细辛道地药材的系统研究与细辛药材的GAP生产

摘　要　目的：探讨道地药材的系统研究方法，细辛道地药材系统研究成果及其在细辛药材GAP生产中的应用。方法：采用本草学、植物学、孢粉学、化学、药、酶化学、细胞学及RAPD技术。结果：采用道地药材系统研究的方法，对细辛的本草沿革、植物基源、药材常规检测、花粉形态、染色体及核型、农药残留、微量元素、挥发油组分及其药理活性进行了比较研究。结论：提出了道地药材系统研究的方法；细辛道地药材系统研究的结论为细辛药材GAP生产提供了依据。
关键词　细辛　道地药材　方法论　GAP　　
　　“中药化”必须立足于“中药材的现代化”。所谓“中药材的现代化”即通过中药材的规范化种植(GAP)，以提高中药材的质量与稳定性，从而使中药饮片和中成药的质量及其安全性、有效性和稳定性得以保证。作者认为，中药材GAP生产的科学前提有三，一要保证种质优良，二要确定适宜的生产环境，三是要有系统而标准化的田间管理和采收加工规程(SOP规程)。而道地药材的系统研究即能为这三个科学前提的确立提供有力的支持。作者曾对细辛道地药材进行过系统研究，下面就谈一下道地药材系统研究的方法、细辛道地药材系统研究的结论与细辛道地药材GAP生产的关键问题，以供同行讨论。
1　道地药材系统研究的方法学探讨
　　发展道地药材的规范化生产是提高中药质量的方向性战略方针。要保持道地药材的优势永久不衰，就必须加强对道地药材的科学研究，以确立道地药材的形成模式。道地药材的研究有其独特的内容和目的，因而也应有独特的方法学体系。作者认为该方法学体系至少应包括以下几个方面：
1.1　本草考证与现状调查　通过本草考证，确定所研究药材的主流品种和产地、药用部位以及用量的沿革；通过检索，掌握该种药材多学科研究的现状；通过市场调查与追踪，掌握该种药材的商品主流品种、非主流品种、代用品及伪品概况；通过实地调查、文献及标本的查阅，掌握药材原植物资源及药材栽培生产状况。通过上述工作，综合各种信息，力求掌握该种药材的历史沿革、现代应用及研究现状；找出继续研究的切入点与重点，确定采集供试样品的时间、地点与数量。
1.2　全方位、多层次的遗传学研究　所谓全方位，是指对主流品种与非主流品种、正品与非正品，道地产地与非道地产地所产药材原植物均进行遗传学分析；所谓多层次，是指运用细胞学、酶化学以及DNA指纹图谱技术等不同层次的手段进行研究。通过全方位、多层次的遗传学分析，力求掌握正品与非正品之间，道地药材与非道地药材之间以及主流品种与非主流品种之间的遗传学差异；搞清药材种质遗传多样性水平和遗传结构特点，为该药材的鉴别、种质资源保护、优良品种培育及道地药材的形成模式分析提供遗传学资料。需要特别注意的是，遗传学研究所用生物材料应严格按居群取样方法取样，确保取样的广泛性、代表性与可比性。
1.3　建立道地药材的鉴别与质量评价体系　即通过对道地药材和非道地药材的多学科比较研究，建立量化和系统化的多元鉴别与质量评价体系；并找出该药材的最佳品种和产地或不同品种的特点。所用指标至少应包括以下几个方面，药材的生物学和化学鉴别模式；药材的外观性状和常用物理指标5溶出度、灰分、主成分和主要有效成分或有效部位的含量；农药、化肥和除草剂等化学物质的残留量；重金属和其他有毒成分的含量；主要药理指标和临床药效评价等等。最终目的是实现药材质量控制的标准化，确定不同种质之间的鉴别模式和评价药材优劣的标准。
l.4　影响药材质量的多因子综合分析　即运用相关与回归、模糊集合论等现代科学观，借助机等现代科技手段，对影响药材质量的遗传因子，生态、地理因子与人文因子进行综合分析，力求找出该道地药材的形成模式及最优品种、生境和采收加工方法。需要指出的是，以上方法和手段是一个有机的方法体系，该方法体系有其独特的内在联系和运作过程(见附图1)。根据上述研究所得资料，我们可以制定该药材的合理生产布局、主要的栽培品种和规范化的生产技术；建立量化、系统化的鉴别与质量控制体系；进一步明确用药部位、剂量和用法；提出种质资源保护策略等等。总之，是为中药材的生产、质控、应用和可持续发展提供坚实的理论基础，为药材生产规范化、质量控制标准化、临床应用合理化和资源利用可持续化服务。2　细辛道地药材的系统研究与细辛药材的GAP生产
　　在上述道地药材系统研究方法的指导下，在多年实地调查的基础上，作者采用本草学、植物学、抱粉学、细胞学、中药化学、分析化学、酶化学、药效学、微生态学及DNA指纹图谱技术等学科的方法对细辛道地药材进行了较为系统的研究，得出了如下与细辛药材GAP生产有关的结论：
2.1　细辛道地药材　道地药材是指包含有特定的产地，特定的植物品种，合理的栽培、加工、贮藏、经营等一系列符合祖国传统医药学理论，且经过医学实践优良的药材品种，细辛道地药材是指产于东北的辽细辛(包括北细辛AsarMm heterotroPoides var．mandslluricum和汉城细辛A．heterotropoides var．seoulense)和陕西华山附近的华细辛A．sieboldii；其中华细辛为上最早的细辛道地药材，辽细辛为新兴品种，是在用药过程中形成的道地药材。我们研究发现，华细辛和辽细辛的药材质量明显优于细辛属Asarum的其他植物。即细辛道地药材具有客观实在性。
