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道地药材品质特征及形成机制

《中华人民共和国中医药法》中明确定义:“道地中药材是指经过中医临床长期应用优选出来的,产在特定地域,与其他地区所产同种中药材相比,品质和疗效更好,且质量稳定,具有较高知名度的中药材”。道地药材具体表现为药材的“优形”和“优质”[1-2]。黄璐琦院士等[3]指出道地药材的特殊品质是其基因型、特定的生态环境和栽培措施共同作用的结果。其共同塑造了道地药材区别于其他产地同类药材在外观性状、化学组成、药理作用及临床疗效方面特有的品质特征。因此,基于道地药材的性状特征、化学特征及药理药效特征表征其道地性特点,从遗传基因的多样性和分化及生态环境对道地药材品质形成的影响揭示道地药材的形成机制,可为药材的生产栽培、质量控制及合理的临床应用提供科学依据。

近年来,基于道地药材性状特征、化学特征和药理药效特征的仿生学技术、色谱光谱技术和生物效价检测技术等的发展,为道地药材的品质特征研究提供了技术支撑。DNA分子标记技术和不同组学技术的发展和应用,为探索药材道地性形成的机制提供了有力的工具。基于药材的道地性成因,本研究总结了道地药材的性状、化学成分和药理药效等特征,本文对道地药材与非道地药材间、不同道地产区药材间的遗传物质差异和环境生态因子对药材道地性形成的作用进行了综述,并对道地药材的化学-生态-遗传特征的相关性分析进行归纳,以期为药材道地性的形成机制研究提供一定的参考依据。

1 中药材的道地性成因

道地药材是遗传变异和环境共同作用的结果。通过分析不同居群药材的化学物质与遗传变异和环境生态因子的相关性,可揭示药材道地性的成因[4]。黄璐琦院士等[5]指出,道地药材的本质是“同种异地”,就是说同一物种长期适应不同的生态环境,其遗传物质发生一定的变异,形成了各自特有的遗传物质。药用植物居群间的这种遗传分化通常是由异域片断化、受距离影响的有限基因流和分布区快速扩展引起的[6]。

在异域片断化模式下,居群间的基因交流几乎或完全被阻断,居群间的等位基因频率或单倍型频率差异很大或完全不同,导致不同居群药用植物存在较大的遗传分化,如苍术在不同居群间的遗传变异。在受距离影响的有限基因流模式下,居群间的基因流随着地理距离的增大而减小,居群间等位基因频率或单倍型频率的差异随着地理距离的增大而增大,使得不同居群药用植物之间的遗传分化出现连续变异,如黄芩的遗传变异主要发生于不同居群间[3]。

分布区快速扩展模式包括长距离传播和邻近区域的快速扩展2种情形。通过长距离传播产生的2个居群间可能会有极其相似的等位基因频率或单倍型频率,进而形成1个药材有多个道地产区出现的情况,如白芷有川白芷、杭白芷、亳白芷、禹白芷、祁白芷等[7]。在分布区快速扩展模式下,1个物种的分布区短时间在邻近区域迅速扩展,这种情况下居群间的基因交流几乎不受阻碍,其等位基因频率或单倍型频率几乎或完全一样,没有遗传分化,所产生的药材没有明显的道地性。

另一方面,道地药材的“同种异地”,在生物学上就是指某一物种的特定居群,这里的“特定”是由一定的土壤、光照及湿度等环境生态因子所决定的。生态因子通过影响药用植物体内的生理生化反应,调控次生代谢产生物合成酶的活性,影响药材的品质,使得道地药材在性状、化学组成及药理药效和临床疗效方面显示出特有的品质特征。

