中藥道地性相關因素研究進展與生物地球化學

1、中藥道地性相關因素研究進展與生物地球化學【摘要】 中藥材質量是中藥現(xiàn)代化最關鍵因素，而中藥道地性研究又是中藥材質量研究的關鍵之一。該文對近年來有關中藥道地性的研究從微量元素、活性成分及生物因子等方面進展作了綜述，介紹了生物地球化學原理及其在中藥道地性方面已開展的相關研究工作。并對應用生物地球化學的理論和技術進行中藥道地性系統(tǒng)研究的重要性及其主要研究內容進行了探討。 【關鍵詞】 中藥道地性； 影響因素； 生物地球化學Abstract：One of the most important factor for modernization of Chinese medicines is the qua

2、lity of traditional Chinese medicines, and the key research for it is the study on its genuine. This article reviewed the studies on genuine traditional Chinese medicines from their trace elements, active constituents and biological factors. The conception and related studies of biogeochemistry on g

3、enuine traditional Chinese medicines were introduced. The essentiality and main research contents for the systematic studies on genuine traditional Chinese medicines by application of elements and technology of biogeochemistry were also discussed.Key words：Genuine traditional Chinese medicines; Affe

4、cting factors; Biogeochemistry 道地藥材,又稱“地道藥材”,始見于明代湯顯祖牡丹亭調藥篇。中醫(yī)藥學歷來注重道地藥材,古代就有道地藥材之說。最早的神農(nóng)本草經(jīng)就有“土地所出真?zhèn)侮愋?并各有法”、“諸藥所生,皆有境界”的記載,宋代寇宗在本草衍義中指出“凡用藥必須擇土地所宜者,則藥力具,有之有據(jù)”；李時珍更是明確指出“動植行生,因方舛性,離其本性,則質同而效異”。但到目前為止,道地藥材尚未有明確的定義。僅就“地道”二字的含義來講,一種解釋是:“地”是指地理、地帶、地形、地貌,“道”是指按地理區(qū)域劃分的名稱；另一種解釋是:“道地”原來指各地特產(chǎn),后來演變成貨真價實、質優(yōu)可靠

5、的代名詞?，F(xiàn)在一般認為, 道地藥材指在特定的地理、氣候等自然環(huán)境和社會環(huán)境影響下自然生長,或加工制作、栽培的質量好、療效高、具有獨特的加工工藝的中藥材。藥材好藥才好，中藥材道地性的研究實質上是藥材質量的研究，中藥材的質量關系到幾千年來維系中華文明繁衍的中醫(yī)中藥的興衰，關系到在知識產(chǎn)權和新經(jīng)濟時代十幾億中國人將來吃什么藥的重大問題，是現(xiàn)在正在進行的中藥現(xiàn)代化中最重要的一環(huán)。道地藥材長期以來都是中藥領域的研究重點，取得了很大進展，但距離闡明藥材道地性的科學內涵還相差甚遠,特別缺乏生態(tài)地理環(huán)境等因素對道地藥材綜合影響的系統(tǒng)科學分析。1 中藥道地性的主要影響因素 雖然對道地（或地道）藥材形成的影響因素

6、很多,但這些因素往往不是同等重要的,有的起主導作用,有的可能起次要作用,且在植物生長的一定時期內,主導作用和次要作用可能發(fā)生一定的變化或轉化1。概括起來影響中藥道地藥材形成的主要因素有中醫(yī)理論指導、遺傳因素、藥材生態(tài)地理環(huán)境、栽培技術和歷史、藥材品種的優(yōu)劣、炮制等2。道地藥材的形成原因是一個多因子復雜系統(tǒng), 有人將其總結為三大因子3，即：生物因子(含藥材本身的品種,遺傳基因及變異)；環(huán)境因子,又可分為：地表環(huán)境因子(含光、熱、水、氣等) 。地下環(huán)境因子- 地質環(huán)境(含地貌、土壤、巖石、地球化學、地下水、地質構造、地質作用) ；人為因子(含栽培管理、采收加工、儲運經(jīng)銷、臨床選擇、市場交通、價值取

