藥用植物栽培學(xué)

第三節(jié)藥用植物產(chǎn)量與品質(zhì)形成

生物產(chǎn)量指全生育期內(nèi)通過光合作用和吸收作用，即通過物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化所生產(chǎn)和積累的各種有機物的總量。生物產(chǎn)量通常不包括根系（根和根莖類除外）。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量指目標(biāo)產(chǎn)品的收獲量。藥用植物中可供直接藥用或供制藥工業(yè)提取原料的藥用部位產(chǎn)量為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量占生物產(chǎn)量的比例，即生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的效率，稱為經(jīng)濟(jì)系數(shù)或收獲指數(shù)。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量＝生物產(chǎn)量×經(jīng)濟(jì)系數(shù)1精選ppt根和根莖類1牛膝2丹參3地黃4何首烏5人參2精選ppt全草類1蒲公英2淫羊藿3荊芥4穿心蓮5薄荷6麻黃3精選ppt果實、種子類1五味子2豆蔻3山茱萸花類4精選ppt皮類1杜仲2肉桂3厚樸5精選ppt菘藍(lán)何首烏6精選ppt同一藥用植物，因栽培的目不同，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的概念也不同。如植物忍冬的花蕾作為收獲對象時，可得到中藥材金銀花；藤為收獲對象則得到中藥材忍冬藤。葫蘆科植物栝樓，雄株以根為收獲對象，得到藥材天花粉；雌株以果實為收獲對象，果實的不同組織為不同用途的藥材——瓜蔞、瓜蔞皮、瓜蔞仁。

7精選ppt藥用植物的產(chǎn)量是指單位土地面積上藥用植物群體的產(chǎn)量，即由個體產(chǎn)量和個體數(shù)量構(gòu)成。由于藥用植物種類不同，構(gòu)成產(chǎn)量的因素各異。單位土地面積上的藥用植物產(chǎn)量隨產(chǎn)量構(gòu)成各因素而變化（下表）。藥用植物類別產(chǎn)量構(gòu)成因素根類株數(shù)、單株根數(shù)、單根鮮重、干鮮比全草類株數(shù)、單株鮮重、干鮮比果實類株數(shù)、單株果實數(shù)、單果鮮重、干鮮比種子類株數(shù)、單株果實數(shù)、每果種子數(shù)、種子鮮重、干鮮比葉類株數(shù)、單株葉片數(shù)、單葉鮮重、干鮮比花類株數(shù)、單株花數(shù)、單花鮮重、干鮮比皮類株數(shù)、單株皮鮮重、干鮮比8精選ppt干物質(zhì)積累動態(tài)是Logistic曲線（"S"形曲線）模式，經(jīng)歷緩慢增長期、指數(shù)增長期、直線增長期和減慢停止期。相對生長率（RGR）:即單位時間內(nèi)單位重量植株的重量增加值.凈同化率（NAR）。表示單位葉面積在單位時間內(nèi)的干物質(zhì)增長量。葉面積比率（LAR）。葉面積與植株干重之比（L/W）稱葉面積比率，即單位干重的葉面積。植物生長率（CGR）。又叫做群體生長率，表示單位時間、單位土地面積上所增加的干物重。藥用植物產(chǎn)量取決于葉面積指數(shù)，葉面積指數(shù)隨藥用植物種類、生育時期、種植密度及栽培環(huán)境等變化。

9精選ppt二、藥用植物品質(zhì)及其形成

（一）藥用植物品質(zhì)的內(nèi)涵

藥用植物品質(zhì)關(guān)系到中藥質(zhì)量及臨床療效。評價指標(biāo)：一是化學(xué)成分，主要指藥用成分或活性成分的多少，以及有害物質(zhì)如化學(xué)農(nóng)藥、有毒金屬元素的含量等；二是物理指標(biāo)，主要是指產(chǎn)品的外觀性狀，如色澤、質(zhì)地、大小、整齊度和形狀等。1化學(xué)成分藥用植物的功效是由所含的有效成分或叫活性成分作用的結(jié)果?；钚猿煞趾?、各種成分的比例等是衡量藥用植物產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標(biāo)。中藥防病治病的物質(zhì)基礎(chǔ)是其所含化學(xué)成分，目前已明確的藥用化學(xué)成分種類有：糖類、苷類、木質(zhì)素類、萜類、揮發(fā)油、鞣質(zhì)類、生物堿類、氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和酶、脂類、有機酸類、樹脂類、植物色素類及無機成分等。