2 道地药材的品质特征

2.1 道地药材的性状特征

药材的性状特征是指其具有的形、色、气、味、大小、质地、断面等特征。1994年,谢宗万[8]首次提出“辨状论质”理论,其中“状”是指药材的外观性状,“质”则是药材的内在品质,因此“辨状论质”便是对药材的外观性状进行观察,并通过分析与总结,对药材的内在品质做出评判。“辨状论质”理论的实质是将中药特定的外观性状和某些特性与内在质量相关联。随着电子仿生学技术和人工智能技术的发展,以及光谱、色谱等其他技术手段在中药质量评价中的应用,“辨状论质”理论与现代科学技术相结合,为道地药材特征的定量化研究提供了理论支撑。

“辨状论质”通过对道地药材的性状特征进行定量化,解决了不同产地间药材的鉴别,并将中药的某一性状特征与其主要化学成分的含量进行关联分析,为道地药材的性状与品质的相关性提供了一定的依据。然而,现阶段,基于“辨状论质”的中药品质评价与药效的低关联度,中药材的临床药效和安全性难以保证,从而受到业内外的诟病。因此,后续应建立道地药材“优形-优质-优效”相关联的研究模式,从而为阐明道地药材形成机制奠定基础,为指导道地药材的种植生产和品种选育等提供依据。

2.2 道地药材的化学特征

道地药材的化学特征是指其所含独特化学成分的结构类型、特定的药效物质及有毒成分的含量,特有的不同结构化学成分的比例,这种特定的化学成分谱及各成分的含量和比例体现了道地药材特有的化学品质,也是其发挥良好临床疗效的根本。因此,只有从道地药材化学成分定性的组成、定量的含量及特定药效物质的比例出发,才可客观准确地表征道地药材的化学特征。近年来,中药指纹图谱技术可通过应用各种色谱及光谱技术,如高效液相色谱(HPLC)、液相色谱-质谱联用(LC-MS)、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)、气相色谱(GC-MS)、薄层色谱(TLC)、紫外光谱(UV)、核磁共振(NMR)和太赫兹时域光谱(THz-TDS),从整体上表征道地药材的化学特征,从而区分道地产区和非道地产区的药材。

道地和非道地药材的化学成分特征也表现在其次生代谢产物的差异方面。次生代谢物是植物在其生长发育和对环境的适应过程中次生代谢产生的一类小分子有机化合物,是植物在长期进化过程中与环境相互作用的结果。植物代谢组学是对植物代谢物进行高通量、无偏差全面分析的技术[16],通过研究道地和非道地药材的小分子代谢产物,对其同时进行定性、定量分析,并找出代谢变化的规律,确定可表征其道地性的差异化合物,可进一步明确道地药材的化学特征。

道地药材的化学特征也体现在主要药效物质的含量及各成分之间比例的差异。色谱-质谱联用技术使得同时测定药材多种化学成分的含量成为可能,也为道地药材化学品质的表征提供了有力的工具。

中药的化学成分是中药发挥临床疗效的物质基础,也是药材质量评价的主要指标。因此,通过化学特征区分道地产区与非道地产区、不同道地产区间的药材,可保证中药的质量和疗效,且不同产地药材间质量标志物的筛选,可为药材道地性形成机制的研究提供化学物质基础。但目前以产地为导向筛选出的质量标志物缺乏与药理药效的相关性研究,致使道地药材的化学特征难以关联其安全性和有效性,不足以阐释道地性药材临床应用的优越性。因此,后续应对道地药材特征性化学成分和药理药效之间的关系展开进一步分析,筛选出与药效直接相关的化合物,从而以活性和产地为共同导向给道地药材的质量控制提供方法支持。

2.3 道地药材的药理药效特征

道地药材的灵魂是优良的临床疗效。目前常用的道地药材化学特征表征方法较难反映中药的临床疗效和安全性,亦难以有针对性地指导临床安全合理用药。因此,应用生物检测及药理学方法研究道地药材的药效及毒性的作用规律,阐释其发挥优良药效的机制,从生物活性、药理药效、临床疗效及作用机制多层次多角度呈现道地药材的药理药效特征,可为道地药材科学合理的临床应用提供可借鉴的资料。