7、向、文化傳播、社會政治等)，也可總結為：生態(tài)地理環(huán)境、種質資源、栽培加工技術等三方面的差異構成。 在剔除遺傳因素后，生態(tài)地理環(huán)境因素是影響藥材“道地”性的最關鍵因素,甚至能影響遺傳因素，如動搖并引起遺傳因素的變異等，生態(tài)地理環(huán)境因素包括溫度、經(jīng)緯度、海拔、光照、水分、土壤、氣候、水文、成土母巖的巖性等,其中水分、溫度、光照、土壤成分是直接影響因子,而地形、成土是間接影響因子4。2 中藥材道地性影響因素的相關性研究 目前有關中藥材道地性生態(tài)地理環(huán)境因素影響的相關研究文獻較多,但主要集中在三個方面，即中藥材道地性與微量元素、有效成分和遺傳因素等生物因子的相關研究。2.1 中藥材道地性及其微量元素相

8、關性研究這方面的有關研究以環(huán)境地質背景及其微量元素，中藥材及其微量元素及它們與中藥材道地性即質量和藥效間關系研究最多，是中藥及中藥道地性研究的最重要組成部分之一。一方面，中藥許多常、微量元素（如Ca、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mn等）大都與藥效有著密切關系59；另一方面，一些重金屬（如Pb、Hg、As等）的含量超標將對人體產(chǎn)生危害而需要嚴格控制1012。傅文衛(wèi)等13從微量元素角度對黔產(chǎn)道地藥材吳茱萸進行了研究；金航等14通過分析三七在不同產(chǎn)區(qū)不同地質背景土壤與藥材中微量元素的含量，探討了三七藥材道地性與土壤微量元素的關系；崔秀明等15從地質背景及土壤的理化狀況對云南文山三七的道地性進行了研

9、究；李玉峰等16則對6種主要貝母藥材中的10種微量元素進行了測定，以其含量為指標，進行了因子分析，從化學元素的角度為道地性川貝母的鑒別提供了可靠的方法。 現(xiàn)代研究表明中藥微量元素不僅具有相應的藥理作用，而且還與中藥的內在質量密切相關。如同種藥材產(chǎn)地不同，微量元素的種類與含量存在明顯差異，相應對中藥的藥效產(chǎn)生差異17，這被普遍認為是中藥材道地性的一種重要表征形式。此外中藥材的采收期不同、藥用部位不同，其微量元素含量也不相同，正是存在著這些不同，并且微量元素與重要內在質量有著密切聯(lián)系，所以可以通過對中藥微量元素的分析測定來區(qū)別天然品與人工栽培品、正品與非正品。已有學者把中藥微量元素特征譜用于中藥鑒

10、定，取得了不錯的結果18?？偟膩碚f現(xiàn)在中藥微量元素研究大多著眼于藥效作用和藥材中各種元素含量的一般性描述和簡單相關性研究，研究還不夠全面，只測定了生物體內和土壤中的微量元素，較少深入系統(tǒng)研究微量元素的來源、遷移、轉化、吸收等全循環(huán)過程，即較少涉及中藥材（植物）與環(huán)境土壤、地質背景以至于大氣間微量元素循環(huán)交換的系統(tǒng)研究，缺乏從元素全循環(huán)的角度去研究中藥微量元素。2.2 中藥材道地性及其活性成分相關性研究歐陽臻等19對蒼術的化學成分進行了綜述，并進一步探討了與其道地性和藥理活性間的關系；方清茂20從川黃柏中有效成分之一鹽酸小檗堿的含量對其道地性進行了研究；鐘鳳林等21從川芎活性成分揮發(fā)油及其組成對

11、不同產(chǎn)地川芎進行了比較研究，指出川芎作為道地藥材沿用至今是有其物質基礎的；肖鳴等22對湖南、江西兩地的香橙枳殼中有效成分柚皮苷、辛弗林的含量進行了分析比較，結果顯示，江西枳殼為全國傳統(tǒng)道地藥材，素稱“江枳殼”，其香橙枳殼中柚皮苷、辛弗林含量都較湖南的高；柳先平等23對不同產(chǎn)地的白芍中芍藥苷、丹參中丹參酮A及丹參素、甘草中甘草酸等11種藥材中有效成分及化學成分的含量進行了比較研究，結果顯示不同產(chǎn)地的同種藥材，其活性成分的種類及含量均有所不同，從而導致其藥效的差異，道地產(chǎn)區(qū)的藥材在其活性成分的種類及含量方面均有不同于其他非道地藥材的特點，活性成分是“道地性”的一個重要方面,體現(xiàn)了道地藥材的“道地性

