地道药材与环境相关性

15/15地道药材与环境相关性研究摘要：ﻫ本文总结了古代和现代对道地药材的认识，分析了古代对道地药材与环境相关性认识的特点，并从现代环境科学角度提出道地药材与环境相关性认识的三个层次两个方面。同时简要总结了生物技术，现代分析化学，数理统计学在道地药材与环境相关性研究中的应用。

关键词：道地药材环境相关性

一、道地药材的内涵：

我国古代“天药相应”的道地药材观

胡世林[1］等在中国道地药材论丛一书中概括性的指出中国古代的道地药材观可以用四个字概括即“天药相应”。我国古代对“地道药材”的论述，可见于历代名家本草文献中。ﻫ“地道药材”的概念最早见于东汉药物专著《神农本草经》中［2]，。“土地所出、真伪新陈,并各有法”。强调了区分产地，讲究地道的重要性。而且,在所收载的36５种药物中,不少从药名上看出就带有地道色彩,如巴豆、巴戟天、蜀椒、蜀漆、秦椒、秦皮、秦瓜、吴茱萸、阿胶等。巴、蜀、吴、秦、东阿都是西周前后的古国名或古地名,从每药下所记无具体产地而只有生山谷、川谷、川泽、池泽、大泽、丘陵、田野、平土等具有粗略的生境含义。

《内经》从理论上阐明地道药材的意义，指出“岁物者,天地之专精也。非司岁物则气散，质同而异等也.”《伤寒论》则是医方中最早应用地道药材较多的医书,11２首方剂，涉及80余种中药,其中地道药物有阿胶、代赫石、巴豆、蜀漆广泛应用于临床.ﻫ梁代陶弘景[３］所著的《本草经集注》从药名、产地、形态三方面阐述了地道药材的重要性。其序中有：“案诸药所生,皆的有境界。秦汉以前，当言外国,今郡县之名,后人所改尔,自江东以来,小小杂药，多出近道,气力性理,不及本邦,假令荆益不通，则全用历阳当归,钱塘三建，岂得相似?所以疗病不及往人，亦当此缘故也……”，则是就地取材产生的混乱和不良后果。尤其可贵的是，他指出,同是“蜀药”、“北药”，也要精选，要注意小环境地药材质量的影响。ﻫ药材产地方面,记述有:“上品人参生上党及辽东”。药材形态方面,序中有:“人参”，“上党郡在冀州西南.今魏国所献既是，形长而黄，状如防风，多润实而甘。世用不入服，乃重百济者，形细而坚白,气味薄于上党。”这是历代本草学上第一次明确地论述地道与非地道药材对临床疗效的影响,并对40多种常用中药的地道性用“第一”、“最佳”、“最胜"、“为佳"、“为良”、“为胜”等加以记述。ﻫ到公元７世纪，地道药材的概念更加强化。《唐本草》对地道性的精辟论述，“窃以动植形生、因方舛性，春秋节变，感气殊功，离其本土，则质同而效异",这些为今天地道药材的研究提供了丰富的资料。ﻫ《理伤续断方》是我国骨伤科学的第一部专著,书中有:“凡所用药材,有外道者,有当土者(土药材）。"并首次大量使用“川药”:川当归、川独活、川椒、川牛膝等［1］。ﻫ由唐代药王孙思邈编著的《千金翼方》中，首先按当时行政区划的“道”来归纳药材产地,特别强调“用药必依土地”，这为后时世正式采用“地道药材”的术语奠定了基础。他在专论“药出州土第三”一节中按本草所出郡县,皆是吉名,今之学者卒寻而难晓，自圣唐开辟,四海无外,州县名目，事事惟新，所以须甄明既因土地名号，后之学者，容易即知，其出药土地凡１33州,合51９种（实为38５种)，其余州土，皆不堪进御，故不繁录耳.ﻫ此外，对于药材的道地性还可见于历代本草中,如唐代《新修本草》、宋代寇宗的《本草衍义》、金代李杲《用药法录》，明代刘文泰《本草品汇精要》、明代陈嘉谟《本草蒙鉴》，清代汪昂《本草备要》、清代徐大椿《医学源流论》等。虽重点不同，但其核心思想均是以产地为本,产地决定了药材的形状，进而决定药材的药效即“天药相应”.现代道地论