生物效应检测是指利用药物对试验体所产生的生物效应,运用特定的实验设计,反映药物有效性、安全性的一种方法,具有与中药有效性、安全性相关联的优势,是一种符合中药多成分、整体作用特点,可在一定程度上表征中药的药理药效特征[24]。生物效应检测方法可通过药效学指标和(或)毒理学指标反映中药的有效性和安全性,并可与中药的功能主治相关,从而反映中药的优劣。目前常用于中药活性评价的生物效应检测包括抗生素微生物效价检测、免疫检测技术和微量热法等。

抗生素微生物效价检测法是在适宜条件下,根据量反应平行线原理设计,通过检测对照品与供试品对微生物的抑制作用,以测定供试品效价的方法。魏丽[25]采用管碟法、荧光测定法和酶联免疫吸附法发现板蓝根对金黄色葡萄球菌的抑制作用以来源于安徽规范化种植基地的药材最强(效价值0.93 U/g),山东、甘肃、河北、河南、安徽、黑龙江和内蒙古等主产区的药材次之(效价值0.28~0.46 U/g),市场上购买的药材较差(效价值0.11~0.23 U/g)。

免疫检测技术是基于抗原和抗体特异性反应,对抗原或抗体实现定性定量检测的方法,包括有酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)和胶体金免疫色谱法(goldimmunochromatographic assay,GICA)。Zhang等[26]基于单克隆抗体制备技术和ELISA,建立了金银花中绿原酸和木犀草苷的免疫检测方法,并在此基础上采用GICA研制了绿原酸和木犀草苷胶体金免疫检测试纸条,实现了在10 min内对金银花药材的质量评价。

微量热法又称生物热活性检测技术,是可以实时、连续、在线监测生物体的生长代谢情况及在中药作用下热量变化情况的技术方法。赵艳丹等[27]采用微量热法研究发现山西柴胡(抑菌率53.06%)和陕西柴胡(抑菌率42.86%)的抑菌活性均优于河北柴胡(抑菌率7.14%),抑菌率与柴胡皂苷a、d含量显著相关(相关系数分别为0.783、0.717),表明微量热法可作为不同产地柴胡的质量评价方法。

《中国药典》2010年版编写大纲中明确提出:“中药的质量标准要逐步由单一指标性成分定性定量测定,向活性有效成分及生物测定的综合检测过渡”。并在附录中增加了《中药生物活性测定指导原则》;《中国药典》2015年版将《中国药典》2010年版的附录整合为通则,并沿用至《中国药典》2020年版。这说明将生物效应检测技术应用到中药品质特征的研究中已成为当前重要的发展趋势。因此,开展对不同产地药材间生物活性的比较,可以综合评价药材的品质特征,从而保证药材的道地性。

目前,生物效应检测技术已成功应用于当归[28]、大黄[29-30]、丹参[31]和黄连[32]等道地药材的质量评价,但以上研究采用的对照品大多是化学单体,对照品与化学成分复杂的被检中药材难具“同质性”。因此,李寒冰等[33]提出以道地优质药材作为生物活性评价的标准对照药材,从而保证对照品的均一性、稳定性、代表性和可延性。然而基原、环境生态因子和栽培方式等因素均会影响道地药材的品质,以道地药材作为标准对照药材评价生物活性的具体使用条件以及使用范围还有待全面且深入的研究。

3 道地药材的形成机制

黄璐琦院士等[3]提出“道地药材的道地性越明显,其基因特化越明显”“边缘效应能促进道地药材的形成”“道地药材的化学组成有其独特的自适应特征”等假说[34-37]。因此,可从道地居群和非道地居群间药材原植物的遗传物质差异及环境生态因子对药用植物作用的分析,揭示道地药材形成的机制。

