药用植物生态学研究进展

植物生态学(Plant ecology)是研究植物间，植物与环境间相互关系规律的科学。药用植物生态学依据植物生态学的理论和方法，研究药用植物的分布、产量、品质、药用植物病虫害发生与生态环境之间的关系。通过研究，揭示药用植物与生态因子之间的关系．为药用植物种植区划，提高药用植物的产量和品质提供科学依据。 1 药用植物的分布与生态因子药效 药用植物的分布与气候、土壤等环境因子密切相关。植物对环境中各个生态因子都有一定适应范围(耐性范围)，任何因子都会成为该植物的生长限制因子，使植物的生长受到障碍，以致生命活动不能有效地进行。温度是限制植物分布的主要生态因子之一，大多数药用植物能够在相当广的范围内进行营养生长，但是不能完成有性繁殖过程，因此许多喜温暖的热带和亚热带植物不能向寒冷的温带引种一。土壤也是限制药用植物分布和生长的主要因素，如光果甘草Glycyrrhiza glabral的健康生长需要土壤湿润、肥沃、盐碱度轻，因此其主要分布于新疆天山北坡较湿润地带的石河予、伊犁、昌吉等地；而胀果甘草Glycyrrhiza inflataBat．能够适应含盐量较高的土壤，所以其主要分布于盐碱度较高的南疆地区。三尖杉属(Cephalotaxus)植物是生产抗白血病药物三尖杉酯碱(harringtonine)和高三尖杉酯碱(holmharringtonine)的主要原料，令属在我国有9种，分布于云南、秦岭至山东鲁山以南和湾等省区。司马永康研究分析了云南省三尖杉属植物地理分布与气候和土壤因子之间的关系，结果表明：年极端最高温、年均降水量、最高月均温和年均温是云南三尖杉属植物分布的主要限制因子。 2 药用植物的产量与生态因子的关系 土壤是药用植物赖以生存的物质基础，土壤的理化性质与植物的生长密切相关，对药用植物的产量具有显著作用。由于不同的药用植物具有不同的生理需要和生态学特征，其对土壤质地的要求也各不相同。土壤的物理结构影响植物根系的生长发育，土壤砂性越强，其根系越发达，这对药用植物的产量有一定的影响。土壤中某些元素的缺乏或不足都会影响药用植物的生长发育，如黄连缺钾根系发育不良，须根长度及稠密情况都不及正常供给全营养的植株；西洋参缺氮时根的生长发育较差，根系增重少；部分药用植物的产量受土壤中的微量元素含量的影响，如党参栽培中，施用钼、锌、锰、铁等微肥可增产5％～17.5％，其中以施锰增产最高。药用植物的产量勺气象因子密切相关。连翘为多年生灌木，每年3月中旬开花．如果花期遇到气温异常变化如倒春寒，将严重影响药材的产量。2001年4月份连翘产区普降大雪并伴有大风，发生大面积冻害，造成丌花期的连翘柱头和子房冻死，连翘座果少，有些地区甚至绝收。地黄、牛膝、党参等一些根茎类药用植物的地下贮藏器官，在入秋后生长较快，这是由于昼夜温差较大，有利于有机物质积累的缘放。 药用植物产量与生态因子之问的关系是错综复杂的，研究并掌握它们之间的规律，将有助于生产实践。周新我对1996～2002年银杏产量与各主要生育期的气象因子之间相关系数研究表明，4月下旬平均最大风速、气温、积温，8月平均气温与银杏产量呈显著负相关。 3 药用植物品质与生态因子的关系 中药材的质量主要取决于药效相关的化学成分含量，化学成分含量的差异决定着药用植物质量的好坏。何新新等：对来自河南、山西、陕西、山东、河北、内蒙的14份连翘样品进行有效成分含量测定，连翘酯苷含量最高为O.63％，最低为O.28％，相差两倍多，连翘苷最高O.316％，最低为0.087％，相差近4倍。药用植物的药效活性成分，大多是植物次生代谢化合物。植物的次生代谢物足植物在长期进化中与环境(生物的和非生物的)相互作用的结果，次生代谢产物在植物提高自生保护和生存竞争能力、协凋与环境关系方面充当重要的角色．其产生和变化比初生代谢产物与环境有着更强的相关性和对应性。因此，药用植物的品质与生态因子之间的相关性研究，应受到人们的关注。 伴随着现代生物技术，现代仪器分析技术，遥感技术，计算机技术和数理统计学方法的发展，对药用植物品质与生态因子之间相关性的研究，正处于由定性描述向定量模型分析发展的阶段。 3.1 定性描述 一直以来，人们注意到生态环境对药用植物的质量有重要影响，广泛开展了生态环境与道地性的研究。如陈兴福等通过对味连、白芷、麦冬、款冬花等川产道地药材道地产区生态环境(地理分布、地形地貌、气候、土壤)和药材生长状况的调查，揭示了它们道地产区生态环境的特点。道地药材中的微量元素的差异与产地的土壤环境和地质背景有着密切的相关性。叶毓琼等发现川产道地药材中微量元素多高于非道地药材，而川乌，川白芷等少数道地药材的铁、铜、锌含量则低于非道地药材。