植物化学分类学试卷

成都中医药大学2011 年 春 季学期考试

试 卷（A卷）

1. 利用药用植物化学分类学的理论探讨中药中采用非传统药用部位代替传统药用部位的可行性？（15分）

答：中药材是以其原植(动)物的药用部位而入药的。一般来说，传统药用部位有根与根茎类、藤茎类、叶类、花类、果实、种子类、全草类或其分泌物(如树脂)类等之不同，药典在药材来源项目中对每种药材该用什么药用部位，均有明确的规定。若同一植物来源，其药用部位不同，则其药名也随之而有变更。这是沿袭历代本草惯例而来，其中蕴藏着科学的道理，特别对处方准确用药有利，如十字花科的菘蓝，叶名大青叶，根名板蓝根;茄科植物枸祀，果名枸祀子，根名地骨皮; 蓼科植物何首乌，根名何首乌，藤名夜交藤;忍冬科植物忍冬.花名金银花，藤名忍冬藤等等，其所以用不同的药名加以区别，主要是它们虽然来自同一植物来源，根据植物化学分类学，若药用部位不同，则其化成学成分、药理作用与功能主治亦均有差异。中药材老品种很多，如果发现新的药用部位可以利用或新的药用部位具有新的成分与疗效时、则此新的药用部位就是新药。如传统药用的五加皮来源于五加科植物五加，一向用根皮，现在刺五加Aenthopanaxsenlie-osus(Rupr.etMaxlm.)Harms则主要用根及根茎。《中国药典》1990年版一部已予以收载。又如中药仙鹤草为蔷薇科植物龙牙草AgrmonlaPilosaLedeb.，原来只用地上部分，功能收敛止血、截疟、止痢、解毒，现代发现其冬芽具有驱除绦虫的作用，特以其冬芽命名为“鹤草芽”入药并进而提取其有效成分鹤草酚，亦作新药。人参为我国传统的滋补强壮药，一向用根，不用芦，现在专有研究其芦头作用者，更多是研究其茎、叶、花的有效成分，近年来多有从人参茎、叶中提取人参总皂试制成各种保健品。平贝母一向用鳞茎，吉林省中医药研究院研究其茎叶的化学成分、药理、毒理及临床，也开发一些与此有关的新药。研究寻找新的不同药用部位人都着眼于依附常用中药老品种，因其命中率较高，此类新的不同药用部位的发现和研究成功，一旦获得卫生部的批准，属第二类新中药。

因此，采用非传统药用部位代替传统药用部位在一定的条件下是可行的。不仅可以扩大药源，保护濒危动植物，还可以研发新药。但是寻找非传统药用部位代替的过程是艰难而漫长的过程。传统的药用部位是遵循中医几千年的临床经验，寻找新药用部位有待依靠植物化学分类学，分子生物学等现代学科的探讨。在植物化学和中药药理的进一步研究中显示,不同药用部位的有效成分的含量存在较大差异,即使单一成分相同,但临床疗效仍有差别。这是在扩大药用部位不得不考虑的问题。加之中医药理论中有“种同用异”的特殊情况。所以,我们也不能轻率的以非传统药用部位取代传统的药用部位

参考文献：谢宗万，梁爱华 中药老品种，新药大源泉论 中药新药与临床药理l994，5(4)

姚洪武，刘岩 濒危中药替代品寻求的途径与研究前景分析 四川中医 2009，27（1） 2. 药用植物化学分类研究可采用次生代谢产物的指征有哪些？他们和采用遗传物质的分类在新资源的寻找和发现方面各有何优缺点？（20分）

答：植物化学分类的依据是1、糖类及其苷类2、黄酮类3、生物碱4、萜类5、挥发油6、蛋白质和酶7、核酸

次生代谢过程是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。它们是细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。这些次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾体及其苷、生物碱七大类。还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类，据报道每一大类的已知化合物都有数千种甚至数万种以上。在植物的某个发育时期或某个器官中，次生代谢产物可能成为代谢库的主要成分，如橡胶树产生大量橡胶和甜菊叶中甜菊苷的含量可达干重的10%以上植物次生代谢是植物在长期进化中对生态环境适应的结果。其代谢产物具有多种复杂的生物学功能，在提高植物对物理环境的适应性和种间竞争能力、抵御天敌的侵袭、增强抗病性等方面起着重要作用。植物次生代谢物也是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，为医药、轻工、化工、食品及农药等工业提供了宝贵的原料。尤其是医药生产，作为天然活性物质的植物次生代谢物，是解决目前世界面临的医药毒副作用大，一些疑难疾病(如癌症、艾滋病等)无法医治等难题一条重要途径。

