南药资源的保护与可持续利用分析

【摘要】 　　对近年来南药资源的保护与可持续利用研究工作进行述评。认为近年来南药资源的保护与可持续利用研究进展主要包括：华南药用植物种质资源库建设;采用DNA条形码技术、有效成分生物合成相关功能基因的克隆和鉴定技术开展品种鉴定及种质优化改良;优良品种的选育。以上成果的取得将对解决南药面临部分野生资源濒危、种质退化等问题，为进一步开展南药资源保护和合理开发利用的研究具有积极意义。
【关键词】 南药 种质资源 品种鉴定 品种培育
　　中药资源是我国中医药事业发展的物质基础，也是中医药参与国际竞争的优势之一。由于多年来对中药资源的保护、合理开发利用认识不足，对中药资源过度经营和利用，加上城镇化、工业化的迅速发展和生态环境污染等因素的影响，致使中药资源面临萎缩和部分品种枯竭，影响了中医药事业的可持续发展。开展中药资源保护和合理开发利用的研究，对中医药事业的发展，尤其是对中药现代产业的发展具有重大的战略意义。本文围绕南药资源的保护与可持续利用研究，综述了近年来的主要研究进展。
　　1 南药资源概况[1]
　　南药又称为岭南中药，使用历史悠久，最早的实物记载可追溯到西汉时期。已知岭南最早的动、植物志为汉代《南裔异物志》，其中记录了药用动植物的名称。公元306年，东晋·葛洪在广东种植中草药和炼丹，所著《肘后备急方》、《抱朴子》等医药专著流传后世，影响深远。晋之后，历代岭南医疗和药事活动非常活跃，本草书籍极为丰富，岭南人通过不断发掘、种植和应用具有明显地域特点的岭南中草药，逐步成为祖国医药学的一个重要流派。
　　岭南地区泛指南方五岭山脉以南广东、广西、海南3省区的陆地和海岛，地处我国热带、南亚热带、中亚热带区域，具有有利于动植物生长的得天独厚的地理生态特点，自然形成了一个种质多样、生境优越的天然药用植物种质资源库。据资料统计，岭南地区药用资源有4 500种以上，占全国药用资源种类的36%，其中陆地资源中植物类约有4 000种。岭南中药材资源种类繁多，特产南药、广药品质优良。如春砂仁、广藿香、巴戟天、化橘红、高良姜、益智仁、何首乌、广豆根、广金钱草、鸡血藤、槟榔等道地药材，具有明显的地域特色和优势。此外，岭南还成功引种驯化豆蔻、丁香、肉桂、马钱子、大风子、檀香、印度藤黄等30多个南亚和东南亚品种，诃子、云木香、安息香、千年健等品种也被成功引种或由野生变家种。广东作为全国商品中药材主要集散地之一，药材资源丰富。据中药材资源普查，包括当时归属广东省管辖的海南岛在内，中药材资源共有2 645种，其中药用植物2 500种，药用动物120种，药用矿物25种。据统计，广东境内鼎湖山国家自然保护区共有药用植物193科677属1 077种，罗浮山有1 600多种药用植物;广东家种药材年产量和野生药材蕴藏量超过100吨的大宗品种有194种，出口创汇的广东道地药材有100多种(野生品种占八成)，销往外省(区)的有84种。
　　近10多年来，国内中药产业对中药材需求量快速增长，中药材生境急剧变化;岭南中药材同样面临种质退化、资源耗竭等问题。城市化、工业化的迅速发展，中药材生境的严重恶化，引起中药材生理生化特性发生变化，改变了药材次生代谢产物的含量及其相互间的比例，破坏了中药材原有的种质特性，影响其疗效，即药材的道地性发生了质变，道地药材不道地，药材出现"道地性濒危"。如阳春砂、广藿香、巴戟天等岭南道地药材现处于不同程度的濒危状态。阳春砂以广东阳春蟠龙镇金花坑的为最佳，有"蔤产蟠龙特色夸，医林珍品重春砂"的记载。然而，目前蟠龙镇的阳春砂产量极低，已基本处于濒危状态。广藿香以石牌藿香的质量最佳。从严格意义上讲，石牌藿香已经近乎灭绝，因为原来种植石牌藿香的石牌、棠下等地，已是高楼林立，原种植区不复存在了。巴戟天因野生资源枯竭，现已成为中国植物红皮书上记载的稀有濒危植物。