10精選ppt（1）糖類和苷類。糖類(carbohydrates)是植物光合作用的初生產(chǎn)物，它可作為植物的貯藏養(yǎng)料和骨架。在新陳代謝中，糖可以合成植物中的絕大部分成分。山藥、大棗、地黃、黃精這些具有滋補、強壯作用的藥材均含有大量的糖類。許多糖類及由糖和非糖物質(zhì)結(jié)合生成的苷類(glycoside)具有重要的生理活性。按照糖基個數(shù)，分為單糖、低聚糖和多糖三類。

D-木糖D-核糖L-阿拉伯糖11精選ppt按苷鍵原子分類：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。按苷元類型：黃酮苷、蒽醌苷、香豆素苷按植物體內(nèi)存在狀態(tài)：原生苷、次生苷按苷特殊性：皂苷按生理作用：強心苷按糖的種類和名稱：木糖苷、葡萄糖苷按單糖基的數(shù)目：單糖苷、雙糖苷按糖鏈的數(shù)目：單糖鏈苷、雙糖鏈苷、三糖鏈苷12精選ppt紅景天苷（醇苷）

苦杏仁苷（氰苷）13精選ppt（2）皂苷類。皂苷類(saponins)化合物的水溶液，經(jīng)振搖后產(chǎn)生持久性像肥皂樣的泡沫而得名。根據(jù)皂苷配基的結(jié)構(gòu)分為三萜皂苷(triterpenesaponins)和甾體皂苷(steroidsaponins)兩大類。三萜皂苷主要分布在豆科、五加科、毛茛科、傘形科、葫蘆科、鼠李科和報春花科等植物中。甾體皂苷是一類以螺甾烷為糖苷配基的皂苷類化合物，主要分布于薯蕷科、百合科、玄參科和龍舌蘭科等植物中。

毛地黃皂苷14精選ppt（3）強心苷類（cardiacglycoside）是藥材中具有強心作用的甾體苷類化合物。地高辛、西地蘭、毛地黃毒苷等化合物的制劑已廣泛應(yīng)用于臨床，用于治療充血型心力衰竭及節(jié)律障礙等心臟疾病。該類化合物主要分布于夾竹桃科、玄參科、百合科、十字花科、毛茛科、蘿摩科和衛(wèi)矛科等植物中。15精選ppt（4）生物堿類（alkaloids）是一類存在于天然生物界中含氮原子的堿性有機化合物。生物堿廣泛分布于植物界約100余科的植物中。麻黃堿具有松弛支氣管平滑肌、收縮血管、興奮中樞神經(jīng)的作用，臨床用于治療哮喘。小檗堿分布于黃連、黃柏、十大功勞及三棵針等植物中，具有抗菌、消炎作用，用于治療腸道感染、菌痢等。長春花的長春堿、長春新堿具有抗腫瘤作用。秋水仙堿麻黃堿16精選ppt（5）醌類(quinones)主要有苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌四種基本母核。大黃中含有的二蒽酮番瀉苷類成分經(jīng)腸道細(xì)菌的生物轉(zhuǎn)化生成大黃酸蒽酮，具有極強的瀉下作用。從紫草獲得的紫草素和異紫草素等萘醌類衍生物，具有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用。從丹參根中提取的菲醌類化合物丹參醌類成分具有抗菌、擴(kuò)張冠狀動脈作用。17精選ppt（6）香豆素類（coumarines）是鄰羥基桂皮酸的內(nèi)酯，具有芳香氣味。主要分布在傘形科、豆科、菊科、蕓香科、茄科、瑞香科及蘭科等植物中。如補骨脂內(nèi)酯具有光敏活性作用，用于治療白斑病。奧斯腦具有抑制乙型肝炎表面抗原的藥理活性。海棠果內(nèi)酯具有很強的抗凝血作用。濱蒿內(nèi)酯是生藥茵陳蒿平肝利膽、松弛平滑肌的主要活性成分。

