郭巧生夏枯草种质资源特性及药材质量调控研究.doc

夏枯草种质资源特性及其药材质量调控研究 全国第8届天然药物资源学术研讨会论文集郭巧生，廖丽，张贤秀，周黎君南京农业大学中药材研究所，江苏南京210095夏枯草(尸。nellavu心ari:L.)为唇形科夏枯草属多年生草本植物，干燥果穗入药，具有“清热解毒，消肿散结”之功效，是首次用于预防禽流感的中药，并有望成为新型抗肿瘤药物，同时还广泛用于化工、食品、饮料等诸多领域。我国夏枯草主产江苏、安徽、浙江、河南等地。经初研究发现各地夏枯草植物学性状及其药材质量差异明显，缺乏必要的整理和评价。本研究是在夏枯草资源调查的基础上建立了夏枯草种质资源库，开展夏枯草种子质量标准及种子活力、种质资源特性、药材质量评价与栽培调控等一系列研究，其主要内容如下:一、夏枯草种质资源收集与生境调查研究本课题组系统调查了全国各地夏枯草种质资源分布情况，收集了浙江、江苏、安徽、四川等近20多个省区100多份夏枯草种质资源，并对植株形态特征、生长习性及其地理地形条件等特征进行描述，有利于夏枯草种质资源标准化整理和整合。二、夏枯草种子质t标准及种子活力研究仆esthNa石onaS帅POSlumonNa加ralMed一einaMateriaIResoureesProce日tngsandAbstracts全国第8届天然药物资薄学术研讨会徽1.通过对不同居群夏枯草种子净度、千粒重、含水量、发芽率以及相对电导率的测定，以此五项指标进行K类中心聚类分析，结合实际生产的可行性，初步制订了夏枯草种子的质量分级标准。2.分别以不同浓度的NaCI和PEG模拟盐分和水分胁迫，研究夏枯草种子在逆境条件下的萌发情况，以及种子引发技术对夏枯草种子生活力、耐盐性，抗早性的影响。结果显示，适量浓度GA3、PEG，KN03一KHZPo;可提高夏枯草种子活力，增强种子耐盐性以及抗旱性;Nacl引发夏枯草种子活力降低，降低夏枯草种子在盐胁迫和水分胁迫条件下的萌发率。3.通过研究夏枯草种子吸水保水特性、种子发芽特性、夏枯草种子粘液物质对种子发芽的影响，发现夏枯草种子粘液物质具有较强的吸水、保水能力;水分越多，夏枯草种子粘膜形成越大，夏枯草种子发芽受抑制;夏枯草种子粘液中含有对种子发芽起促进作用的物质，但种子粘液层一定程度上阻碍种子发芽，初步探讨了夏枯草种子粘膜的基本生理功能。三、夏枯草种质资源药材质t评价研究在夏枯草药材外观性状比较的基础上，运用药典中规定的方法对药材中熊果酸、浸出物、灰分和酸不溶性灰分含量进行测定;同时采用HPLC等方法，选取齐墩果酸、黄酮等有限生物活性成分，以“指标性成分的绝对含量和组成比例”为参数，对不同来源夏枯草进行质量评价研究。在此基础上，分析微量元素、生态因子和遗传特征对夏枯草药材质量的影响，初步探明了影响夏枯草药材质量的生物和环境因素。四、夏枯草种质资源遗传多样性研究夏枯草具有丰富的遗传多样性，这可能是不同来源夏枯草药材质量存在显著差异的主要原因之一。对夏枯草根、茎、叶、花、果穗等形态特征进行比较，发现江苏、安徽、浙江、河南等主产区。夏枯草花冠长度、果穗长度要显著高与其他产地。应用ISSR和SRAP分子标记技术进行夏枯草种质资源遗传多态性分析，探讨夏枯草种源间遗传多样性水平、遗传结构和亲缘关系。聚类结果基本一致，即长江流域地区、华中地区、西南地区种源大部分聚在一起。与种源的出处和气候类型存在一定的联系，但不是完全按照来源地进行划分。夏枯草种群间的变异主要来源于居群间和居群间两者变异的总和，与繁殖方式和遗传漂变有关。五、夏枯草栽培模式与生理调控研究通过不同光照和水分梯度，分别开展了对夏枯草营养期、花期的生长、生理、光合、产量、质量影响的研究。发现全关照条件下夏枯草生长矮小，光合速率、蒸腾速率高，但花芽分化最早，遮阴处理植株生长细长，且花芽分化时间随遮阴的加重而更晚;水分处理以正常含水量时植株生长最为良好，但重度缺水处理夏枯草花芽分化更早。不同光处理夏枯草的光和速率日变化曲线基本呈现双峰曲线;由夏枯草的光响应曲线可得出夏枯草植物明显属于阳性植物。夏枯草种质资源与质量调控研究郭巧生、廖丽、陈宇航、张贤秀中国中药杂志第九届编委会暨中药新药研发理论与技术创新论坛。12.前两部分和上篇文章一样3.夏枯草种质资源形态多样性研究（1）夏枯草不同居群在植物性状上存在丰富的遗传变异。营养器官与生殖器官存在较高的相关性，即植株越高，其花朵越大，果穗也相应越大。茎高、叶形指数、花部性状、主枝果穗长为夏枯草表型差异的主要因素。