随着科学技术的发展，特别是环境科学，分析化学,生物学，系统科学，数学,计算机等新兴学科飞速发展使得道地药材的研究无论在认识上还是在研究手段上都有了很大的发展.人们认识道地药材的角度呈现多元性。ﻫ现代道地论的核心是“强调物种内质量变异有时大于种间差异"［1]，这对提高药材质量,对保证中药材在国际贸易中的信益,对中药材科研样品的标准化均有很重要的引导作用。ﻫ中国中医研究所胡世林研究员,首先提出了“现代道地论”这样一门新学科的倡议。ﻫ在已故凌一癸教授的指导下60多位专家和中青年骨干从本草、药理、生药、栽培生态、加工炮制、临床验证、综合开发等8个方面首期对川贝母、川芎、续断、麦冬、天麻、黄连、附子等9种开展了川产道地药材的系统研究。

肖小河［4]认为：道地药材是中药长期复杂的系统演进过程中形成的最高级、最优化的物质形式。他从哲学的客观真实性和价值论角度指出道地药材的客观本质具有双重性.目前品名、产地、质量、价值等划分标准是认为的、相对的、模糊的,因而道地与非道地药材之间存在着一系列的过度性和可塑性.他从耗散结构理论、分形分维理论和模糊集合论角度认为药材之真伪优劣及道地与非道地是中药演进这个复杂的耗散结构系统在不同阈值之负熵流的非线性作用下所形成的多序数态的定性反映，他们共同构成了一个外延和内涵有不明确的大模糊集合或大“分岔树”。他认为：道地药材是该药材原物种在其产地的种系与区系的发展过程中，长期受着孕育该物种的历史环境条件与人类活动而形成的特殊产物.居群变异与环境适应是道地药材形成的生态学机制；生态宗、生态型、地方宗、地理宗等是地道药材形成的生物学实质。

胡世林［5]从生物多样性的角度提出了狭义的“中药材道地性"(gｅｏherbalism）：“同一物种由于生态环境差别极大,或因物种的性别、年龄、栽培、生理病理、生长阶段、或因加工技术使得该物种所形成的药材质量发生了真伪优劣的变化。”他认为中药道地药材发现和确立的过程，实质上是对生物多样性的选择性应用过程.他在《中国道地药材原色图说》一书中提出对于中药材道地性的含义在物种相同的前提下，道地性的解释有产地不同，野生与栽培、养殖的区别，性别不同，年龄不同,生长阶段不同，加工技术水平的影响六个方面;在物种不同的情况下考虑物种不同，临床经验不同等方面。ﻫ谢宗万［６］从道地药材的成因角度认为:道地药材是指在一定自然条件、生态环境的地域内所产的药材，且生产较为集中,栽培技术、采收加工也都有一定的讲究,以致较同种药材在其他地区所产者品质较佳、疗效好，为世人所公认而久负盛名者称之，因此,在药名前多冠以地名，以示其道地产区。

二、我国古代对道地药材与环境相关性的认识

我国古代对道地药材与环境相关性的认识中对“环境”一词的认识大致经历了三个阶段。ﻫ第一阶段以《神农本草经》为代表，这一阶段对“地道”的认识的特点是：以古国名命名药材,并有粗略的生境含义是古代朴素的地道药材生境观.如：巴豆、巴戟天、蜀椒、蜀漆、秦椒、秦皮、秦瓜、吴茱萸、阿胶等。巴、蜀、吴、秦、东阿都是西周前后的古国名或古地名，从每药下所记无具体产地而只有生山谷、川谷、川泽、池泽、大泽、丘陵、田野、平土等具有粗略的生境含义。ﻫ第二阶段以梁代陶弘景所著的《本草经集注》为代表,这一阶段对“地道"的认识更为深入。不仅论述了古今地名的异同，而且注重药材当时的产地分布、何地产的为胜、药物的形态特征。ﻫ第三阶段以著名医药学家李时珍的《本草纲目》为代表，这一阶段对“地道”不仅产地更明确，而且注重水、土、气象及其相互关系ﻫ在继承传统医学家关于“地道”思想的基础上,对水土的论述尤为深刻：“性从地变,质与物迁,……沧卤能盐，阿井能胶,……将行药势，独不择夫水哉?”“水性之不同如此，陆羽煮茶,辨天下之小性美恶，烹药者反不知辨此，岂不戾哉”.并能与气候要素相联系:“生产有南北，节气有早迟,根苗异采收,制造异法度.”他在每味药下药的时产地论述较为具体。如对薄荷有“今人用药多以苏州为胜”，麦冬有“浙中来者甚良".ﻫ古代对道地药材的认识是一个逐步深入的过程从最初的国家到产地再到小生境，从单一的对立地条件的关注到注重水、土、气的相互关系,逐渐向道地药材的本质探究。

