寧夏枸杞道地性研究回顧與展望

　　摘　要：本文綜述了道地藥材寧夏枸杞的研究現狀，且僅就寧夏枸杞道地性的研究成果作一簡要回顧，并以此展望該領域的發展，為寧夏枸杞道地藥材形成模式的最終確立奠定基礎，對于寧夏枸杞的種質資源利用、道地藥材品種確定及其質量評價具有重要現實意義。
　　關鍵詞：寧夏枸杞；道地性；生態因子；HPLC；RAPD
　　中圖分類號：R288　文獻標識碼：A
　　文章編號：1007—2349(2007)02—0042－04
　　道地藥材是在一定的生態地理環境下形成的質優、效佳、量多的藥材，其生物學內涵是同種異地即同一物種因其具有一定的空間結構，能在不同的地點上形成大大小小的群體單元，其中如果某一群體產生質優效佳的藥材，即為道地藥材，中藥在21世紀實現其現代化必須以其為保障和依托^[1]。甄別道地藥材的形成模式，尋找主導因子是進一步弘揚道地藥材優勢，發展道地藥材生產的前提和關鍵。枸杞是我國傳統的名貴中藥材，雖然國內許多省區引種了該植物，但是成品枸杞仍以寧夏枸杞最為“道地”，其果實被譽為“紅寶”而弛名中外，2000年版《中華人民共和國藥典》明確指出入藥枸杞為寧夏枸杞^[2]。
　　2003年以前，關于枸杞的系統研究多集中于枸杞栽培、育種(包括傳統育種和轉基因育種)、化學成分分析、藥理學、加工炮制方法及耐鹽性機理等方面并取得重大進展，如寧夏農林科學院寧夏枸杞發展工程技術研究中心鐘鉎元、枸杞研究所李潤淮、寧夏農業生物技術重點實驗室許興分別領導的三個課題組因其二十多年來的研究，其成果“枸杞新品種選育及配套技術研究與應用”榮獲2005年度國家科技進步二等獎。寧夏農業生物技術重點實驗室許興等研究人員在國內率先開展寧夏枸杞逆境生物學方面的研究，其成果榮獲寧夏科技進步一等獎，但關于寧夏枸杞道地性形成模式的研究國內外未見相關報道。
　　寧夏枸杞是一種極其耐鹽抗旱的逆境植物材料，許興等^[3]在前期研究寧夏枸杞的耐鹽性機理時發現不同生境土壤含鹽量對枸杞果實多糖含量的累積具有重要的作用。因而創立了其有效成分(次生代謝產物)的積累機理與其抗逆性機制的研究殊途同歸的理念，提出了藥用植物抗逆性——有效成分——次生代謝統一的研究思路，從而為寧夏枸杞有效成分的積累提供了研究方法。按照此研究思路和方法，鄭國琦^[4]等通過研究認為寧夏枸杞葉片甜菜堿大量積累是寧夏枸杞耐鹽的重要生理原因之一，牛艷等^[5]通過研究表明寧夏枸杞中甜菜堿含量與土壤鹽分含量呈正相關。自此關于寧夏枸杞道地性方面的研究有了諸多報道，為寧夏枸杞道地性形成模式的最終確立奠定了基礎。
　　本文僅就寧夏枸杞道地性的研究成果作一簡要回顧，并以此展望該領域的發展，為寧夏枸杞的種質資源利用、道地藥材品種確定及其質量評價提供理論依據。
　　
　　1 寧夏枸杞道地性研究的回顧
　　
　　肖小河等^[6]探討了道地藥材形成的自適應機制，并認為道地藥材的形成模式有生境主導型、種質主導型、技術主導型、傳媒主導型以及多因子關聯決定型，并明確指出有一些道地藥材形成原因是生態主導型，其對四川產道地藥材的系統性研究為國內其它省區開展本地區的道地藥材研究提供了可借鑒的依據。黃璐琦等^[7]明確提出道地藥材形成的生物學本質是“表型一遺傳+環境飾變”，用生物學模式揭示了環境因素在道地藥材形成中的重要作用。周長征等^[8]研究認為：種質資源是道地藥材形成的最重要的內在因素，而特定的生態環境條件是最重要的外在因素。并指出生態環境對藥材的影響主要通過兩個途徑來實現：一是藥用植物因其適應性特點而產生的獲得性遺傳的種內變異；二是直接影響藥用植物體內的生理生化反應，從而影響到植物化學成分的種類和含量。