林寿全等通过对甘草产地土壤生态因子和气象因素调查研究，认为气候因素是甘草生存的先决条件，而土壤因素则影响叶草药材的质量优劣。 3.2 定量研究 生态因子与药材质量之间的关系是错综复杂的，定性描述并不能从根本上阐述它们之间的规律。近来，对中药材质量的生态学研究日益增多，且正在从定性研究向定量研究过度。受控实验和自然实验，足目前定量研究生态因子与药材质量问关系的主要方法。受控实验主要包括实验室实验，受控野外实验(田间实验，盆栽实验)。李春斌等用银杏愈伤组织在不同光照强度下进行悬浮培养，在光强低于2001×时，培养物中黄酮的含量的培养细胞的增长随光强的加大而增强；在光强高于2001×时，培养细胞的增长随光强的加大有下降的趋势，培养物中黄酮的含量却一直随光强的增加而增加，揭示了光照与黄酮的合成和积累密切相关．这与OZEKI Y。的研究结果相一致一。唐新莲等。应用田问施肥实验探讨氮、镁对银杏叶黄酮含量的影响，以黄酮含量为依变量，氮、镁含量为自变量建立回归方程，通过同归方程预测最佳施肥方案为：氮560％株、镁150％株，目标黄酮含量2.48％。 自然实验主要是用数理统计方法对自然环境下药用植物进行研究，揭示药材质量与生态因子之问的关系。张晓煜等通过统计分析方法，对枸杞多糖与=E壤养分、气象条件的关系分析表明：土壤因子比气象因子对枸杞多糖的影响大，其中全磷是影响枸杞多糖的最主要因子，其次为枸杞开花至果熟期的降水日数和平均日较差。张康健等在测定不同产地杜仲次生代谢物含量的基础上，对各生态因子进行逐步回归分析和通径分析，结果表明：影响杜仲叶次生代谢物合成与积累的主要因素是微量元素。实验室受控实验有助于揭示主导因子与药用植物质量之间的量化关系，但它在选择主导因子方面具有盲口性。自然实验结果不仪有助于揭示影响药用植物品质的主导因子及其量化关系，而且有助我们认识牛态因子作用的综合性和复杂性。 4 药用植物病虫害发生与生态因子的关系 郭永旺等对41种人工种植的药用植物病虫害调查研究表明，药用植物病虫害发生情况复杂，不同药用植物或同种植物在不同的产区会发生不同的病虫害，其危害程度也各不相同。药用植物病虫害的发生、发展与流行取决于寄主(药用植物)，病原或害虫及环境因素三者之间的相互关系。 药用植物体内合成的部分次生代谢物具有抵御天敌侵害、增强抗病性等作用，如白车轴草(Ttifolium Tepens L．)能合成生氰糖苷，生氰糖苷被水解形成氰化氢，能使取食者呼吸受到抑制而死亡，因而能有效地阻遏其天敌如蜗牛的侵食；百合科植物抗病性均较高，这很可能与他们含有山慈姑苷有关，而山慈菇苷的水解产物山慈菇啉具强烈的抑菌作用。药用植物体内的这些化合物的合成和积累，受到生态因子的影响。 药用植物的病原有非侵染性病原和侵染性病原。非侵染性病原包括温度、湿度、光照、土壤和空气等生态因子，侵染性病原有真菌、细菌、寄生性种子植物等。非侵染性病原和侵染性病原的协同作用，是药用植物发生病害的主要原因，如颠茄Atropa belladonna L.．在光照过弱情况下易引起植株黄化，从而极易遭受病原物侵染。害虫的发生与气候、土壤等生态因子密切相关。孙绪艮等的研究表明：温度通过对针叶小爪螨的发育历期和成螨寿命的影响，决定虫害的发生和危害程度；中到大雨降低了螨口密度，有助于减轻虫害的程度。 5 展望 药用植物的品质不仅取决于其本身的遗传特征，而且与药用植物生长的生态环境和栽培方式有关，遗传特征和栽培方式是可控因素，而生态环境具有不可控性，在进行药材生产时，确定药材的适宜区域极其重要。从药用植物的有效成分(次生代谢物)含量分析人手，进行药用植物生态学研究，揭示影响药材有效成分的主导因子及其与药材质量之间的量化关系．确定中药材的适生区域具有指导意义。 中国药材公司在全国中药资源普查的基础上．以气候、地貌、土壤等生态因素直接或间接地影响看中药资源的形成和分布为区域划分的重要依据，组织编写了《中围中药区划》，加深了环境与中药生产统一性的认识，强化因地制宜的观念，为正确选建药材规范化生产基地，逐步实现区域化、专业化生产提供科学依据，中药材的优质、稳定、可控是控制巾药质量的源头，是中药标准化和现代化的前提和基础。药材质量的稳定、可控成为药材生产的关键。因此以生态因素影响着药用植物资源的分布、产量和品质为理论依据，以现代生物技术，现代仪器分析技术，遥感技术，汁算机技术和数理统计学方法为手段，突出主导因子对约用植物产量和品质的影响，为药用植物资源种植物区划提供科学依据，具有重要意义。

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