式,此物种被称为嗜睡植物。以实地观察结果为依据发现,
双翅目和
半翅目昆虫是麻黄属物种最为常见的传粉媒介;其中双翅目动物可能是最有效的传粉者,因为对于双翅目昆虫而言,无论是
白背叶还是雌株植物都并无差异。正是由于部分麻黄属植物通过昆虫授粉,花粉得到了长距离运输,使其广泛分布到世界各地。而从进化的角度来看,也有人认为昆虫授粉使一些麻黄属物种丢失了的祖先性状。
栽培
麻黄属植物物种多样,但人工栽培的麻黄属植物以
草麻黄和中麻黄居多。
选地整地
根据该属植物的主要生物学特性和生产需要,种植以温暖、阳光充足的地方为宜;同时要求选择耕层土壤含盐量较低,砂壤或砂质等结构尽可能疏松的土壤。并在种植前进行深耕,同时施撒适量充分腐熟的优质农家肥。
播种移栽
针对麻黄属生产情况,选择抗病、优质高产、商品性好的优良品种栽培。并在播种前对种子进行包衣、消毒、催芽等处理。一般选择在4~5月播种,若秋播需在封冻之前完成。其种子顶土能力很弱,覆土时必须均匀;出苗期要保持苗床湿润,浇水最好采用微喷,以确保
麻黄适时出苗。
麻黄属植物多采用育苗移栽,延长生长季节和利于确保全苗。育苗移栽一般在3~8月进行,最佳移栽时间为4月;秋季移栽应在雨季的7月底至8月下旬进行。移栽时要随栽随浇水。
除草蹲苗
清除田间
禾本科杂草,可采用人工清除和
化学除草剂清除。在杂草盘根前连续除草3~5次,以除净杂草,避免草荒;一年生育苗田拔草时应小心仔细,避免伤苗,并且一年生的幼苗不宜使用除草剂。种植后,应及时查苗和补苗,齐苗后,应视保苗难易分别采用一次或二次的方式进行间苗、定苗;并对严重缺苗部位进行移栽补苗。
在该属植物幼苗期进行适当的蹲苗,以提高产量和
麻黄碱含量。蹲苗的方法是选晴天轻压植物地上部,从而起到控上促下的作用。对于不采收种子的田块,于现蕾后开花前,将所有花枝剪去,以减少植物地上部分养分消耗,促进养分向根部运输,提高产量。
水肥管理
在植物出苗前及幼苗初期应保持土壤湿润,定苗后土壤水分含量不宜过高,适当干旱有利于蹲苗和促根深扎。生长期间每年早春都要灌足解冻水,封冻前灌足封冻水。麻黄属植物怕涝,雨季应注意及时松土和排水防涝,以减少病害的发生。
施肥应坚持以基肥为主、追肥为辅和有机肥为主、化肥为辅的原则。有机肥除了能补充植物生长所需要的微量元素、增加土壤有机质和改良土壤外,在持续增加产量,改善其品质方面更具有特殊作用。
病虫害防治
为保证中药材质量,必须按照GAP(良好农业规范)要求进行生产操作,对病、虫、草害采取“预防为主,综合防治”的原则。麻黄属植物的主要病害为
根腐病和
根线虫病,地面害虫最普遍的是丽小灯蛾及
蚜虫,其次为姬
猎蝽、
草地螟、蛴螬等。
在种植前应做好翻地整地工作,合理配置株行距,优化群体结构;播种时选择抗病品种,适时播种。根据病虫害对物理因素的反应规律,利用物理因子防治病虫害,例如使用黑光灯、高压汞灯等诱杀害虫等。对于麻黄属植物来说,
生物防治方法主要靠以虫治虫,利用
瓢虫、
草蛉等
捕食性天敌防治害虫。该属植物种植中允许使用安全、低残留的
化学农药防治。虫害可采用抗蚜威、噻虫等化学农药;枯萎病可采用
多菌灵等进行防治等。
用途
药用
麻黄属植物
草麻黄、
木贼麻黄、
中麻黄的
草质茎均是中药材麻黄的植物来源。据《
中药大辞典》《
