【摘要】：黃芩(Scutellaria baicalensis Georgi),唇形科黃芩屬多年生草本植物,主要分布于黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、河南、甘肅、陜西、山西、山東、四川等地。中藥黃芩為其干燥根,具有清熱燥濕,瀉火解毒,止血安胎等功效。黃芩的主要藥效成分是次生代謝產(chǎn)物,其合成和積累的影響因素除了與外部環(huán)境條件有著密切關(guān)系之外,內(nèi)部基因表達也是造成藥材活性成分差異的重要因素。因此,闡明黃芩藥效成分的積累規(guī)律對于中藥黃芩的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)具有重要的意義。本研究以一、二年生黃芩為研究對象,以中藥黃芩主要藥效成分的合成與積累作為評價指標,在前期課題組研究工作的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)開展了不同生長階段黃芩主要藥效成分合成與積累的動態(tài)變化的研究,并結(jié)合外界生態(tài)因子和黃酮類化合物合成途徑中關(guān)鍵酶基因的表達,探討了生態(tài)因子和關(guān)鍵酶基因表達與黃芩藥效成分積累的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:1、以一、二年生黃芩根組織為試驗材料,對不同生長發(fā)育時期黃芩產(chǎn)量和主要藥效成分含量進行分析。結(jié)果表明,一年生黃芩產(chǎn)量在9至10月增長最快,產(chǎn)量占全年增長量的89%;二年生黃芩則在10月上旬產(chǎn)量最高,干重平均值為6.30 g株~(-1)。一年生黃芩黃芩苷的含量在9月上旬最高(11.72%),之后逐漸下降;黃芩素含量先緩慢上升,9月中下旬達到最高。二年生黃芩黃芩苷含量呈“M”型變化,5月末含量最高,為13.22%,較之一年生黃芩,黃芩苷含量最高時上升了1.49%,8月末出現(xiàn)第二個峰值;而黃芩素含量呈“W”型變化,7月初含量最高(1.34%)。結(jié)合黃芩產(chǎn)量和藥效成分含量,一年生黃芩主要藥效成分總產(chǎn)量在9月份增長較快,10月中旬達到最高,黃芩苷含量達50.56gm~(-2);二年生黃芩主要藥效成分總產(chǎn)量在7月中下旬至8月末增長較快,增長量占黃芩第二年增長總產(chǎn)量的46%,9月中下旬達到最高,為0.68 g株~(-1)。因此,長春地區(qū)二年生黃芩的最佳采收期是9月中下旬。2、以一、二年生黃芩根為試驗材料,對黃芩關(guān)鍵酶基因(PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、FNS、F6H、UBGAT、GUS)的表達量與主要藥效成分積累的關(guān)系研究表明,在黃芩的不同生長發(fā)育時期,關(guān)鍵酶基因表達對黃芩質(zhì)量合成的影響程度不同。一年生秋季黃芩黃芩素與CHS、4CL和CHI基因表現(xiàn)出顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達到0.69、0.67和0.57,說明CHS、4CL和CHI基因?qū)τ邳S芩素含量的積累具有重要的作用。黃芩苷、漢黃芩苷和總黃酮與PAL基因呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達到0.57、0.57和0.60;總黃酮與CHS、F6H和4CL基因呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達到0.61、0.59和0.57,因此,PAL、CHS、F6H和4CL基因?qū)τ谝荒晟S芩質(zhì)量的合成與積累影響較大。二年生黃芩C4H基因與黃芩素呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)達0.52,表明C4H基因能夠有效促進二年生黃芩根部黃芩素的積累。綜上,在黃芩的不同生長發(fā)育時期,關(guān)鍵酶基因表達對黃芩質(zhì)量合成的影響程度不同,一年生秋季黃芩質(zhì)量的形成受關(guān)鍵酶基因表達影響較大。3、不同生長階段黃芩根組織中主要藥效成分積累和關(guān)鍵酶基因表達與生態(tài)因子關(guān)系研究表明,在質(zhì)量形成方面,一年生秋季黃芩樣地中光合有效輻射與黃芩苷、黃芩素和總黃酮呈顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.74、0.68和0.74;土壤含水量和土壤溫度與黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素和總黃酮均表現(xiàn)出了顯著的相關(guān)性,其中與黃芩苷的相關(guān)系數(shù)分別達到0.85和0.82,與總黃酮的相關(guān)系數(shù)分別達到0.87和0.90;空氣溫度與黃芩苷、黃芩素和總黃酮均呈顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.77、0.78和0.82。綜上,光合有效輻射、土壤含水量、土壤溫度和空氣溫度是重要的生態(tài)因子,在一年生秋季黃芩質(zhì)量合成與積累過程中影響較大。二年生黃芩不同生長時期土壤含水量與黃芩素、漢黃芩素呈顯著負相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.56和0.58。黃芩苷是黃芩素的儲存形式,由此推測土壤中水分的適度增加有助于促進黃芩素轉(zhuǎn)化為黃芩苷�；虮磉_方面,對于一年生秋季的黃芩,光合有效輻射與PAL、CHI、FNS和GUS基因呈顯著正相關(guān),與PAL基因的相關(guān)系數(shù)達0.69;土壤含水量與PAL、FNS和GUS基因呈極顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達到0.76、0.71和0.71;土壤溫度和空氣溫度與4CL、CHS、CHI和F6H基因均表現(xiàn)出了顯著的相關(guān)關(guān)系,其中與4CL基因的相關(guān)系數(shù)分別達到0.76和0.78,與CHS基因的相關(guān)系數(shù)分別達到0.73和0.75。因此,光合有效輻射、土壤含水量、土壤溫度和空氣溫度對于一年生黃芩關(guān)鍵酶基因的表達也具有重要的促進作用。二年生黃芩中只有4CL基因與空氣溫度表現(xiàn)出了顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)為0.55,說明空氣溫度的提高有利于二年生黃芩4CL基因的表達。綜上,相比于二年生黃芩,一年生秋季黃芩的質(zhì)量與生態(tài)因子和關(guān)鍵酶基因表達相關(guān)性較強,一年生秋季黃芩質(zhì)量合成過程中較易受外界環(huán)境影響,二年生黃芩敏感性較弱,一年生黃芩在秋季栽培過程中應(yīng)加強對土壤水分的管理。
【圖文】：

