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膜荚黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bunge是我国重要的大宗中药材，具有多种药理作用，疗效确切且应用广泛，黄芪的市场需求量与日俱增。近年来，对黄芪的研究主要集中在化学成分、药理药化、栽培技术等方面，而对于黄芪中黄芪皂苷合成关键酶基因的研究鲜有报道，生态因子及黄芪皂苷合成关键酶基因表达量对黄芪有效成分积累影响的研究则更少。因此，本文开展了2年生和3年生膜荚黄芪有效成分(黄芪甲苷、毛蕊异黄酮苷和总皂苷)积累动态的研究、黄芪皂苷类合成的7个关键酶基因(AACT、PMK、MVD、IDI、FPS、SS和SE)表达量与黄芪甲苷及总皂苷含量的关系并分析了生态因子(光合有效辐射、降雨量、最大降雨强度、空气湿度、土壤湿度、土壤温度、最高温度和最低温度)与关键酶基因表达量和黄芪有效成分含量之间的关系，以期为黄芪的栽培技术选择与管理、生态因子的调控及药材质量的控制提供理论和实践参考。主要研究结果如下:
1、对黄芪主要药效成分的积累动态结果表明，2年生黄芪和3年生黄芪根中黄芪甲苷的积累动态大致相仿，均呈现由低到高，再由高到低的变化趋势，二者均在7月末和8月初达到最大值。2年生黄芪根中毛蕊异黄酮苷含量整体变动幅度较小，而3年生黄芪变动幅度较大。3年生黄芪根中黄芪甲苷、毛蕊异黄酮苷及黄芪总皂苷含量均高于2年生黄芪，分别是2年生黄芪的1.64倍、2.55倍和1.07倍。其中2年生黄芪甲苷含量和毛蕊异黄酮苷含量分别是中国药典规定的1.95倍和2.3倍，3年生黄芪根中黄芪甲苷含量和毛蕊异黄酮苷含量分别是中国药典规定的3.95倍和3.5倍。由此可见，在一定的范围内，随着年份的增长，黄芪根中有效成分含量也会不断积累，逐年上升。因此，从药材质量来看，3年生黄芪优于2年生黄芪。
2、对黄芪皂苷类合成关键酶基因(AACT、PMK、MVD、IDI、FPS、SS和SE)之间的相互关系及其表达量与黄芪皂苷成分相关性分析结果表明，2年生和3年生黄芪中黄芪皂苷类合成关键酶基因之间均表现了较强的相关性。在黄芪的不同生长发育时期，关键酶基因表达对黄芪皂苷合成的影响程度不同，2年生和3年生黄芪中黄芪甲苷含量与PMK基因均呈显著正相关，且3年生黄芪的黄芪甲苷含量还与SS基因呈显著正相关;2年生和3年生黄芪的总皂苷含量均与IDI基因呈显著正相关，由此可知，黄芪皂苷合成关键酶基因之间是相互影响的，且联系紧密。其中PMK和SS及IDI基因在黄芪的皂苷类成分合成中起着十分重要的作用。
3、对黄芪皂苷类合成关键酶基因(AACT、PMK、MVD、IDI、FPS、SS和SE)表达量与生态因子(光合有效辐射、降雨量、最大降雨强度、空气湿度、土壤湿度、土壤温度、最高空气温度、最低空气温度)和黄芪甲苷、毛蕊异黄酮苷、总皂苷含量的关系进行了分析研究。研究结果表明，在黄芪有效成分积累方面，光合有效辐射、土壤温度和最高空气温度对2年生和3年生黄芪中黄芪甲苷和总皂苷的合成影响较大，光照的增强和土壤温度及空气温度的升高可以促进黄芪中黄芪皂苷成分的积累。但土壤湿度的增加则不利于黄芪皂苷成分的积累。而毛蕊异黄酮苷则与光合有效辐射、土壤温度、最高空气温度呈显著负相关，说明光照的增强和土壤温度和空气温度的增高不利于黄芪中毛蕊异黄酮苷的积累。综上所述，各种生态因子对黄芪有效成分积累的影响是不同的，其中光合有效辐射、土壤温度、最高空气温度对黄芪有效成分，即黄芪甲苷和毛蕊异黄酮苷积累的影响作用是相反的，因此，在黄芪栽培实践中，在栽培地的选择上，考虑到生态因子对两种有效成分的影响，应选择光照适中的向阳地，采取相应有利的栽培措施，以保证两种有效成分积累最大化，从而保证黄芪药材的质量。
