中藥材物種生物學的研究概況

張 帆，張 靜，徐海燕

（新疆醫(yī)科大學 中藥系，新疆 烏魯木齊 830011）

物種生物學是根據物種群體水平的生物信息來研究物種遺傳本質、進化和分類的學科，通過這種思路利用形態(tài)學、細胞學、解剖學以及生態(tài)學方法探討某種植物的微觀特征，可從本質上區(qū)分近緣植物的品系差別、親緣歸屬和遺傳變異［1－3］。

在中藥臨床領域，由于中藥的特殊療效，近年來對中藥的需求與日俱增，供需缺口日益擴大，偽品、劣品、替代品、栽培品，甚至是人工仿制品大量混亂使用，導致中藥療效的不穩(wěn)定性，社會對傳統醫(yī)藥的信任也大幅降低。而常規(guī)的中藥材基源、性狀、顯微和理化鑒別方法，還不能從根本上區(qū)分藥材的真假優(yōu)劣。基于細胞學、解剖學和其它生物學方法的發(fā)展，使得從微觀本質特征上準確鑒定中藥材成為可能，特別是對名貴藥材、道地藥材、特產藥材的有效利用具有重要意義，可促進中藥材的可持續(xù)利用，保障人民的生命健康。本文概述了中藥材物種生物學的研究內容和方法，為中藥材的準確鑒定和深入利用提供參考。

1 形態(tài)學分析

植物形態(tài)學是研究植物個體、組織或器官的外部形狀、內部構造及其發(fā)育規(guī)律的科學，用于發(fā)現植物及其器官形態(tài)的多態(tài)性、微觀結構的特征性，以及各系統在發(fā)育中的形成過程，亦即是用歷史的觀點解釋形態(tài)與結構的發(fā)展，發(fā)現特異性形態(tài)和微觀特征，揭示植物各類群間的親緣關系，進而闡明植物進化的趨向，有利于植物的分類和親緣關系的鑒別［2］。實驗中常以植物的根莖葉花等部位的性狀、顯微（橫切面和粉末）分析為主，不同的植物具有各異的外部形態(tài)，以及微觀的表皮、后生皮層、石細胞、內皮層、韌皮部、形成層、導管、薄壁細胞、髓、中柱鞘、維管束和氣孔等。

2 細胞學分析

以植物細胞為研究對象，利用生物學、化學和物理學方法來研究細胞的生命活動，主要是對其染色體或染色體組進行分析。染色體是遺傳信息的載體，不同植物的染色體具有特定的帶紋，研究染色體可應用分帶技術。最常用的分帶技術有：①熒光顯帶技術，即根據熒光染料與DNA中AT、CG堿基結合能力的不同使染色體上不同部位出現熒光帶紋，熒光顯帶反映了染色體中DNA堿基組成的不同和變化；②Giemsa分帶技術，是染色體經過一定的酸、堿、酶或高溫處理后用Giemsa染料染色，使染色體某些結構成分發(fā)生特異反應而出現深淺不同的帶紋，從而使核型分析中更準確地識別染色體的每個成員及其結構變異［3］；③銀染技術，利用硝酸銀對聚丙烯酰胺凝膠上的染色體進行染色的方法，主要用于植物染色體組中核仁組織區(qū)的定性定量分析。通過以上分帶技術，可以有效鑒別染色體組和單個染色體的結構與功能，進而對植物的發(fā)育、遺傳、變異與進化進行分析。

3 解剖學分析

通過了解植物細胞、組織和器官的顯微和超顯微結構及其發(fā)育規(guī)律的學科，包括：①比較解剖，從系統演化的觀點比較各類植物結構的異同；②發(fā)育解剖，從植物個體發(fā)育的觀點說明植物組織和器官演化發(fā)展的過程；③生理解剖，從植物生理功能的角度探討植物組織的結構；④病理解剖，分析植物細胞與組織的抗病機理及結構的變化；⑤生態(tài)解剖，研究在不同生態(tài)條件下細胞、組織結構的變化；⑥木材解剖，即次生木質部解剖，可對藥用植物進行種間和資源研究。

4 表型可塑性分析

表型可塑性分析指同一個基因型對不同環(huán)境應答而產生不同表型的特性，其中基因型是指其個體或細胞特定的基因組成，表型是指在特定環(huán)境中生物個體所表現的所有特征的總和。植物表型可塑性主要包括形態(tài)可塑性、生理可塑性、生態(tài)可塑性。表型可塑性是生物適應變化環(huán)境的重要方式，并對生物的進化有重要意義［4］。楊允菲等［5］研究了松嫩平原甘草種群生殖構件表型可塑性及變化規(guī)律，結果表明在籽實成熟期，甘草種群單個生殖分株的生物量、豆莢生物量和豆莢數、種子生物量和種子數、生殖分配Ⅰ和Ⅱ等各生殖構件表型觀測數據均呈現連續(xù)變異。以上參數分別與分株總生物量呈極顯著的線性正相關關系，說明表型可塑性連續(xù)性地影響植物的生長與進化。

