药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况

ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＰｈａｒｍａｃ．Ｆｅｂｒｕａｒ２０１２，Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．２　中南药学２０１２年２月第１０卷第２期　　ｙｙ　

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（；修回日期：２）收稿日期：２０１１１２０７０１１１２２８－－－－

药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况

王玉明，李锦，张丽媛，李利新，李遇伯＊

关键词：药用植物；次生代谢产物；积累规律

）０中图分类号：Ｑ９４６．８　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１６７２２９８１（２０１２２０１３６０４－－－：１／．ｉｓｓｎ．１６７２ｄｏｉ０．３９６９２９８１．２０１２．０２．０１７－ｊ

　　植物体内代谢活动分为初生代谢和次生代谢，发生在所有植物体内，涉及到叶绿素、糖、氨基酸、脂肪酸、核酸等生命必需物质的代谢为初生代谢；发生在部分植物体内，涉及一些对植物生命非必需物质的代谢为次生代谢。次生代谢产物是植物在长期进化过程中与其生存环境相互作用的结果，主要包括生物碱、黄酮、萜类和皂苷等小分子有机化合

１］

，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育物［

（）天津中医药大学中药学院，天津　３００１９３

生代谢产物可大致分为３大类：萜类化合物、芳香族化合物和生物碱类化合物。植物次生代谢的合成途径中，已知的途径有乙酸－丙二酸途径、甲戊二羟酸途径、莽草酸途径和氨基酸途径等。萜类化合物是从乙酰辅酶Ａ出发，经由二羟基戊二酸、戊二酸焦磷酸而分支生成各类化合物；芳香族化合物的生成可经过多酮酸途径和莽草酸途径，高等植物采用莽草酸途径；生物碱类化合物是经过三羧酸途径合成氨基酸后经脱羧成为胺类，再经过一系列化学反应（甲基化、氧

２］

。化、还原、重排等）转化而成的含氮化合物［

时期的特异性。对药用植物次生代谢产物积累规律进行更深一步的研究，明确外界因素变化对植物所造成的影响；研究生物机体的生化变化，找出与植物次生代谢产物合成相关的功能基因，进而系统的研究药用植物复杂代谢过程及其产物，分析其次生代谢网络结构、限速步骤，解析次生代谢产，以更好物合成（细胞活动）过程，阐明中草药“黑箱体”的评价中药，为合理开发利用药用植物资源提供理论依据。１　药用植物次生代谢产物的研究概况

药用植物次生代谢物种类繁多，结构迥异，至今已发现黄酮类、酚类、香豆素、木质素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类、有机酸等。从生源发生的角度来看，次

）。编号：３０８０１５４０　　基金项目：国家自然科学基金（

次生代谢途径也是多样而复杂的，许多途径目前仍不清楚，只有青篙素、紫杉醇等次生代谢物的合成途径方面取得了一定的研究进展，但也仅仅是了解了合成途径的大致路

３］

。药用植物次生代谢产物合成积累与植株生长之间的关线［

系、次生代谢产物积累的机制以及次生代谢产物积累与环境之间的耦合关系也有一定的研究。

２　药用植物次生代谢产物积累规律的研究方法

药用植物次生代谢产物积累规律的研究具有重要的意义，可以阐明次生代谢物形成和积累的信号转导途径；通过

：（：ｗ作者简介：王玉明，男，硕士研究生，主要从事中药质量分析及代谢组学相关研究，Ｔｅｌ０２２）５９５９６２３０，Ｅ－ｍａｉｌａｎｕｍｉｎ２２６＠ｇｙｇ：ｙ１６３．ｃｏｍ　　＊通讯作者：李遇伯，女，博士，讲师，主要从事药物分析及代谢组学方面相关研究，Ｅ－ｍａｉｌｉｎａ．ｃｏｍａｏｗｕｆｅｎｘｉ００１＠ｓ

３６　１　

中南药学２０１２年２月第１０卷第２期　ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＰｈａｒｍａｃ．Ｆｅｂｒｕａｒ２０１２，Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．２　　ｙｙ　

