环境胁迫下次生代谢产物的积累及道地药材的形成

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1、万方数据第32卷第4期2007年2月中国中药杂志ChinaJournalofChineseMateriaMedicaV01．32．Issue4February，2007·综述·环境胁迫下次生代谢产物的积累及道地药材的形成黄璐琦4，郭兰萍(中国中医科学院中药研究所，北京100700)[摘要]文章总结了环境对植物，特别是植物次生代谢产物积累影响的研究成果，并在介绍环境胁迫影响次生代谢产物积累的4种假说的基础上，分析了环境对道地药材形成的影响，指出逆境可能更利于中药道地性的形成，提出了道地药材形成的逆境效应理论，并初步探讨了环境胁迫影响药材道地性研究的思路和方法。[关键词]道地药材；环境胁迫

2、；次生代谢产物；整体抗逆性[中图分类号]S567[文献标识码]A[文章编号]1001-5302(2007)04-0277-04植物的生存环境并不总是适宜的，植物生长发育的过程中经常受到各种环境胁迫(environmentalstress，也称逆境)。20世纪80年代以来，植物对逆境的反应及机制研究引起人们的高度重视，植物抗逆性研究在代谢机理、基因定位和遗传研究等方面取得重要进展，当前，植物整体抗逆性概念的出现和整体抗逆性研究的开展，使植物抗逆性研究进入一个崭新的阶段。次生代谢产物(secondarymetabolites)通常是中药的主要药效成分，次生代谢产物在植物药体内的分布和代谢，

3、及次生代谢产物的分类、化学、药理药效等已进行了大量研究，但对环境影响中药次生代谢产物形成和积累的研究较少，尤其是环境胁迫对中药次生代谢产物积累的影响刚刚起步。近年来，不少学者就环境对道地药材形成的影响进行了研究，郭兰萍等u’21研究发现，道地药材苍术的形成中受到缺钾及高温胁迫；黄璐琦等¨．41指出了道地药材形成的逆境效应理论。本研究旨在将中医药理论与现代生物学及生态学理论结合起来，借鉴植物次生代谢产物的研究成果，探讨逆境对中药次生代谢产物积累及道地药材形成的影响。1环境胁迫与植物生长的关系植物的环境胁追因素分为物理、化学和生物3大类。其中物理类包括干旱、水涝、热害、冻害、辐射、电损伤、

4、风害等；化学类包括营养缺乏、元素过剩、毒素、重金属毒害、pH过高或过低、盐碱、农药污染、空气污染等；生物类有竞争、抑制、化感作用、病虫害、有害微生物等。植物对逆境的抗性叫抗逆性。它通常是植物在长期适应环境中获得，或通过人工选[收稿日期]2006-01—19[基金项目】国家重点基础研究发展计划(20D6cB504701)；国家自然科学基金项目(30672616，30672617)[通讯作者】’黄璐琦，Tel：(010)64014411-2955，E-mail：huan-gluqi@263．net育获得。植物抗逆性可体现在群体、个体、组织器官、细胞、生理代谢、分子、基因等不同水平。植物本身

5、是否能有效地运用自身的防御机制去抵制环境胁迫是决定其生存繁育的关键。多种因素决定植物如何适应环境胁迫，如植物的基因型和发育环境，胁迫的严重程度和持续时间，植株适应胁迫和任何多重胁迫的协同效应的时间长短，等等。通常，植物通过多种反应机制抵抗胁迫，无法补偿均衡的严重胁迫将导致植株死亡。植物体可以与受到和识别的环境信号组成应激性反应。进行环境胁迫识别后信号被传输到细胞内和植物体全部。典型的环境信号传导导致细胞水平基因的表达，反过来又可以影响植物体的发育和代谢。植物体通常是以细胞和整个生物有机体抵抗环境胁迫。逆境下，植物会在形态结构、组织细胞及分子水平不同层次做出反应，如植物形态结构、生理生化

6、、渗透调节、植物激素水平、膜保护物质及活性氧平衡、逆境蛋白形成等诸多环节发生变化，涉及到植物水分、光合、呼吸、物质代谢等过程。总体上讲，植物可以通过避逆和耐逆2种方式来抵抗逆境。前者指植物通过对生育周期的调整来避开逆境干扰，在相对适应的环境中完成生活史；后者指植物处于不利环境时，通过代谢反应来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使植物仍保持正常的生理活动。2环境胁迫对植物次生代谢产物积累的影响近年来，环境胁迫对植物次生代谢的影响引起国内外逆境生理学研究的重视。人们认识到，植物在受到生物或非生物因子侵染时，能通过体内抗性基因的表达，合成并积累一系列具有抗病作用的低相对分子质量化合物，来抵抗

7、病原菌的侵害，这类物质通称为植保素(phytolexin)。植保素通常是些次生代谢产物，它是植物体在次生代谢过程中产生的一大类小分子化合物。次生代谢产物是相对于初生代谢产物(primarymetobolities)而言的，后者是植物维持生命活动所·277·万方数据第32卷第4期2007年2月中国中药杂志ChinaJournalofChineseMateriaMedicaV01．32，Issue4February，2007必需的，而次生代谢产物并