　　寧夏枸杞作為藥用枸杞的唯一道地性代表，其道地性研究已成為制約寧夏枸杞產業發展的瓶頸之一。針對這一現狀，寧夏農業生物技術重點實驗室許興領導的課題組在寧夏枸杞道地性方面進行了較為系統的研究，目前此領域的研究論文可見報道。
　　殷仁亭等^[9]測定了寧夏寧夏枸杞、江蘇中國枸杞、河北北方枸杞中Cd、Hg、Pb三種重金屬元素的含量，并比較了不同產地枸杞中重金屬含量的差異，研究指出Cd和Hg含量均較低，Pb含量寧夏枸杞和中國枸杞較低，河北枸杞含量遠高于前兩者，同時殷仁亭等建議河北枸杞不宜作為藥用。周紅英等^[10]測定了寧夏、內蒙、河北、山東四產地枸杞子藥材中Zn、Cu、Mn、Pb、As五種微量元素含量，結果表明，河北、山東產枸杞子有益金屬元素Zn、Cu、Mn及有害金屬元素Pb、As含量均高于寧夏、內蒙，但無顯著差異；寧夏枸杞子中zn／Cu較其它產地略高。牛艷等^[11]測定了寧夏不同地域枸杞子中K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn八種微量元素，結果表明：同心、中寧、惠農、銀川郊區土壤和枸杞子中的微量元素均無顯著差異，從微量元素角度考慮，寧夏幾個主要產區間枸杞子質量無顯著差異；但從微量元素的協同效應考慮，中寧枸杞子中的Fe／Mn比其它產地都高，并有顯著差異，而上述產地的Zn／Cu無顯著差異性。因此，牛艷等^[11]認為中寧枸杞子中適當的Fe／Mn微量元素比值是中寧枸杞品質優良的一個主要原因。
　　王振宇^[12]通過對不同地域寧夏枸杞活性成分的研究發現，由于生態環境條件的不同，導致在活性成分含量上的差異，并指出造成寧夏枸杞活性成分含量差異的主要因素是積溫、日照時數和無霜期，降水量對其影響不大。高業新等^[13]從地學的角度，對寧夏枸杞內在品質、影響寧夏枸杞的土壤地質背景條件等三個方面綜合論述了其道地性的原因。張曉煜等^[14～15]研究認為，枸杞多糖含量受土壤、氣象因子的共同影響，但土壤因子的影響要大于氣象因子的影響；枸杞灰分含量主要受枸杞品質遺傳因素的決定，環境因子對其也有重要的影響，其中氣象條件對枸杞灰分含量的影響大于土壤養分的影響。
　　許興等^[16]一通過對寧夏惠農、銀川園林場、同心、中寧四個主產區的枸杞多糖和可溶性總糖含量與土壤環境因子關系進行研究后發現，寧夏枸杞果實內枸杞多糖含量與土壤鹽分呈正相關，可溶性總糖含量與全鹽、C1^-、Na⁺含量呈正相關。張曉煜等^[17]對寧夏枸杞總糖含量與環境因子的量化關系進行了研究，認為枸杞子總糖含量受氣象和土壤環境因子共同影響，且氣象因子較土壤養分對總糖含量影響顯著。牛艷等^[5～18]采用高效液相色譜(HPLC)法測定了寧夏同心、中寧、惠農、銀川園林場四個產地的寧夏枸杞中甜菜堿和β－胡蘿卜素的含量，并通過對寧夏枸杞果實中甜菜堿與β-胡蘿卜素含量與產地土壤理化因子的分析，表明寧夏枸杞中甜菜堿含量與土壤鹽分含量呈正相關，β-胡蘿卜素含量與土壤鹽分含量負相關，與土壤中的Na⁺和C1^-含量呈極顯著負相關。楊涓等^[19]測定寧夏中寧、銀川、同心、惠農四個不同產地的寧夏枸杞中牛磺酸的含量，結果表明中寧枸杞中的牛磺酸極顯著高于其它三個產地。關于造成不同產地的寧夏枸杞中牛磺酸含量差異的實質及其差異性能否作為衡量寧夏枸杞道地性的指標之一，楊涓等認為還需深入研究。