5 同工酶譜分析

同工酶是指能催化相同的化學反應，但其蛋白質分子結構、理化性質和免疫性能等方面都存在明顯差異的一組酶。同工酶幾乎存在于所有生物的所有組織中，究其原因是在進化過程中基因發(fā)生變異。不同植物中同工酶譜不同，而同工酶結構的相似性反映了植物物種間的親緣關系，酶譜資料可以作為鑒定中藥材，研究分類、進化、遺傳和變異的重要參數。何娜娜等［6］為分析恩施州不同產地續(xù)斷之間的親緣關系，采用聚丙烯酰胺凝膠電泳，對八個地區(qū)的五鶴續(xù)斷進行了過氧化物酶和超氧化物歧化酶同工酶酶譜分析，共電泳出5條POD同工酶酶譜和4條SOD同工酶酶譜，并通過聚類分析發(fā)現元堡、雙河地區(qū)的續(xù)斷親緣關系很近，太平鄉(xiāng)和上壩地區(qū)的續(xù)斷親緣關系也較近，而綠蔥坡與其他地區(qū)的差異較大。

6 土壤養(yǎng)分分析

指由土壤提供的植物生長所必須的營養(yǎng)元素，包括：①水溶態(tài)養(yǎng)分，土壤溶液中溶解的離子和少量的低分子有機化合物；②代換態(tài)養(yǎng)分，指吸附于顆粒物上可進行代換的土壤元素形態(tài)；③礦物態(tài)養(yǎng)分，大多數是難溶性養(yǎng)分，有少量是弱酸溶性的；④有機態(tài)養(yǎng)分，分子結構較為簡單的有機化合物。針對以上養(yǎng)分的分析方法有近紅外光譜法、電位法、加熱法、消解法、ICP光譜法等［7］，可以全面分析土壤中各元素的組成比例和種類。土壤養(yǎng)分直接影響了藥用植物適宜的生長環(huán)境，對生長發(fā)育以及有效成分累積具有很強干預。

7 氣候因子分析

不同的地理位置和生態(tài)環(huán)境對中藥材的生長、發(fā)育和變異產生了重要影響，氣候環(huán)境的變化也是其中之一。表征的參數有經度、緯度、年均氣溫、最高溫度、最低溫度、積溫、年均日照時數、年均降水量、相對濕度、日照數和無霜期等。藥用植物作為一個物種，既是氣候變化的承受者，同時又對氣候變化產生反饋作用，其生長發(fā)育、器官形成以及有效成分的合成積累與環(huán)境因素關系密切。氣候因子通過單一或相互作用影響著藥用植物的品質，通常在種源明確的前提下，人工種植藥材的成功取決于對環(huán)境的要求能否滿足，通過對氣候因子的調查有助于中藥材資源的種植與開發(fā)［8］。

在我國中藥事業(yè)發(fā)展中還存在許多問題，如中藥種質以及品質下降、基源不明確、原產地不清、種植技術不規(guī)范、科研嚴重不足等導致了資源浪費、珍稀物種瀕臨滅絕。究其原因有區(qū)域氣候變化劇烈、不合理的開采利用、土壤沙化嚴重等。因此，應加強中草藥的物種生物學、生態(tài)學、生物化學方面的研究，對中藥材進行系統整理和質量標準化研究，綜合考慮各地中藥資源生產歷史、生產條件，從根本上解決中藥的正確鑒定和利用問題。

［1］肖小河，陳士林，陳善墉.試論中藥物種生物學研究［J］.中藥材，1989，12（7）：37－39.

［2］張琦.中藥鑒定方法的發(fā)展［J］.浙江中醫(yī)藥大學學報，2010，34（3）：462－463.

［3］高猛，安玉麟，孫瑞芬.植物染色體分帶及其熒光原位雜交技術研究進展［J］.生物技術通報，2010，10（5）：67－75.

［4］陸霞梅，周長芳，安樹青，等.植物的表型可塑性、異速生長及其入侵能力［J］.生態(tài)學雜志，2007，26（9）：1438－1444.

［5］郭蘭萍，黃璐琦，華永麗，等.從表型可塑性、生態(tài)型到藥用植物化學型的研究［J］.資源科學，2008，30（5）：744－752.

［6］何娜娜，李慧，王東輝，等.不同產地五鶴續(xù)斷的同工酶研究［J］.湖北民族學院學報，2011，29（3）：291－298.

［7］張霽，金航，李晚誼.土壤養(yǎng)分與云南黃連產量及有效成分的相關性分析［J］.中國中藥雜志，2011，36（19）：2629－2631.

［8］李倩，梁宗鎖，董娟娥，等.丹參品質與主導氣候因子的灰色關聯度分析［J］.生態(tài)學報，2010，30（10）：2569－2575.