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植物生态学方法在中药材质量研究中的应用与展望 3 田 雨 陈建华 周秀佳 (上海中医药大学,200032) 柏巧明 (上海群力草药店,200010) A Survey and Prospects on the Research of the Quality of Traditional Chinese Medicinal Materials by Means of Plant Ecology. Tian Yu , Chen Jianhua , Zhou Xiujia (Shanghai University of Tradi2 tional Chinese Medicine, Shanghai200032) ,Bai Qiaoming(Shanghai Qunli Store of Traditional Chinese Medicinal Materials , Shanghai200010) . Chinese Journal of Ecology,2000 ,19 (6) :51 - 53. A brief survey and prospect on the research of the quality of traditional Chinese medicinal materials by means of plant ecology is given in this paper. It is concluded that the new methods and accom2 plish ment in plant ecology ,combined with other related subjects ,should be used fully in this re2 search. Such combination might result in some new disciphines. Key words :the quality of traditional Chinese medicinal materials , method of ecology , applied research , new discipline. 作者简介:田雨,男,36岁,工程师。

1990年毕业于 内蒙古大学生物系植物学专业,获硕士学位,1990 - 1997 年,在内蒙古医药工业研究所从事中蒙药新药的研制工 作,1997年考入上海中医药大学攻读中药学博士学位, 研究方向为中药资源与质量发表论文数篇 中药材是植物在长期进化过程中,通过对环 境的不断适应而形成的较为稳定的品系由于气 候、 土壤、 地形等的不同,一些地区非常适应某些 药材生长,形成了传统的道地药材,如河南的怀地 黄,四川的川连、 川贝,宁夏的枸杞,广西的三七, 甘肃的当归,吉林的人参等随着中医药的不断 发展,人们对中药材的质量问题越来越重视,其药 材质量的生物学本质问题成为药材学研究的热点 之一在这一研究中,植物生态学的理论和方法, 在药材研究的不同历史时期几乎都有渗透,格外 引起人们的关注本文将对此进行三个研究阶段 的综述 1 朴素的本草描述研究阶段 在这一研究阶段,尽管人们还没有完整的植 物生态学的理论和方法,但已有了朴素的生态观, 人们已开始对药材质量的生态学本质问题有了粗 浅的认识但这种认识还停留在朴素的描述上, 并带有很大的经验性如我国最早的药学著作 《神农本草经》 云:“土地所出,真伪新陈,并各有 法”,并指出中药的药性及功能的物质基础是:“或 取其气,或取其味,或取其色,或取其形,或取其 质,或取其性情,或取其所生之时,或取其所产之 地” [2] ,论述了中药材内在质量的物质基础是其产 地的生态环境。

阴阳五行天人合一的学说更是概 括了生物与自然界的有机统一,这与现代生态学 的基本观点不谋而合 《神农本草经集注》 明确指 出:“诸药所生,皆有境界 ⋯⋯多出近道,气力性 理,不及本帮” [4] 明代伟大的药学家李时珍发展了药材质量与 生境关系的研究,他认为:“凡药有酸苦辛咸甘淡 六味,又有寒热温凉四气,寒热温凉四气生于天, 酸苦辛咸甘淡六味成于地” [3]指出了中药性味和 品质与产地气候土壤等生态因子的关系,认为药 材是各种生态因子相互制约的产物在其药学巨 著 《本草纲目》 中,大量列举了这种影响的实例,如 “当归川产者刚而善攻,秦产者力柔而善补;黄芪 出陇西者温补,出白水者冷补;黄连蜀道者粗大, 味极浓苦,疗渴为最,江东者节如连珠,疗痢大 善”;五味子南产者色红,北产者色黑,用滋补药必 生态学杂志 2000 ,19(6)∶51 - 53 Chinese Journal of Ecology 用北产者乃良” [3]李时珍还对影响药材质量的水 土进行了全面论述:“性从地变,质与物迁 ⋯⋯ 将 行药势,独不择夫水哉?”“水性之不同如此,陆羽 烹茶辨天下之水性美恶,烹药者反不知辨此,岂不 戾哉?” 除了水土,他还对气候因素作了论述 “(药 物)生产又南北,节气有迟早,根苗异采收,制造异 法度” [3]。

到了唐代 ,人们更加重视药材品质与产 地土壤与气候的关系,如李氏引唐朝礼部郎中孙 志约为唐本草序云:“动植形生,因地桀性,春秋节 度,感气殊功,离其本土,则质同而效” [18] 2 定性描述时期 在这个时期,人们注意到不同的生态环境对 药材的化学成份有重要影响如有人研究发现, 广州石牌的霍香( Pogostemon cablin),气香醇,含 挥发油较少(茎含0. 1 %～0. 2 % ,叶含0. 4 %) ,但 霍香酮的含量却较高,而海南岛产的霍香挥发油 含量较高(茎含1. 3 % ,叶含3 %) ,但藿香酮的含 量甚微东莨菪( Hyoscyamus albus)在干旱情况 下,其阿托品的含量高达1 % ,在湿润环境下仅含 0.4 %左右远志(Polygala tenuifolia)的主要成 分为皂甙,而总皂甙的含量也因产地不同而有很 大的差异,山西运城产的含总皂甙11. 9 % ,吉林 产的含14. 1 % ,而陕西产的仅5. 46 %[1]同一种 元胡( Corydalis yanhusuo ) , 泰山产的含生物碱量 高于浙江金华[6]穿心莲(A ndrographis panica2 lata) 在北京全日照下,蕾期叶内总内酯含量较隐 蔽下的高10 %～20 %[5]。