12、”與其活性成分密切相關，說明中醫(yī)理論中特別注重藥材的道地性是有其科學道理的。 以現(xiàn)代色譜分離技術為基礎，中藥成分特別是活性成分為依據(jù)的中藥指紋圖譜研究是中藥現(xiàn)代化的熱點研究領域之一，有眾多文獻對其方法學和各方面的應用研究進展進行了綜述2428。指紋圖譜技術在中藥道地性的研究中也得到了應用，胥秀英等29用反相高效液相色譜法建立了道地藥材川續(xù)斷的指紋圖譜測定方法，可作為川續(xù)斷的一項質量控制指標；何建雄等30用氣相色譜-質譜技術對廣藿香進行分析測定，并進行了其特征指紋圖譜數(shù)字化信息的應用及驗證；石俊英等31對山東道地金銀花進行了高效液相色譜的指紋圖譜研究，獲得19個共有指紋峰，同時標定了綠原酸、蘆丁

13、、槲皮素等活性成分的位置，可以作為山東道地金銀花質量評價和品種鑒別的重要依據(jù)之一。2.3 中藥材道地性及其生物因子相關性研究黃必勝等32探討了?？挡窈赖匦孕纬傻幕蚧A，提取6個柴胡樣品的總DNA，進行5SrDNA間隔序列的PCR擴增和測序，并進行序列分析，結合對HPLC對有效成分柴胡皂苷a、d的測定，指出道地藥材之間的遺傳距離較小，6種柴胡品質的差異可能與堿基序列有關；胡世林等33論述了藥材道地性與生物多樣性的關系，通過對蒼術等具體品種的分析從藥材道地性對生物多樣性的貢獻，以及生物多樣性對藥材道地性的貢獻兩方面進行了探討，提出了將中藥材道地性和生物多樣性貫通研究的理論意義和實際意義。羅光明

14、等34采用ISSR分子標記技術對江西、湖南、四川3個枳殼道地產(chǎn)區(qū)的主流品種進行遺傳多樣性分析，結果顯示枳殼具有較高的遺傳多樣性，其遺傳變異主要存在于不同的品種間；聚類結果與傳統(tǒng)的外觀形態(tài)鑒別分類具有一致性；在進行優(yōu)良品種選育時，應加強不同品種之間的基因交流，以提高種質的質量。雷高鵬35、徐吉銀36、王秀全等37則分別對麥冬、陽春砂及北柴胡進行了PAPD分析研究，從藥材的遺傳性方面對其道地性進行了探討。郭寶林等38認為丹參居群內遺傳多樣性十分豐富，其主要活性成分之一丹參酮A等成分的變化與栽培條件有關，丹參道地性的確定應當依據(jù)現(xiàn)代的優(yōu)質藥材評價系統(tǒng)。3 生物地球化學與中藥道地性研究 總的說來，在上

15、述研究中，重復性研究多，其中一些文獻還僅停留在對古文獻及中藥材種植、應用現(xiàn)狀的調研、總結與對比上3941，缺乏結合現(xiàn)代科學技術的學科思想和方法學進行深入系統(tǒng)的創(chuàng)新研究工作。 生物地球化學(Biogeochemistry)是一門介于生物科學、地球科學、環(huán)境科學等學科之間的一門交叉科學,主要研究地球表層,尤其是生物圈中生物有機體及其產(chǎn)物(或生物有機化合物和生物元素)與其周圍無機環(huán)境之間的地球化學作用及過程、物質循環(huán)、能量轉換和演化規(guī)律的科學1，42,并在元素循環(huán)、生物成礦及環(huán)境等4345研究領域取得重大進展。隨著生物地球化學學科的不斷發(fā)展及技術研究手段進步,對于道地藥材形成的特定區(qū)域環(huán)境生物地球化

16、學的研究逐漸引起了廣大地球化學家和中藥學家的重視。朱梅年等46從生物地球化學微量元素的角度研究道地藥材,指出引起道地藥材形態(tài)和品質變異的因素不僅是氣候，更重要的是地質環(huán)境、土壤背景和土壤中各種元素的組成、含量及其存在形態(tài)。土壤的構成及其中所含的微量元素組合是地道藥材生長和有效成分形成必不可少的條件，是形成道地與非道地藥材的主要原因。范俊安等47提出了地質背景系統(tǒng)(Geologic Background System ,簡稱GBS)的制約作用,既研究了直接因素,又追蹤研究土壤的源頭巖石體或第四紀堆積層及其礦物特征、地質構造、地球化學元素遷聚規(guī)律、水文地質條件等對道地藥材的“潛在”而持久的制約,同