18精選ppt

（7）黃酮類(flavononids)主要分布于高等植物的水龍骨科、銀杏科、小檗科、豆科、蕓香科、唇形科、菊科和鳶尾科中，在低等植物中少見。許多黃酮類化合物具有極強的生物活性。銀杏雙黃酮、槲皮素、葛根素、蘆丁等均具有擴(kuò)張血管作用，用于治療冠心病。山楂黃酮、山柰酚等具有降低血脂及膽固醇作用。異甘草糖苷配基及大豆素具有解除平滑肌痙攣作用。黃芩苷、水飛薊素有很強的保肝作用，用于治療急性、慢性肝炎、肝硬化及多種中毒性肝損傷。從南美產(chǎn)藥用植物Verbena

分離到一種雙黃酮類化合物，具有增強腦神經(jīng)成長因子(NGF)活性的藥理作用，有望開發(fā)治療老年癡呆癥的藥物。

19精選ppt木樨草素槲皮素蘆?。?）-兒茶素20精選ppt大豆素葛根素21精選ppt銀杏雙黃酮素水飛薊素22精選ppt（8）萜類和揮發(fā)油。萜類化合物(terpenoids)是以異戊二烯為基本單位的聚合體及其衍生物。萜類化合物種類繁多，自然界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約22000種。包括單萜類、倍半萜類、二萜類等）。單萜類的含氧衍生物（醇類、醛類、酮類）具有較強的香氣和生物活性，是醫(yī)藥、食品和化妝品工業(yè)的重要原料，常用作芳香劑、防腐劑、矯味劑、消毒劑及皮膚刺激劑。倍半萜類化合物具有揮發(fā)性，多以醇、酮、內(nèi)酯、苷類和生物堿形式存在。倍半萜內(nèi)酯類化合物具有抗炎、解痙、抑菌、強心、降血脂、抗原蟲和抗腫瘤等藥理活性。黃花蒿中分離到的青蒿素具有很強的抗瘧原蟲生物活性，臨床用于治療惡性瘧疾。二萜類廣泛分布于植物分泌的乳汁、樹脂中，松柏科植物多含有二萜類化合物，紫杉醇(taxol)是從紅豆杉等植物中分離到的抗腫瘤化合物，臨床上用于治療卵巢癌、乳腺癌和肺癌。23精選ppt開鏈單萜24精選ppt無環(huán)倍半萜25精選ppt鏈狀二萜環(huán)狀二萜26精選ppt二倍半萜27精選ppt揮發(fā)油(volatileoils)又稱精油，是一種常溫下具有揮發(fā)性、可隨水蒸氣蒸餾、與水不相混溶的油狀液體。大多數(shù)揮發(fā)油具有芳香氣味。揮發(fā)油主要分布于松科、柏科、馬兜鈴科、木蘭科、蕓香科、薔薇科、傘形科、唇形科、菊科及姜科等植物中。存在于腺毛、油室、油細(xì)胞或油管中。揮發(fā)油所含成分復(fù)雜，主要由萜類（單萜、倍半萜）、芳香族化合物、脂肪族化合物組成。樟腦油含樟腦約50%。薄荷油含薄荷醇約8%。桂皮醛存在于桂皮油中，甲基丁香酚占細(xì)辛揮發(fā)油的51%，茴香醚為八角茴香油和茴香油中的主成分。

28精選ppt29精選ppt（9）其他成分。木脂素(lignans)是由苯丙素氧化聚合形成的一類化合物，有二聚物、三聚物或四聚物。五味子中含有的五味子素甲及其同系物是一類聯(lián)苯環(huán)辛烯類木脂素，具有保肝、降低血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶的藥理作用。臨床上用于治療慢性肝炎。五味子酚具有抗脂質(zhì)過氧化和清除氧自由基作用，五味子素醇甲具有中樞神經(jīng)鎮(zhèn)靜作用。環(huán)烯醚萜(iridoids)是單萜類化合物。山梔子主要成分梔子苷和京尼平苷具有顯著的生物活性，京尼平苷具有瀉下作用和促進(jìn)膽汁分泌的利膽作用。地黃的降血糖的活性成分為梓醇，該化合物還具有利尿和緩下功效。

