谈药品质生态学 一个新兴交叉学科.docx

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谈药品质生态学一个新兴交叉学科

谈药品质生态学:

一个新兴交叉学科

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　　中药品质生态学（QECM）是一门新兴的生态学研究前沿领域，其在理论和应用方面的研究成果，已得到学界关注。

随着中药质量学、药用植物生态学、中药栽培学、分子生物学、遗传学及土壤学等多学科理论和技术的渗入，中药品质生态学已形成一门综合交叉学科，中药品质与生态的联系得到较好阐明，并在实际中得到了广泛应用。

为推进中药标准化、现代化、国际化，确保中药资源可持续利用和生态系统可持续发展，急需建立中药品质生态学这一新兴学科，应用其理论指导解决中药品质下降、不稳定、不可控、生态破坏退化、生态安全及资源合理应用等问题。

但中药品质生态学尚处于初步发展阶段，当前研究还较散乱，没有明确焦点，其理论体系和技术方法有待商榷。

因此有必要对中药品质生态研究进行理论阐述和知识梳理，总结提炼，使之系统化，建立中药品质生态学的理论基础框架，并进一步深化研究。

本文首次提出中药品质生态学的概念，分析了历史背景与发展，介绍了中药品质生态学的研究内容，总结了中药品质生态学的基本理论、研究方法。

展望了中药品质生态学科发展方向。

　　1概念

　　中药品质生态学是由中药品质学和生态学复合而成的综合性交叉应用学科。

是以中药品质为研究对象，应用生态学原理与方法，探索中药品质与生态系统中的相互联系及其作用机制，并在实际中加以应用的一门新兴学科。

旨在从基因、细胞、组织、个体、种群、群落、生态系统等微观、介观、宏观不同层次上把握中药品质形成的生态学规律。

为科学揭示优质（道地）药材形成科学内涵，合理保护与利用优质（道地）药材，保障中药材安全、有效、可控、稳定与可追溯提供理论依据和技术支撑。

从而实现中药资源的可持续利用和生态系统可持续发展。

中药品质生态学研究应包括中药材的形态品质、产量品质、化学品质、生态品质、遗传品质及效用品质等。

中药品质学是研究植物类、动物类和矿物类的品质规律及其应用的学科。

品质规律包括中药的品质形成及品质效果的规律系统。

具体而言中药品质学是研究中药的品质要素、品质特性、品质评价，其目的是探究中药品质的本质和规律，保证中药质量，保障中药生产、流通和使用各环节品质稳定、可控的学科。

生态学（ecology）是研究生物与环境（包括非生物环境和生物环境）之间相互关系的学科。

为德国生物学家恩斯特·海克尔提出的概念。

人类需要应用生态学理论调整人与自然、资源以及环境的关系。

生态学最终目标为实现人与自然的协调和谐发展和可持续发展。

中药品质生态学与中药品质学、生态学三门学科的研究对象与目标的比较区别。

　　2产生历史与发展

　　2.1产生的社会背景中药品质生态的朴素环境生态观早在秦汉时期已萌发，《神农本草经》（公元200年）曰:

药有“土地所出，真、伪、陈、新”，这是有关中药品质与产地的最早论述。

之后有关中药品质生态学的记载屡见不鲜。

如梁《本草经集注》载:

“诸药所生，皆有境界…”。

唐《新修本草》曰:

“动植形成，因方舛性…离其本土，则质同而效异。

”“方”即产地、或地形、气候、土壤等生态环境条件。

《千金翼方》设“药出州土”专论，强调“用药必依土地”，并列举了519种中药的产地分布。

宋《本草衍义》云:

“凡用药必须择土地所宜者…。

”金《用药法象》载:

“凡诸草木昆虫，产之有地，失其地，则性味少异。

”明《本草纲目》载:

“当归川产者刚而善攻，秦产者力柔而善补，五味子南产者色红，北产者黑，用__滋补药必用北产者良”。

清《植物名实图考》“草类”按生态原则排列，多为南方或边疆植物，呈现区域性。

此外，《本草纲目拾遗》、《本草崇原》、《本草问答》、《药性变迁论》以及近代的《药物出产辨》等，这些本草著作详细记载了中药产地、生态、栽培等内容，可见朴素环境生态观贯穿历代本草，我国先人很早就将朴素的中药品质生态学术思想应用到生产实践。

