基于同位素溯源和示踪技术的中药板蓝根和大青叶产地溯源方法及营养转运模式的研究

In the light of current traditional Chinese medicine developing, there are some difficulties we are facing, such as the unconvincing place of origin as well as the unclear discovery in nutrient transport and distribution in different stages of growth process. According to the natural stable carbon isotope fractionation effect and influence of stable isotope content in different regions of the ecological factors and natural climate, we are planning to establish an origin traceability investigating method of Isatis root and Folium isatidis based on isotopic tracing technology in this project via several means, including Chinese medicine chemistry, analytical chemistry, environmental science, biological chemistry and isotope chemistry methods. We intend to define the detailed dynamics of carbon migration in the soil and plant based on the research of the ratio of freshly-synthesis 14C compound distribution in Isatisindigotica during different growth stages via carbon isotope tracer technique. On this basis, as well, we will also expound the carbon source/ sink effect in the Isatis root and Folium isatidis in the view of new model constructing by isotope tracing and tracer in traditional Chinese medicine. The results of this project would provide new ideas for the quality control of traditional Chinese medicine and nutrient transport model.

针对现行中药产地溯源方法说服力不足、营养成分在不同生长阶段运输、分配过程不明确的难题，本项目拟以传统中药板蓝根和大青叶为模型药物，采用中药化学、分析化学、环境科学、生物化学和同位素化学等方法，依据碳稳定同位素的自然分馏效应，以及不同地区生态因子和自然气候对板蓝根和大青叶中稳定同位素含量的影响规律，发现不同产地板蓝根和大青叶稳定碳同位素的“自然指纹”图谱，从而建立基于同位素溯源技术的板蓝根和大青叶产地的溯源方法。采用碳放射性同位素示踪技术，对菘蓝营养成分在体内的运输、分配以及不同生长阶段，新合成的14C化合物在菘蓝地上和地下部分的分布比例进行研究，确定土壤、植物地下和地上部分中碳元素的迁移动态。在此基础上，将系统阐述中药板蓝根和大青叶产地的溯源方法以及碳库的源/汇作用，构建基于同位素溯源和示踪的中药质控新模式。本项目研究成果将为中药质量控制和营养转运模式研究提供新思路。

中药材产地溯源和营养成分转运模式的研究对于中药质量控制和新药研发具有非常重要的意义。本项目采用稳定碳同位素分析技术，通过相关回归分析考察了板蓝根和大青叶以及种植地土壤中碳稳定同位素与种植地地理因子和气象因子的相关性，并在此基础上建立了基于稳定碳同位素分析技术的产地溯源方法。同时，采用微量元素测试技术，考察了板蓝根和大青叶对微量元素的富集作用以及营养成分的转运模式。. 首先，采用气体同位素质谱法，对不同产地的板蓝根和大青叶以及种植地土壤中稳定碳同位素组成进行了测定。并通过相关回归分析考察了板蓝根和大青叶以及种植地土壤中稳定同位素组成与种植地地理因子和气象因子的相关性。在此基础上，利用稳定碳同位素组成的差异对不同产地的板蓝根和大青叶进行了聚类分析，建立了基于稳定碳同位素分析技术的中药板蓝根和大青叶的产地溯源方法。. 其次，采用电感耦合等离子体质谱法和电感耦合等离子体发射光谱法，对菘蓝和马蓝的根和叶以及种植地土壤中的微量元素含量进行了测定，并考察了植物菘蓝和马蓝对微量元素的富集作用。在此基础上，考察了植物菘蓝营养成分的转运模式，并确定了中药板蓝根和大青叶的最佳采收时间。结果表明，植物菘蓝对K和Ca元素的富集作用最强，植物马蓝对K、Ca和Mg元素的富集强度最强。不同生长时间的板蓝根和大青叶中各微量元素的含量变化趋势存在一定的相似性，其中板蓝根在7月—9月时各微量元素含量达到最低值，之后逐渐增加，11月时达到最高值；大青叶中各微量元素均在8月和11月达到最高值。大青叶的最佳采收时间为8月和11月，板蓝根的最佳采收时间为11月。. 最后，基于以上研究成果，构建了基于同位素溯源和微量元素示踪技术的中药质控新模式。本项目研究成果将为中药质量控制和营养转运模式研究提供新思路。