基于GMPGIS银杏全球生态适宜产区分析

目的:通过对银杏全球产区生态适宜性分析,为其合理生产布局提供科学依据。方法:采用《药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统》(Geographic Information System for Global Medicinal Plants,GMPGIS),以612个银杏采样点气候因子值和土壤类型为依据,预测银杏全球最大生态相似度区域。结果:银杏适宜生长的地区包括亚洲东部、欧洲大部分地区、北美洲中部及南部、南美洲南部、非洲南部以及澳洲南部地区。世界范围内适宜银杏生长的面积约为41 215.44×10~3km~2,占地球总面积的30.62%。适宜银杏生长的国家主要包括美国、中国、俄罗斯、阿根廷、加拿大、澳大利亚、哈萨克斯坦、墨西哥、日本等;其中中国适宜银杏生长的省区包括内蒙古、云南、四川、广西、浙江、湖北、河南、安徽等。研究结果基本包括了银杏现有产区及文献记载道地产地,并预测新的生态适宜种植地区。结论:本研究结果可为银杏全球范围内引种栽培提供科学依据,对高品质银杏药材生产提供参考。     

天麻全国产地适宜性区划及其种植技术

目的 通过天麻全国产地适宜性区划研究,为天麻种植地科学选址、合理种植提供依据。方法 应用药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统（GMPGIS）,以183个天麻采样点主要气候因子数值范围和主要土壤类型为依据,预测天麻最大生态相似度的分布及其种植面积,同时结合天麻的生物学特征,阐述优质天麻药材生产过程中麻种及共生菌筛选、优良品种选育、田间管理、采收期及加工方式等关键问题。结果 除云南、四川、贵州、陕西等种植区域外,湖北、吉林、辽宁、湖南、山东等地也具有较大的适宜栽培区域。结论 研究结果可为天麻的产业布局、种植基地建设、人工栽培技术优化等提供参考。     

北细辛全球产地生态适宜性分析及品质生态学研究

目的：通过开展北细辛全球范围内产地生态适宜性分析及品质生态学研究,为北细辛合理规划生产布局提供科学依据。方法：采用中国中医科学院中药研究所自主研发的“药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统”（GMPGIS ）,以北细辛道地产区、主产区和野生分布区的396个采样点的生态环境因子值为依据,经GMPGIS分析得出北细辛全球范围内的生态适宜产区和潜在种植区。结果：北细辛在世界范围内的生态适宜产区为美国、加拿大、俄罗斯、中国、日本、朝鲜等国家;北细辛在中国的主要适宜产区为黑龙江、吉林、辽宁、陕西、甘肃、湖北、云南等省区。本文同时从品质生态学角度归纳阐述了气候及土壤等因素对北细辛品质的影响。结论：本文研究结果与近年来北细辛主产区及引种区发展相吻合,可为北细辛保护抚育、引种栽培及高品质药材的规范化种植提供科学依据。     

肉豆蔻全球产地适宜性分析

目的：本研究主要对中药材肉豆蔻进行全球产地适宜性分析,为其生产布局提供科学依据。方法：采用药用植物全球产地生态适宜性信息系统（GMPGIS）,以文献记载道地产区、野生分布区及主产区的121个肉豆蔻采样点气候因子值和土壤类型为依据,通过生态相似性分析获得肉豆蔻在全球范围内的最大生态相似度区域。结果：东南亚地区是肉豆蔻产地生态最适宜、面积最大的栽培地区,所占面积占全球最适栽培区的31.69%,巴西是肉豆蔻最适宜栽培面积最大的国家,占全球最适栽培区面积的24.45%。肉豆蔻在中国的最适栽培区主要分布于海南、台湾、云南、西藏自治区等省区。该预测结果与文献记载的全球栽培产区相吻合,验证了GMPGIS系统的准确性。结论：本研究为合理指导肉豆蔻全球范围内基地选址、引种扩种与生产合理布局提供可靠依据,对高品质肉豆蔻的科学生产提供技术支撑。     