研究不同地理和气候条件下植物的代谢产物，可以了解植物

］４５－

；对原药材的有效成分进行动态监测，阐的区域性分布［

谢物之间的相关性，寻找生物合成的关键酶（可通过基因组，阐明该代谢途径的调学、蛋白质组学的手段找到关键酶）

节机制和关键调节位点。可根据序列比对获得一些候选基因片段，利用ｃＤＮＡ末端快速扩增技术克隆到全长的ｃＤＮＡ序列，在细菌中表达这些ｃＤＮＡ，并在培养基中加入底物，随后进行检测，以产物的变化规律来确定酶的活性和功能。测定不同来源药用植物中关键酶的表达，看其是否是由于酶

１２］

。确定基因基因活性的差异而导致次生代谢产物的变化［

明其代谢途径及调控机制，监测植物体内代谢产物的变化，确定最佳采收期，从而克服因采用不同原料药材的中药成品所产生的质量不稳定的弊端。植物次生代谢产物积累规律研究主要包括以下几个步骤：药材的采收及制备、代谢物的检。测、代谢物的鉴定、关键酶的复制和克隆，研究思路见图１

型和表现型之间的因果关系，了解其调控机制，以期在分子水平控制次生代谢物的合成方向，这无疑是中药发展的趋势。

２．４　次生代谢产物积累规律的阐释

从药材生长过程中的时空关系与物质动态积累规律等方面，探讨和建立客观评价、确定药材适宜采收期的方法学；从化学角度研究不同生存条件和不同生长阶段及其体内初生和次生代谢产物动态变化规律；最终建立初生代谢产物转化为次生代谢产物的合成网络，并阐述关键酶的调控机制，明确植物次生代谢产物的积累规律和关键步骤。３　药用植物次生代谢产物积累规律

图１　药用植物次生代谢产物积累规律的研究思路

Ｆｉ１　Ｒｅｓｅａｒｃｈｉｄｅａｓｏｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｄｉｃｉｎａｌｓｅｃｏｎｄａｒｌａｎｔ　　　　　　　ｇｙｐ　ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ

３．１　次生代谢产物与采收时间

目前药用植物次生代谢产物积累规律的研究大多通过某一个或者一类药效成分作为指标来确定药材的最佳药用部位和采收期。药材适宜采收期确立的基本原则是质量最优和产量最大化。在药材采收、初加工、储藏过程中共性技术研究的基础上，通过对药用植物不同产地、不同采收期的系统评价，建立了客观表征植物生长发育与环境条件的物候关系对药材品质形成与药用部位生物产量相互关联的多指标综合评

１３］

价模式。刘萍等［对夏枯草研究发现，总黄酮、熊果酸、

２．１　药材的采收及样品的制备

药材采收是中药材生产中的重要环节，直接影响着药材

６］

。只有药材的质量得到提高，中药饮片、中的质量与产量［

成药的内在质量才能得到根本的保证，中药现代化才有坚实的物质基础。在充分考虑药材道地性，规范采样的基础上，结合统计分析的方法，采收不同物候期、不同地域的样品。样品制备分为组织取样、匀浆、抽提、保存和预处理等步骤，通常需根据所测代谢物的特性及检测仪器选择合适的提取方法。代谢产物通常用水或有机溶剂提取，获得水提取物和有机溶剂提取物，从而把不同极性物质分开，然后采用固

７］

。相萃取、亲和色谱等方法预处理后进行相关分析［

齐墩果酸、迷迭香酸和咖啡酸在夏枯草根、茎、叶和花中均有分布，但含量不同；总黄酮在叶中含量最高，齐墩果酸在根中含量最高；熊果酸、迷迭香酸和咖啡酸在花中含量最

１４］

高，故可全草入药。崔秀明等［对三七的研究表明，三七

皂苷的积累与三七的生理活动密切相关，８～１０月是三七的

１５］生殖生长高峰期，三七皂苷含量显著增加。李卫建等［研

２．２　代谢物的分析鉴定

、ＬＧＣ－ＭＳＣ－ＭＳ和ＣＥ－ＭＳ等现代分析技术已经应用到

］８１０－，Ｇ植物代谢以及指纹图谱研究中［Ｃ－ＭＳ和ＬＣ－ＭＳ以其

究不同生长期连翘果实干物质及叶和果实中有效成分的积累规律，发现北京地区８月下旬至９月上旬，为青翘最佳采收

［６］期；１通过０月２０日左右为老翘的最佳采收期。周海燕等１

良好的分离效果和较高的灵敏度应用更加广泛。ＧＣ－ＭＳ主要测定小分子的初生代谢物以及挥发性的次生代谢物，ＬＣ－ＭＳ主要测定次生代谢物，２种分析技术相互交叉，能够提供更多的代谢物信息，为研究药用植物次生代谢产物积累规