遗传物质的分类在药用植物新资源的开发和寻找中主要有1、种质资源对于药用植物育种的重要性。“药用植物的种质资源”是泛指一切可用于药物开发的植物遗传资源,是所有药用植物物种的总和。种质资源遗传多样性是药用植物种质鉴定的基础,是利用基因资源的基础,是引种栽培和资源保护的基础,同时也是育种的基础。种质资源是药材生产的源头,种质的优劣对产量和质量有决定性的影响,种质资源研究特别是种质资源遗传多样性的研究在药用植物开发中具有重要意义因此需要投入更多力量加以研究。药用植物种质资源研究的主要内容包括种质资源的调查、收集和整理,建立种质资源描述系统;种质资源的保存技术研究;种质资源的鉴定和评价研究,以提高药材质量,培育优良品种为目标,筛选优良种质资源。我国是中药材原料的重要出口国,野生植物资源保护力度不够,只开发不抚育造成了野生植物资源的迅速减少,许多珍贵的药用植物已经处于濒危甚至灭绝的边缘。目前在我国以上工作已经开始进行,如种质资源的收集、整理、评价;种质资源保护技术;以及为有效保护资源而开展的各种育种工作。 2、分子标记辅助选择在药用植物育种中的可行性和前景。DNA分子遗传标记技术又称DNA分子诊断技术,是指通过直接分析遗传物质的多态性来判断生物内在基因排布规律以及其外在性状表现规律的技术。任何生物种或个体都具有特定的DNA多态性,通过直接诊断分析DNA的多态性便能避开遗传特性表现过程中的环境因素,数量性状遗传或部分与完全显性的干扰,快速准确地测定DNA的差异性。DNA分子作为遗传信息的载体,不受

外界因素和生物体发育阶段及器官组织差异的影响,具有较强的遗传稳定性和较高的化学稳定性,在陈旧标本中所保存下来的DNA仍能够用于DNA分子遗传标记的研究,所以随着分子生物学和分子克隆技术的发展,DNA分子标记技术会越来越丰富并且在药用植物学的发展中得到满意结果,目前用于药用植物育种的分子遗传标记技术有RFLP,RAPD,APPCR,AFLP等。 3 空间技术在药用植物育种中的应用空间诱变育种,是利用高空气球、返回式卫星、飞船等航天器,将作物种子、组织、器官或生命个体搭载到宇宙空间,利用宇宙空间特殊的环境诱变作用使生物基因产生变异,再返回地面进行选育,培育新品种、新材料的作物育种新技术。它是航天高科技与农业遗传育种相结合的产物,是综合了宇航、遗传、辐射、育种等跨学科的高新技术。航天育种的最大优势在于有可能在较短的时间内创造目前常规诱变育种方法难以获得的罕见基因资源,培育出有突破性的优良品种。1994, 1996年发射的返地卫星,分别搭载了红花、桔梗等药用植物种子。经研究发现了抗逆性增强、活性成分提高,品质得到了明显改良。药用植物品质(产量及药用成分)的优良性、均一性、稳定性和可控性是保证中药生产和中成药疗效的首要环节,优良品种是生产优良药材的基础,只有经过选育的良种才能实现品种的生物学性状整齐、遗传基因稳定、产量稳定、药用成分含量高目稳定可控。因此,开展药用植物选育种研究是实现中药现代化与产业化的客观要求。但我国药用植物资源众多,一方面野生资源数量和种类在迅速减少,另一方面人工驯化和育种工作没有全面系统展开,为保证药用植物的可持续发展,还有待于加大研究力度,选育具有我国自主知识产权的品种。 综上所述：用植物化学分类寻找新资源和开发，既有利于提高资源植物生物工程的效率和质量，也有助于传统中药药源植物的标准化和目标化种植。植物的次生代谢是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身保护和生存竞争能力、协调与环境关系上充当着重要的角色，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。