　　近几十年来，虽然各地围绕南药资源开展了引种栽培、资源调查、品种整理、质量评价、规范化种植等大量研究工作，但在中药材的生产中，还普遍存在种源混杂、良种选育工作滞后、栽培技术和模式落后等问题。在中药资源的进一步开发利用过程中，还存在科学技术水平不高、创新性不强等问题。针对南药种质资源的现状，开展岭南中药资源特别是珍稀濒危物种的种质基因资源的保护，以及关键技术的研究和合理的综合开发利用十分必要。
　　2 华南药用植物种质资源库的建设
　　近年来在国家及省市政府有关部门的支持下，我校初步建成华南药用植物种质资源，包括南药资源数据库、种质迁地保护基地、就地保护基地、种质资源低温保存库和配套专业实验室等。
　　2.1 南药资源数据库 华南药用植物种质资源数据库容量大，具有进行种质统计、分析和评价等功能，便于种质资源的数据交流。现已重点收载了巴戟天等12种岭南道地药材的药用植物种质数据，将成为"广东省生物种质资源网"的组成部分。此外，我们还自行研制开发了"药用植物新品种鉴定数据库"，该数据库可对不同品种和不同植株的生长动态、果实性状等进行数据记录和保存，易于数据的导出和统计，目前主要用于阳春砂等优良品种的选育研究工作。
　　2.2 迁地保护基地 迁地保护基地分为广州中医药大学三元里校区保护基地和大学城校区保护基地，总占地85亩(57000 m2)。三元里校区药用植物保护基地始建于上世纪50年代，引种600多种药用植物，包括马钱子、檀香等进口南药约30多种。近年继续引种了华南药用植物400多种，其中包括青天葵等濒危物种。目前，三元里校区药用植物保护基地已收集和种植药用植物1000多种。广州大学城校区药用植物保护基地包括"时珍山"和"药王山"。其中"时珍山"建立了以药用植物分类为特征的保护区，已种植500多种药用植物;"药王山"建立了以中药功效为特征的保护区，已引种岭南药用植物900多种。
　　2.3 就地保护基地 我校与广东南台药业有限公司共建"中药学产学研示范基地"，并联合相关的中药生产企业，合作建设"药材野生转人工种植研究与GAP产业化基地"，开展岭南中药资源的就地保护。重点开展了青天葵、鸡血藤、岗梅、两面针、广金钱草、毛冬青、溪黄草、凉粉草等20多种中药材的野生转人工种植研究与GAP产业化基地建设。此外，与广东一片天制药有限公司共建"中药学产学研基地"，主要合作开展道地药材阳春砂的野生抚育基地和规范化产业化基地建设。
　　2.4 种质资源低温保存库 位于广州中医药大学药科楼，面积为100m2，包括3个贮藏库：(1)短期库，温度(0±2)℃，面积19m2;(2)中期库，温度(-10±2)℃，面积14.5m2;(3)长期库，温度(-20±2)℃，面积14.5m2。低温保存库可保存药用种子、组织、基因片段、蛋白质样品等。
　　2.5 配套建设专业实验室 在建设华南药用植物种质资源库的同时，配套建设了基因工程实验室、蛋白质分析实验室、种质质量评价实验室、植物细胞工程实验室等，并初步建立起了药用植物基因工程、细胞工程、质量评价的技术平台。
　　3 南药种质资源的现代技术研究
　　在建设南药种质资源库的同时，我们应用现代技术对南药资源开展品种鉴定、种质优化改良等研究工作，并取得一些新进展。
