基于“器官性状-组织结构-化学成分”的关联性揭示黄芪道地药材“辨状论质”的科学内涵

“Assessing quality by distinguishing the features of traditional Chinese medicinal materials (TCMM)” in Dao-di herbs Astragalus is an important basis for its grades of commodity specifications, and the scientific connotation has yet to reveal. Applicants found early that there would be a hollow structure with the development of Astragalus roots and the hollow structure made saponins increased and isoflavones declined in roots. The hollow structure in Astragalus is an important characteristic in Dao-di herbs Astragalus, but has often be neglected by previous researchers. This project proposed that, the hollow structure in Astragalus roots was a programmed cell death event. And the development of the hollow structure influenced the synthesis, transport and accumulation of secondary metabolites in Astragalus roots, showing a specific ratio in its secondary metabolites. This project carried out the study on the development of structure of Astragalus roots, determined the function of programmed cell death in the formation of the hollow structure in Astragalus roots by cell biology and molecular biology, revealed the influence of hollow structure on the production, transport and accumulation of astragaloside and calycosin in roots by the cytological methods using immunogold electron microscopy localization, constructed the relationship of “organ character- structure- chemical composition” in the application of immunohistochemistry, frozen tangential, microdissection and plant chemical analysis technology, and stated the scientific connotation of “assessing quality by distinguishing the features of TCMM” in Dao-di herbs Astragalus, aiming to provide a scientific basis for the quality evaluation of Radix Astragalus.

黄芪道地药材“辨状论质”是其商品规格等级的重要依据，其科学内涵尚未揭示。申请者前期发现随黄芪根的发育出现了空心结构；空心结构使根中皂苷类成分升高而异黄酮类成分下降。空心结构是黄芪道地药材的重要特征，但常被以往研究者所忽视。本项目提出：黄芪根中空心结构是一个细胞程序性死亡事件；空心结构的发生发育，影响了黄芪根中次生代谢产物的合成、运输或积累，使黄芪道地药材中次生代谢产物呈现特定的配比关系。本项目开展黄芪根的结构发育研究，从细胞生物学与分子生物学判定细胞程序性死亡在黄芪根空心结构形成中的作用；应用胶体金免疫电镜定位的细胞学方法揭示空心结构对根中黄芪甲苷与毛蕊异黄酮的产生、转运或积累的影响；应用免疫组织化学、冰冻弦切、显微激光切割和植物化学分析技术，构建“器官性状-组织结构-化学成分”之间的关系，阐述黄芪道地药材“辨状论质”的科学内涵，为黄芪药材质量评价提供科学依据。

本项目的工作假说：黄芪根中空心结构是一个细胞程序性死亡事件；空心结构的发生发育，影响了黄芪根中次生代谢产物的合成、运输或积累，使黄芪道地药材中次生代谢产物呈现特定的配比关系。.本项目针对上述假说，开展了如下的研究并得到相关结果：①开展了黄芪辨状论质的本草考证，研究了其道地产区的变迁及系统辨状论质观的形成。黄芪道地产区在历史上相继经历了较大的变迁，由唐以前的甘肃及川甘毗邻区域到唐宋时期的山西地区。黄芪的系统辨状论质观则包括形“直如箭杆”、质地“柔软如绵”、断面“金井玉栏”、味甘具豆腥气等主要特征。②调查了山西北部的浑源县、应县，甘肃陇西县、渭源县、岷县和内蒙古武川县、固阳县及赤峰市等主产区的蒙古黄芪商品规格等级。③研究了黄芪根的次生结构与异常结构发育，阐述了黄芪根的“空心”及“枯皮”发育的程序性死亡特征,证明了黄芪根中空心和枯皮结构是细胞程序性死亡事件。④开展了黄芪根的组织化学研究，阐明了黄芪根中黄芪甲苷及其它多种成分的组织结构定位，比较了黄芪不同组织结构次生代谢产物的积累关系，证明了空心结构的发生影响了黄芪根中次生代谢产物的积累。⑤建立了黄芪根中生长轮判别的方法，并比较不同生长年限黄芪黄酮类与皂苷类成分，结果表明黄酮类与生长年数之间无显著相关性，但皂苷浓度在生长的前5年中相似，在第8年成比例下降。⑥对甘肃、内蒙古、山西不同产地黄芪四种异黄酮类物质及配比进行了研究，得到的结论为山西浑源产者含量最高，内蒙古固阳其次，甘肃陇西最低，三个产地中，蒙古黄芪根中四种异黄酮类物质的配比存在较大差异。⑦测定了不同规格、等级黄芪样品中7种黄酮和5种皂苷，发现了不同规格黄芪根中化学成分配比。⑧基本揭示了黄芪根中“器官性状-组织结构-化学成分”的特征。.项目共发表论文14篇，其中7篇SCI，项目负责人获得安徽省科技进步二等奖一项。