17、時還考慮了氣候等相關因子的協(xié)同作用。它通過“巖石土壤道地藥材”這一向量系統(tǒng)及相關因子的系統(tǒng)分析,研究地質大循環(huán)對地道藥材(特別是藥材質量)的直接影響,最終形成道地藥材的優(yōu)勢小生境效應系統(tǒng)。如四川灌縣呈現(xiàn)第四紀地質體(砂、粘土層) 沖積潮土(類白膳泥) 從而形成川芎優(yōu)勢小生境效應系統(tǒng)；石柱縣呈現(xiàn)侏羅系長石石英巖黃土沙壤黃連優(yōu)勢小生境效應系統(tǒng)等。易桂花等48從地球化學角度研究了川產(chǎn)道地中藥川芎根莖對重金屬的吸附富集特征，認為川芎根莖對土壤中重金屬元素的富集能力差異顯著，川芎的種植地應嚴格控制土壤重金屬Cd、Hg、Pb元素的污染。王智美等49探討了道地藥材廣東德慶何首烏中微量元素與土壤地球化學的相關

18、性，認為廣東德慶土壤中的硒高于中國平均值，道地何首烏的黑土較非道地何首烏的紅土更利于何首烏富集硒，人工栽培可改變土壤中硒的生物有效性。 朱定祥等50主要從微量元素的研究角度闡述了道地藥材的生物地球化學特征及其研究進展,指出從生物地球化學過程及循環(huán)角度進行中藥道地性研究更具意義。 對中藥道地性的進一步闡明今后應加強中藥材道地性生物地球化學過程及循環(huán)的系統(tǒng)研究，需要從同種藥材不同生長地土壤中微量元素、有機質及微生物這些土壤中最主要生物地球化學過程或因素的含量、組成、形態(tài)、變化、遷移及相互作用，結合當?shù)貧夂?、海拔、地質等因素，從藥材有效成分、微量元素、生藥學、遺傳學等方面對藥材生長環(huán)境及藥材道地性即

19、質量等的影響進行系統(tǒng)的相關性比較研究。通過研究中藥材（植物）生長地環(huán)境地質地球化學特征，主要元素和微量元素的含量、來源、遷移、轉化、吸收，乃至在相關地圈與生物圈之間即植物與其生長環(huán)境之間的全循環(huán)等過程來全面了解環(huán)境對道地中藥材有效成分及遺傳性的影響，探討中藥材道地性的形成的原因和內涵。運用生物地球化學的理論和技術手段研究中藥材及其特定生態(tài)環(huán)境中微量元素，通過對地質背景、土壤及中藥材元素的含量、形態(tài)、分布、遷移、轉化、吸收機理及不同圈層間循環(huán)規(guī)律的研究，同時結合藥材有效成分及遺傳因素進行系統(tǒng)比較，可以更深入了解生態(tài)地理環(huán)境因素對中藥材道地性的影響，系統(tǒng)探討生物地球化學因素或過程對藥材道地性即質量

20、影響的本質、機理和規(guī)律，也可為道地藥材更科學規(guī)范的生產(chǎn)、培育提供理論支撐和技術支持。 【參考文獻】 1王將克,常 弘,廖金鳳，等.生物地球化學M.廣州:廣東科技出版社,1999：1.2王厄舟，徐華洲，劉希福，等.影響中藥道地藥材形成的主要因素J.河北中醫(yī)藥學報,1998，13（2）：30.3朱艷，崔秀明，施莉屏.中藥材道地性的研究進展J. 現(xiàn)代中藥研究與實踐，2006，20（1）：58.4向蘭，楊美華，陳虎彪，等. 論藥材道地性的研究方法J.世界科學技術中藥現(xiàn)代化，2000，2（1）：44.5高宏光，梁鳳書. 道地藥材云木香與微量元素相關性的初步研究J. 云南中醫(yī)中藥雜志, 2006，27（1

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