论文部分内容阅读
黄芩（Scutellaria baicalensis）为唇形科黄芩属多年生草本植物,以干燥根入药,其主要药用活性成分为黄酮类化合物,在抗氧化、抗病毒、抗肿瘤等方面具有良好功效。随着黄芩及其提取物的相关产品大量开发利用,其野生资源锐减,部分同属近缘种及栽培黄芩资源已成为解决黄芩野生资源压力的重要途径。其中,近缘种粘毛黄芩（Scutellaria viscidula）在部分地区作为替代品进行药用或者作为活性成分提取原料,但目前对于黄芩和粘毛黄芩之间药用活性成分积累及其形成差异的分子机制研究较少,且亟需从栽培黄芩的种质、采收时期、加工处理等方面揭示黄芩药材品质形成机制,为进一步解决黄芩药材品质不稳定奠定基础。本研究以黄芩和粘毛黄芩为实验材料,采用高效液相色谱法测定两物种5月-10月根、茎、叶中黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素、野黄芩苷、野黄芩素、芹菜素、白杨素等8种药用活性成分含量;采用实时荧光定量PCR测定黄酮合成途径下游关键酶基因F6H、F8H、UBGAT和GUS的表达量,并结合活性成分含量变化,初步揭示两物种活性成分积累差异的分子机制。对比分析不同种质和不同生长年限黄芩根、子芩和枯芩根部不同部位活性成分含量,探讨影响黄芩药材品质的因素;对比分析黄芩根6种不同采后加工工艺组合及鲜根不同处理室温放置下活性成分含量变化,探索黄芩采后加工对药用活性成分的影响。主要结果如下:1、黄芩和粘毛黄芩8种药用活性成分在不同生长时期不同组织中表现出不同的积累趋势,且在根茎叶中含量存在显著差异和组织特异性。两物种根中黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素积累最多,且除汉黄芩苷和野黄芩素外,黄芩根中其余6种活性成分含量均极显著高于粘毛黄芩（P＜0.01）;两物种茎和叶中均为野黄芩苷含量最高,其中粘毛黄芩茎中黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素、芹菜素含量均极显著高于黄芩（P＜0.01）,黄芩叶片中除汉黄芩素、野黄芩素和白杨素外,其余5种活性成分含量均极显著高于粘毛黄芩（P＜0.01）。2、黄芩和粘毛黄芩4个关键酶基因在不同生长时期不同组织中表达量存在差异。（1）4个关键酶基因在两物种根茎叶中均有表达,且存在组织差异性,除GUS基因外,F6H、F8H和UBGAT基因表达量在两物种中整体上表现为根部显著高于茎和叶（P＜0.05）;（2）粘毛黄芩茎和叶中F6H基因表达量在生长前期和中后期均极显著高于黄芩（P＜0.01）;黄芩根中F8H、UBGAT基因和茎中UBGAT基因表达量在6-10月均极显著高于粘毛黄芩（P＜0.01）;6-7月粘毛黄芩根中GUS基因表达量极显著高于黄芩（P＜0.01）,而在茎和叶中却极显著低于黄芩（P＜0.01）。3、黄芩和粘毛黄芩关键酶基因表达与药用活性成分积累显著相关。两物种关键酶基因表达量与药用活性成分含量的相关性分析表明:黄芩根中黄芩素、汉黄芩素和野黄芩素含量与F6H基因表达量呈极显著正相关关系（P＜0.01）;F8H基因表达量与黄芩叶中汉黄芩苷含量呈极显著正相关（P＜0.01）;UBGAT基因表达量与粘毛黄芩根中黄芩素和汉黄芩素含量呈显著正相关（P＜0.05）;GUS基因表达量与两物种根中黄芩苷含量呈显著正相关（P＜0.05）。4、不同种质来源的黄芩药材中部分药用活性成分含量存在显著差异。13个不同种质来源的黄芩药材中黄芩苷含量均大于药典规定最低标准（9%）,药用活性成分含量相对较高的种质主要集中于内蒙古、陕西和河北3个主产区,山西、山东和河南种质中含量相对较低。5、生长年限和根不同部位均对黄芩药材活性成分含量存在显著影响。不同生长年限黄芩4种主要药用活性成分总含量表现为:15年生＞9年生＞2年生＞7年生＞12年生＞3年生＞5年生＞4年生=1年生,且枯芩皮层部分药用活性成分含量极显著高于子芩（P＜0.01）,而中柱部分极显著低于子芩（P＜0.01）。6、采后不同切片加工处理对黄芩药材活性含量及其品质具有显著影响。不同加工工艺组合处理下4种主要药用活性成分总含量表现为:直接干燥（D）＞鲜切片+干燥（CD）＞鲜切片+蒸汽+干燥（CSD）＞干燥+蒸汽+切片+干燥（DSCD）＞蒸汽+切片+干燥（SCD）＞干燥+蒸汽+切片（DSC）。7、黄芩采后鲜根不同处理室温（20℃）放置时间对药用活性成分含量有显著影响。黄芩鲜样整根室温放置下黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷和汉黄芩素含量较刚采收时略有升高;黄芩鲜根切片室温放置下黄芩苷、汉黄芩苷和野黄芩苷含量显著降低,而黄芩素和汉黄芩素含量显著升高（P＜0.05）;黄芩鲜根粉碎室温放置下白杨素、黄芩素、汉黄芩素和野黄芩素含量均持续显著升高,而黄芩苷和汉黄芩苷含量显著降低（P＜0.05）。黄芩鲜根不同处理下药用活性成分含量间相关性分析表明黄芩苷和黄芩素、汉黄芩苷和汉黄芩素及野黄芩苷和野黄芩素之间存在一定相关性。上述研究结果将为进一步揭示黄芩和粘毛黄芩在生长期内药用活性成分的调控机制及种间含量存在差异的分子机制奠定了理论基础,为确定黄芩采收期和产地加工及工艺等提供了理论依据。