综上所述，2年生黄芪和3年生黄芪药材质量标准均高于中国药典规定，且3年生黄芪的有效成分含量均高于2年生黄芪，因此，从药材质量来看，3年生黄芪优于2年生黄芪。在黄芪的不同生长发育时期，其关键酶基因表达对黄芪皂苷合成的影响程度不同，其中PMK、IDI和SS基因对黄芪皂苷合成的影响较大。各种生态因子对黄芪有效成分积累的影响是不同的，其中光合有效辐射、土壤温度、最高空气温度对黄芪有效成分黄芪甲苷和毛蕊异黄酮苷积累的影响作用是相反的，因此，在黄芪栽培实践中，在栽培地的选择上，应选择光照适中的向阳地，以保证两种有效成分积累最大化，从而保证黄芪药材的质量，同时，在药材的选择上，以3年生的黄芪为佳。本研究为黄芪的栽培技术选择与管理、生态因子的调控及药材质量的控制都具有重要的理论参考意义和实践指导意义。
1、对黄芪主要药效成分的积累动态结果表明，2年生黄芪和3年生黄芪根中黄芪甲苷的积累动态大致相仿，均呈现由低到高，再由高到低的变化趋势，二者均在7月末和8月初达到最大值。2年生黄芪根中毛蕊异黄酮苷含量整体变动幅度较小，而3年生黄芪变动幅度较大。3年生黄芪根中黄芪甲苷、毛蕊异黄酮苷及黄芪总皂苷含量均高于2年生黄芪，分别是2年生黄芪的1.64倍、2.55倍和1.07倍。其中2年生黄芪甲苷含量和毛蕊异黄酮苷含量分别是中国药典规定的1.95倍和2.3倍，3年生黄芪根中黄芪甲苷含量和毛蕊异黄酮苷含量分别是中国药典规定的3.95倍和3.5倍。由此可见，在一定的范围内，随着年份的增长，黄芪根中有效成分含量也会不断积累，逐年上升。因此，从药材质量来看，3年生黄芪优于2年生黄芪。
2、对黄芪皂苷类合成关键酶基因(AACT、PMK、MVD、IDI、FPS、SS和SE)之间的相互关系及其表达量与黄芪皂苷成分相关性分析结果表明，2年生和3年生黄芪中黄芪皂苷类合成关键酶基因之间均表现了较强的相关性。在黄芪的不同生长发育时期，关键酶基因表达对黄芪皂苷合成的影响程度不同，2年生和3年生黄芪中黄芪甲苷含量与PMK基因均呈显著正相关，且3年生黄芪的黄芪甲苷含量还与SS基因呈显著正相关;2年生和3年生黄芪的总皂苷含量均与IDI基因呈显著正相关，由此可知，黄芪皂苷合成关键酶基因之间是相互影响的，且联系紧密。其中PMK和SS及IDI基因在黄芪的皂苷类成分合成中起着十分重要的作用。
3、对黄芪皂苷类合成关键酶基因(AACT、PMK、MVD、IDI、FPS、SS和SE)表达量与生态因子(光合有效辐射、降雨量、最大降雨强度、空气湿度、土壤湿度、土壤温度、最高空气温度、最低空气温度)和黄芪甲苷、毛蕊异黄酮苷、总皂苷含量的关系进行了分析研究。研究结果表明，在黄芪有效成分积累方面，光合有效辐射、土壤温度和最高空气温度对2年生和3年生黄芪中黄芪甲苷和总皂苷的合成影响较大，光照的增强和土壤温度及空气温度的升高可以促进黄芪中黄芪皂苷成分的积累。但土壤湿度的增加则不利于黄芪皂苷成分的积累。而毛蕊异黄酮苷则与光合有效辐射、土壤温度、最高空气温度呈显著负相关，说明光照的增强和土壤温度和空气温度的增高不利于黄芪中毛蕊异黄酮苷的积累。综上所述，各种生态因子对黄芪有效成分积累的影响是不同的，其中光合有效辐射、土壤温度、最高空气温度对黄芪有效成分，即黄芪甲苷和毛蕊异黄酮苷积累的影响作用是相反的，因此，在黄芪栽培实践中，在栽培地的选择上，考虑到生态因子对两种有效成分的影响，应选择光照适中的向阳地，采取相应有利的栽培措施，以保证两种有效成分积累最大化，从而保证黄芪药材的质量。
综上所述，2年生黄芪和3年生黄芪药材质量标准均高于中国药典规定，且3年生黄芪的有效成分含量均高于2年生黄芪，因此，从药材质量来看，3年生黄芪优于2年生黄芪。在黄芪的不同生长发育时期，其关键酶基因表达对黄芪皂苷合成的影响程度不同，其中PMK、IDI和SS基因对黄芪皂苷合成的影响较大。各种生态因子对黄芪有效成分积累的影响是不同的，其中光合有效辐射、土壤温度、最高空气温度对黄芪有效成分黄芪甲苷和毛蕊异黄酮苷积累的影响作用是相反的，因此，在黄芪栽培实践中，在栽培地的选择上，应选择光照适中的向阳地，以保证两种有效成分积累最大化，从而保证黄芪药材的质量，同时，在药材的选择上，以3年生的黄芪为佳。本研究为黄芪的栽培技术选择与管理、生态因子的调控及药材质量的控制都具有重要的理论参考意义和实践指导意义。