用遗传物质分类寻找新资源和开发，药用植物品质(产量及药用成分)的优良性、均一性、稳定性和可控性是保证中药生产和中成药疗效的首要环节,选用遗传物质开展药用植物选育种研究是实现中药现代化与产业化的客观要求。但我国药用植物资源众多,一方面野生资源数量和种类在迅速减少,另一方面人工驯化和育种工作没有全面系统展开,为保证药用植物的可持续发展,还有待于加大研究力度,选育具有我国自主知识产权的品种。

3. 利用药用植物化学分类学的理论，谈论目前药用植物杂交育种的可行性 ？（15分） 答：药用植物的杂交育种研究可以在种内进行，也可以通过远缘杂交的方法即种间或属间的植物进行。由于远缘杂交可以显著地扩大和丰富作物育种的基因库，促进种间的基因交流，引入异种的有利基因，因而能够创造栽培品种中前所未有的新变异类型，甚至合成新的物种，因此药用植物的杂交育种大多在种间以上进行。通过远缘杂交的手段改良药用植物的品种，现已广泛采用，并取得了相当大的成就。例如Nikolaev等从库页薄荷(Mentha sachalinensis)x灰毛薄荷(M.incana)等的种间杂交子代获得12个高产品种，其中精油和薄荷醇的含量都有增加，最好的Ms41、Ms37、Msl83等品系的新鲜植物含油量为0.311一0.594%，干叶的含油

量为3~5.4%，薄荷醇的含量占精油的72一83%，每公顷产油量达92~105公斤，超过标准变种Prifukib的产油量40%以上［1］。

种内杂交对结合不同品系的优良性状虽有一定意义，但是也存在着许多困难，如各种性状的基因型的观察分析要花费较长的时间和精力，种内化学成分的遗传变异也往往与形态性状无关，这又要做大量的化学分析工作加以判别等等。在条裂茄内可划分5个变型，各种变型之间均可以杂交，所得的种内杂种虽然澳洲茄胺含量总是倾向于含量高的亲本，但都属于中间类型。特别在同一种群内的不同品系间的杂交，往往看不到杂种优势［2］。

大多数药用植物杂交育种是在种间以上进行的，这种远缘杂交的优点是亲本的选择范围广，在子代容易获得药材与成分含量的杂种优势，但是种间杂种通常不育，甚至存在着杂交的不亲和性，其原因多半是由于种间的染色体数目和结构存在着差异所致。KoHoH等对缬草属几种有价值的种类进行杂交实验，发现在相同的染色体数目种类之间杂交，结实的百分数最大，在不同染色体数目种类之间杂交结实率相当低。匍匐缬草(Valeviana stolonifera)(2n=28)x格氏缬草(V.grossheimii)(2n=28)，结实率为55%，接骨木叶缬草(V.Sambucifolia)(2n=56)x高缬草(V.exaltata)(2n=14)，则完全不结实，接骨木缬草*葡甸缴草结实率只有7%〔3〕。

我国除在地黄属做过一些工作外，在薄荷属也做过杂交育种的研究，在提高活性成分含量和药材产量方面均收到较好的效果。但长期以来，药用植物的育种工作没有受到应有的重视，因而进展比裂缓慢，:对在杂交中化学成分积累的遗传规律的研究还未着手进行。毫无疑问，这些工作的开展将对我国的药用植物栽培以及生药学研究的理论和实践有着重大的意 义。

综上所述，目前药用植物杂交多采用种间以上进行。

参考文献：乔传卓综述 药用植物杂交育种的研究现状 国外医学.药学分册 ［1］Nikola AG等:plantBreedAbstsl，72，42.9480 ［2］BalaknonovaFG等:Ibid1973，43，10020 [3] KoHOH H T等:pacTHT pecyp1980，16:396

4. 查阅国内外的研究文献，利用药用植物化学分类学的方法，对百合科贝母属（Fritillaria L.）的种群进行药用植物化学分类研究。（要求提出各类群的亲缘关系，引证的外文文献不少于10篇）（25分）