2.2　细辛道地药材的形成模式　甄别道地药材的形成模式，寻找主导因子是进一步弘扬道地药材优势，发展道地药材生产的前提和关键。肖小河认为，道地药材的形成模式有生境主导型、种质主导型、技术主导型、传媒主导型以及多因子关联决定型。我们经过大量的实验分析发现，细辛道地药材的形成与种质、生态—地理条件、合理的田间管理和采收加工等多种因子有关，其中种质是主导因子。即细辛道地药材的形成模式是以种质为主导的多因子关联决定型。
2．3　细辛道地药材GAP生产基地所用优良种质和地点的优选　既然种质是决定细辛道地药材质量的主导因子，则优良种质的筛选成为搞好细辛GAP栽培、发展细辛道地药材生产最关键的因素。经过系统的实验研究和产地考查，作者认为，将细辛道地药材的生产基地建在东北地区，主要栽培用种选用辽细辛比较合适。原因如下：1)从主要有效成分挥发油的含量来看，辽细辛的挥发油含量较华细辛高；挥发油中有致癌活性的黄樟醚含量辽细辛较华细辛低；急性毒性辽细辛较华细辛小。从安全性和有效性来看辽细辛优于华细辛；2)辽细辛的野生资源保护较好，可以保证生产的可持续发展；3)辽细辛的植株较华细辛粗壮、产量高、抗逆性强；4)东北地区自70年代末即开始大规模栽培细辛，药农栽培细辛的经验丰富；5)辽细辛的栽培技术研究较多，现已有较成熟的栽培加工技术；6)东北地区气候较寒冷，病虫害较少，可以少施或不施用农药，药材中的农药残留问题就比较易于解决；东北地区土壤较肥沃，可以少施或不施用化肥；从而可以减少生产成本，提高效益；7)东北地区是细辛的传统道地产区之一，辽细辛是传统细辛道地药材品种之一，历史依据充分；8)东北地区土地资源相对丰富，在一些地区尚能找到大片未开垦的土地，东北地区的大型农场也较多，便于集中种植、集中管理，药材的质量和生产的经济效益较有保障。
　　需要引起注意的是，东北地区多将北细辛和汉城细辛混栽；也就是说辽细辛是北细辛和汉城细辛的混合物，且两者的比例不一。这样细辛药材的质量稳定性就易受到影响。为此，我们对东北地区不同产地的北细辛和汉城细辛药材进行了比较研究，从中筛选出了较为优良而纯正的种质，以用于细辛药材的GAP基地。
2．4　影响细辛道地药材质量的生态环境因子优选　特定的生态环境条件是道地药材形成的最重要的外在因素。作者认为，生态环境对药材质量的影响主要通过两个途径来实现，一是药用植物因其适应性特点而产生获得性遗传的种内变异；二是直接影响药用植物体内的生理生化反应，从而影响到植物化学成分的种类和含量。道地药材得天独厚的条件和地理环境，往往使药用植物特别适宜于某些活性成分和微量元素的形成和积累，从而直接影响到药材质量。
　　为研究各环境因子对细辛道地药材质量的影响，我们搜集了各细辛道地产地的生态—地理因子数据(见表1)；并了各环境因子的变异系数(变异系数＝各环境指标的最高值与最低值之差／该环境指标的最高值，见表2)。某环境因子的变异系数愈小，说明细辛道地药材对该环境条件的要求愈苛刻，该环境条件的细小变化对细辛道地药材的质量影响也就愈大。由表2可知，细辛道地产地各环境因子的平均变异系数由低到高的顺序是：土壤类型＜年平均日照时数＜土壤PH＜年均无霜期＜海拔＜年均降水＜年均气温；故各环境因子对细辛道地药材形成的重要性顺序应该是：土壤类型＞年平均日照时数＞土壤PH＞年均无霜期＞海拔＞年均降水＞年均气温。说明在各环境因子中合适的土壤和光照条件对细辛道地药材的形成最重要。
　　郁闭度对细辛类药材的挥发油含量、挥发油的化学成分种类及含量的影响已有研究证实。我们对细辛道地药材与生境土壤中的微量元素含量做过相关分析，结果发现，在所研究的31种元素中，17种元素呈正相关，其中7种元素有较显著的相关性(p＜0．05＝，土壤对细辛道地药材质量的影响是显而易见的。总之，特定的生态环境条件是细辛道地药材形成的最重要的外在因素：在各种环境因子中，光照和土壤对细辛道地药材的形成是最重要的。在对药材质量和产地生境资料进行分析比较的基础上，我们优选出了适于细辛药材生产的最优生态因子指数。
2.5　优良种质的鉴别　作者运用薄层层析、细胞学、酶化学和DNA指纹图谱技术为细辛道地药材的优良种质建立了多元鉴别体系。
2.6　采收加工与田间管理　细辛的主要有效成分是挥发油。有研究表明，细辛道地药材的挥发油含量及挥发油中主要成分甲基丁香酚和黄樟醚的含量随采收季节和生长年限的变化而不同。因此，采收季节和生长年限的合理确定对药材质量是至关重要的。同时，采收后合理的加工、贮藏方法(如阴干、密闭存贮)对保证细辛道地药材的质量也是必要的。我们在参阅和实地考察的基础上确立了规范化的生长年限、采收季节及采收加工、贮存方法。
　　需要特别注意的是，市售细辛道地药材中杂质的含量高达10％左右。远高于《药典》≤1％的标准。我们发现，杂质来源主要是根系中夹带的泥沙。如何在保证有效成分少散失的情况下最大程度的去掉泥沙是采收加工过程中的一个关键技术环节。
　　细辛挥发油90％以上存在于根系中。因此，如何提高根占全草重量的比例，是田间管理中的一个至关重要的环节。我们在文献检索、实验研究和实地考察的基础上，对田间管理的各个方面进行了详尽的比较研究，并制定了标准操作规程。
2.7　绿色中药材的生产我们对各产地细辛道地药材的有机氯农药残留量、药材和土壤中重金属的含量进行了较为系统的研究，并对基地的选择、使用农药的种类及药材中农药残留物和重金属的含量进行了探讨。据此制定了生产绿色细辛药材的具体措施。