30精選ppt藥材中所含的藥效成分有的2～3種，有的含多種。有些成分含量雖微，但生物活性很強。含有多種藥效成分的藥材，其中必有一種起主導(dǎo)作用，其他是輔助作用。每種藥材所含成分的種類及其比例是該種藥材特有藥理作用的基礎(chǔ)，單純關(guān)注藥效成分種類不看比例是不行的。藥材的藥效成分種類、比例、含量等都受環(huán)境條件的影響，是在特定的氣候、土質(zhì)、生態(tài)等環(huán)境條件下的代謝(含次生代謝)產(chǎn)物。有些藥用植物的生境獨特，我國雖然幅員廣大，但完全相同的生境不多，這可能就是藥材道地性的成因之一。在栽培藥用植物時，特別是引種栽培時，必須檢查分析成品藥材與常用藥材或道地藥材在成分種類上，各類成分含量比例上有無差異。這也是衡量栽培或引種是否成功的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。

31精選ppt2農(nóng)藥殘留物與重金屬等外源性有害物質(zhì)栽培藥用植物有時需使用農(nóng)藥，雖然藥用器官禁用，但也應(yīng)檢查有無化學(xué)農(nóng)藥殘留。殘留物超過規(guī)定者禁止作為藥材。目前，我國規(guī)定禁止使用的農(nóng)藥及農(nóng)藥（BHC、DDT等）、重金屬（Pb、Cd、Hg、Cu、As）的安全限量見附錄4和附錄5。

3色澤色澤是藥材的外觀性狀之一，每種藥材都有自己的色澤特征。許多藥材本身含有天然色素成分，有些藥效成分本身帶有一定的色澤特征。不同質(zhì)量的藥材采用同種工藝加工或相同質(zhì)量的藥材采用不同工藝加工，加工后的色澤，不論是整體藥材外觀色澤，還是斷面色澤，都有一定的區(qū)別。所以色澤又是區(qū)別藥材質(zhì)量好壞，加工工藝優(yōu)劣的性狀之一。

32精選ppt

4質(zhì)地、大小與形狀藥材的質(zhì)地既包括質(zhì)地構(gòu)成（如肉質(zhì)、木質(zhì)、纖維質(zhì)、革質(zhì)和油質(zhì)等），又包括藥材的硬韌度（如體輕、質(zhì)實、質(zhì)堅、質(zhì)硬、質(zhì)韌、質(zhì)柔韌(潤)及質(zhì)脆等）。堅韌程度、粉質(zhì)狀況，是區(qū)別等級高低的特征性狀。藥材的大小，通常用直徑、長度等表示，絕大多數(shù)藥材個大者為最佳，小者等級低下。個別藥材(如平貝母)有規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的，超過規(guī)定的平貝母列為二等。藥材的形狀是傳統(tǒng)用藥習(xí)慣遺留下來的商品性狀，如整體的外觀形狀（塊狀、球形、心形、腎形、圓柱形及圓錐狀等），紋理情況，有無抽溝、彎曲或卷曲、突起或凹陷等。

用藥材大小和形狀進(jìn)行分等是傳統(tǒng)方法。將藥效成分與外觀性狀結(jié)合起來分等分級才更為科學(xué)。

33精選ppt(二)藥用植物品質(zhì)形成的生理生化基礎(chǔ)品質(zhì)則取決于所形成的特定物質(zhì)，并隨種質(zhì)、品種類型和環(huán)境條件而有很大變化。這是由系統(tǒng)發(fā)育過程中生理生化作用所形成的機能決定的。藥用植物產(chǎn)品器官多樣，化學(xué)成分亦多種多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效用各異，其品質(zhì)和產(chǎn)量都是通過生長發(fā)育和代謝活動及其他生理生化過程實現(xiàn)的。初生代謝產(chǎn)物（primarymetabolites）通過體內(nèi)一系列酶的作用使光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化，形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的次生代謝產(chǎn)物（secondarymetabolites）。藥用植物活性成分絕大多數(shù)為次生代謝產(chǎn)物。途徑有四條：莽草酸、氨基酸、乙酸、甲瓦龍酸產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，亦有混合途徑。34精選ppt藥用植物代謝類型可分為糖類與蛋白質(zhì)類。含鞣質(zhì)、油脂、樹脂及樹膠等的多為糖類代謝類型；含生物堿等的多為蛋白質(zhì)類代謝類型。藥用植物品質(zhì)形成決定于代謝途徑。代謝活動是在酶的控制下進(jìn)行的，也就是由植物個體的遺傳信息，通過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯生成的酶來決定其代謝途徑與能力。這一過程與外界環(huán)境條件有密切關(guān)系。如栽培中增加磷、鉀和創(chuàng)造濕潤環(huán)境，可促進(jìn)糖類代謝過程，提高油脂等物質(zhì)累積；氮素營養(yǎng)和適度干旱條件，促進(jìn)蛋白質(zhì)和氨基酸轉(zhuǎn)化，加速生物堿等有效成分的積累。35精選ppt（三）影響藥用植物品質(zhì)形成的因素