答：百合科贝母属Fritillaria包括许多重要的药用植物,大多数种类的鳞茎供药用,有清热润肺,止咳祛痰的功效,据记载该属约有130种,广泛分布于北半球的欧、亚及北美洲的温带地区,尤以地中海北岸、伊朗、土耳其等地区分布的种类最为丰富[1-3]。国产贝母属植物约有43种、19变种,主要分布于四川、新疆、甘肃、湖北、安徽、浙江等省。

由于贝母属药用植物种类繁多,外观形态上有相似之处,且同一物种因产地不同性状上也有一些变异,不同的贝母属药用植物由于化学成分复杂,药理作用也存在显著的差异[4, 5],这些都会造成贝母属药用植物临床应用的混乱。近年来在药材市场上出现了不少非正品,商品药材变得十分混乱。另外由于对贝母属药用植物的调查与开发以及研究的不断深入,人们陆

续发表了一些新的贝母属植物种类并建立了许多新分类群,这些新分类群的发表不仅引起了分类上的混乱,而且更进一步增加了实际应用上的困难。为了能够更好的区分贝母属药用植物,保证临床用药的安全,对贝母属药用植物进行正确的鉴别和分类显得尤为重要。

贝母属药用植物的分类学主要从3个方面进行研究:根据传统的形态学特征进行分类,根据植物中的特征性化学成分进行分类,分子水平上的DNA芯片技术在基因分型和种类鉴别上的应用。 1、传统形态学分类

通过对贝母属药用植物的分类学研究发现,传统形态学分类在一定历史时期成为贝母属药用植物鉴定的主要方法,但是对于形态接近的贝母属植物很难将其区分甚至无法进行正确的鉴别。如果将形态分类上引入数量分类学将是一个很好的分类学方法。 2、化学分类学分类

自19世纪末,贝母属植物的化学成分一直是人们的研究对象。到目前为止,已从该属植物中分离并确定的化学成分有100多种,主要包括生物碱、皂苷、萜类和甾体类等化合物[6, 7]。这些化合物的类型和数量在不同的植物中有着很大的差异。结果表明,异甾体生物碱是主要的生物活性成分,约占所有从贝母属植物中提取的化合物的72·7%,胆甾体生物碱约占11·5%,剩余的非生物碱成分约占15·8%[1]

人们在研究贝母属植物化学成分的时候,将重点放在具有生物活性的小分子化学成分生物碱上,主要是生物碱的分离和结构鉴定以及药理活性的研究。另外,对非生物碱成分也进行了一定的研究,从8种不同的贝母属植物中分离得到36种非生物碱成分,主要包括萜类、甾体、脂肪酸、嘌呤、嘧啶等类化合物[6]。基于基本的分子组成,贝母异甾体生物碱被划分为3类:瑟文类(cevanine type),杰文类( jervinine type)以及藜芦胺类(veratramine type),其中瑟文类生碱在所有异甾体生物碱中占主导地位。1992年,肖培根等通过前人对贝母属植物化学成分的研究,对18种贝母属植物中的78种异甾体生物碱进行了归类整理,发现5α-瑟文类异甾体生物碱为该属植物的特征性化学成分(characteristic chemical constitu-ent),其广泛存在于不同地区的本属植物中。

以贝母中的小分子化学成分为指导的贝母属植物分类学具有重要的参考价值,对不同贝母属植物中化学成分的比较研究,有助于理解不同贝母疗效不同的物质基础,为该属植物的合理利用和新药的研究提供重要的参考价值。小分子活性成分的提取、分离和鉴定工作比较复杂,而且它们在药用植物中的含量非常低,加之它们的成分复杂,种类繁多,并且到目前为止也没有哪种贝母属药用植物的化学成分已经完全研究透彻,这就使得小分子化学成分在贝母属药用植物分类上显得有些复杂和不完善。众所周知,贝母鳞茎的主体成分是大家都比较熟悉的大分子成分———淀粉。其为贝母属药用植物的初生代谢产物,更容易表现为植物的分类学特征。对于贝母属药用植物中淀粉的研究已经开展了一部分工作,主要是对贝母鳞茎中的淀粉进行分离提取,然后对其性质进行表征,从中找出这些淀粉在性质上的差异,将这些性质上的差异用于不同贝母之间的区分和鉴别[7-8] 为贝母属药用植物亲缘关系的确定提供一些

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