１１］

。对获得的样品中所有代谢物进行分律提供了有效手段［

对附子膨大充实期干物质及有效成分积累规律的研究，确定江油附子在６月下旬至７月上旬正处于产量与有效成分含量

１７］

的最高和稳定期，为适宜采收期。孟祥才等［研究了不同

性别类型刺五加叶有效成分含量季节积累规律，采用ＲＰ－ＨＰＬＣ色谱法检测金丝桃苷，ＵＶ法测定不同发育时期总黄酮和总皂苷含量。结果发现短花丝类型刺五加叶优于长花丝类型，刺五加叶宜在秋季采收。秋季采集不仅可以提高药材

１８］的质量和产量，而且还可以减小资源的破坏。钟世红等［

析鉴定是代谢组学研究的关键步骤，ＧＣ－ＭＳ得到的数据多通过仪器ＮＩＳＴ、ＷＩＬＥＹ等谱库鉴定，ＬＣ－ＭＳ得到的数据则通过与药用植物相关文献资料比对进行鉴定。根据代谢物的动态成分监测，提取相关的生物代谢物标志群体，深入明确次生代谢产物的合成途径，从而为药用植物的合理开发打下坚实的基础。

２．３　药用植物次生代谢关键酶的验证

根据次生代谢产物的合成途径，明确代谢网络中不同代

建立了杜仲叶的ＨＰＬＣ指纹图谱，分析杜仲叶中成分积累的规律，发现四川地区杜仲叶中的成分积累规律为：芽开绽期含量最高，次月减少，５月出现回升，再逐渐降低，７月

１９］

等采降至最低，然后逐渐回升延续至落叶盛期。张鞍灵［

用反相高效液相色谱法分析杜仲叶中京尼平苷酸、绿原酸、

３７　１　

ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＰｈａｒｍａｃ．Ｆｅｂｒｕａｒ２０１２，Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．２　中南药学２０１２年２月第１０卷第２期　　ｙｙ　

京尼平苷等次生代谢物的季节、地域差异性，结果表明，京尼平苷酸、绿原酸、京尼平苷６月份含量最高，分别达到０．５６２％、２．２５８％和０．５７１％。确定气候条件影响杜仲叶中次生代谢物的合成积累，而６月份为杜仲叶的最佳采收期。３．２　次生代谢产物与环境胁迫

药用植物生长环境中的温度、水分、光照、大气、养

２０］

。分、盐分等都会对其生长产生各种各样的影响甚至胁迫［

法进行植物次生代谢网络以及调控机制的研究将是未来研究

］２９３０－

，也为真正深入研究植物代谢途径和关键调控的热点［

位点，进一步开发利用药用植物提供了一种全新的宏观研究方法。

参考文献



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近年来，环境胁迫对植物次生代谢的影响引起国内外学者的不断关注和研究，以期阐明环境胁迫对中药次生代谢产物积累的影响。越来越多的研究表明，多种物理、化学胁迫会引起植物体内次生代谢产物积累的增多。水分条件和光照条件直接影响到药材的产量和质量，许多药用植物在干旱条件下

２１］

活性物质含量较高。何丙辉等［发现干旱胁迫对银杏叶中

槲皮素含量的提高有一定促进作用，遮荫处理对提高银杏幼

２２］树叶片中药用成分含量有显著的促进作用。张治安等［研

究发现，人参在人工栽培时需遮荫，在２０％透光棚下根中人参皂苷含量最高，光强过大时人参皂苷含量反而下降，可

２３］能与光强过大造成叶片损伤有关。刘金花等［通过研究水

分胁迫下黄芩的部分生理生化特性，发现随着干旱胁迫的增强，叶片含水量、比叶重和叶绿素含量不断降低，表明黄芩叶片保水能力弱，在水分胁迫后持续失水；在高水分含量和重度干旱胁迫下净光合速率是不断下降；根、茎和叶中的次生代谢物质黄芩苷的含量变化不一致，根中的黄芩苷的含量不断上升，茎和叶中的黄芩苷含量在前期的胁迫下不断升氮、磷高，但当重度胁迫时则呈下降趋势。不同营养条件（等条件）对药用植物次生代谢物的积累有一定影响。康建宏