　　3.1 DNA条形码技术 DNA条形码(DNA barcoding)技术是利用一段标准的短DNA序列来实现快速、准确和自动化的物种鉴定的技术[2]。近年课题组开展了相关研究，选用一套分类广泛的岭南药用植物材料(32目40科101种)为研究对象，建立了优化的DNA条形码聚合酶链反应(PCR)体系，进行PCR扩增和测序，检测了18S、ITS1、ITS2、ITS、5.8S、D1、D2、D3、D1D3、ITSD3、matK、psbAtrnH等12个区域做条形码的潜力，初步提出了"核糖体基因26S D1D3和叶绿体基因matK组成双位点"可作为中药材DNA条形码[3]的观点。目前正在开展相关研究工作，争取建立综合的南药DNA条形码数据库和完善的南药DNA条形码鉴定体系，为南药种质资源的鉴定、质量控制和资源调查等提供有力的技术支持。
　　3.2 有效成分生物合成相关基因进行克隆和鉴定中药资源种质基因的保护已越来越受到国内外的重视，不少发达国家正在加紧对药用植物基因进行克隆和专利抢注[4-5]。研究次生代谢产物生物合成途径相关酶的基因，除了保护种质基因外，还可应用关键功能基因实现对次生代谢产物生物合成途径的调控，以获得高含量产物或培育优质新品种。以阳春砂(Amomum villosum Lour.)为研究对象，本课题组进行了挥发油萜类生物合成途径上游关键功能基因的克隆[6-7]。用简并引物逆转录PCR法(RTPCR)，从阳春砂叶片中获得了阳春砂3羟基3甲基戊二酰辅酶A还原酶(3hydroxy3methylglutaryl coenzyme A reductase，HMGR)、1去氧木糖5磷酸合成酶(1deoxyDxylulose5phosphate synthase，DXS)和1去氧木糖5磷酸还原酶(1deoxyDxylulose5phosphate reductrase，DXR)基因的主体片段，约为500碱基对(bp)、600bp、1000bp。在此基础上，进一步通过cDNA末端快速扩增-聚合酶链反应(RACEPCR)获得上述基因的cDNA全长，命名为AvHMGR、AvDXR、AvDXS，其开放阅读框架分别为编码571aa、472aa和715aa的蛋白。根据上述基因编码蛋白与其同源蛋白的序列比对和功能结构域检索结果，初步证明克隆获得的阳春砂AvHMGR、AvDXR、AvDXS的编码产物具有其相应酶的催化功能。向GenBank提交了上述基因及其编码蛋白的序列，分别获得登记号FJ455511、FJ459894、FJ455512。基因表达的组织特异性分析结果表明，上述基因在阳春砂叶片和果实中表达，在种子中不表达。目前正在进行上述基因功能的进一步鉴定，分析基因表达受环境因子的调控模式及其与挥发油积累的关系，为应用基因工程进行阳春砂的挥发油合成调控打下基础。 转贴于 　22巴戟天药
　　用归经历代本草记述巴戟天药用归经始终以入肾经为主，偶有入脾经、胃经、心经、肝经者，与现行药典（2000年版药典一部）主入肾经、肝经基本一致。最早记述见宋《图经衍义本草》［9］：“专入肾家”。归经专入肾，表明药用尚限于肾经。至明代有入脾之说，如明·李中梓《雷公炮制药性解》［22］：入脾、肾二经。但到清代，入脾经之说已鲜见，而是增加了入心经、入肝经的记述，如清·陈士铎《本草新编》［26］：“入心、肾二经”；清·叶桂《本草经解》［27］：“入足厥阴肝经、足阳明胃经”；清·汪昂《本草备要》［24］：“入肾经血分”；清·张璐《本经逢原》［28］：“肾经血分及冲脉药也”；清·黄宫绣《本草求真》［25］：“巴戟天专入肾。……巴戟肾经血分药也”。清代的入肾经、肝经、心经之药用更接近现代药用，且符合现代药理研究的结果。现代药理研究已从多方面反映出巴戟天的补肾、护心、护肝作用。
　　23巴戟天主治功效