1960年开展了第一次全国中药资源普查。

编撰了建国后我国首部内容较完备的中药巨著《中药志》。

1966年开始第二次全国中药资源普查和中草药运动。

大力发展常用中药的种植，如野生引种栽培，然而引种的盲目性，出现了新的中药品质与生态学问题，如“南药北移”、“北药南移”中，东北人参在南方种成了胡萝卜，导致品质下降，品种退化以及生物多样性衰退等。

1983—1987年全国进行了第三次全国中药资源普查。

主要包括中药资源种类分布、数量质量、保护管理、中药区划及区域开发等。

此次普查引入了生态学的理论和方法，编著出版了《中国中药区划》、《中国中药资源》、《中国中药资源丛书》等。

　　“六五”（1981—1985年）期间，“中药材同名异物的系统研究”对贝母、金银花、大黄等类中药材同名异物混乱品种进行了系统研究，着重在地理分布、生态、植物形态、生药性状、商品规格等方面进行比较。

“七五”（1986—1990年）和“八五”（1991—1995年）期间，对213类中药材进行了“品种整理与质量评价”的系统研究。

对多来源中药进行本草考证、生药鉴定、化学成分等系统研究，重要著作有《新华本草纲要》1～3册（1988—1991年）。

“九五”期间开始支持道地药材的规范化种植。

本阶段的主要标志性著作为胡世林主编《中国道地药材》、《中国道地药材原色图说》。

此后，在“十五”、“十一五”、“十二五”期间国家先后支持了200多种中药材规范化种植项目研究。

国家还设立“重大新药创制”科技重大专项、“973”计划、“863”计划、国家科技支撑计划、科技资源平台建设专项、自然科学基金等项目，支持了诸多中药材的研究与创新，取得了一系列成果，在此期间形成了许多学术专著。

如陈士林主编的《中国药材产地生态适宜性区划》、《中药资源可持续利用导论》，黄璐琦主编的《分子生药学》、《中药资源生态学》，谢宗万主编的《中药品种理论与应用》，万德光主编的《中药品种品质与药效》、《中药品质研究-理论、方法与实践》、《中华本草》30卷和4个民族卷、《新编中药志》1～4册等。

新时期在多学科交叉和新技术的助推下，针对当前中药品质与生态学研究存在的问题，形成了中药材品质生态研究的一些新视角和新理论，助推中药品质生态学科的形成。

进入21世纪，国家对中药的发展高度重视，先后出台了几个具有标志性的《纲要》，如《中药现代化发展纲要（2002—2010年）》，中药产业被列为“国家战略性产业”;《中医药创新发展规划纲要（2006—2020年）》，“中医药传承与创新发展”被列为重点任务;《中医药发展战略规划纲要（2016—2030年）》，提出了中药产业提升及海外发展的导向性战略。

为中药品质生态学的建立奠定了深厚的社会基础。

　　2.2产生的学术背景

　　2.2.1药用生物生态型研究进展生态型的分化形成与其所在环境变化及其选择压力相关。

陈士林课题组提出了“生态型是道地药材形成的生物学本质”的学术观点。

认为长期栽培的药用生物在自然选择和人工培育的过程中产生了适应于不同气候、不同土壤及耕作制度的生态型。

即物种内对不同生态环境长期适宜与选择产生了中药材生态变异和生态型的分化。

黄林芳对中药材生态变异与生态型的分化和形成进行了深入探讨，对中药材生态型划分了地理生态型、气候生态型、化学生态型、群落生态型、品种生态型5类。

如根据气候地理和形态特征，余甘子可划分为干热区、较湿润区和湿润区，阐明了不同生态型区余甘子对环境适应能力。

根据生理生态和性状等特征可将内蒙古伊克昭盟产甘草划分为梁地型甘草、沙地型甘草、滩地型甘草3种生态型。

陈士林对川贝母分布的6种适宜群落生态类型进行划分:

窄叶鲜卑花灌丛、理塘杜鹃灌丛、硬叶灌丛、金露梅+绣线菊灌丛、香柏灌丛、珠芽蓼+圆穗蓼草甸。

挥发油型化学生态型在芳香性中药中较为普遍，如樟科樟属樟有脑樟型、芳樟型、桉樟型和黄樟型。

樟的化学生态型与经度和纬度有关，呈现显著地理分布，且不同化学型的挥发油抑制大鼠炎症强度有差异。

当药用植物种成为栽培植物或农作物时，出现品种生态型。

如栽培红花品种类型，通过黄酮类成分检测，显示不同程度的药用价值;经过长期的自然变异和人工选育，人参已形成性状稳定的大马牙、二马牙、长脖、圆膀等类型，以大马牙产量高。