２４］

在田间条件下研究了不同施氮水平对枸杞主要次生代等［

谢产物甜菜碱、类胡萝卜素、黄酮的影响及其与多糖的关系。结果表明不同的施氮肥水平下枸杞主要次生代谢产物甜菜碱、类胡萝卜素、黄酮的含量存在着差异。适中的施氮量（·ｈ６００～９００ｋｍ－２）对枸杞类胡萝卜素等次生代谢物质的ｇ

２５］

形成和积累有利。韩建萍等［采用大田试验与室内分析相结合的方法，研究氮、磷肥对丹参生长发育及次生代谢物的影响。发现施氮有利于丹参产量的增加，施磷有利于丹参素和丹参酮ⅡＡ的积累。杨秀红

［２６］

和唐晓敏等

［２７］

分别对甘草

，发现适度Ｎ幼苗和一年生温室移栽苗施加ＮａＣｌａＣｌ胁迫下生长的甘草根中甘草酸量较对照显著提高；进一步测定盐胁迫下盆栽甘草一年生移栽苗根中βＳ酶和ＳＥ酶的表达－Ａ量，发现０．３％ＮａＣｌ处理时这２种酶的表达量最高，同时甘草酸合成前体物质β－香树脂醇量降低，推测适度的盐胁迫条件下甘草酸量的增加可能是由于盐胁迫刺激了２种酶的表

２８］

。达，增加了前体物质的消耗，从而促进甘草酸积累［

４　结语

药用植物次生代谢积累规律的研究已经取得了一定的进展，但研究方法相对简单，目前研究只集中在一个或者几个药效成分上，缺乏对整体次生代谢物变化规律的研究，应从不同侧面对代谢过程及其调控加以整合分析，探明药用植物次生代谢的详细途径及其调控网络和参与各步反应的酶，而对于代谢关键酶的确认及相关基因的表达与调控是明确各代谢途径之间的相互联系的关键，相信借助于系统生物学的方

３８　１　

中南药学２０１２年２月第１０卷第２期　ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＰｈａｒｍａｃ．Ｆｅｂｒｕａｒ２０１２，Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．２　　ｙｙ　

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（；修回日期：２）收稿日期：２０１１０９０１０１１１２０５－－－－

欢迎订阅２中南药学》杂志０１２年《

中南药学》杂志是由湖南省药学会主办，国内外公开发行的药学综合性学术期刊。国际刊号：　　《

／中南药学》是中国科技论文统计源期刊、中国科技核心ＩＳＳＮ１６７２－２９８１；国内刊号：ＣＮ４３１４０８Ｒ。《－期刊，被美国Ｃ遴选）数据库、中国学术期刊Ａ和波兰ＩＣ等国外知名数据库收录，被中国核心期刊（光盘版、万方数据库、解放军医学图书馆数据库等收录。

本刊内容涵盖药剂、药理、药物分析、药物化学、生化药物、中药及天然药物、医院药学等。主要栏目有综述、研究论文、中药与天然药物、新药之窗、药物与临床、合理用药与临床药学、药物不良反应、中药指纹图谱专题、临床药师在临床专题、医院药学、科技简报等。本刊办刊的特点是普及与提高相结合，以提高为主；理论与实践相结合，以实践为主，面向全国高、中及基层医药工作者，欢迎广大医药工作者投稿和订阅。

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ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＰｈａｒｍａｃ．Ｆｅｂｒｕａｒ２０１２，Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．２　中南药学２０１２年２月第１０卷第２期　　ｙｙ　

［］，２）：Ｊ．ＡｎｎＮ　Ｙ　ＡｃａｄＳｃｉ００７，１０９５（１５３６５４４．　　－

［］Ｋ４０ａｕｆｍａｎｎＲ，ＨｅｎｋｌｅｉｎＰ，ＨｅｎｋｌｅｉｎＰ，ｅｔａｌ．Ｇｒｅｅｎｔｅａｏｌ　　　　　　－ｐｙ

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（；修回日期：２）收稿日期：２０１１１２０７０１１１２２８－－－－

药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况

王玉明，李锦，张丽媛，李利新，李遇伯＊

关键词：药用植物；次生代谢产物；积累规律

）０中图分类号：Ｑ９４６．８　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１６７２２９８１（２０１２２０１３６０４－－－：１／．ｉｓｓｎ．１６７２ｄｏｉ０．３９６９２９８１．２０１２．０２．０１７－ｊ