　　早在两千年前巴戟天已作为药用，其主治功效最早记载始见于《神农本草经》［2］。2000年版药典一部归纳其主治功效为：补肾阳，强筋骨，祛风湿。可见最早的药用功效一直沿用至今，表明古今药效用法基本一致，这从历代文献记述可见一斑。《名医别录》［3］、宋《开宝本草》［11］均谓其治“头面游风，小腹及阴中相引痛，下气，补五劳，益精，利男子”； 唐·甄权《药性论》［29］：“能治男子夜梦鬼交泄精，强阴，除头面中风，主下气，大风血癞。病人虚损，加而用之”； 五代《日华子本草》［30］：“安五藏，定心气，除一切风，治邪气，疗水肿”； 《本草正义》：“温养元阳，则邪气自除，起阳痿，强筋骨，益精，治小腹阴中引痛，皆温胜寒之效；安五脏，补五劳，补中，益气，皆元阳布护之功也”。 明《本草纲目》［4］：“治脚气，去风疾，补血海”；《本草蒙筌》［8］：“恶丹参雷丸，宜覆盆为使。禁梦遗精滑，补虚损劳伤。治头面游风，及大风浸淫血癞；主阳痿不起，并小腹牵引绞疼。安五脏健胃强筋，安心气利水消肿。益精增志，惟利男人”；《雷公炮制药性解》［22］：“主助肾添精，除一切风及邪气”；《景岳全书》［23］：“虽曰足少阴肾经之药，然亦能养心神，安五脏，补五劳，益志气，助精强阴。治阴痿不起，腰膝疼痛，及夜梦鬼交，遗精尿浊，小腹阴中相引疼痛等证”。 清《本草备要》［24］：“补肾祛风……强阴益精，治五劳七伤。辛温散风湿，治风气脚气水肿。覆盆子为使。恶丹参”； 《本草求真》［25］：“温补肾阳，兼祛风湿。巴戟天专入肾……据书称为补肾要剂，能治五痨七伤，强阴益精，以其体润故耳。……然气味辛温，又能祛风除湿，故凡腰膝疼痛，风气脚气水肿等症，服之更为有益”。 可见，历代均以补肾阳、强筋骨、祛风湿为主治功效，治疗病种以男子病为主，主治男子阳痿遗精，同时主治风湿痹痛、水肿、筋骨痿软以及女子宫冷不孕、月经不调、少腹冷痛。
　　3采集与炮制
　　31巴戟天采集
　　历代记载的巴戟天采集以二月、八月为主。《名医别录》［3］最早记载:“二月八月采根阴干” 。唐《新修本草》［5］、宋《开宝本草》［11］：“二月、八月采根，阴干”。宋《本草图经》［7］亦载:“二月、八月采根阴干，今多焙之。”明、清等亦记载以二月、八月采为主，但近现代则全年均可采集（2000年药典一部）。据前述之考证，清以前之巴戟天主产于四川、湖北、江苏等地，地理位置偏北，且所处年代越早，地球气温越偏低，以致采集时间受限于二月、八月。而今用之巴戟天主产地广东、广西、福建等地，地理位置偏南，气候、温度方面更有利于巴戟天的生长，因此可全年采集。
　　32巴戟天炮制
　　不同的炮制方法对巴戟天药用功效有极大的影响，其临床药用亦有较大区别。历代对巴戟天炮制均较重视，且对巴戟天的炮制方法有不断的改进。最早记载将巴戟天“去心”用的是东汉·华佗《华氏中藏经》［31］和晋·葛洪《肘后备急方》［32］。梁《本草经集注》［6］、唐《备用千金要方》［33］亦记载“皆褪破 、去心 ” 。纵观历代巴戟天的炮制方法，或槌、或浸 、或蒸 、或煮、或炙，大多要求除去其木心，虽也有不去心用者，但去心与否的药性、功能、主治及其应用范围是一致的，并无严格区分，目的是将巴戟天木心作为非药用部分。巴戟天木心强韧、多纤维、枯燥无津 ，质量占全药约5%，如不去心，令人烦躁 。经分析两者化学成分也有很大差别。可见对巴戟天的净制是必要的［34］，现今药典已规定巴戟天去心后切段。可见古代常用之“去心”法一直沿用至今。通过炮制引药入经，可增加药效。唐代一些本草开始将枸杞、金樱子、菊花制等引用于巴戟天的炮制，枸杞子汁、金樱子汁制等可借以助阳、摄精等等。如南北朝《雷公炮炙论》［35］中：“凡使巴戟天，须用枸杞子汤浸一宿，待稍软漉出，却用酒浸一伏时又漉出，用菊花同熬令焦黄，去菊花，布拭令干用”。