夏枯草不同种质可聚为三类，第一类主要来自于江苏和安徽省，表现为株型高大，花形最大，果穗最长，果穗成熟过早，属于高大早熟型；第二类主要来自江西、福建、浙江、河南、广西、重庆和部分江苏、安徽等居群，总体特征为株型、花形、果穗、果穗成熟期适中，属于中间型；第三类主要来自与云南、贵州、四川、甘肃、陕西、湖北等西南地区，总体表现为植株矮小、花型较小、果穗较短，且果穗成熟期较晚，属矮小晚熟型。（2）夏枯草花粉形态特征在被子植物中处于较进化地位。花粉近球形至扁球形，赤道面关长椭圆形或宽椭圆形，极面管近圆形。萌发沟为6个，辐射对称，沟膜上密布颗粒物。花粉表面具有特殊的大网套小网的网状雕纹。不同居群在花粉大小、花粉性状、超微特性等方面存在差异，推测夏枯草正处于分化阶段。不同居群间花粉外壁纹饰差异主要表现在网脊宽度、网胞形状、网胞直径和网胞密度，其演化顺序可能为网胞排列由密到疏，有均匀到不均匀，有规则到不规则；网脊由宽到窄。夏枯草栽培居群萌发沟内颗粒大小均匀一致，排列整齐，区别于野生居群。4.夏枯草种质资源遗传多样性分子标记研究（1）ISSR和SRAP两种分子标记技术揭示夏枯草遗传多样性较为丰富，PPL分别为89.19%和87.93%重庆丰都和江西进贤野生遗传关系最近，而安徽安庆和云南昆明之间遗传距离最远。26个居群可分为三大类群，第一类群来自于江苏地区夏枯草居群，第二类包括安徽、贵州、江西和浙江等地居群，第三类则为西南地区居群。来自同一地区的夏枯草大部分聚为一类，与地理分布和气候类型存在一定的联系，但不是完全按照其进行划分。（2）夏枯草居群内遗传变异略高于居群间遗传变异，这可能与夏枯草异花授粉等生物学特性有关。但夏枯草基因流较小，明显低于异花传粉植物平均值，可能原因有：1.基因流主要通过种子、花粉两种形式发生，夏枯草种子和花粉传播距离有限，夏枯草花较小，其传粉媒介是一些飞行能力有限的小型昆虫。2.夏枯草存在有形和无形两种繁殖方式。3.生境的片段化，居群数目及规模的下降，使居群间的基因交流以很小的几率发生。4.地理隔离阻碍居群间的基因交流。5.夏枯草药材质量评价研究（1）在夏枯草药材外观性状比较的基础上，运用药典中规定的方法对药材中熊果酸、浸出物、会分和酸不溶性灰分含量进行测定；同时选取齐墩果酸、黄酮和多糖等生物活性成分，对夏枯草不同居群进行质量评价研究。按照中国药典2005年版中夏枯草药材质量标准，在所有测试样品中，仅江苏镇江总灰分含量超标，其他居群成分含量均符合我国药典标准。夏枯草不同居群主要化学组分相似，但含量存在显著差异。所有化学成分均以四川泸定含量最高，江苏、安徽等居群次之，说明夏枯草种质筛选潜力巨大。（2）以活性成分、商品性状、检查项目等为指标，分别采用层次分析和综合主成分分析法，综合考察夏枯草不同居群药材质量。结果显示，四川泸定、四川绵阳活性成分含量远高于其他居群，但果穗短小，适合于精品生产。江苏南京玄武、江苏镇江、江苏仪征江苏盱眙安徽合肥安徽滁州等地夏枯草成分含量较高果穗较长，产量较高，综合性状良好，适合于种植推广。（3）夏枯草不同部位活性成分含量研究结果显示，果穗是熊果酸富集的主要部位，但非传统用药部位（茎叶、全草）占其总生物量的75%以上，含有一定量的熊果酸，且黄酮、多糖类化合物在叶片中含量最高。因此，利用夏枯草果穗的同时，应积极开发利用叶片等非传统药用部位，以扩大夏枯草药源，实现资源可持续发展。6.光照和水分对夏枯草药材质量调控研究通过设置不同光照和水分梯度，分别研究其对夏枯草营养期、花期的生长、生理、光合、产量、质量的影响。测定不同水分和光处理对夏枯草各生长发育时期形态、生理的动态影响；光照处理下夏枯草相关的光和指标以及日变化曲线与光响应曲线，并记录水分与光照处理对夏枯草花芽分化的影响。得出全光照条件下的夏枯草生长矮小，光合速率、蒸腾速率高，但花芽分化最早，遮阴处理植株生长细长，且花芽分化时间随遮阴的加重而更晚；水分处理以正常含水量时植株生长最为良好，但重度缺水处理夏枯草花芽分化更早。不同光处理夏枯草的光合速率日变化曲线基本呈现双峰曲线，由夏枯草的光响应曲线可得出夏枯草植物明显属于阳性植物。7.夏枯草营养成分和活性成分动态变化规律研究通过测定夏枯草在出苗期、真叶期、分枝期、现蕾期、初花期、盛花期、成熟期内不同植株部位营养成分和活性成分含量，探讨夏枯草在不同生长发育期内各部位营养成分和活性成分动态变化规律，确定夏枯草最佳食用期和采收期及其食用部位，为夏枯草保健蔬菜、保健茶等开发利用提供理论基础，明确食用和药用的可行性基础。8.夏枯草规范化种植研究（GAP）以我国颁布的中药材GAP为主要实施标准，本着“安全、稳定、有效、可控”的药材生产标准，通过研究夏枯草播种期、播种密度、施肥等生产关键技术，进行栽培管理技术改进和高产栽培模式试验，建立我国首个夏枯草GAP生产基地，以满足市场需求。