药用植物黄芩药材质量形成的生态机制研究

植物类中药材质量的稳定可控问题，既是重大的科学问题，也是生产领域的瓶颈问题。本项目以大宗中药材黄芩为对象,通过不同产地气候(温度,降水,光照)和土壤(微量元素,水分含量,pH值)等生态因子分析,黄芩主要药效成分分析,黄芩苷生物合成途径关键酶活性与结点产物分析等,研究黄芩药材质量与生态环境的关系,人工控制不同产地土壤因子对黄芩药材质量形成的影响,人工控制水分因子对黄芩药材质量形成的影响,休眠与返青两个不同生理过程对黄芩药材质量形成的影响,阐明黄芩药材质量形成的生理生态机制,为实现黄芩药材质量的稳定可控提供科学依据.

采集山东、河北、山西、陕西、甘肃、吉林、内蒙等7省区16个黄芩种质资源及其生境土壤样品，并获取当地气候资料。逐步回归分析、通径分析和聚类分析结果表明，年均降水量是影响黄芩药效成分含量变化的主导生态因子，而无霜期和7月气温起到一定限制作用。灰色关联度分析结果表明，土壤中Mg、Ca、Zn等3种元素与黄芩中黄芩苷、总黄酮成分含量关联度高，同时，Mg、Zn元素在黄芩生境土壤中协同作用显著。同一气候条件下，土壤类型对黄芩中黄芩苷和总黄酮含量影响显著。.来源于山东、河北、陕西、甘肃、吉林等5省的黄芩种质资源，在吉林长春栽培，在主要生长期均实施3种供水处理。AMMI模型分析表明，不同种质与供水量交互作用对黄芩药效成分含量影响较大，黄芩种质的遗传因素对药材质量起决定作用，但表现出长期的生态适应调整。干旱复水研究表明，黄芩中黄芩苷、黄芩素等黄酮类化合物的形成与积累可能是一种保护机制，在干旱胁迫下，黄芩启动次生代谢途径，并且在不同胁迫程度下，表现为黄芩苷和黄芩素（苷元）的转化，以防御干旱对细胞的伤害，过渡干旱不利于黄芩苷的积累。干旱后复水处理，黄芩苷和苷元表现出防御与恢复性转化。不同种质对短期干旱复水的响应存在明显差异，表明黄芩启动次生代谢防御机制的能力可能与长期的生态适应进化有关。.采用便携式气象站记录黄芩花果期2次降水之间环境参数变化，探讨环境因子对黄芩光合生理与黄酮成分代谢的影响研究表明，黄芩素含量与PAR、Po、Ta关联度较大，而黄芩苷含量与SWC、RH、Ca关联度较大，说明光照、水分和温度协同作用于黄芩次生代谢生理生态过程，PAR和SWC是影响黄芩花果期光合作用和药材质量的重要因素。黄芩药效成分黄芩苷生物合成过程及其遗传和生态因素的相互作用机制尚需更深入的研究，为实现黄芩药材质量控制提供理论依据。