3.1 基于遗传特征的道地药材形成机制的研究

道地药材“优形、优质”的品质特征是由其特有的基因组结构及其特征决定的。利用道地药材和非道地药材或不同道地产区药材基因序列的差异,可挖掘“优形、优质”特征重要功能基因、建立道地药材DNA指纹图谱、阐明道地的遗传分化及对环境的适应性,解析道地药材优良种质资源的遗传特征,揭示道地药材品质特征演化的遗传学基础,为道地药材的定向培育、栽培和生产提供科学依据。同一种药材不同产地之间在药材品质上的差异也反映在居群间的遗传特征上。目前用于道地药材遗传特征研究的技术主要包括DNA分子标记技术及转录组和蛋白质组等组学技术,通过对不同产地药材基原植物遗传基因的比较分析,可揭示道地药材的形成机制,也可为道地药材的分子鉴定、遗传变异和品种选育等提供遗传信息。

3.1.1 遗传变异和分化影响道地药材形成

DNA分子标记技术通过研究DNA分子由于插入、缺失、重排、倒位、易位等机制而产生的多态性,能精准地揭示道地和非道地药材基原植物遗传物质的变异。目前随机扩增DNA多态性(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)、限制性内切酶片段长度多态性(RFLP)、简单重复序列(SSR)、简单重复序列区间(ISSR)、相关序列扩增多态性标记(SCoT)、序列特征性扩增区域(SCAR)、相关序列扩增多态性(SRAP)、单核苷酸多态性(SNP)和DNA条形码(DNA barcoding)等DNA分子标记技术已广泛应用于道地药材的分子鉴别、遗传背景、地理变异、环境适应性及品种选育等方面。

多种分子标记方法在建立道地药材DNA指纹图谱方面的应用,为道地药材的鉴别及其遗传特征的表征提供了切实可行的技术手段。如Xu等[38]基于核糖体内第二内部转录间隔区(ITS2)的DNA条形码实现了对新疆紫草、内蒙紫草和硬萼软紫草的鉴别。郑司浩等[39]对不同产地甘草基因组的重测序数据进行SNP位点分析,最终获得了可用于鉴别新疆、内蒙古及甘肃产甘草的SNP位点。李敏等[40]采用RAPD分子标记技术对4个产地白芍的遗传多样性进行分析,并筛选到了可用于区分4个道地产区白芍药材(浙白芍、亳白芍、山白芍和川白芍)的分子鉴定标记。除上述分子标记技术外,RFLP、SCoT、SRAP和DNA条形码等多种分子标记技术已用于霍山石斛[41]、射干[42]、化州柚[43]和秦艽[44]等道地药材的鉴别研究,见表1。


道地和非道地产区药材的遗传分化是道地药材形成的遗传学基础。遗传分化越明显,道地药材与非道地产区药材的差异越明显。通过分析道地药材的遗传分化,可揭示其道地性形成的机制。目前已有DNA条形码、SSR、ISSR等分子标记技术应用于白花前胡[55]、栀子[56]、艾叶[57]等道地产区药用植物的遗传多样性、遗传分化和遗传结构等遗传信息的分析研究中,见表2。


药用植物在与环境长期相互作用的过程中,为适应特定的环境遗传物质发生了一定的变异。道地药材的本质是“同种异地”,是特定地理环境的产物研究道地药材遗传物质的地理变异及其对环境的适应性,也可揭示道地药材形成的机制。已有采用DNA条形码对黄连[70]、尼泊尔黄堇[71]、薤白[72]等药用植物谱系地理学研究的报道,见表3。

优良的种质资源是道地药材形成的基础。种质资源指一切能够繁殖的具有一定种质的生物体,是含有遗传功能的材料,蕴含着道地药材的遗传信息。研究道地药材特定种质资源的遗传信息,对于阐明药材的道地性,及优良品种的培育具有重要意义。研究者已将SSR、SNP、ISSR等分子标记应用于阳春砂[85]、苦玄参[86]和当归[87]等道地药材优良品种的选育研究中,见表4。