历代还有酒制、米制、面制、盐制、油制、炒制等多项炮制技术，其中以甘草汁制、酒制、盐制方法居多，且甘草制和盐制炮制工艺至今仍沿用，并广泛应用于临床，疗效良好。如宋元时期不仅应用了简单的“去心”浸法，而且“炒法”也有了较多的应用。另外，还加入了一些固体辅料，可有针对性地提高药效，包括有糯米炒治脚气、枸杞子煎汁浸蒸助阳、酒炒祛风湿、金樱子汁炒摄精、菊花同煮理肾气。宋·寇宗奭《图经衍义本草》［9］记载：“有人嗜酒，日须五七杯，后患脚气甚危，或教以巴戟半两，糯米同炒，米微转色，不用米……”、“去心，糯米炒，候米赤黄，去米不用。” 盐制巴戟可功专入肾，因盐性寒，味咸，有补肾、软坚 、凉血解毒的作用，用盐制而引药入肾，有潜降作用以抑制兴阳［35］，宋《太平惠民和剂局方》［37］提出“去心，面炒”、“盐汤浸打去心” ，这是首次将盐制用于巴戟天的炮制 ，一直沿用至今。明清时期在继承前人经验的基础上，对巴戟天的盐制有了较多的应用。如 《奇效良方》［38］中提出：“去心，青盐酒煮”；明·李梴《医学入门》［39］中有 ：“盐水煮去心”；明·王肯堂《证治准绳》［40］载：“巴戟肉，盐汤浸”；明·龚廷贤《寿世保元》［41］中也有：“盐水泡，去心”等等。酒制巴戟则可增强祛风湿功能，可行血、强筋健骨［36］。宋·赵佶《圣济总录》［42］有 ：“去心、酒浸焙”，明·李时珍《本草纲目》［4］对酒制巴戟天的过程描述为：“酒浸一宿，剉焙入药，若急用，只以温水浸软去心用。”明代一些本草还将甘草运用于巴戟天的炮制。明·张洁《仁术便览》［43］中有：“甘草汤浸去心”；《景岳全书》［23］也提到“巴戟，甘草汤炒”、“巴戟肉，甘草汤炒”；明末·缪希雍《先醒斋广笔记》［44］也有：“甘草汁煮，去骨”。 甘草制巴戟天也是今用之巴戟天主要制法之一。巴戟天虽有多种炮制方法 ，但至今始终是以巴戟肉、盐制巴戟天和甘草制巴戟天为主流饮片规格，且巴戟肉用居多。巴戟天的炮制特点是借助所用辅料固有的作用，以增强壮阳、补益功能，并获得满意疗效［45］。 　　3.3 优良品种的选育 优良的品种和优质的种子种苗是中药材生产的基础和源头。近年来本课题组开展了阳春砂优良品种的选育研究。阳春砂来源于姜科植物阳春砂(Amomum villosum Lour.)的成熟果实，是"四大南药"之一。目前，道地产区及引种区的阳春砂均面临着种质退化、品质变异、遭遇病虫害等问题，使其含油量降低，品质下降。砂仁花"雌高雄低"的特殊结构使其自花授粉极为困难，而由于生态环境的改变，授粉昆虫减少，影响了依靠虫媒的授粉途径，导致结实率明显下降，虽经人工授粉，产量仍徘徊在亩产10kg左右。以上问题严重制约着种植砂仁的质量和产量。通过对道地产区阳春砂的不同种质资源进行收集、整理和评价，在建立砂仁新品种鉴定技术标准的同时，开展了阳春砂种子生理、组织培养与人工诱变育种的研究;比较了道地产区3个阳春砂栽培品种"长果"、"圆果"和"春选"的花、果实和种子的部分性状差异，筛选出了具有显著差异的性状，其中花期可延长至九月中下旬的"春选"阳春砂品种尤其引人注意[8]。目前课题组正在进行阳春砂的辐射诱变育种，逐步建立砂仁新品种鉴定的技术标准，争取选育出高产优质的中药材新品种。
　　南药资源是我国药用植物资源的重要组成部分，随着中药学界与产业界对南药资源保护与可持续利用研究的日益关注，以及不同学科与新技术在中药资源研究领域的应用，相信南药资源的保护与可持续利用研究也将开创新的局面，取得更多的成果。

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