　　植物体内代谢活动分为初生代谢和次生代谢，发生在所有植物体内，涉及到叶绿素、糖、氨基酸、脂肪酸、核酸等生命必需物质的代谢为初生代谢；发生在部分植物体内，涉及一些对植物生命非必需物质的代谢为次生代谢。次生代谢产物是植物在长期进化过程中与其生存环境相互作用的结果，主要包括生物碱、黄酮、萜类和皂苷等小分子有机化合

１］

，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育物［

（）天津中医药大学中药学院，天津　３００１９３

生代谢产物可大致分为３大类：萜类化合物、芳香族化合物和生物碱类化合物。植物次生代谢的合成途径中，已知的途径有乙酸－丙二酸途径、甲戊二羟酸途径、莽草酸途径和氨基酸途径等。萜类化合物是从乙酰辅酶Ａ出发，经由二羟基戊二酸、戊二酸焦磷酸而分支生成各类化合物；芳香族化合物的生成可经过多酮酸途径和莽草酸途径，高等植物采用莽草酸途径；生物碱类化合物是经过三羧酸途径合成氨基酸后经脱羧成为胺类，再经过一系列化学反应（甲基化、氧

２］

。化、还原、重排等）转化而成的含氮化合物［

时期的特异性。对药用植物次生代谢产物积累规律进行更深一步的研究，明确外界因素变化对植物所造成的影响；研究生物机体的生化变化，找出与植物次生代谢产物合成相关的功能基因，进而系统的研究药用植物复杂代谢过程及其产物，分析其次生代谢网络结构、限速步骤，解析次生代谢产，以更好物合成（细胞活动）过程，阐明中草药“黑箱体”的评价中药，为合理开发利用药用植物资源提供理论依据。１　药用植物次生代谢产物的研究概况

药用植物次生代谢物种类繁多，结构迥异，至今已发现黄酮类、酚类、香豆素、木质素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类、有机酸等。从生源发生的角度来看，次

）。编号：３０８０１５４０　　基金项目：国家自然科学基金（

次生代谢途径也是多样而复杂的，许多途径目前仍不清楚，只有青篙素、紫杉醇等次生代谢物的合成途径方面取得了一定的研究进展，但也仅仅是了解了合成途径的大致路

３］

。药用植物次生代谢产物合成积累与植株生长之间的关线［

系、次生代谢产物积累的机制以及次生代谢产物积累与环境之间的耦合关系也有一定的研究。

２　药用植物次生代谢产物积累规律的研究方法

药用植物次生代谢产物积累规律的研究具有重要的意义，可以阐明次生代谢物形成和积累的信号转导途径；通过

：（：ｗ作者简介：王玉明，男，硕士研究生，主要从事中药质量分析及代谢组学相关研究，Ｔｅｌ０２２）５９５９６２３０，Ｅ－ｍａｉｌａｎｕｍｉｎ２２６＠ｇｙｇ：ｙ１６３．ｃｏｍ　　＊通讯作者：李遇伯，女，博士，讲师，主要从事药物分析及代谢组学方面相关研究，Ｅ－ｍａｉｌｉｎａ．ｃｏｍａｏｗｕｆｅｎｘｉ００１＠ｓ

３６　１　

中南药学２０１２年２月第１０卷第２期　ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＰｈａｒｍａｃ．Ｆｅｂｒｕａｒ２０１２，Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．２　　ｙｙ　

研究不同地理和气候条件下植物的代谢产物，可以了解植物

］４５－

；对原药材的有效成分进行动态监测，阐的区域性分布［

谢物之间的相关性，寻找生物合成的关键酶（可通过基因组，阐明该代谢途径的调学、蛋白质组学的手段找到关键酶）

节机制和关键调节位点。可根据序列比对获得一些候选基因片段，利用ｃＤＮＡ末端快速扩增技术克隆到全长的ｃＤＮＡ序列，在细菌中表达这些ｃＤＮＡ，并在培养基中加入底物，随后进行检测，以产物的变化规律来确定酶的活性和功能。测定不同来源药用植物中关键酶的表达，看其是否是由于酶

１２］

。确定基因基因活性的差异而导致次生代谢产物的变化［

明其代谢途径及调控机制，监测植物体内代谢产物的变化，确定最佳采收期，从而克服因采用不同原料药材的中药成品所产生的质量不稳定的弊端。植物次生代谢产物积累规律研究主要包括以下几个步骤：药材的采收及制备、代谢物的检。测、代谢物的鉴定、关键酶的复制和克隆，研究思路见图１