综上,DNA分子标记技术以生物体内一个特定的、具有代表性的DNA片段序列为研究对象,可在基因组水平上比较道地药材与非道地药材间或不同道地产区药材间的遗传物质差异,从而为道地药材的分子鉴定、遗传结构、地理变异和品种选育等提供理论依据。但药材的道地性在分子水平上表现为道地药材居群内某种基因型频率的增高或降低,这通常是个量变的过程,从而导致道地药材遗传多样性或高或低,与同种其他居群的遗传分化或大或小。因此目前道地药材的分子鉴定研究集中于在群体水平寻找多数道地药材所共有的分子标记,而非某一道地居群所特有的分子标记。

3.1.2 基因的转录和翻译影响道地药材的形成

药用植物在道地产区和非道地产区基因的差异性表达,可导致药材的次生代谢产物发生变化,影响药材的化学特征和临床疗效。转录组学通过高通量转录组的测序和分析,可全方位地研究道地药材和非道地药材在特定时期的差异表达基因,进一步筛选鉴定与道地性相关的差异表达基因,并与主要药效成分进行关联分析,揭示基因表达量与药效成分含量之间的相关性,揭示药材道地性形成的内在机制。

蛋白质作为药用植物机体代谢的直接参与者,其结构和功能变化直接影响着植物的生命活动。环境生态因子诱导了药用植物蛋白质表达的变化,进而影响次生代谢产物(往往是药效物质基础)发生质或量的变化,从而造成不同产地药材品质的差异[95]。蛋白质组学分析是基因表达的直接反映,可对蛋白质丰度、结构、定位、修饰和活性的分析。利用蛋白质组学技术可以通过绘制道地产区和非道地产区药用植物间的差异蛋白表达谱,筛选出药用植物中参与某些关键生物过程的蛋白质,发掘出道地药材活性成分合成通路的关键酶。

由此可见,转录组学和蛋白质组学分别从功能基因和关键酶2个角度反映了药用植物对于外界刺激的内在变化,从而揭示了药材道地性形成的内在机制。然而现阶段应用于药材道地性形成机制研究的组学技术较为单一,提供的信息较为片面,不足以全面揭示道地药材次生代谢产物差异及其品质形成的内在机制。“如何整合多组学对生物复杂性状进行研究”也是2022年中国科学技术协会发布的10大前沿科学问题之一。因此后续应借助多组学整合分析,筛选出差异表达基因、差异表达蛋白质、差异代谢物,并通过多组学关联分析,揭示次生代谢物差异成因及其药材品质形成的内在机制,从而为探索道地药材品质形成过程提供数据支撑。

3.2 基于环境生态因子的道地药材形成机制

道地药材“优形、优质”特征的形成是其特定的遗传基因与环境共同作用的结果。在特定的生长区域,道地药材基原物种选择性地表达与其性状表型相关的基因,使其在形态结构、生理机制、遗传特性等方面表现出与非道地产区药材不同的品质特征。影响道地药材性状相关基因表达的环境生态因子既包括非生物因素,如光照、温度、水分和土壤等,也包括生物因素,如土壤微生物的菌群结构、和植物共生的微生物[99]。环境生态因子影响基因和表观遗传调控,又由于不同等位基因对环境的敏感性有比较大的差异,使得道地和非道地产区的药材以及来源于不同道地产区的药材表现出不同的品质特征[100]。研究环境生态因子对道地药材形成的影响,并进行中药材产地适宜性分析,可为优质中药材资源的获得和资源保护策略的制定提供科学的依据。

3.2.1 非生物因素对药材道地性特征的影响

植物在长期适应环境的过程中,通过调控次生代谢产物的积累,抵抗生物、物理、化学等环境胁迫。不同的植物对环境温度、光照、水分等环境生态因子的耐受范围不同,不同的生态因子对植物体内的生理生化反应和次生代谢产物形成和积累产生的效应也存在差异。道地药材独特的品质特征是其微效多基因与不同的生态环境综合作用的结果[101]。因此,研究生态因子对药材道地性特征的影响是揭示中药道地性成因的基础,也是开展药用植物定向栽培、提高中药材品质的关键。