圖 1.3 一年生秋季黃芩主要藥效成分的動態(tài)變化Fig.1.3 Dynamic changes of main medicinal ingredients in annual S. baicalensis Georgi in autumn一年生秋季黃芩根中主要藥效成分變化如圖 1.3 所示，從圖中可知，秋季黃芩苷含逐漸下降，9 月初黃芩苷含量最高，為 11.72%，果熟期下降較快，9.27～10.6 呈現(xiàn)顯著降的趨勢，之后到了枯萎期，雖然 10.11～10.16 有顯著上升的趨勢，但整體在緩慢下降黃芩根中漢黃芩苷含量在秋季變化不大，9.21～9.27 顯著上升，9.27～10.6 呈極顯著下降之后 10.11～10.16 呈極顯著上升，但整體上漢黃芩苷在緩慢地下降。黃芩素的含量在 9.19.21 緩慢上升，9 月中下旬黃芩素含量最高（1.33%），9.21～9.27 呈現(xiàn)極顯著下降的趨勢

圖 1.4 二年生黃芩主要藥效成分的動態(tài)變化Fig.1.4 Dynamic changes of main medicinal ingredients in biennial S. baicalensis Georgi二年生黃芩根中黃酮類化合物含量變化情況如圖 1.4 所示，從圖中可知，二年生黃芩中黃芩苷含量整體上呈先上升再緩慢下降的趨勢，其含量在 4.23～5.17 呈現(xiàn)極顯著上升的趨勢，5 月中旬含量已遠大于 2015 版《中國藥典》規(guī)定含量（不少于 9%）以上（12.86%）5 月末含量達到最高值（13.21%），，大于一年生黃芩取樣期間黃芩苷含量的最大值（11.72%），之后雖然在 8.8～8.19 顯著上升，但整體含量逐漸下降。黃芩根中漢黃芩苷含量 4.23～5.17 呈極顯著上升，5 月中旬含量最高，為 3.17%，之后緩慢下降，8.8～8.3
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S567.239

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本文編號：2614373