中华本草》记载麻黄味辛、微苦,性温,归肺、膀胀经;具有发汗解表,宣肺平喘,利水消肿的功能。治主风寒表实证,
恶寒发热,
无汗症,头痛身疼;邪壅于肺,肺气不宣,咳嗽气端:风水肿,
小便不利;
类风湿性关节炎痹痛等。
饲用
麻黄属植物中草麻黄广泛分布于沙区沙地草场中,与许多优良牧草伴生在一起,在沙丘沙地草场中起重要作用。其含有丰富的营养物质,冬季沙区沙地草场牧草稀少,家畜不能饱食,而
草麻黄仍然苍绿,所以是冬季补充性饲草,对发展草原畜牧业具重要意义。已被广泛用于单胃动物及
反刍亚目的喂养。
经济
麻黄碱为麻黄中药的主要成分,是麻黄制药工业中的主要生产产品,具有极高的经济价值。麻黄制品除满足
中原地区自需外,大量用于出口,畅销欧美、东南亚等五十多个国家和地区。并且人工种植麻黄既不与粮食争地,经济收益又远高于粮食作物
生态
麻黄属植物根系发达,深入土壤,是防风固沙和水土保持的良好植物,更重要的是具有节水的潜力。还可以作为
荒漠绿洲植物固沙体系和封沙育草体系的主要组成部分,完善绿洲综合防护体系,减缓阻沙防风体系和农田防护体系的压力,降低阻沙防风体系和农田防护体系的规格,对于生态修复与稳固有重要意义。
毒性
关于麻黄属植物副作用的报道层出不穷,特别是在西方国家。2002年,几名健康患者在服用了“Hydroxycut”产品后出现了心脑血管死亡,而Hydroxycut中所含的麻黄素被认为是出现此类不良事件的原因。据报道,含有麻黄素的
非处方药有许多副作用,如
心肌梗死、
心律失常、癫痫、意识丧失和死亡。2004年,
美国食品药品监督管理局(FDA)宣布禁止使用含有
麻黄素的膳食补充剂。其主要
药理学活性和不良反应主要由两种活性成分引起,即(−)-
麻黄碱和(+)-伪麻黄碱,它们是有效的拟交感神经药物;长期使用可引起
高血压、
心悸病、心动过速、心律失常、急性心肌梗死、
心脏骤停或猝死以及出血性和
脑梗死。Han等人研究发现,
麻黄草本水提取物在高剂量下有毒,会引起肾脏和
唾液腺的组织
病理学改变,导致血压升高,引发肾脏疾病。
保护
种群现状
麻黄属种群数量整体呈稳定状态,由于商业需求及开矿修路等原因,个别野生资源数量下降。
致危因素
中原地区作为天然麻黄碱生产和出口大国,20世纪90年代,一些地区受高额利润的驱使,大量收购天然
草麻黄,致使天然草麻黄植物资源遭到严重破坏。据统计,20世纪90年代至21世纪初,到
内蒙古自治区采挖药材的人员近200万人次,所到之处牧草均被连根挖起,成片牧草枯死,造成大面积土壤裸露,使4×106hm草场完全沙化,1.3×107hm草场遭到严重破坏,导致野生麻黄属资源急剧下降。
保护等级
2023年,经过IUCN对麻黄属64种的评估,受到威胁的物种占比为4.7%易危,1.6%近危;其中易危物种有Ephedranthus boliviensis、Ephedranthus columbianus、Ephedra gerardiana,近危物种有Ephedra funerea。在2020年《中国生物多样性红色名录-高等植物卷》中,
麻黄属属下的道孚麻黄被列为易危物种,
中麻黄、
草麻黄被列为近危品种,斑子麻黄被列为濒危物种。2021年,斑子麻黄被列入
中原地区《国家重点保护野生植物名录》,保护级别为二级。
保护措施