三、道地药材与环境相关性的现代认识

1、环境科学的发展使人们对道地药材有了全新的认识和研究视角。“环境"是指“研究中心以外所有事物的总和”.根据这一概念道地药材与环境相关性的研究是以道地药材为中心研究道地药材与其周围环境的关系，这一环境按其形式可分为自然环境和人工环境。自然环境包括地质环境、土壤环境、大气环境、水环境、生物环境。人工环境包括生产技术、临床选择、开发种植模式、法律法规、人类对道地药材的认识观等。道地药材与自然环境相关性的研究又分为三个层次:遗传基因层次研究物种与自然环境相关性,研究物种的遗传变异与自然环境的关系；吴卫、郑有良、陈黎等［2２]应用ＲＡＰＤ(随即扩增的ＤNA多态性分析）对９２份鱼腥草种质资源进行了检测，发现根据RAＰD遗传相似系数划分的类群同地理环境分布有很大的关系。目前对于药用植物道地性,有不同的看法：一种观点是道地性由遗传因素决定;另一种观点是道地性受遗传因素和地理环境的共同影响,但遗传因素是主导.从生态学的角度讲长期的环境演变与同时期的空间异质决定了物种遗传基因,因此从遗传基因与环境相关性的角度研究道地性是解释道地性的基础.ﻫ2、生态环境层次研究道地药材的生境特点包括地质环境、土壤环境、大气环境、水环境、群落环境.目前广泛开展了土壤环境与道地性的研究。张重义、李萍、齐辉等比较了五个不同产区同一种质金银花的地质背景系统（GBS）及土壤理化状况，发现:金银花的道地性受ＧBＳ的制约,分布于大陆性暖温带半干旱气候的中性或偏碱性的砂质壤土区。ﻫ赵杨景、陈四保、高光耀等开展了道地与非道地当归栽培土壤的物理性状、有机质和矿质元素的综合研究，认为生态环境是形成当归道地性的主导因子.值得注意的是,目前在这一层次上往往忽视研究道地药材生长的群落环境,目前滕杰等开展了黑龙江省北重楼群落类型调查［7］。ﻫ植物生长的群落环境(包括群落组成和群落结构）是植物生长的关键因素，决定着物种的生存、多样性、演替、变异等方面。很多研究表明,同种人工栽培的药材比野生道地药材的质量低、易发生病虫害.其重要原因之一是,人工栽培的药材往往是单种大面积栽培，忽视野生群落小环境及植物他感作用对药材道地性的影响.周红涛、胡世林、郭宝林等对芍药野生与栽培群体的遗传变异研究中发现长期大面积单种栽培芍药,其遗传基因发生变异,基因多样度降低。因此,研究道地药材生长的最适群落环境是道地药材与环境相关性研究中的重要内容。建议在进行药用植物资源调查时重视生态环境（地质地貌、气候、土壤、群落组成、群落结构等）的调查。ﻫ３、道地药材种内多样与环境相关性的研究是道地药材与环境相关性研究的第三个层次。“物种内质量变异有时大于种间差异”是现代道地论的核心思想.[冯学锋、胡世林、郭宝林等［18]在分子水平上对黄芩种群遗传多样性的进行了初步研究。研究发现黄芩居群间的遗传变异占总变异的18.83％,居群内变异占81.１7％，种内差异远大于种间差异。郭宝林、林生、冯毓秀等[27]在对丹参主要居群的遗传关系及药材道地性的初步研究中得到同样的结论：种内差异远大于种间差异ﻫ同一物种由于环境的不同其形态、成分等均不同因此这一层次研究种内差异与环境间的关系。ﻫ从道地药材方面讲进行道地药材与环境相关性研究有两个方面：一是从形态、生长发育特征角度研究道地药材的形态与环境间关系的报道还不是很多；一是从化学成分角度如崔秀明等进行的产地与三七根茎中单体皂苷的含量[8］，同时也有将二这结合起来进行道地药材与环境相关性研究.如张康健等对杜仲叶次生代谢物与个体生长发育特性的研究［9].ﻫ道地药材与环境相关性的研究具有重要的理论和实践意义。一是：道地药材与环境相关性的研究是中药资源学的重要组成部分。中药资源学是中药学与资源学两大学科交叉的产物。从资源学研究的体系讲，中药资源学包括中药资源科学的研究、中药资源技术研究和中药资源管理的研究。中药资源科学的研究是中药资源技术研究与中药资源管理研究的理论基础．中药资源科学研究的核心内容是中药成分的生物地球化学循环,道地药材与环境相关性的研究的根本目的是从生物地球化学循环的角度解释药材的道地性。