型和表现型之间的因果关系，了解其调控机制，以期在分子水平控制次生代谢物的合成方向，这无疑是中药发展的趋势。

２．４　次生代谢产物积累规律的阐释

从药材生长过程中的时空关系与物质动态积累规律等方面，探讨和建立客观评价、确定药材适宜采收期的方法学；从化学角度研究不同生存条件和不同生长阶段及其体内初生和次生代谢产物动态变化规律；最终建立初生代谢产物转化为次生代谢产物的合成网络，并阐述关键酶的调控机制，明确植物次生代谢产物的积累规律和关键步骤。３　药用植物次生代谢产物积累规律

图１　药用植物次生代谢产物积累规律的研究思路

Ｆｉ１　Ｒｅｓｅａｒｃｈｉｄｅａｓｏｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｄｉｃｉｎａｌｓｅｃｏｎｄａｒｌａｎｔ　　　　　　　ｇｙｐ　ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ

３．１　次生代谢产物与采收时间

目前药用植物次生代谢产物积累规律的研究大多通过某一个或者一类药效成分作为指标来确定药材的最佳药用部位和采收期。药材适宜采收期确立的基本原则是质量最优和产量最大化。在药材采收、初加工、储藏过程中共性技术研究的基础上，通过对药用植物不同产地、不同采收期的系统评价，建立了客观表征植物生长发育与环境条件的物候关系对药材品质形成与药用部位生物产量相互关联的多指标综合评

１３］

价模式。刘萍等［对夏枯草研究发现，总黄酮、熊果酸、

２．１　药材的采收及样品的制备

药材采收是中药材生产中的重要环节，直接影响着药材

６］

。只有药材的质量得到提高，中药饮片、中的质量与产量［

成药的内在质量才能得到根本的保证，中药现代化才有坚实的物质基础。在充分考虑药材道地性，规范采样的基础上，结合统计分析的方法，采收不同物候期、不同地域的样品。样品制备分为组织取样、匀浆、抽提、保存和预处理等步骤，通常需根据所测代谢物的特性及检测仪器选择合适的提取方法。代谢产物通常用水或有机溶剂提取，获得水提取物和有机溶剂提取物，从而把不同极性物质分开，然后采用固

７］

。相萃取、亲和色谱等方法预处理后进行相关分析［

齐墩果酸、迷迭香酸和咖啡酸在夏枯草根、茎、叶和花中均有分布，但含量不同；总黄酮在叶中含量最高，齐墩果酸在根中含量最高；熊果酸、迷迭香酸和咖啡酸在花中含量最

１４］

高，故可全草入药。崔秀明等［对三七的研究表明，三七

皂苷的积累与三七的生理活动密切相关，８～１０月是三七的

１５］生殖生长高峰期，三七皂苷含量显著增加。李卫建等［研

２．２　代谢物的分析鉴定

、ＬＧＣ－ＭＳＣ－ＭＳ和ＣＥ－ＭＳ等现代分析技术已经应用到

］８１０－，Ｇ植物代谢以及指纹图谱研究中［Ｃ－ＭＳ和ＬＣ－ＭＳ以其

究不同生长期连翘果实干物质及叶和果实中有效成分的积累规律，发现北京地区８月下旬至９月上旬，为青翘最佳采收

［６］期；１通过０月２０日左右为老翘的最佳采收期。周海燕等１

良好的分离效果和较高的灵敏度应用更加广泛。ＧＣ－ＭＳ主要测定小分子的初生代谢物以及挥发性的次生代谢物，ＬＣ－ＭＳ主要测定次生代谢物，２种分析技术相互交叉，能够提供更多的代谢物信息，为研究药用植物次生代谢产物积累规

１１］

。对获得的样品中所有代谢物进行分律提供了有效手段［

对附子膨大充实期干物质及有效成分积累规律的研究，确定江油附子在６月下旬至７月上旬正处于产量与有效成分含量

１７］

的最高和稳定期，为适宜采收期。孟祥才等［研究了不同

性别类型刺五加叶有效成分含量季节积累规律，采用ＲＰ－ＨＰＬＣ色谱法检测金丝桃苷，ＵＶ法测定不同发育时期总黄酮和总皂苷含量。结果发现短花丝类型刺五加叶优于长花丝类型，刺五加叶宜在秋季采收。秋季采集不仅可以提高药材

