中药道地性及其形成的环境机制

本项目在前期大量工作的基础上，依据道地性是特定地域复杂的生态因子作用于道地药材多基因，通过系统适应性产生的特定多指标综合性状，从以下几个方面开展了环境影响道地性的机理研究：1）文献考证和实地调查，结合环境数据收集，利用地理信息系统对道地药材地理分布规律及其与环境的相关性进行了分析；2）选择苍术、丹参、金银花、黄芩四个不同类型的生态主导型道地药材，利用系统生物学结合生物信息学分析开展基因组（叶绿体）、转录组、蛋白质组、代谢组及相互作用组学的研究，开展道地与非道地药材在基因表达、适应性生理生化反应、表观适应等各层次道地性特征的提取和环境影响道地性的分析；3）将道地药材进行移栽试验及实验室受控实验，研究道地性特征的变化，以及道地药材信号传导及功能基因表达调控，补充和完善环境影响道地性的机理。通过以上研究有望获得道地药材在不同水平的道地性特征并揭示环境影响道地性的机理。

申请人对道地药材形成的环境机制提出如下假说：中药道地性是特定地域复杂的生态因子作用于道地药材多基因后，通过系统适应性产生的特定的多指标综合性状。特定生境是道地药材形成的动力，多基因是道地药材形成的遗传基础，多水平的系统适应性是道地药材过程，多指标体系是道地药材的表型。.本项目针对上述假说，开展了如下的研究并证实了相关假说：1）开展了“环境因子-信号传导-基因表达-蛋白调控-生理生化反应、表型”一体化的研究，探索了丹参根际土微生态多样性及其对连作障碍的影响；解析了DNA甲基化与染色体修饰对丹参酮生物合成的影响。2）建立了道地药材环境特征提取及区划技术体系和平台，阐明了苍术地理变异规律，完成了基于信息熵的苍术质量区划。3）分析了黄芩的谱系地理模式与道地性之间的关系，完成了环境因素对热河黄芩生长和药材品质的影响，揭示了茉莉酸介导黄芩苷积累的分子机理。4）从蛇足石杉体内筛选出多株具有抗乙酰胆碱酯酶活性的内生真菌，并从其发酵产物中分离到10个具有抗乙酰胆碱酯酶活性的化合物，表明内生真菌与宿主植物的次生代谢存在紧密的联系。5）证实了不同产地铁皮石斛内生真菌群落结构存在明显的地域性差异，并证明了不同产地内生真菌群落结构的差异性与铁皮石斛的品质存在一定的相关性。6）证明了道地药材逆境效应的普遍性。在此基础上，将生态主导型道地药材分成气候主导型、土壤微生态主导型、综合因子主导型3类。证明了道地性是多基因控制数量遗传性状，揭示了道地药材离不开特定生境的原因：即决定数量性状的遗传变异很容易受环境影响，并与环境发生交互作用。.项目共发表论文84篇，其中SCI25篇，获得多国家级科技奖励一项、省部级科技奖励2项，提出了三类生态主导型道地药材的形成机理，证明了道地药材的形成具有普遍的“逆境效应”，并建设了道地药材系统研究的平台——道地药材国家重点实验室培育基地，项目较大的促进了道地药材的发展。