为了加强麻黄草野生资源保护管理,保护生态环境,2000年中国国务院出台了《关于禁止采集和销售发菜,制止滥挖甘草和麻黄草有关问题的通知》。2001年由原国家经贸委制定并发布《甘草麻黄草实行专营和许可证管理办法》,制止乱采滥挖麻黄草,合理利用麻黄草资源,保障市场供应。此外,建立了一系列的自然保护区以保护天然麻黄属资源稳定增长。
代表物种
木贼
麻黄、
中麻黄、
草麻黄是中药材麻黄的植物来源,也是麻黄属中应用最广泛的物种。
木贼麻黄
木贼麻黄(Ephedra equisetina Bge),又名
木麻黄、山麻黄。灌木,
木质茎粗长,直立或匍匐状。小枝细,节间短,纵槽纹细浅不明显,常被白粉,呈蓝绿色或灰绿色。叶2裂,褐色,裂片短三角形,先端钝。雄球花单生或3~4朵集生于节上,较小;雌
球花常2朵对生于节上,成熟时肉质红色,长卵圆形或卵圆形,通常含种子1枚。其药材横切面稍呈椭圆形,棱线13~14个,皮层纤维束较多,维管束8~9个。形成层环略呈椭圆形。
木贼麻黄喜光,耐寒畏热,忌湿;喜生于干旱的山地及沟崖边。常被用作干旱地绿化植物。
中麻黄
中麻黄(Ephedra intermedia),灌木,高1米以上。茎直立或斜上,粗壮多分枝,小枝对生或轮生。膜质鳞片状,入鞘,上部1/3分裂,裂片3个,三角形。雌球花成熟时苞片肉质
浆果状,红色圆形,含种子3枚。种子包含于肉质苞片内,狭卵形,顶端尖,具棱。其药材横切面通常略二角状圆形,棱线18~28个,皮层纤维束多,形成层环呈类三角形,环髓纤维较多见。中麻黄抗旱性强,多生长于海拔数百米至2000多米的干旱
荒漠、沙滩地区及干旱的山坡或草地上。
草麻黄
草麻黄(Ephedra sinica Stapf),别名华
麻黄、
膜果麻黄,
草本状灌木,高20~40米。
木质茎短或成匍匐状,小枝直伸或微曲,表面细纵槽纹常不明显。雄
球花多成复穗状,常具总梗;雌球花单生,成熟时肉质红色,矩圆状卵圆形或近于圆球形。种子通常2粒,半圆形。同
木贼麻黄、
中麻黄相比分支较少。草麻黄药材横切面近,圆形,表皮外被厚的角质层。棱线16-24个,呈波状凸起。皮宽,靠近内侧的薄壁
细胞含草酸钙砂或小方晶。中柱鞘纤维束呈新月形。维管束外韧型,8-10个。形成层环明显,髓部宽广。
草麻黄适应性强,常见于山坡、河床及草原等处;喜凉爽较干燥气候,耐严寒,对土壤要求不严格,砂质壤土、壤土均可生长。低洼地和排水不良的黏土不宜栽培。
相关研究
利用麻黄属植物可提取出多种具有生物活性的天然产物。从麻黄植物地上部分和根部获得的有机
溶剂中的可溶性提取物中分离的次生代谢物以26种生物碱为代表,主要是具有
麻黄碱型框架的生物碱、酚类化合物和七种
氨基酸衍生物;麻黄属植物表现出的广泛
药理学活性与麻黄碱型生物碱的含量有关。正是其所含化合物使得麻黄属植物具有抗哮喘和
支气管炎、抗肥胖、
抗炎药、抗肿瘤、
糖尿病保护及促进伤口愈合的多种生理活性。
介于人工栽培的麻黄品质良莠不齐,因此在麻黄育种方面的研究不断增加。
曹有龙等以
中麻黄幼苗的3种外植体成功地诱导出了含有一定量麻黄碱的愈伤组织,并成功建立了稳定的悬浮培养体系,麻黄愈伤组织在液体培养基中能够快速生长,这显示了悬浮细胞培养技术具有良好的应用前景。吾甫尔等利用离体快繁技术将愈伤组织培养成了完整植株。但关于麻黄组织、
细胞等优质种质资源的保藏,尤其是超低温保藏等研究还处于空白。