很多生态型的变异往往伴随者生态（气候、地理）及品质（化学成分与性状）的共同演化。

如“沙漠人参”肉苁蓉在新疆与内蒙古主产地分别形成了2个不同气候生态型、地理生态型及化学生态型。

具有不同的气候特征、外观性状、化学成分与遗传特征。

基于化学成分及生态特征的西洋参研究表明国产西洋参可分为人参皂苷Rb1-Re山海关外型及Rg2-Rd山海关内型两大化学生态型;同时在气候特征上亦存在山海关内与山海关外两种生态型，提示西洋参的化学生态型的形成与其所在生态环境变异相关。

研究发现不同生态型黄芪的黄酮类成分及黄芪甲苷含量高低顺序为鞭杆芪>直根芪>二叉芪>鸡爪芪。

　　2.2.2中药品质与环境相关性研究进展黄林芳等对高含量青蒿素的黄花蒿在中国的潜在分布区进行了分析。

研究表明黄花蒿的核心产区集中在武陵山区，活动积温、日照、湿度、年降水量与青蒿素含量相关程度较高。

同时还开展了羌活、石斛、大黄等药材的品质与生态因子分析，研究表明日照时数、海拔、年降水量是影响羌活中羌活醇、异欧前胡素累积的主要因素。

土壤类型与铁皮石斛多糖富集正相关，年降水量与金钗石斛中石斛碱含量正相关，温度与鼓槌石斛的毛兰素含量相关。

贾光林等开展了有效成分与温度、光照、水分、大气、土壤等生态因子的相关研究。

研究表明影响人参皂苷富集的关键生态因子主要是温度，适宜低温利于人参皂苷的富集。

郭兰萍等研究发现降雨量和高温分别是影响苍术挥发油含量的生态主导因子和生长发育的生态限制因子。

姚欣等发现一月最低温是影响牛蒡子千粒重的关键因子，土壤中Zn含量是影响牛蒡苷元含量、质量百分比和粒数百分比的关键因子。

深化了对中药品质形成的生理生化过程和生态学机制的认识。

　　2.2.3药用植物品质生态学研究进展陈士林等开展了川贝母（松贝）品质与土壤生态的相关性研究。

研究表明土壤元素K，Mn，Zn，P的含量差异是松贝品质差异的重要因子。

肖小河等开展了乌头品质生态学研究。

考察了乌头生物总碱、单株产量与N，P，K等10种土壤生态因子的相关性，并进行产地多指标综合评价。

为附子种源优选及乌头生产布局提供依据。

张逢春开展了羊蹄的品质生态学研究，考察吉林市4个野生自然居群不同生境下羊蹄的生长规律和蒽醌类有效成分的变化规律及抗真菌活性，并应用ISSR分子标记技术研究了其遗传多样性。

结果表明不同生境羊蹄的药用成分和药用价值不变，羊蹄的品质不变，羊蹄种内存在遗传多样性，野生居群间存在遗传变异但遗传结构改变不大，其遗传多样性与羊蹄的环境适应能力正相关。

　　2.3产生的技术

　　背景中药品质生态学的产生还需要技术条件。

随着科学技术的进步，各种新技术新方法在中药品质生态的领域中不断被应用与开发，近几年，分析化学、分子生物学、地理信息学等其他学科的方法与技术也不断引入中药品质生态学的研究与开发。

　　2.3.1中药质量评控技术由于中药品质的重要载体-药用生物的次生代谢产物或化学信号物质极其微量，一般为毫克、微克甚至纳克水平。

只有到气相色谱和液相色谱技术才能对微量化学物质进行精确定性与定量分析。

针对中药、天然药物及其复方的复杂的体系，将色谱-光（质）谱联用、指纹图谱及生物鉴定等多技术相结合，利用化学计量学等方法进行多元分析，从整体上全面地评价与控制中药和天然药物的质量。

LC-MS联用技术为中药多种成分的定性和定量分析具有优势。

如何首乌、大黄和虎杖中所含酚酸类、黄酮类、二苯乙烯类和蒽醌类化合物的同时检测和鉴定。

　　2.3.2中药材产地生态适宜性分析技术自2001年，中国医学科学院药用植物研究所运用3S技术（遥感技术R