黄精属药用植物亲缘关系的系统研究

The study on phylogenetic relationship among medicinal plants is the foundation of Traditional Chinese Medicine resources. Many plants in Polygonatum are used as medicine such as Huangjing and Yuzhu and there are more than 40 species in China and our country is the distribution center of this genus. There are many problems of phylogenetic relationship in Polygonatum: (1) Many disputes of the classic taxonomy;(2) Imperfect study about the phytochemistry; (3) DNA molecular classification are not systemic; (4) Pharmaceutical study only occurred in few plants and no regularities were found among different plants; (5) No study about the relationships among ‘ environment – constituents – active compounds – function’; (6) No systemic study on about ‘morphology – compound – DNA – function’; (7) Huangjing and Yuzhu are hard to be distinguished in the market. Hence, phylogenetic relationship study will be carried out in this project to investigate the regulations about taxonomy – constituents – functions, and the results will support basic data for the protection and sustainable utilization in Polygonatum.

药用植物亲缘关系的研究是中药资源的基础。黄精属是药用比较多的一类非常重要的药用植物，我国有40多种，是世界该属植物的主要分布中心，其中黄精、玉竹等有着悠久药用历史。但该属药用植物亲缘关系的研究存在着一系列问题：（1）传统形态分类学研究存在着许多争议；（2）化学成分研究很不完善；（3）缺乏系统的DNA分子亲缘关系研究；（4）现代药效作用所研究的植物种类少、不够完善，且不同的植物药效作用之间缺乏规律性；（5）生态环境-形态-活性成分-功效直接的相关性研究尚属空白；（6）“形态-成分-DNA-功效”之间的相关性缺乏系统的研究；（7）黄精、玉竹两大类药材应用混乱。基于此，本项目将采用先进的系统生物学技术，对该属药用植物进行系统深入的亲缘关系研究，揭示各植物亲缘关系-化学成分-疗效间的相关性，为其植物资源保护和可持续利用提供数据支持。

本项目按要求完成了各项任务指标。形态亲缘关系研究方面，观察到多花黄精和轮叶黄精存在多种种内形态变异，发现四川等地存在一个可能的新种，即不倒苗黄精；补充了《中国植物志》中个别植物的形态、地理分布等，并编制了新的分种检索表。显微特征观察表明根状茎圆柱状的黄精属植物维管束多为外韧型；而根状茎呈结节膨大状的黄精属植物维管束多为周木型。在小分子亲缘关系研究方面，发现黄精属中普遍存在核苷类、氨基酸类、生物碱类和磷脂胆碱类成分，而甾体皂苷和高异黄酮在不同种以及同种不同产地的植物间差异都很大。滇黄精中含较多氧化程度较高的甾体皂苷类成分，说明滇黄精可能是较进化的种。在大分子亲缘关系研究方面，发现根状茎圆柱状的黄精属植物，主要含果聚糖类多糖；而根状茎呈结节膨大状的黄精属植物主要含有果聚糖和果胶两种类型的多糖。活性试验证明，果胶具有较强的免疫调节活性，且与抗糖基化活性有较大的相关性。DNA分子亲缘关系研究发现滇黄精可能是较进化的种，轮叶黄精有很大变异，亲缘关系的远近与地域分布有一定相关性。研究表明，我国的黄精属植物可能三个分化中心，东北地区是互生叶、根茎圆柱状黄精属植物的分化中心，西南地区是对叶和轮叶类黄精属植物的分化中心，安徽省一带是互生叶、根茎连珠状黄精属植物的分化中心。玉竹可能是最原始的种，滇黄精、湖北黄精等轮叶生的黄精属植物可能是较进化的种。黄精属植物在进化过程主要性状存在着规律性的变异，如花被片由大变小、花柱由长变短、叶序由互生、对生到轮生等。对黄精属植物的亲缘关系-化学成分-疗效及活性的相关性亦进行了探讨。本研究丰富和完善了黄精属植物的亲缘关系，并为该属植物的资源保护和开发利用提供了基础数据。