中药白芷营养器官形态发生与主要药用成分挥发油合成积累关系研究

白芷始载于《神农本草经》,为伞形科植物白芷 Angelica dahurica (Fisch. ex Hoffm.) Benth. et Hook. F或杭白芷 Angelica dahurica (Fisch. ex Hoffm.) Benth. et Hook. F. var. formosana Boiss. 的干燥根，具散风除湿、通窍止痛、消肿排脓的作用，对疼痛类症状有良好疗效。由于其生产周期短，南北适应性强，各地纷纷引种栽培，但因种植方式不同，加之盲目引种，造成白芷种质混杂，严重影响药材产量和质量。近年来对白芷有效成分、药理等方面做了大量研究，但对白芷器官的形态建成与药用成分积累关系的研究尚未见报道。本课题拟对白芷营养器官的形态发生、分泌腔的发育及不同发育时期药用成分含量的变化规律进行研究，以期明确白芷结构发育与挥发油合成积累关系，从而优化药材种植，提高药材产量和质量。

分泌结构在植物分泌活动中发挥着重要的作用，其中积累或分泌的次生代谢产物的合成、运输及储存都与分泌结构的超微结构变化相关，而研究植物分泌结构的结构、分布及发生发育规律，可以为改进采收技术、选育优良品种、提高产量质量及保护植物资源提供理论依据和方法。分泌道在伞形科植物中普遍存在，我们以杭白芷(Angelica dahurica (Fisch. ex Hoffm.) Benth. et Hook. F. var. formosana Boiss. Shan et Yuan)为材料对其进行了深入的研究。首先，我们对杭白芷营养器官的形态学进行了全面的显微、超微研究，获得了一系列成果：观察到杭白芷根、茎和叶的形态及显微结构特征，同时利用植物组织化学方法对杭白芷根中药用成分挥发油的分布状况进行了定位，确定了杭白芷根中分泌结构属于分泌道而不是分泌腔；获得了杭白芷根的发育解剖学规律；研究了杭白芷根中分泌道超微结构及其挥发油的积累，并重点探讨分泌道中挥发油的分泌过程。其次，我们对杭白芷根中分泌道发生是否存在细胞程序性死亡进行了检测，获得如下结果：从TEM检测来看，分泌道整个发生过程中存在程序性死亡特点，但并未出现细胞破毁。同时应用TUNEL及免疫组化法检测到分泌细胞细胞核中存在细胞凋亡信号和类caspase-3酶阳性信号，结合TEM检测结果从而确定杭白芷根中分泌道存在细胞程序性死亡，整个过程中未出现细胞破毁可能与白芷根中分泌道以裂生方式发生有关。第三，我们对不同发育时期杭白芷根中药用成分进行了植物化学研究发现：栽培杭白芷中香豆素成分的变化随生长发育期不同而呈现出显著的动态变化，且果实成熟期含量最高。结合杭白芷根的发育解剖学特性及植物化学研究，确定白芷根的生长年限与药用成分含量积累相关。第四，我们对陕产杭白芷的生药学特性进行了研究，找出其相应的鉴别特征。第五，对白芷果实的内部结构及种子中胚乳储存物的性质进行初步研究，为今后研究提供了方向。以上结果已整理论文8篇，其中已公开发表5篇（含录用）。