以牛蒡子为例中药材质量标志物体系构建与机制研究

A quality marker (Q-marker) for Chinese materia medica (CMM, Zhongyao in Chinese) is a new concept proposed by the academician Changxiao Liu for the quality control of CMM. The concept and theory of Q-marker provide guidance and correction for colleagues involved in the healthy development of the CMM industry. CMM refers to natural medicines used under the guidance of the theory of traditional Chinese medicine (TCM, Zhongyi in Chinese), and includes Chinese herbal medicines (Zhongyaocai in Chinese), decoction pieces of Chinese medicines (Yinpian in Chinese) and proprietary Chinese medicines (Zhongchengyao in Chinese). The quality of Chinese herbal medicines is a prerequisite for using the decoction pieces of Chinese medicines and proprietary Chinese medicines.We believe that the Q-markers for Chinese herbal medicines refer to certain types of substances or characteristics that can represent the quality of Chinese herbal medicines. In a narrow sense, the Q-marker refers to the active components (marker components) or chemicals that can be transferred during the subsequent processing of the proprietary Chinese medicines. Broadly speaking, the Q-marker refers to the morphological, chemical, biological markers that impact the quality of Chinese herbal medicines. We firstly study on a Q-marker system for Chinese Herbal Medicines using burdock as an example in the project, to make the morphological markers, chemical markers, biological markers of the organic integration of the three, to reveal the morphological markers (stone cell morphology), chemical markers (arctiin content), biological markers (DNA function barcode) the scientific connotation of the correlation between the three, to solve the problem of authenticity identification and quality evaluation of Chinese Herbal Medicines.

中药质量标志物由刘昌孝院士提出，对中药质量的鉴定与评价起到重要的推动作用。中药材是中药生产的第一车间，其质量又深刻影响着后续的饮片和中成药的质量，建立科学规范的中药材质量标志物体系非常重要。中药材质量标志物是指突出体现中药材质量的某类物质或特征，狭义指中药材的药效成分或指标成分，是在饮片、中成药后续生产过程中可以传递下去的物质。广义指体现中药材质量的形态学特征、化学特征、生物学特征等，包括形态学标志物、化学标志物、生物学标志物等。本课题以牛蒡子药材为例，首次研究中药材质量标准物体系的构建方法，将形态学标志物、化学标志物、生物学标志物三者有机融合，揭示形态学标志物（石细胞形态特征）、化学标志物（牛蒡苷含量）、生物学标志物（DNA功能条形码）三者相关性的科学内涵，解决药材的真伪优劣鉴定与质量评价问题。

中药材质量标志物(Q-Marker)是指突出反映中药材质量的某类物质或特征，包括反映中药材质量的形态学特征、化学特征、生物学特征及影响中药材质量的生态特征等。本研究以牛蒡子为例，对牛蒡子的性状学标志物、化学标志物、生物学标志物进行研究，构建了中药材质量标志物体系，并对其机制进行了探索，提出了中药材质量标志物的研究模式，为中药材的质量评价提供了新思路、新方法。首先，提出了“中药显微特征指数法”，将显微定量与化学指标性成分相结合，进行相关性统计分析，进而评价该中药质量的一种方法。根据指标性成分的限量要求，可以规定该中药显微特征指数的限定标准，进而在不需要对指标性成分含量测定的情况下，即可通过中药显微特征指数进行显微定量评价。其次，对我国牛蒡属药用植物的叶绿体基因组、线粒体基因组进行分析比较。牛蒡和毛头牛蒡的叶绿体基因组在大小、结构、GC含量、基因组成以及基因顺序等方面具有很大的保守性；检测出12个主要差异基因；二者均检测到SSR序列和长重复序列；利用叶绿体基因组进化分析，结果显示牛蒡和毛头牛蒡进化位置与传统分类学的结果一致。而线粒体基因组，二者在长度、GC含量、基因数量、ncRNA、基因组结构以及基因顺序等方面均呈现出高度保守性。并利用PCR-RFLP与特异性PCR两种方法，构建了两种DNA分子鉴定技术，快速且准确的鉴定这两种药用植物。再次，从性状学、化学及生物学三个方面，探究了牛蒡子药材质量标志物的形成机制。完成了牛蒡子石细胞发育性状分析、次生代谢成分分析、染色体核型分析、石细胞形成的转录组分析等。开拓了中药显微鉴定分子机制的研究方向，提出了牛蒡子石细胞木质素与牛蒡苷木脂素生物合成中的分子竞争机制的科学假说。最后，基于上述研究结果，我们构建了一个牛蒡子药材质量数据库，旨在促进药食两用植物牛蒡的推广和应用，提供更多的参考。