远志结构发育过程中主要药用成分积累及诱导研究

Polygala tenuifolia Willd. is the important species of the Chinese traditional medicine plants. The medicinal ingredients in its dried roots are mainly included three kinds of chemicals, saponin, xanthone, oligosaccharide polyesters. Previous studies on P. tenuifolia mainly focus on the phytochemistry, pharmacology, clinical usage, cultivation and processingof P. tenuifolia . However, there is no in-depth research on the correlation between the structural development and bioactive ingredients accumulation in P. tenuifolia in the present time, furthermore, the sturcture of root and the content of major medicinal components which is the main index for the quality evaluation of P. tenuifolia. Based on our previous works, we will study the synthesis positions, transport route and storage sites of mainly medicinal ingredients during the growth and development of P. tenuifolia using transmission electron microscopy, immunity colloidal gold localization, and phytochemistry method to reveal the the relationship between the structures, developments and the accumulation of the medicinal ingredients. Furthermore, research focused on the root as the root part, the effects of 4 kind of exogenous hormones and 2 kind of elicitors on the nutritive organ development of P. tenuifolia and the accumulation of medicinal ingredient in nutritive organ will be investigaed, and the induction model of major medicinal components will also be established. The results of this project will be greatly beneficial for revealing the correlation between the sturctural development of P. tenuifolia nutritive organ and the accumulation of medicinal components. Furthermore, it also can provide scientific data for the study on the prodution improvement and the quality control of P. tenuifolia in the future practice of P. tenuifolia planting.

远志为我国大宗常用中药材，药用部位为根，其主要药用成分为皂苷、(口山)酮和寡糖酯类。以往的研究偏重化学成分、药理、临床、栽培和加工等领域，有关远志结构发育与药用成分积累的关系缺乏深入研究，而远志根的形态结构及根内主要药用成分的含量是中药远志质量评价的主要参考指标。本项目在前期研究基础上，综合应用透射电镜、免疫胶体金定位和植物化学等技术，从细胞水平研究生长发育过程中主要药用成分的合成部位、转运途径和贮存场所，揭示远志营养器官的结构发育与主要药用成分积累的相关性；在此基础上，以药用部位--根为重点，研究4种外源激素和2种诱导子对其营养器官结构发育的影响和对主要药用成分积累的诱导，建立外源激素和诱导子对远志营养器官中皂苷、(口山)酮和寡糖酯积累的诱导效应模型。研究结果对探讨远志结构发育与主要药用成分产生和积累的关系具有重要意义，同时为提高远志产量及药用成分含量等生产实践问题提供科学依据。

本研究综合应用植物解剖学、组织化学、细胞化学和植物化学技术，研究远志不同发育时期根的结构与主要药用成分积累的关系以及营养器官的超微结构特点和远志皂苷细胞化学定位。此外，还研究了外源物质对远志根中皂苷含量的诱导效应，探索了响应面分析法对皂苷提取工艺的优化，研究结果可为远志的合理采收、提高远志的药材产量和主要药用成分含量等生产实践问题提供科学依据。. 远志根不同发育时期的结构特征与皂苷积累的关系研究结果表明: 远志根的次生韧皮部分化明显，可分为有功能韧皮部和无功能韧皮部，在根的生长过程中有功能韧皮部厚度变化不大，无功能韧皮部厚度逐年增加。组织化学结果显示，皂苷、口山酮类化合物、脂肪油及多糖主要分布在远志根的薄壁组织细胞中，次生韧皮部是主要场所。根中远志皂苷的积累动态表明：在不同发育时期，4个生长年份根中远志皂苷元百分含量具有相同的变化趋势，并且远志皂苷在幼嫩的植株根中含量高；从年平均增长率来看，根的长度、直径、干重、次生韧皮部的厚度及次生韧皮部与次生木质部面积之比的增长均在药材种植第2-3年增加最快。兼顾药材产量和质量，应该在远志种植第三年的果后期进行采收比较适宜。. 超微结构观察表明，远志营养器官中积累皂苷的薄壁组织细胞中细胞器丰富，筛管、伴胞及其与周围薄壁细胞之间很少存在胞间连丝，伴胞中存在质膜囊泡和液泡内囊泡，胞质富含线粒体、内质网和高尔基体，筛管内存在类似囊泡状的结构。远志根中周围薄壁细胞在与筛管、伴胞相邻处有质膜内陷并形成囊泡状结构。远志茎的韧皮薄壁细胞中可见囊泡状结构。远志叶的筛管中存在类似壁旁体的结构。质外体运输可能是同化物在远志各营养器官中的主要形式，而囊泡运输在其中具有更重要的意义。用醋酸铅沉淀的细胞化学方法进行处理，在积累皂苷的皮层细胞、韧皮薄壁细胞、筛管等细胞的液泡内及液泡膜周围观察到皂苷沉淀颗粒，进一步验证了皂苷的积累部位。. 通过叶面喷施方法研究了外源物质对远志根中皂苷含量的影响，表明6种外源物质对皂苷积累的作用效果大小排序为：赤霉素>茉莉酸甲酯>细胞分裂素>生长素>水杨酸>脱落酸。通过叶面喷施外源物质可以显著提高远志根中皂苷含量。此外，以远志皂苷得率为指标，在单因素试验基础上设计四因素三水平的实验模型，以响应面分析法(ＲSM) 对试验结果进行分析，对远志皂苷的提取工艺进行了优化。