2.8　其他　根据我们多学科研究的成果，作者还对细辛属植物的系统演进、分类学、多样性保护策略、资源的可持续利用和细辛类药材的临床合理利用等方面进行了探讨。为细辛道地药材的GAP生产提供了较为深厚的保证。

图1 道地药材系统研究方法简图

表1　各细辛道地药材产地的生态一地理因子数据表*

样品 (编号)	产地	年平均气 温（℃）	年平均降 水（mm）	年均无 霜期（d）	年均日照 时数（h）	海拔 （m）	土壤 pH值**	土壤 类型
华细辛（1）	陕西洛南	11．1	755	185	1560	1950	6．55	黄棕壤
华细辛(8)	四川城口	8．8	126l	166	1534	1860	6．50	黄棕壤
华细辛(9)	湖北神农架	7．0	1250	158	1535	1980	5．82	黄棕壤
华细辛(10)	四川巫溪	7．3	1968	148	1672	2000	5．56	黄棕壤
北细辛 (3，4，7)	辽宁本溪	6．6	798	144	2383	600	5．80	灰棕壤
北细辛(6)	辽宁风城	7．7	1045	156	2390	590	5．77	灰棕壤
北细辛(12)	吉林抚松	3．0	795	110	2352	960	6．02	灰棕壤
北细辛(13)	吉林柳河	5．0	756	132	255l	700	6．25	灰棕壤
北细辛(14)	黑龙江五常	3．5	660	128	2480	490	6．10	灰棕壤
北细辛(15)	黑龙江牡丹江	3．5	542	125	2573	400	5．95	灰棕壤
汉城细辛(5)	辽宁本溪	6．6	798	144	2383	600	5．80	灰棕壤
汉城细辛 (11)	吉林抚松	3．0	795	l10	2352	960	6．02	灰棕壤
华细辛生境概况		7．0~11．1	755~1968	148~185	1534~1672	1860~ 2000	5．56~6.55	黄棕壤
北细辛生境概况		3.0~7．7	542~1045	l10~156	2352~2573	400~960	5．77~6．25	灰棕壤
汉城细辛生境概况		3.0~6．6	595~598	110~144	2352~2383	600~960	5．80~6．02	灰棕壤

　*来源于各县农林局的内部资料　　**作者根据南京农业大学编《土壤农化分析》测定

表2 细辛道地药材各环境因子的变异系数（%）

	年均气温	年均降水	年均无霜期	年均日照时数	海拔	土壤pH	土壤类型
华细辛	36.9	61.6	20.0	8.2	7.0	15.1	0
北细辛	61.0	48.1	29.5	8.6	58.3	7.7	0
汉城细辛	54.5	0.5	23.6	1.3	37.5	3.6	0
平均	50.8	36.7	24.4	6.0	34.3	8.8	0