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.ﻫ四、现代技术在道地药材与环境相关性研究中的应用ﻫ1、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。ﻫ2、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ﻫ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）ﻫ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。参考文献：ﻫ1、胡世林中国道地药材论丛北京：中国古籍出版社,1997ﻫ2、黄泰康，赵海宝，刘道荣天然药物地理学中国医药出版社1９９３年6月

3、陈重明金久宁陶弘景的“道地药材论”及其作用与影响中国道地药材论丛胡世林主编:1４０-1４3

4、肖小河道地药材的系统研究的思路与方法中国道地药材论丛胡世林主编:17０-１７3ﻫ5、胡世林、廖福龙中药材道地性与生物多样性中国医药学报1999,14(5）：１６

6、谢宗万论道地药材中国道地药材论丛胡世林主编北京：中国古籍出版社,1９9７:１36—140ﻫ7、滕杰，李毅,王良信黑龙江省北重楼的资源调查地理分布和群落类型调查黑龙江医药２０01，24（1)１4-１７

8、崔秀明,陈中坚，王勇等产地与三七根茎中单体皂苷的含量中药材200２,25（１1）:781-７8２ﻫ9、张康健，白明生，张檀等杜仲叶次生代谢物与个体生长发育特性的研究林业科学２001,37(6）：45—５1ﻫ１0、许明淑、郭兰萍、黄璐琦生物技术在中药研究中的应用与展望中国中医药信息20０0。7（４)：２2ﻫ11、曹晖、刘玉萍、邵鹏柱等DNA分子标记技术:一种新的中药分析方法药物分析1999,19（5）:356ﻫ12、郭宝林、林生、冯毓秀等丹参主要群居的遗传关系的研究及药材道地性的初步研究中草药2002，33（１2)：11１3—１116

13、巢志茂、尚尔金、何波牛膝水提取物化学成分的研究中国药学杂志199９，34（9)：58７ﻫ14、吉力、潘炯光、杨健防风、水防风、云防风和川防风挥发油的GＣ—ＭＳ分析中国药学杂志１９9９,24(１2）：740ﻫ15、杨桦、邓晓静、易红大孔吸附树脂用于川草乌中总生物碱的分离提取中成药20０0，２2（8)：５35ﻫ16、王智民现代中药的化学研究方法中国中药2000,25（２）：70ﻫ１7、赫炎、沈欣、靳卫东等中药质量控制实验设计研究中国实验方剂学杂志19９9，5（2）：57

18、冯学锋、胡世林、郭宝林等黄芩种群遗传多样性初步研究世界科学技术—中药现代化2002，4（4）：41-43ﻫ19、赵杨景、陈四保、高光耀等道地与非道地当归栽培土壤的理化性质中国中药杂志200２，27(1）:２1－2２

２０、周红涛、胡世林、郭宝林等芍药野生与栽培群体的遗传变异研究药学学报2０02，3７(5）:3８３—38８

21、张重义、李萍、齐辉等金银花道地与非道地产区地质背景及土壤理化状况分析中国中药杂志20032８（2）:97-９9

2２、吴卫、郑有良、陈黎等鱼腥草种质资源的RAPD分析药学学报2002,37（12):986