生长于道地与非道地产区的同一种药材,其品质特征往往具有很大的差异。光照、温度、水分、空气、土壤作为构成环境生态条件的主要因子,与道地药材的生长发育、品质与药效密切相关。研究与道地药材品质相关的生态环境因子,并揭示二者间的相关性,可挖掘道地药材形成的主导生态因子,有助于了解道地药材形成的科学内涵。

但由于环境中生态因子众多,且环境可能很容易掩饰基因型的非连续变异,使药材在表型上呈现连续变异,进而使不同产地药材的品质变异变得平滑而不可检测,最终影响与道地药材形成相关的生态主导因子的确定[101],即环境生态因子对药材次生代谢产物合成与积累的影响是间接的。因此后续研究应从环境生态因子与次生代谢产物之间连接的纽带入手,利用蛋白质组学技术揭示环境生态因子对道地药材药效成分合成与积累的影响,从而更好地阐明中药材道地性形成机制。

3.2.2 生物因素对药材道地性特征的影响

不同地域环境中的非生物因素也导致了不同的土壤微生物群落结构。而部分长期与药用植物相互作用的土壤微生物逐渐成为药用植物生命体内部不可分割的一部分,即内生菌群[106]。一方面,道地产区的土壤微生物往往存在更多的地域专属性的菌株,另一方面,道地产区的植物经过长期积累,其内部逐渐形成鲜明的微生态地域特征。

综上,药用植物的根际微生物、内生菌等以各自不同的方式直接或间接地影响着药材的性状、生长、发育、抗性、次生代谢等过程,从而对道地产区药材品质差异的形成产生特定的影响。由于道地药材的微生物群落具有的多样性、宿主差异性、时空波动性、菌株变异性以及定植随机性等,以及绝大多数菌种难以纯化培养的技术难题,造成目前中药微生态在道地产区药材中的应用十分局限。但与此同时,特定的道地性微生物群落也可成为道地药材的地域性标签,为道地药材产地溯源提供了一种的新思路。

3.2.3 环境生态因子与道地药材适宜性分布区研究

道地药材是在特定生境下所生产的质量优、疗效好的药材,这里的“特定生境”就是指适宜道地药材生产的生态环境,换言之就是指每种道地药材都有其适宜的分布区,这是植物对生态环境的适应[110]。研究道地药材的适宜性分布区域,可为道地药材的资源保护和科学合理的种植,及道地药材生产的规划和布局提供科学的依据。

目前,遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)在内的3S技术已广泛用于道地药材生长适宜性的评价。采用基于地理信息系统直接建模,或结合最大熵模型(the maximum entropy model,MaxEnt)等生态位模型的GIS建模分析[111]可用于道地药材适宜性生产和分布区的预测。道地药材适宜性分布区域研究对中药资源的保护具有重要意义,是实现道地药材合理布局和引种繁育的重要保障。但药材品质与气候因子关系比较复杂,土壤类型、地理特征、自然地理屏障、植被类型、物种间的关系等其他非生物因子和生物因子均影响着药材适生区。且国家气象科学数据中心的气候数据库的时间截至2010年,难以充分反映目前药材的生态环境,因此当前道地药材产地适宜性研究主要集中在近期的适宜区规划。

4 道地药材品质特征与形成机制的相关性

道地药材的品质变异是物种对不同生态环境长期适应与自然选择的结果。环境因素是其品质变异的生态学实质,遗传因素是其品质变异的生物学实质。以道地药材的化学成分等品质特征变化为基础,进行生态-化学相关性分析可明确造成道地药材品质变异的环境机制,如小秦艽[102]、当归[104]和唐古特大黄[105]等道地药材;进行遗传-化学相关性分析可阐明道地药材品质变异的遗传机制。

