环境胁迫下次生代谢产物的积累及道地药材的形成

文章总结了环境对植物,特别是植物次生代谢产物积累影响的研究成果,并在介绍环境胁迫影响次生代谢产物积累的4种假说的基础上,分析了环境对道地药材形成的影响,指出逆境可能更利于中药道地性的形成,提出了道地药材形成的逆境效应理论,并初步探讨了环境胁迫影响药材道地性研究的思路和方法。     

干旱胁迫下黄芩代谢变化揭示药材活性成分复杂性的生物学本质

目的 研究黄芩在干旱条件下的差异初生代谢和次生代谢产物含量变化的生物学本质。方法 利用超高液相色谱-电喷雾串联飞行时间质谱法（UHPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS）分析代谢变化。结果 在干旱条件下黄芩根部得到具显著差异的化合物11种（VIP值≥2）。干旱条件下柠檬酸含量降低、莽草酸含量升高,表明在逆境条件下初生代谢减弱,次生代谢增强。在次生代谢产物中,干旱处理组通过生物合成和转化提高次生代谢产物的含量,调节各成分含量的比例,黄芩苷,汉黄芩苷,黄芩苷,汉黄芩素,白杨素,圣草酚,5,2'',6''-三羟基-7,8-二甲氧基黄酮,5,8-二羟基-6,7-二甲氧基黄酮,3,5,7,2'',6''-五羟基黄酮等生物活性和药理活性较强的多酚羟基的游离黄酮类化合物含量显著升高。黄芩大量的化合物犹如复杂的缓冲溶液,不断通过生物合成和转化来快速精确维持活性氧平衡,从而对不断变化的环境胁迫做出应答。该结果阐明了道地药材质量形成的本质和药材成分复杂的本质原因。结论 含量较低而活性较高的成分也是决定药材质量重要因素,高含量成分和高活性相结合可更好评价道地药材质量。     

基于植物逆境生理生态的栽培药材质量提升途径的探讨

药材的质量与环境密切相关,逆境条件下生产的药材的质量佳。中药材来源已由野生转为栽培,较佳的栽培环境也导致了药材质量大幅度下降,而目前缺少提高药材质量的有效方法。植物在逆境条件下必然产生大量的活性氧,逆境条件下药材质量的提升可能通过活性氧实现的。该文阐述了植物逆境-活性氧-次生代谢三者的关系：活性氧能够改变蛋白质（包括酶）的结构,调节酶的活性,从而影响次生代谢,以此提高植物的适应能力,因此活性氧是导致逆境改变次生代谢的本质原因。植物的细胞具有全能性,植物的药用部位能够独立完成次生代谢的全过程,因此通过鲜药加工环节调控次生代谢可显著提高药材的质量。外源活性氧可作为刺激药用部位的诱导因子,使新鲜药用部位产生与逆境条件下相近的生理状,从而可增强次生代谢,提高药材有效成分含量,并且药材各种成分的含量和比例也更接近野生药材。植物适应逆境的机制就是药材质量形成的机制,采用活性作为诱导物质可为优质药材生产提供新的途径。     

黄芩道地性形成“逆境效应”的实验验证与展望

逆境效应是环境对道地药材形成影响的一种表现,其主要核心思想是环境饰变通过影响药用植物基因的表达,从而影响其次生代谢产物的形成和积累。该文以热河黄芩为研究对象,从19个产区采集野生黄芩,分析其活性成分的含量,并结合近10年1—12月的气候因子的变化,得出气候因子影响黄芩活性成分积累的结论。随后以黄芩悬浮细胞为材料,模拟环境变化,检测其代谢途径中相关酶和基因的变化,从分子水平上阐述"逆境效应"对黄芩药材品质的影响。该文介绍了道地药材形成"逆境效应"实验验证的前提条件、黄芩道地性形成"逆境效应"研究思路和研究进展,并对未来研究的发展趋势进行展望,以期为其他道地药材品质形成机制研究提供借鉴。     

系统生物学方法在药用植物次生代谢产物研究中的应用

次生代谢产物是植物在其生长发育和对环境的适应过程中形成的,通常是药用植物中的主要活性成分,药材品质的物质基础。但次生代谢产物的生源途径复杂,其产生和积累受到自身遗传和环境中各种生物和非生物因素的调控,影响了药用植物作为药材的品质控制及其活性成分的开发利用。系统生物学思维与方法是系统全面探索生物的有力工具,随着现代分子生物学技术及生物信息学的发展,系统整合基因组、转录组、蛋白组和代谢组等组学技术,将为药用植物次生代谢产物研究带来新的机遇。这种整体、系统的研究方法在药用植物次生代谢产物形成的生物合成途径、信号转导、生态环境及其代谢工程等研究中的应用,构建次生代谢物生物合成基因表达调控系统模型,对于系统阐释药用植物有效成分成因和道地药材形成机制、代谢工程产生药用植物活性成分、和药用植物资源合理开发利用等具有重要意义。     