基于GMPGIS全球变暖情景下人参未来生态适宜产区变化

目的:通过开展未来时期人参全球潜在生态适宜产区分析,为其合理规划生产布局提供科学依据。方法:采用"药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统"(Global Geographic Information System for Medicinal Plant,GMPGIS),以人参本草文献记载的道地产区、野生分布区以及当前主产区人参生态因子数值为依据,对其在全球范围内的潜在生态分布区进行分析。结果:亚洲东部、北美洲中部及东部、欧洲中南部及大洋洲东部地区是当前人参全球范围内的主要适生区域。随着全球气候变暖,在温室气体排放相对较少的A1b模型和排放较多的A2a模型下,2050年人参潜在生态适宜产区面积约为9 500×10~3km~2,比当前产区适宜面积增加了7.05%~7.12%,增长区域主要分布在亚洲东北部和欧洲北部地区;2100年人参适宜产区面积约为10 800×10~3km~2,比当前产区适宜面积增加了22.89%~27.41%,增长区域主要分布在欧洲北部及亚洲中部及东部地区。结论:气温升高有助于人参适宜产区增加,本研究结果可为人参生产布局规划、引种栽培、规模化种植提供科学依据。     

人参全球产地生态适宜性分析及农田栽培选地规范

通过开展人参全球范围内产地生态适宜性分析及农田栽培选地规范制定,为农田栽参合理规划生产布局及规范化种植提供科学依据。采用中国中医科学院中药研究所自主研发的"药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统"(global geographic information system for medicinal plant,GMPGIS),以本草文献记载的道地产区、野生分布区以及当前主产区271个样点的生态环境因子值为计算依据,经过生态相似性分析获得人参全球范围内的最佳生态适宜产区和潜在种植区,主要包括美国、加拿大、中国、俄罗斯、日本、朝鲜、法国、意大利、乌克兰、韩国等国家。其中,人参在中国的生态适宜产区主要包括黑龙江、吉林、辽宁、陕西、甘肃、湖北、四川、内蒙古、山东和山西等省区。另外,在产地生态适宜性分析结果和项目组多年农田栽参研究数据基础上,结合文献及对部分种植基地的调研结果,初步制订了农田栽参选地规范。该研究为人参农田规模化种植、引种栽培和保护抚育提供科学依据,农田栽参选地规范为高品质人参的科学生产奠定基础。     

管花肉苁蓉产地适宜性数值分析

目的:应用TCMGIS-Ⅰ系统分析濒危药材管花肉苁蓉产地适宜性,为管花肉苁蓉的科学区划及种植提供依据。方法:应用《中药材产地适宜性分析地理信息系统》(TCMGIS-Ⅰ),以新疆南疆和田地区管花肉苁蓉野生分布区的最适宜生长环境因子为依据,分析管花肉苁蓉的适宜产区及分布面积。结果:新疆、内蒙古、宁夏、甘肃、青海5省区是管花肉苁蓉适宜产区,其中最适宜产区包括新疆、内蒙古、甘肃3省区的56个县市,总面积为190952.1km²,占所在县市总面积的11.45%;适宜产区包含新疆、甘肃、青海3省区46个县市,总面积为41217.37km²,占所在县市总面积的2.71%;次适宜产区包含新疆、内蒙古、宁夏、甘肃4省区56个县市,总面积为421145.2km²,占所在县市总面积的28.38%。在各级别的适宜产区中,新疆包含的县市数最多、总面积最大,其次为甘肃、内蒙古、宁夏、青海省区。结论:应用TCMGIS-Ⅰ系统分析管花肉苁蓉产地适宜性具有一定的科学性和准确性,对濒危药材管花肉苁蓉的引种栽培及科学区划具有重要的参考价值。     