　　張艷波等^[20]收集了6種枸杞屬植物，其中2個正品，4個混淆品種，運用RAPD技術進行分析，獲得了枸杞屬不同種的DNA指紋圖譜，從而將它們準確區別。鄭可大等^[21]收集了20個臺北市場枸杞商品，運用RAPD技術進行分析，獲得了2個DNA指紋圖譜類型，推測其中15個是正品枸杞，5個混淆品。魏玉清等^[22]運用RAPD技術對寧夏不同地區的枸杞主栽品種進行RAPD指紋圖譜分析，推測不同地區同一品種的質量差別不是由遺傳因素造成的。嚴奉坤等^[23]對我國不同省區的寧夏枸杞主栽品種寧杞1號進行RAPD指紋圖譜分析，證明其指紋圖譜沒有明顯區別，說明RAPD技術用于枸杞道地品種的確定及藥材真偽的鑒定是效的。
　　
　　2寧夏枸杞道地性研究的主要領域
　　
　　2．1生態地理因子與藥材道地性的相關關系　該領域是寧夏枸杞道地性研究的重點，也是目前寧夏枸杞道地性研究得最多但同時也是最難研究清楚的領域。道地藥材得天獨厚的自然條件和地理環境，往往使藥用植物特別適宜于某些活性成分和微量元素的形成和積累，從而直接影響到藥材質量。該課題組成員通過研究發現各種生態因子對寧夏枸杞道地性形成都有一定的影響，可以肯定土壤鹽漬化程度是其中的一個關鍵因子，但其它的關鍵因子還沒法確定，對其有效成分的積累機理還需做更為深入的研究。在通過RAPD技術確定品質優良的寧夏枸杞道地品種后，在其最佳環境因子的基礎上制定出寧夏枸杞的化學指紋圖譜(如HPLC指紋圖譜)是研究的最終目的，因此，最佳環境因子的確定是寧夏枸杞道地性研究的一個極其重要的方面，還需做更為深入的研究，最終確定關鍵生態地理因子與藥材道地性的相關關系。
　　2．2從基因水平上對寧夏枸杞進行研究 該領域是寧夏枸杞道地性研究的基礎。質優效佳是道地藥材的表現型，它是由道地藥材基因型這個內因與特定的環境飾變這個外因長期作用的結果。特定的基因產生特定的酶，進而調控次生代謝產物的產生，特定的DNA是藥材道地性形成的關鍵，利用DNA分子診斷技術直接分析不同產地藥材遺傳物質的多態性，可揭示藥材道地性的實質^[1]。可見，DNA分子標記技術的運用將為道地品種的確定及藥材真偽的鑒定奠定基礎。魏玉清等^[22]和嚴奉坤等^[23]的研究給RAPD技術用于枸杞品種的確定及藥材真偽鑒定的有效性提供了分子證據。
　　2．3不同地區寧夏枸杞質量(有效成分種類和含量)的比較該領域是寧夏枸杞道地性研究的最終目的和落腳點。要制定寧夏枸杞這種道地藥材的質量標準，有兩個關鍵問題需要解決：(1)如何選定道地藥材，這用RAPD技術可以解決E22～23]；(2)如何制定能反映道地藥材質量的指標，利用RAPD技術確定了道地藥材品質以后，要判斷一種藥材是否是道地藥材，可以對其進行化學指紋圖譜(HPLC指紋圖譜)分析，看是否與道地藥材的化學指紋圖譜一致，從而可得出結論^[24]。通過化學指紋圖譜的研究，可以建立寧夏枸杞的主要經驗標準。