１８］的质量和产量，而且还可以减小资源的破坏。钟世红等［

析鉴定是代谢组学研究的关键步骤，ＧＣ－ＭＳ得到的数据多通过仪器ＮＩＳＴ、ＷＩＬＥＹ等谱库鉴定，ＬＣ－ＭＳ得到的数据则通过与药用植物相关文献资料比对进行鉴定。根据代谢物的动态成分监测，提取相关的生物代谢物标志群体，深入明确次生代谢产物的合成途径，从而为药用植物的合理开发打下坚实的基础。

２．３　药用植物次生代谢关键酶的验证

根据次生代谢产物的合成途径，明确代谢网络中不同代

建立了杜仲叶的ＨＰＬＣ指纹图谱，分析杜仲叶中成分积累的规律，发现四川地区杜仲叶中的成分积累规律为：芽开绽期含量最高，次月减少，５月出现回升，再逐渐降低，７月

１９］

等采降至最低，然后逐渐回升延续至落叶盛期。张鞍灵［

用反相高效液相色谱法分析杜仲叶中京尼平苷酸、绿原酸、

３７　１　

ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＰｈａｒｍａｃ．Ｆｅｂｒｕａｒ２０１２，Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．２　中南药学２０１２年２月第１０卷第２期　　ｙｙ　

京尼平苷等次生代谢物的季节、地域差异性，结果表明，京尼平苷酸、绿原酸、京尼平苷６月份含量最高，分别达到０．５６２％、２．２５８％和０．５７１％。确定气候条件影响杜仲叶中次生代谢物的合成积累，而６月份为杜仲叶的最佳采收期。３．２　次生代谢产物与环境胁迫

药用植物生长环境中的温度、水分、光照、大气、养

２０］

。分、盐分等都会对其生长产生各种各样的影响甚至胁迫［

法进行植物次生代谢网络以及调控机制的研究将是未来研究

］２９３０－

，也为真正深入研究植物代谢途径和关键调控的热点［

位点，进一步开发利用药用植物提供了一种全新的宏观研究方法。

参考文献

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近年来，环境胁迫对植物次生代谢的影响引起国内外学者的不断关注和研究，以期阐明环境胁迫对中药次生代谢产物积累的影响。越来越多的研究表明，多种物理、化学胁迫会引起植物体内次生代谢产物积累的增多。水分条件和光照条件直接影响到药材的产量和质量，许多药用植物在干旱条件下

２１］

活性物质含量较高。何丙辉等［发现干旱胁迫对银杏叶中

槲皮素含量的提高有一定促进作用，遮荫处理对提高银杏幼

２２］树叶片中药用成分含量有显著的促进作用。张治安等［研

究发现，人参在人工栽培时需遮荫，在２０％透光棚下根中人参皂苷含量最高，光强过大时人参皂苷含量反而下降，可

２３］能与光强过大造成叶片损伤有关。刘金花等［通过研究水

分胁迫下黄芩的部分生理生化特性，发现随着干旱胁迫的增强，叶片含水量、比叶重和叶绿素含量不断降低，表明黄芩叶片保水能力弱，在水分胁迫后持续失水；在高水分含量和重度干旱胁迫下净光合速率是不断下降；根、茎和叶中的次生代谢物质黄芩苷的含量变化不一致，根中的黄芩苷的含量不断上升，茎和叶中的黄芩苷含量在前期的胁迫下不断升氮、磷高，但当重度胁迫时则呈下降趋势。不同营养条件（等条件）对药用植物次生代谢物的积累有一定影响。康建宏

２４］

在田间条件下研究了不同施氮水平对枸杞主要次生代等［

谢产物甜菜碱、类胡萝卜素、黄酮的影响及其与多糖的关系。结果表明不同的施氮肥水平下枸杞主要次生代谢产物甜菜碱、类胡萝卜素、黄酮的含量存在着差异。适中的施氮量（·ｈ６００～９００ｋｍ－２）对枸杞类胡萝卜素等次生代谢物质的ｇ

２５］

形成和积累有利。韩建萍等［采用大田试验与室内分析相结合的方法，研究氮、磷肥对丹参生长发育及次生代谢物的影响。发现施氮有利于丹参产量的增加，施磷有利于丹参素和丹参酮ⅡＡ的积累。杨秀红