五倍子生产“三要素”的生态适宜性区划研究＊

目的 中药材五倍子分为角倍、肚倍两类。角倍由角倍蚜转主寄生于其冬寄主侧枝匍灯藓及夏寄主盐肤木而形成；肚倍由肚倍蚜转主寄生于其冬寄主密叶尖喙藓、美灰藓及夏寄主红麸杨、青麸杨而形成。本文运用药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统（Geographic Information System for Global Medicinal Plants，GMPGIS）分析五倍子生产“三要素”五倍子蚜及其冬、夏寄主的全国生态适宜性，为五倍子全国引种栽培的合理布局提供科学数据支撑。方法 根据网络数据库、文献等资源，分别选取五倍子蚜及其寄主生境样点，确定经纬度信息。选择年均温、年均相对湿度、年均降水量、年均日照、土壤等22个生态指标，运用GMPGIS分析生态适宜性。结果 角倍适生区域主要分布于长江以南，如贵州、四川、重庆、湖北、湖南等省；肚倍适生区域主要分布于长江以北，如陕西、河南、四川等省；四川、湖北两省同时适于两种五倍子的生长。结合本草考证与质量评价，提出四川、重庆、贵州、湖北西南部、湖南西北部可作为角倍核心产区，陕西、湖北西北部可作为肚倍发展的核心产区。结论 本研究为五倍子的引种繁育及生产合理布局提供了科学依据。     

小花清风藤生态及品质适宜性区划

目的 探索小花清风藤潜在适宜分布区及其优质药材产区空间分布状况。方法 结合小花清风藤分布信息及环境因子,运用最大熵（MaxEnt）生态位模型及地理信息系统软件（ArcGIS）,预测小花清风藤的潜在适宜分布区。基于环境因子与小花清风藤中总皂苷,总黄酮,槲皮素-3-O-龙胆双糖苷,camellianoside,tsubakioside A,山柰酚-3-O-芸香糖苷,异鼠李素-3-O-芸香糖苷的相关性,借助ArcGIS软件空间插值及模糊叠加功能,对小花清风藤进行品质区划。结果 小花清风藤在我国主要分布于云南、贵州、广西等省区,中、高适生区面积约占全国面积的2.88%。10月,11月降水量,最暖、最干季降水量,温度季节性变化的标准差及海拔是影响小花清风藤适宜性的主要环境因子。坡度、降水量、辐射强度及温度变化等对小花清风藤次生代谢产物的积累具有较大影响。综合潜在适宜分布区及各成分空间插值结果,小花清风藤高品质区主要集中于贵州省西南部,以晴隆县、关岭县、镇宁县、普安县、兴仁县等地区为核心。结论 该研究为小花清风藤的人工栽培选址及药材收购等提供了一定科学指导。     

管花肉苁蓉产地适宜性之再分析

 目的 对管花肉苁蓉产地适宜区进行分析以指导管花肉苁蓉区划和生产。方法 应用“中药材产地适宜性分析地理信息系统”,以新疆南疆管花肉苁蓉分布区的生态因子为依据,分析管花肉苁蓉在全国适宜产地。结果 管花肉苁蓉最适宜产区只在新疆南疆塔克拉玛干沙漠边缘的27个县市,分布有明显的区域性。结论 管花肉苁蓉与其寄主植物柽柳的分布不同步,管花肉苁蓉在新疆北疆及我国其他省区种植应慎重。     