分子标记辅助育种技术基于遗传-化学相关性分析,对与目标性状连锁的单个或多个基因进行检测、定位和跟踪,从遗传物质方面为“优形、优质”道地药材的筛选提供了分子水平的参考依据,从而加速了道地药材定向育种的进程。此外,转录组和蛋白组等技术挖掘得到的与中药材药效成分合成相关的基因,为三七[118]、长春花[119]和甘草[120]等中药材优质基因的筛选提供功能性分子标记,进而加快优质道地药材品种的选育。

综上,环境生态因子以及DNA分子标记与道地药材优良性状的连锁关联,可从生态学和生物学阐明道地药材有效次生代谢物的合成机制,为寻找优良品质的种质资源提供依据,从而指导中药材“安全、有序”生产。但目前影响道地药材品质的关键环境生态因子缺乏具有直接因果关系的实验和生产验证;而分子标记辅助育种技术由于药用植物遗传背景复杂、遗传群体构建难度大等局限性,在道地药材良种繁育方面的应用相比作物品种选育较迟缓。

5 结语与展望

道地药材是中药的品质标杆,其特殊品质的形成涉及遗传背景、生态环境及生产加工等多个方面。近年来,随着现代科学技术的发展,道地药材的质量评价技术逐步完善,其形成机制也正被一步步揭示。虽然部分技术手段尚未应用于中药材的道地性研究,但该技术在其他领域的研究报道为其在道地药材形成机制的研究提供了一定的理论基础和技术支撑,在阐明道地药材形成机制的研究发挥了重要的作用。

道地药材品质特征研究方法的不断完善,具体包括基于性状特征的“辨状论质”,基于化学成分的指纹图谱技术、代谢组学技术和含量测定方法以及基于生物活性的生物效应检测技术等,为道地药材的真伪优劣鉴别及品质评价提供了参考依据和技术支持。目前指纹图谱技术、代谢组学技术及中药成分的含量测定等方法已广泛应用于道地药材特征性化学成分的挖掘,生物效应检测技术从药材的药效和毒性方面充实了道地药材品质特征的评价方法,仿生学“辨状论质”则可基于性状特征差异对道地产区和非道地产区以及不同道地产区间的中药材进行快速鉴别。但对于成分不明确且生物活性评价难以建立的药材,其质量评价方法仍待探索。

在道地药材形成机制的研究方法中,DNA分子标记技术在基因组水平上对道地药材与非道地药材、不同道地产区药材间遗传物质的差异进行比较,在居群和分子水平上为阐明药材道地性形成的生物学本质提供了理论依据。各组学技术在基因水平上为道地药材形成机制的研究提供了借鉴,如转录组学在基因表达水平分析的基础上为中药材“道地性”基因的挖掘及次生代谢产物的形成提供了参考,蛋白质组学为道地药材关键酶的寻找提供了理论依据。此外,3S技术为寻找道地药材的生长适宜区提供了技术支撑。但目前对于道地产区与非道地产区药材间、不同道地产区药材间差异基因的功能验证的研究仍有不足,无法最终确定差异基因与药材道地性形成的关联;且各技术尚未落实于道地药材的生产指导,使得道地药材的生产效能未能得到有效释放,不能有效满足市场供给。

本研究从遗传变异和环境生态因子方面对道地药材的成因进行了综述,总结了道地药材的品质特征及其形成机制的研究进展,并对不同产地药材在化学组成及含量、遗传背景及环境因子方面间相关性分析的结果进行了总结,可为道地药材的鉴定、遗传背景研究、产区筛选、品种选育、资源保护和品质调控等方面提供了一定的研究思路与参考。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献(略)

来 源:赵露颖,施梦瑶,张巧艳,秦路平,孙艺琦.道地药材品质特征及形成机制研究进展 [J]. 中草药, 2022, 53(21): 6931-6947 .

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