不同产地的石菖蒲(A2 corus greminens)挥发油明显不同,广西桂林产的 含96. 67 %的甲基丁香油酚,不含细辛醚,福建闽 候产的含甲基异丁香油酚达32 %以上,浙江宁 波、 杭州产的含50 %左右的细辛醚,而不含甲基 丁香油酚[14]国外对这一领域也有报道,如 Turner曾报道非洲大麻(Cannabis sativa)变种缺 乏大麻二酚,他还发现大麻中的大麻酚的含量随 地理分布而发生变化[17]日本有学者发现,乌头 的强心成分higenamine存在与否取决于采集地区 和植物年龄[20]Redaelli等报告阿根廷、 埃及、 意 大利和保加利亚产的甘菊(Mateicaria chamomil2 la) 花中伞形花内酯(umbelliferone ,7 -羟基香豆 素)和赫尼来林(herniarin)含量有较大差异,前两 国较高(分别为10 %～16 %和55 %～81 %) ,后两 国较低 (7 % ～11 %和39 %～44 %) [15]近年来 , 人们还越来越注意到微量元素在道地与非道地药 材中含量的差异与产地环境密切相关如叶毓琼 等发现川产道地药材中微量元素多高于非道地药 材,而川乌,川白芷等少数道地药材的铁、 铜、 锌含 量则低于非道地药材[12]。

范俊安等研究了川产 道地药材及其微量元素与地质背景的相关性,发 现道地药材微量元素含量高[11] 他认为,不同道 地药材受不同的地质背景控制,同一药材的道地 产区和非道地产区亦受不同地质背景的控制和影 响道地药材中微量元素的差异与地质背景密切 相关[10]有人根据以上研究,进而提出化学生态 型的概念[14]现代的研究表明,植物所处生态环 境的生态因子会通过对调控体内生化反应酶的制 约,产生不同的化学成分由于化学成分的差异, 进而影响到药理作用,如生长在潮湿沼泽地区的 缬草( V aleriana of f icinalis)可失去其疗效;黑龙 江、 内蒙古、 吉林、 辽宁、 甘肃产的大叶柴胡(Bu2 plerum longiradialum)和另一种南方大叶柴胡有 毒,不可作柴胡用[16],欧乌头(Aconitum napellus) 在寒冷环境中可变为无毒[13]有人对产于广东、 广西、 云南和海南产的萝芙木(Rauwolf ia verti2 cillata)的降压作用和毒性比较,证明4处的萝芙 木都具有明显的降压作用,其副作用广东产的最 大,云南次之,广西最小 3 宏观上的定量模型分析研究时期 近年来,国内的学者运用生态学的理论和方 法,结合其他学科的研究手段,使中药材质量研究 进入了定量水平。

如黄泰康等提出利用现代生态 学的方法,建立中药材质量的土壤生态系统模型 和气候生态系统模型然后结合该药材的引种或 家种实例的成分、 药理、 环境分析,以及各地区的 药物地理分析资料进行研究他的土壤系统的数 学模型有3种,一种用系统分析的方法建立,即运 用系统科学的方法建立土壤模型,但由于土壤生 态系统往往属非线形系统,尚无标准方法求解 另外,土壤的一些参数很难确定,土壤系统各分类 之间以及与环境之间物质、 能量的迁移转化速率, 限于目前仪器分析水平,还不可能实现逐一定量 25生态学杂志 第19卷 第6期 表达等,限制了这种模型的建立但对一些简单 土壤系统,经过各种简化假定,运用系统分析建 模,在目前仍然是可以实现的另外一种是根据 物理学、 化学(主要是物理化学)的定律和原理,用 理论演绎方法建立模型第三种方法是根据实验 结果,用数量统计方法建立土壤生态系统的数学 模型对于气候生态系统模型的建立,他提出可 借鉴美国Alabama洲大豆与花生种植区的天气模 拟模型ALWGEN和北京天气模拟模型BJW2 GEN ,并结合气象卫星、 遥感和电子计算机进行模 拟,研究中药材生长的最佳气候模型[19]。

肖小河 等对川产道地药材的生态学实质进行了深入系统 研究,分析了影响其道地性的生态地理因素,除海 拔、 年均气温、 年均降水量、 年日照时数、 年均相对 湿度外,他还和范俊安等提出了地质背景对川产 药材的制约作用,认为地质背景系统通过其外延 的 “岩石-土壤-药用植物” 向量系统,完成了地 质大循环与生物小循环的统一,从而制约道地药 材的分布,生长发育及产量和品质肖氏在研究 中还运用了模糊数学方法,与现代计算机技术相 结合,建立了川产道地药材生态因素的数学模型, 定量与定性分析相结合刻画了川产道地药材的气 候生态适应性,并提出了生产合理布局的设想,其 结论较客观[8～10]近年来,肖小河还运用现代物 种生物学,群体生态学,区系地理学等原理和方 法,定性定量地刻画道地药材基原起源与演化规 律及生态中心和分化中心区域,基原居群变异幅 度和性质,阐述道地药材形成的生物学实质,他还 尝试建立一套动态且定量化的具有中药药性与资 源生态特色的中药真伪优劣鉴别与道地药材品质 评介体系和方法[8] 4 展 望 4.1 中药材是药用植物在长期进化过程中形成 的相当稳定的品系,种群的变异与对环境的适应 是其形成的原因。

其形成过程受多种因素,如区 系地理起源、 气候土壤、 地质背景、 其所在群落以 及生态系统,甚至交通、 经济、 文化等人为因素的 影响,并且这种影响并不是这些因素的简单加权, 而是一种复杂的综合效应因而,孤立地研究单 个或几个因子对其影响,有其极大的局限性笔 者认为,应把研究的着眼点放在。