［２６］

和唐晓敏等

［２７］

分别对甘草

，发现适度Ｎ幼苗和一年生温室移栽苗施加ＮａＣｌａＣｌ胁迫下生长的甘草根中甘草酸量较对照显著提高；进一步测定盐胁迫下盆栽甘草一年生移栽苗根中βＳ酶和ＳＥ酶的表达－Ａ量，发现０．３％ＮａＣｌ处理时这２种酶的表达量最高，同时甘草酸合成前体物质β－香树脂醇量降低，推测适度的盐胁迫条件下甘草酸量的增加可能是由于盐胁迫刺激了２种酶的表

２８］

。达，增加了前体物质的消耗，从而促进甘草酸积累［

４　结语

药用植物次生代谢积累规律的研究已经取得了一定的进展，但研究方法相对简单，目前研究只集中在一个或者几个药效成分上，缺乏对整体次生代谢物变化规律的研究，应从不同侧面对代谢过程及其调控加以整合分析，探明药用植物次生代谢的详细途径及其调控网络和参与各步反应的酶，而对于代谢关键酶的确认及相关基因的表达与调控是明确各代谢途径之间的相互联系的关键，相信借助于系统生物学的方

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中南药学２０１２年２月第１０卷第２期　ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＰｈａｒｍａｃ．Ｆｅｂｒｕａｒ２０１２，Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．２　　ｙｙ　

［］张鞍灵，马亚团，趙德义，等．杜仲叶次生代谢物季节和地１９

］，林产化学与工业，２：１域差异性研究［Ｊ００９，２９（５）０４－１０８．

［］段传人，芏伯初，徐世荣．环境应力对植物次生代谢产物形２０

］）：６成的作用［Ｊ．重庆大学学报，２００３，２６（１０７７１．－

［］何丙辉，钟章成．不同环境胁迫下银杏构件种群药用成分变２１

］）：７化的研究［Ｊ．西南农业大学学报，２００３，２５（１１０．－

［］张治安，徐克章，任跃英，等．光照条件对参株碳水化合物２２

］和人参皂甙含量的影响［Ｊ．吉林农业大学学报，１９９４，１６（）：１３５１７．－

［］Ｌ，ｅ２３ｉｕＪＨ，ＺｈａｎＹＱ，ＬｉＪｔａｌ．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＷａｔｅｒＳｔｒｅｓｓｏｎ　　　　　　　ｇ　

ｔｈｅＰｈｓｉｏｌｏｉｃａｌａｎｄＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｃｕｔｅｌｌａｒｉａ　　　　　　ｙｇ］：２Ｊ．ＰｌａｎｔＰｈｓｉｏｌＢｉｏｃｈｅｍ，２０１０，１１（６）２Ｂａｉｃａｌｅｎｓｉｓ［　　－ｙ２５．

［］康建宏，吴宏亮，杨涓，等．不同施氮水平下枸杞主要次生２４

］代谢产物与多糖的关系研究［Ｊ．安徽农业科学，２００８，３６（）：１３６６００８１６０１０．－

［］韩建萍，梁宗锁．氮、磷对丹参生长及丹参素和丹参酮ⅡＡ２５

］）：７积累规律研究［Ｊ．中草药，２００５，３６（５５６７５９．－

［］杨秀红，李健民，董学会，等．外源甘草酸对Ｎ２６ａＣＩ胁迫条

件下甘草幼苗生长、根部甘草酸含量以及几种与盐胁迫相关］：４生理指标的影响［Ｊ．植物生理学通讯，２００６，４２（３）４１－４４４．

［］唐晓敏，王文全，杨全，等．Ｎ２７ａＣｌ处理对甘草生长、生理指

］标及药效成分含量的影响［Ｊ．吉林农业大学学报，２００８，）：１３０（２７２１７５．－

［］唐晓敏．水分和盐分处理对甘草药材质量的影响［２８Ｄ］．北京：

北京中医药大学，２００８．

［］杨致荣，毛雪，李润植．植物次生代谢基因工程研究进展２９

［］）：１Ｊ．植物生理与分子生物学学报，２００５，３１（１１８１．－

［］黄璐琦，高伟，周洁，等．系统生物学方法在药用植物次生３０

］：代谢产物研究中的应用［Ｊ．中国中药杂志，２０１０，３５（１）８１２．－

（；修回日期：２）收稿日期：２０１１０９０１０１１１２０５－－－－

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