1對藥材外觀性狀、質(zhì)地和氣味的影響因素藥材的色澤、形狀、質(zhì)地及氣味等是鑒別藥材品質(zhì)的重要內(nèi)容，是由藥用植物種類、品種的遺傳性和外界環(huán)境條件決定的。例如內(nèi)蒙古梁外、巴盟等地的甘草有光澤，粉性足，斷面光滑而味甜，質(zhì)量佳；而新疆阿克蘇、庫爾勒等地的脹果甘草無光澤，粉性差，味先甜而后苦，質(zhì)量較次。多年生藥用植物的品質(zhì)與栽培年限關(guān)系也很密切。如黃芪根6～7年生品質(zhì)好；芍藥3～4年采收為佳。采收季節(jié)、時間也極重要。36精選ppt2有效成分積累的影響因素（1）遺傳物質(zhì)

每種植物都有其獨特的生物發(fā)育節(jié)律，植物遺傳差異是造成其品質(zhì)變化的內(nèi)因。我國忍冬屬植物有98種，其中有10多種植物的花蕾作為金銀花用，含有綠原酸、異綠原酸等多種有效成分，但由于藥用植物種類不同，其有效成分各異。

不同種忍冬金銀花藥材主要化學(xué)成分分析（%）

植物名忍冬紅腺忍冬山銀花毛花柱忍冬綠原酸6.012.613.283.4

總黃酮2.140.671.480.5237精選ppt（2）生長年限藥用植物體內(nèi)有效成分的形成和積累也與生長年限密切相關(guān)。一年生甘草的根長25～80cm，根部直徑1.5～12.0mm；第二年增長最快、增重為第一年的160%左右；第三年實生根重量、長度、直徑增長較明顯，甘草酸、水溶性浸出物符合藥典標(biāo)準(zhǔn)，甘草宜在第三年秋季采收。（3）物候期藥用植物體內(nèi)有效成分的累積，不僅隨不同株齡有很大變化，而且隨季節(jié)、物候期而變化。地上部分入藥的，以生長旺盛的花蕾、花期有效成分積累高；地下部分入藥的，休眠期積累高。38精選ppt（4）不同器官與組織不同部位的有效成分積累規(guī)律不同。如薄荷主要有效成分是薄荷醇、薄荷酮等揮發(fā)油類以及黃酮類成分；栽培薄荷以獲得薄荷醇型（或薄荷醇+薄荷酮型）為主。經(jīng)測定，不同部位葉片中精油成分差異很大，莖上部至下部葉含薄荷醇量逐漸增高，而薄荷酮含量逐漸減少。（5）環(huán)境條件

當(dāng)歸主要有效成分揮發(fā)油，在半干旱、涼爽和多光的甘肅的“岷歸”達(dá)0.65%。而在少光潮濕的四川漢源的“川歸”為0.25%，麗江“云歸”居中為0.59%?？梢姷乩憝h(huán)境的影響明顯。39精選ppt甘肅岷縣當(dāng)歸GAP種植基地40精選ppt藥用植物各種生化反應(yīng)的原料（物質(zhì)、能量和信息）部分來自空氣，受氣溫、光照、水分等因素影響；另一部分則由植物根系從土壤中吸取，“地質(zhì)背景系統(tǒng)”（GBS）制約著其的分布、生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)。環(huán)境條件對品質(zhì)的影響是復(fù)雜的，在不同生態(tài)因子作用下，活性物質(zhì)變化與生態(tài)因子影響植物的代謝過程密切相關(guān)。因此，深入研究掌握各種生態(tài)因子，特別是主導(dǎo)生態(tài)因子對藥用植物代謝過程的作用關(guān)系