川黄柏和关黄柏全球产地生态适宜性分析

目的:黄柏是中国传统大宗中药材,"三木药材"之一,国家二级保护植物,是退耕还林、天然林保护工程和荒山造林的优良树种,具有较高的经济和生态价值。根据物种和产地不同,黄柏分为"川黄柏"和"关黄柏",通过产地适宜性研究分析其潜在的适宜分布区,为正确选择物种及栽培区域提供科学依据。方法:收集全球道地产区、主产区、野生分布区样点生态信息,其中川黄柏364个样点,关黄柏247个样点,采用《药用植物全球产地生态适宜性信息系统》(GMPGIS)分析其全球适宜生长区域。结果:川黄柏和关黄柏全球适宜分布区域有明显分界,川黄柏主要分布于亚热带季风气候区,在亚洲、欧洲、北美洲、南美洲、大洋洲均有一定面积的最大生态相似度区域,包括中国、美国、法国、巴西、日本、意大利、新西兰等65个国家和地区。关黄柏主要分布于温带季风气候区,在亚洲、欧洲、北美洲有一定的生态相似度区域,包括美国、中国、俄罗斯、加拿大等30个国家和地区。结论:GMPGIS分析结果能为黄柏引种时选择正确的基原物种和栽培区域提供科学依据。     

半夏凝集素基因的克隆、生物信息学分析及其蛋白的亚细胞定位

目的 克隆半夏凝集素基因,并对其进行生物信息学分析和亚细胞定位。方法 以半夏Pinellia ternata新鲜叶片的DNA为模板,根据Genbank上的半夏凝集素的基因序列（GU593718.1）设计引物,克隆了半夏凝集素（PTA）基因,并构建植物表达载体pI1300-CaMV35S-PTA-GFP,在农杆菌GV3101中进行表达且观察了其在烟草中瞬时表达。结果 所克隆的PTA的开放阅读框为810 bp,其编码269个氨基酸;具有1条信号肽、2个B-lectin保守区域和3个甘露糖结合基序;PTA氨基酸序列与NCBI中所报道的半夏、掌叶半夏P. pedatisecta、滴水珠P. cordata凝集素的氨基酸序列的同源性分别达到97%、85%和83%;初步推测其定位于膜上,现已在NCBI中登记（登录号KF154979）。结论 本实验通过对半夏凝集素的生物信息学分析和亚细胞定位分析,为进一步研究半夏凝集素的抗病虫害机制奠定了基础。     

基于主成分及聚类分析的川产半夏产量与品质的综合评价

目的综合评价不同产地川产半夏资源的产量和品质,为川产半夏育种和高产栽培提供理论依据和参考。方法对22份来源于不同产地的川产半夏资源14个主要农艺性状及3个品质性状进行主成分分析,并进一步进行综合评价及聚类分析。结果供试川产半夏样品的增产率、单株叶质量和增殖率的变异系数较大,尿苷量、鸟苷量、尿苷及鸟苷总量的变异系数相对较小。主成分分析表明,17个主要性状可用6个主成分来表述,其累计贡献率达89.829%,分别归纳为块茎形态因子、株型品质因子、增殖率因子、大粒率因子、增产低殖因子及增产率因子。样品6的综合得分最高,为高产劣质型材料;样品13的综合得分最低,为低产优质型材料。聚类分析可将供试样品分为4类。结论通过主成分及聚类分析对川产半夏进行综合评价的方法可靠;四川盆地半夏野生资源丰富,可从中选择优质资源,为川产半夏新品种选育提供基础。     

不同产地多花黄精生态因子与品质形成的相关性分析

目的 研究不同产地多花黄精品质形成与生态因子的相关性,为黄精药材的规范化种植布局、引种栽培及资源可持续利用提供参考。方法 分析浙江、福建、安徽、江西、湖南、湖北6个产区31个产地的多花黄精的形态特征和有效成分含量,应用单因素方差分析,评价不同产地多花黄精质量与生态因子的相关性。结果 不同产地多花黄精形态和有效成分含量差异较大,纬度、海拔、年均温、7月均温、日照时数及无霜期对多花黄精质量有较大的影响。纬度和年均温对多花黄精有效成分含量影响较大,纬度和叶宽呈显著正相关,海拔和株高、叶长、叶宽及根茎鲜质量呈显著负相关,年均温与叶宽呈负相关,7月均温和多糖含量呈显著正相关,叶片数量和日照时数、积温及无霜期呈显著性负相关,土壤中有效磷、速效钾有利于黄精株高、根茎和叶片的生长,水解性氮含量与叶长呈显著负相关,地上部分与地下根茎产量呈显著正相关。结论 在进行多花黄精规范化种植过程中,应注意海拔、温度、无霜期、土壤酸性、生长期温度、磷肥及钾肥施用等对药材质量的影响。     