　　鄭國琦等^[25]針對當前寧夏枸杞屬植物品種類型多以及寧夏枸杞無統一質量評價標準的現狀，初步提出在研究品質優良的寧夏枸杞的最佳環境因子的基礎上，制定出寧夏枸杞的化學指紋圖譜，為寧夏枸杞的種質資源利用、道地藥材品種確定及其質量評價提供色譜水平的理論依據。
　　
　　3 寧夏枸杞道地性研究的問題及展望
　　
　　3．1存在的問題　當前寧夏枸杞道地性研究中存在的問題最突出表現在理論研究和生產實踐兩方面。
　　3．1.1基礎理論方法研究薄弱　幾十年來，對寧夏枸杞這種中藥資源的生態研究集中在產地生境的定性或定量描述上，而且過去多集中在微量元素的研究上，而真正對其初生代謝和次生代謝所需的溫度、光照、水分和肥力都研究甚少，而且其研究指標通常是各氣象因子的年值(如年均溫、年均降水、年均日照、年均相對濕度等)，而忽視了生態主導因子、限制因子在年內的分配和動態變化規律以及小生境及其對寧夏枸杞這種中藥材產量和質量的影響，而這恰恰是影響藥材生態發育和品質形成的重要原因。只有充分地揭示生態環境對中藥材質量的影響，才能為提高寧夏枸杞質量提供科學的指導。過去對寧夏枸杞品種、栽培等可以控制的因素研究較多，而對氣候、對非可控環境因素對寧夏枸杞質量影響及其時空變化規律的研究卻遠遠不夠。當前，生態環境影響寧夏枸杞質量的規律、表現、機理等問題都一直是個懸而未決的難題。
　　種內變異還表現為有效成分在結構和含量上有所不同，這些可利用紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜建立藥材的特征圖譜，利用HPLC、GC、MS以及毛細管電泳等方法對藥材的成分進行測定，利用化學模式識別方法對道地藥材和非道地藥材加以識別，并利用其藥效加以佐證，建立藥材道地性的化學參數和藥效參數^[1]。目前寧夏枸杞這方面的研究不多，現有的報道僅限于HPLC測定枸杞子有效成分含量的技術方面探討，深入研究未見報道。
　　3．1．2應用實踐亟待加強　由于對枸杞進行栽培種植的大都是農戶，他們栽培種植枸杞全憑經驗和摸索，由于缺乏理論指導而走了彎路，突出表現在栽培時對影響其質量和生長發育的生態限制因子、主導因子缺少認識，對枸杞生態適宜性的理解不夠，造成田間管理落后，枸杞種植中長期大量使用化肥，造成土壤的污染和退化，枸杞微生態環境的崩潰，最終導致種植的枸杞質量不穩定。
　　3．2研究展望與思路　以保持枸杞資源的可持續發展利用為目的，充分利用現代科學技術來闡述寧夏枸杞的道地性問題是寧夏枸杞道地性研究的根本任務。
　　3．2．1 加強基礎理論研究 中藥資源的生態研究存在的諸多問題，有些可借鑒農業生態學中對作物微生態、動態變化規律的研究方法，解決中藥材生態學研究中的類似問題，但更多的與中藥質量相關的環境問題，卻無法生搬硬套，因為中藥資源的生態研究更關注植物體內所含次生代謝產物組成及含量與環境的關系，即其既關注藥材產量與環境的關系，更關注藥材質量與環境的關系。通過對各生態因子綜合作用進行研究，明確影響中藥材產量、質量的限制因子和主導因子及其作用特征和規律，為揭示生態主導因子影響藥材的作用機理，并根據主導因子和限制因子對枸杞資源進行科學的生態適宜性區劃，找出生態適宜區和最適宜區提供理論依據，進而提出枸杞資源的生態環境保護的理論與對策。在分子水平上進行枸杞種質資源遺傳多樣性分析進而闡明其遺傳變異規律及其親緣關系，篩選出適合枸杞種質資源遺傳多樣性評價的分子標記技術體系；為枸杞種質資源的鑒定、分類、保存以及新品種選育中的親本選擇利用提供理論依據；同時，運用多種分子標記技術構建枸杞道地品種寧夏枸杞種的特征性標記甚至寧夏枸杞各個品種的特征性標記，從而在DNA分子水平上為道地枸杞品種登記、保護、鑒定提供技術支撐。