植物药材次生代谢产物的积累与环境的关系

许多植物药的活性成分是其所含的次生代谢物质,人工种植时其产量取决于初生产物的积累,质量取决于次生产物的积累。药材质量及有效性的基础是植物的次生代谢。次生代谢物质的产生是发育程度、组织分化及外界刺激因素通过影响生物合成基因表达而控制。对次生代谢产物在植株体内形成和积累的诱导有不同的诱导机制假说。但都认为环境胁迫时,次生代谢产物数量增加。次生代谢产物积累与生长环境条件需求方面存在矛盾,是药用植物种植的难题。     

活性氧促进道地药材质量形成的假说及其探讨

道地药材质量形成的研究是中药资源研究的重点和难点。环境胁迫可以导致植物体内许多生理生化变化,无论从发生的先后顺序还是从化学反应进行因果关系分析,植物代谢的变化应是按活性氧(ROS)→超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等酶的活性→次生代谢顺序进行,其中ROS是调节代谢的源头,为生态因子与植物体生理变化之间的媒介物质。生态环境影响药材质量必然通过某些物质为基础的生理过程才能实现,因此提出了道地药材质量形成ROS机制的假说:生态胁迫通过ROS的作用导致植物次生代谢发生改变,ROS是道地药材质量形成的本质因素之一。该假说丰富了道地药材形成的理论基础,为中药资源生态学提供一个新的研究领域。同时也探讨了其在提高药材质量中的应用和方法,通过外施NO或一定量ROS打破代谢网络平衡系统,以及外施乙烯、茉莉酸等ROS诱导物避开代谢网络的调节等措施,可提高药材质量,在某种程度上克服了某些生态因子提高药材质量的同时而导致产量降低的副作用。     

土壤水分胁迫对短葶飞蓬有效成分含量的影响

目的:研究土壤水分胁迫对短葶飞蓬灯盏乙素和咖啡酸酯含量的影响,验证逆境效应理论.方法:测定8%,15%,23%3个水分梯度下短葶飞蓬植株PSⅡ的最大光化学效率(F_v/F_m),氮含量、灯盏乙素和咖啡酸酯含量.结果和结论:8%,23%含水量组的短葶飞蓬植株F_v/F_m明显低于15%正常水处理组,分别构成轻度干旱和水涝胁迫.2种水分胁迫条件下,短葶飞蓬氮含量低于正常处理组,而有效成分却显著高于正常水处理组.水分胁迫促进了短葶飞蓬药用成分的积累,结果支持环境诱导次生代谢产物合成积累的"碳素/营养平衡假说"和道地药材形成的"逆境效应理论".     

转录因子调控对中药材质量形成的作用

道地药材是中医临床公认的优质药材,素来是中药材的“品质标杆”,它的形成是特定种质与特定环境长期交互作用的结果。遗传因素通过调控“代谢特质”（有效成分含量积累）与“形态特征”（独特的生物学性状）对道地药材品质形成发挥主导作用。转录因子作为发挥中枢核心调控作用的遗传基因,在影响中药有效成分积累和特定生物学性状形成中均发挥了重要作用。本文结合本课题组的研究实例,从“代谢特质”和“形态特征”两方面探讨转录因子对中药材质量形成的调控作用,为揭示道地药材品质形成的科学内涵,保护中药资源、保障优质中药材的可持续供给提供新思路。     

环境胁迫对药用植物苍术影响的研究进展

苍术的生态适宜性分析显示,生长在其道地产区茅山的苍术同时受到高温、高湿、营养缺乏等多种环境胁迫的作用;表明适度的环境胁迫作用可以促进苍术生长发育及次生代谢产物的积累,但过度的环境胁迫也会造成苍术根茎生物量下降、生长发育受抑制等不良影响。现综述了生物及非生物环境胁迫对药用植物苍术的形态建成、生理影响及次生代谢产物积累等方面的研究现状,旨在帮助人们了解药用植物苍术的抗逆生理机制及次生代谢产物积累的逆境机制,并为苍术的生态种植实施奠定理论基础。     

生态胁迫促进道地药材质量形成机制与质量评价思路

道地药材以优质而著称,其质量受环境影响较大.中药材由野生转为栽培,导致药材质量下降.药材质量的科学评价是中药产业的基石和传统中医药健康发展的保证,然而中药含有大量不同功效成分和功效相同的多种成分,难以评价质量.根据人体与植物的异同点,对道地药材质量形成机制、道地药材质量复杂性的本质原因以及目前评价药材质量的方法的局限性...     