基于MaxEnt和GIS的新疆紫草产地生态适宜性分析

目的 通过对新疆紫草进行生态适宜性评价,为优质新疆紫草生产基地选址提供参考。方法 选取第四次全国中药普查新疆普查空间数据中129份新疆紫草的基本信息,利用最大熵（MaxEnt）模型和ArcGIS软件分析评价。结果 影响新疆紫草分布的主要生态因子为海拔、土壤类型、植被类型、6月降水量、12月降水量、10月平均气温、等温性;新疆紫草潜在分布区为和静县、尼勒克县、博乐市、温泉县、昭苏县、霍城县、精河县、伊宁市、伊宁县、裕民县、奎屯市、阿克陶县、巩留县、乌鲁木齐县、乌恰县等;MaxEnt模型预测结果经受试者工作特征（ROC）曲线评价曲线下面积（AUC）>0.9。结论 新疆紫草的生态适宜性分布区主要集中在天山山脉中段的和静县、尼勒克县、博乐市、温泉县、昭苏县,建议优先选择上述区域开展新疆紫草人工栽培。     

河北省燕山及太行山山脉黄芩生态适宜性区划研究

目的:研究黄芩在河北省燕山及太行山山脉生态适宜性区划。方法:通过第四次全国中药资源普查等方式获取黄芩分布位点信息,利用地理信息系统技术和最大信息熵模型分析其分布区的主导生态因子、数值和权重,得出黄芩药材在河北省的生态适宜生长区。结果:研究表明,海拔、坡度、最暖季降水量、最湿月降水量、年均温、土壤类型、植被类型7项环境因子是影响黄芩分布的主要生态因子;黄芩在河北省的生态适宜生长区主要分布在承德、张家口、保定等地的燕山及太行山山脉区域。结论:可在太行山山脉的承德市、张家口市、保定市,燕山山脉的秦皇岛市引种栽培黄芩。     

甘肃中部地区柴胡属植物资源调查

目的 调查研究甘肃省中部地区柴胡属（Bupleurum）植物资源。方法 通过对第四次全国中药资源普查甘肃省数据进行整理,结合文献资料,对甘肃省中部地区柴胡属植物种类、分布、栽培现状、药用现状进行分析。结果 甘肃省中部地区野生分布柴胡属植物16种6变种,其中10种5变种有药用记载;该地区近1/3的县种植柴胡,陇西县和甘谷县栽培面积较大。结论 甘肃省中部地区野生柴胡属植物资源丰富多样、分布广泛。该地区独特的生态环境适宜柴胡属植物种植。建议在明确柴胡属植物基原的基础上,结合当地实际情况,大力开发和利用柴胡资源。     

西红花全球生态适宜区预测及生态特征

目的:预测西红花在全球的生态适宜区并分析其生态特征。方法:利用西红花124个样本分布点和30个环境因子数据,采用最大熵(MaxEnt)模型预测西红花在全球的生态适宜区,运用受试者工作特征曲线(ROC)进行模型评价并分析其生态特征。结果:西红花全球适生区主要分布于北半球地中海沿岸的欧洲国家,遍布于欧洲南部、北部及东部,部分分布于亚洲西部、南部及东南部。模型评估结果显示,训练集和测试集的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.985和0.967,表明该模型的预测效果良好。结论:最冷季度平均降水量、最冷季度平均温度、昼夜温差与年温差比值、温度变化方差、土壤阳离子交换能力、最暖季度平均降水量和最冷月份最低温是影响西红花地理分布的关键环境因素,研究结果可为西红花的引种选址和资源保护提供参考。