道地药材与环境相关性的研究可以科学的解释“道地药材产区”的成因。既可以从宏观角度大环境(地质环境、土壤环境、大气环境、水环境、群落环境)解释“道地药材产区”,同时可以从微观角度(土壤微量元素、土壤酶等)解释“道地药材产区”。二是:道地药材与环境相关性的研究可以为中药材GAP生产的科学基础是通过这一方面的研究可以为确定药材适宜的生产环境和建立系统而标准化的田间管理和采收加工规程(SOP规程)提供科学的依据进而可以提高中药材的质量,促进中药标准化和现代化,为发展中药产业打下良好的质量基础。四是:从资源角度,道地药材与环境相关性的研究可以为濒危中药材资源的保护提供理论基础,特别是为濒危中药材的人工种植方面提供理论依据。
四、现代技术在道地药材与环境相关性研究中的应用
1、生物技术在道地药材与环境相关性研究中的应用
生物技术源于生命科学和工程技术的结合。现代生物技术是在分子生物学的基础上发展起来的。50年代DNA双螺旋结构的发现、60年代遗传密码的破译、70年代基因重组技术的发明为现代生物技术开创了新时代[10]。目前现代生物技术在道地药材与环境相关性研究中的应用集中在遗传基因层次上。主要包括:基因工程、细胞工程、酶工程。在基因工程方面主要有DNA分子标记技术包括限制性片段长度多态性(RFLP)、串联重复序列(TSP)、基于PCR的DNA分子标记技术、DNA序列标记[11]。 采用DNA分子标记诊断技术并辅以等位酶技术,可以从分子水平上揭示药材的“道地性”。RFLP能区分纯合基因型和杂合基因型,是居群内和居群间遗传变异、亲缘关系研究的重要工具。目前应用RFLP在多源性中药材如伞形科北沙参、柴胡、豆科甘草属等的基原鉴定、资源分析及其地理品系间亲缘关系研究方面有了很多报道。RAPD(随机扩增的DNA 多态性分析)是运用随机引物扩增,寻找多态性DNA片段作为分子标记的技术。目前RAPD主要应用于:遗传图谱的构建、品系(种)鉴别与起源演化上的应用、外源导入基因的追踪、基因定位等方面。郭宝林等利用RAPD(随机扩增的DNA 多态性分析)进行了丹参主要群居的遗传关系的研究[12];姜玉新等利用RAPD分子标记技术建立了人参和西洋参栽培种DNA指纹图谱,在分子水平上比较两者间居群遗传多样性。酶工程主要应用于次生代谢的调控研究。由于药用植物的有效成分大多属于植物次生代谢产物,代谢过程分许多步在不同酶参与下完成。
2、现代仪器分析技术在道地药材与环境相关性研究中的应用
现代仪器分析技术在道地药材与环境相关性研究中的应用主要有三个方面:一是道地药材的化学成分研究;一是道地药材有效成分的提取和分离;一是环境要素的测定。现代分析化学在道地药材与环境相关性研究中应用的主要现代仪器和技术有:高效液相色谱仪(HPLC)
紫外光谱、红外光谱、核磁共振仪、透射电镜、X射线、薄层分析(TLC)、气相色谱(GC)、质谱(MC)、电子显微镜、元素分析、电感耦合等离子体原子发射光谱分析法(ICP)等。目前在道地药材的化学成分研究通常是将上述仪器联合使用以便化学成分的信息更完整。这方面的报道很多,如巢志茂[13]等使用红外光谱仪、质谱仪、核磁共振仪进行牛膝水提取物化学成分的研究;吉力[14]等应用气相色谱(GC)、质谱(MC)进行防风、水防风、云防风和川防风挥发油的分析等等。道地药材有效成分的提取和分离除沿用传统方法外,目前普遍使用柱层析、大孔吸附树脂等技术。如杨桦[15]等使用大孔吸附树脂进行川草乌的总生物碱的分离提取等。在环境要素的测定方面普遍使用的现代仪器有透射电镜、X射线、元素分析、电感耦合等离子体原子发射光谱分析法(ICP)。王智民[16]在现代中药的化学研究方法一文中总结药材应用现代仪器进行研究的体系。
这些现代仪器和技术的使用受认为干扰少不仅大大提高了分析的速度,而且提高了分析的精度。同时这些仪器在进行分析时所需样品量很少这从一个方面可以起到资源保护的作用。
3、现代数理统计学在道地药材与环境相关性研究中的应用
道地药材与环境相关性研究是一项试验性很强的研究,在整个过程中贯穿着数理统计的思想,包括两个方面:一是试验设计;一是数据分析。道地药材与环境相关性研究需要应用很多试验设计与数据分析方法。单因素随即试验设计,多因素正交试验设计是道地药材与环境相关性研究最主要的设计方法。相关性分析、主成分分析、回归分析、方差分析、聚类分析、判别分析是道地药材与环境相关性研究常用数据分析方法。目前,很多统计软件支持上述数据分析如SPSS、MINITAB、STATISTIC、MATLAB等。赫炎[17]等在中药质量控制实验设计研究中认为有些指标如定性指标和图谱数据需要通过数学处理进行指标化以便进行近一步的数据分析。
目前,在植物生理和土壤方面的生态模型研究的很多,如果将这些方面的模型研究与目前道地药材和环境相关性的研究相结合,建立道地药材与环境相关性的模型将对人工道地药材的模式化种植有重要的指导性。