道地药材概念及其使用规范的探讨

近百年来中药产地和质量发生前所未有的巨变,栽培药材成为商品的主流,也导致药材质量下降;产地复杂化,药材道地性评价缺乏客观标准,概念使用混乱。优质是道地药材的本质特征,道地药材不能仅仅以产地为指标来界定,而应以最新本草文献为参考,以药材道地性形成的根本原因为依据,明确道地药材具体的种质、生态环境、生产方式。在明确道地药材概念的基础上,优化种质资源和道地产区,加强药材质量形成机制研究,是进一步提高栽培药材质量和促进中医药产业健康发展的重要途径。     

晋产道地药材资源及其种植、产地加工与质量标准研究概况

梳理并分析山西代表性道地药材生产技术与质量标准研究现状,以期较为客观地概述晋产道地药材生产与质量标准研究现状,服务于晋药生产、研发与可持续利用。通过文献调研与实地调研研究山西代表性道地药材潞党参、恒山黄芪等资源概况、生态种植(野生抚育)技术、采收加工技术及质量标准研究现状。结果发现晋产道地药材规范化种植技术采用现代农业栽培、生态种植、仿野生栽培技术。采收方法包括人工采收和机械采收2种。药材加工多沿用传统加工方法。中药材合作社多采用传统仓储方式,大型中药材及饮片生产企业采用气调贮藏技术。晋产道地药材质量标准研究方法先进,拟订标准高于2015年版《中国药典》所载标准,并体现了山西道地药材特色与优势。最具代表性的几种晋产道地药材栽培方式体现了生态种植特点,产地加工保留了道地药材传统加工技术特色;晋产道地药材质量优良并且生产规模逐年扩大,在中药产业发展中具有不可替代的作用。     

道地药材品质特征及形成机制研究进展

道地药材因其品质优良、疗效显著，被认为是中药界的"品质标杆"。近年来，"辨状论质"、指纹图谱和生物效价检测等技术从性状、化学成分和生物活性等方面揭示了道地药材的品质特征。多种DNA分子标记技术从遗传物质方面为道地药材的鉴定提供了方法，不断丰富的组学技术从功能基因和关键酶等方面为道地药材形成机制的研究提供了理论依据。在总结道地药材的道地性成因的基础上，对道地药材品质特征及形成机制的研究进展进行综述，结合道地药材化学-遗传-生态的相关性分析，以期为道地药材的生产栽培、质量控制及资源可持续利用的探究提供理论依据，为道地药材形成机制及科学内涵的阐释提供可借鉴的资料。     

中药“发汗”炮制法的现代研究进展

"发汗"炮制法是中药材产地初加工过程中的一种重要方法,其目的是加快药材的干燥,有利于药材的保存。现代研究表明,"发汗"对药材的化学成分、药理活性和药效作用等方面也会产生影响。在"发汗"过程中,药材内部的温度逐渐升高,一系列酶促反应随之发生,药材的化学成分发生转化;随着"发汗"炮制的继续,药材内部的温度不断升高,植物的抗热胁迫反应随之启动,一些次级代谢产物生成,从而提升药材有效成分的含量。对"发汗"炮制过程中生物酶的作用以及植物抗热胁迫反应的研究进展进行综述,以揭示中药"发汗"炮制过程的内在机制,最终为"发汗"炮制法的应用及推广提供理论依据。     

形制之变(一)——新旧中医国家标准疾病部分异同解读

植物来源中药材的品质与药用植物的生长及次生代谢密切相关。bZIP转录因子作为基因表达的关键调控因子,在植物生长发育、生物及非生物胁迫应答、次生代谢过程中发挥重要作用,对提高药用植物抗性、促进有效成分积累具有重要意义和价值。已证实通过调控bZIP转录因子的表达可有效提高青蒿、人参、丹参等中药材的品质。在阐明bZIP转录因子生物学功能的基础上,探讨其对药用植物品质(形态特征、抗逆反应、次生代谢)的影响,展望其在中药材品质改良中的应用前景,为深入探究bZIP转录因子在药用植物生长发育及有效成分积累中的作用提供参考,为优质中药材的培育和生产提供依据。     

药用植物质量性状的分子研究进展＊

道地药材是指药用成分含量高、临床效果好且生长于特定产区的名优正品药材。优良的种质资源是道地药材形成的遗传因素，种质资源包含的特定基因是药材道地性形成的关键。本文详细阐述了当前药用植物道地性相关的质量性状的研究现状，并对标记开发、遗传图谱构建、相关性状数量性状位点（QTL）定位和转录组测序等技术在药用植物相关性状基因的挖掘以及药用植物基因工程应用现状进行了归纳总结，以期为提高药用植物种质资源的道地性研究提供参考。     

概述正北芪作为优质道地黄芪的优势

从气象条件、生态环境两方面概述正北芪的产地环境特点;从直观、微观两个角度描述正北芪的性状结构;介绍黄芪有效成分的药用价值,并对正北芪与其他黄芪的有效成分含量进行比较,阐述正北芪作为优质道地黄芪的优势。     

影响愈伤组织中次生代谢产物含量的因素研究进展

次生代谢产物是植物在长期进化过程中与生物和非生物因素相互作用的结果,在植物生长、发育和生理功能方面发挥着重要作用。药用植物的有效成分通常都是细胞次生代谢产物,其合成受环境等多种因素影响。利用愈伤组织培养获得目标产物,具有成本低、不受自然条件影响的优势。药用植物愈伤组织中次生代谢产物的积累量不仅受光照、温度、pH等环境因素的影响,而且,种质本身、植物生长调节剂和诱导子的使用亦会对其积累产生较大影响。该文就如何提高药用植物愈伤组织中次生代谢产物含量的影响因子进行综述,以期为进一步研究提供参考。