　　3．2．2加強新技術、新方法的引入近年來，“3S”技術(GIS即地理信息系統、GPS即全球定位系統、RS即遙感)與地學、生態學、農學、土壤學、植物生理學等相結合，實現在農業生產全過程中對農作物、土地、土壤從宏觀到微觀的實時監測，取得突破。與農作物生產相比，中藥材生產具有高產值、高附加值、高技術含量的特點，因此與普通作物相比，中藥材生產更應體現精耕細作的特點。將中藥資源研究及中藥GAP生產與“3S”技術相結合，將成為中藥資源研究的發展趨勢，寧夏枸杞的生態研究也可引入這種先進技術。
　　在寧夏枸杞化學指紋圖譜研究方面，除了進行HPLC指紋圖譜研究外，其它紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜的技術也可用于寧夏枸杞的研究。
　　3．2．3切實加強GAP推廣促進研究的深入及應用普及1998年國家提出中藥材規范化種植(GAP)，并于2002年6月國家正式啟動。并相繼在四川、寧夏、吉林建立大型中藥材現代化產業基地。目前，寧夏中寧枸杞基地已初具規模，該基地根據自己的栽培種植情況建立了系統而標準化的田間管理和采收加工規程(S()P規程)。GAP對中藥材產地生態環境提出了明確要求，它雖然規范了藥材生產的生態環境建設和維護，由于生態環境問題的非線性特點和生態因子的不可控性，也使得生態環境建設和維護成為GAP生產中最復雜、最難達標的薄弱環節，因此，真正實現基地與環境的完美協調統一，卻還有一段漫長的路要走。為此，GAP生產中只有通過嚴格的SOP制度，才能使GAP生產基地生態環境建設進入良性循環，從根本上確保中藥材質量及GAP生產基地的可持續發展。寧夏枸杞栽培種植也應遵循這一原則，對栽培種植枸杞的農戶進行培訓，普及中藥資源生態常識，加強GAP的推廣應用。
　　3．2．4加工和炮制方法對寧夏枸杞有效成分的影響應更加受到重視　在中藥加工生產中，人們發現加工方法的不同導致中藥成分不同，進而導致其用途也不同，藥材的道地性往往體現在藥材道地的加工工藝上。寧夏作為寧夏枸杞的唯一道地產地，有其獨特的加工工藝，應發揮其優勢，并進一步提升加工工藝水平。
　　
　　4結語
　　
　　寧夏枸杞道地性的研究是一項系統工程，涉及地質學、生態學、植物生理學、生物化學及分子生物學等相關領域，要想科學闡明寧夏枸杞的道地性需要各方面的通力合作。通過目前的研究成果可看出土壤條件是寧夏枸杞這種道地藥材的形成模式的主要因素，但單憑此還不能完全說明問題，對其有效成分的積累機理還需做更為深入研究，各種生態因子的影響作用還需進一步研究，筆者認為對其全成分的HPLC圖譜的研究也是值得的，它能更準確地揭示寧夏枸杞的道地性。只有通過這些研究，我們才能夠了解寧夏枸杞道地性的實質，進而實現對寧夏枸杞這種傳統道地藥材真正客觀、可靠、合理、有效的質量評價和質量控制。
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