道地藥材成因及其土壤元素基準探討

孫義新 魏源

摘要 簡述道地藥材與道地性的概念，從遺傳、人文和環(huán)境因素等方面綜述道地藥材的成因，尤其突出土壤環(huán)境在藥材道地性形成過程中所起的作用，探討將土壤元素基準的思路應用于道地藥材的可能性，展望將道地藥材與土壤元素基準結合的研究前景，認為道地藥材土壤元素基準研究對于道地藥材的培植與發(fā)展具有重要意義。

關鍵詞 道地藥材；成因；土壤環(huán)境；元素基準

中圖分類號 R282文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）31-0008-04

Abstract The concepts of Chinese medicinal materials and geoherbalism are briefly described. The origin of genuine medicinal materials were reviewed from the aspects of heredity， humanity and environmental factors， especially the effect of soil environment on the genuineness of medicinal materials was emphasized. The possibility of applying soil element criteria to genuine medicinal materials was preliminarily discussed. The research prospect of combining authentic medicinal materials with soil element datum was forecasted. It was considered that the study of soil element datum of genuine medicinal materials was of great significance for the cultivation and development of genuine medicinal materials.

Key words Chinese medicinal materials；Origin；Soil environment；Elemental datum

自2016年國務院發(fā)表《中國的中醫(yī)藥》白皮書以來，中醫(yī)藥發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，尤其是黨的十九大報告中提出的“堅持中西醫(yī)并重，傳承發(fā)展中醫(yī)藥事業(yè)”，標志著我國中醫(yī)藥事業(yè)進入了新的歷史發(fā)展時期[1]。近年來，隨著我國中醫(yī)藥科技的不斷發(fā)展，廣大醫(yī)藥工作者對藥材道地性的研究不斷深入，也取得很大進展，道地藥材作為高效優(yōu)質藥材越來越受人們的青睞。

當前，土壤元素對道地藥材的生長及藥材中有效成分的合成具有重要作用已在學界達成一定共識[2-4]。目前關于道地藥材與土壤元素的研究主要集中在3個方面：藥材道地產區(qū)的元素特征、藥材中的元素含量特征和土壤元素與藥材有效成分的相關性，而道地藥材產區(qū)土壤元素基準領域存在一定的研究空白。因此，該研究首次提出將土壤元素基準應用于道地藥材產區(qū)土壤，具有一定的研究意義。明確道地藥材產區(qū)土壤元素基準對于推動中醫(yī)藥尤其是道地藥材振興發(fā)展具有重要意義，也是實現(xiàn)新世紀中醫(yī)藥現(xiàn)代化的重要一環(huán)。

1 道地性與道地藥材的定義

1.1 道地性定義

道地性作為中醫(yī)藥領域獨特的質量評價標準，其理念深深地根植于中醫(yī)理論體系中[5]。道地藥材是指在特定的生態(tài)環(huán)境及生長區(qū)域內所產的為世人公認的高效優(yōu)質藥材，具有生產集中、栽培采收炮制技術考究的特點[6]。道地藥材名稱前多冠以地名，以突出其道地產區(qū)，“四大懷藥”“浙八味”等都是馳名中外的道地藥材。生長于不同產區(qū)的同種藥材，即使藥材的物理性狀相似，其藥效成分及藥理作用會相差很大，唐代孫思邈所著《千金翼方》中“用藥必依土地”為后人使用道地藥材奠定了基礎，唐代《新修本草》中所述“離其本土，則質同而效異”也闡明人們對藥材產地的重視由來已久。道地性是藥材本身在時間和空間的相互作用下，結合藥材本身的遺傳基礎、形態(tài)及次生代謝產物等諸多方面所表現(xiàn)出來的一種綜合性特征。道地藥材是人們長久以來公認的正品優(yōu)質藥材，道地性即成為評價藥材優(yōu)劣的重要指標。

道地性是古人在長期的醫(yī)藥實踐中形成的對中藥質量評價的綜合標準，是中藥領域對中藥質量評價的解決之法[7-9]。藥材道地性的研究是系統(tǒng)工程，包括對藥材的品種考證、藥效藥理、理化性狀、有效成分等各方面的研究。在長期的中醫(yī)藥實踐中，歷代醫(yī)藥名家及諸多學者都對藥材的道地性研究表現(xiàn)出濃厚的興趣，在道地藥材的形成、質量評價與鑒定及規(guī)范化生產等[10-13]方面做了深入的研究，為我國道地藥材的發(fā)展做出重要貢獻。中醫(yī)藥學的發(fā)展過程尤其是道地藥材的發(fā)展過程是我國中藥學繼承與發(fā)展的歷史寫照，更是我國道地藥材發(fā)展與流傳的歷史見證[14]。

1.2 道地藥材與非道地藥材

“道地”作為經過歷史檢驗的綜合的中藥質量評價稱謂，使得道地藥材成為優(yōu)質藥材的代名詞，“道地”則是藥材質量的象征。對于道地藥材與非道地藥材的療效差異，中醫(yī)藥工作者在漫長的中醫(yī)藥臨床實踐中進行大量的比較研究，為道地藥材的形成及質量評價做出大量有意義的探索。

研究表明[15-16]道地藥材與非道地藥材在有效成分、元素含量等方面存在顯著差異，這也正是道地藥材具有優(yōu)質療效的關鍵所在，也是道地藥材較非道地藥材的顯著特征。吳再旺等[17]研究表明道地黃芪在解熱、抗炎作用上強于非道地黃芪；張重義等[18-19]研究發(fā)現(xiàn)道地金銀花總黃酮等含量高于非道地金銀花、河南懷山藥中多糖的含量多于非道地產區(qū)。因此，中醫(yī)藥界通常把道地藥材較非道地藥材的顯著特征作為其鑒定標準及質量評價標準，劉春梅等[20]在丹參傳統(tǒng)分級標準的基礎上提出以浸出物含量以及丹參酮ⅡA、丹酚酸B的含量作為道地產區(qū)和非道地產區(qū)丹參飲片的分級標準。

中藥資源是我國重要的戰(zhàn)略性資源[21]，道地藥材更是我國中藥資源的精華所在，保護好、發(fā)展好道地藥材已成為我國向中醫(yī)藥現(xiàn)代化邁進、促進我國中醫(yī)藥事業(yè)蓬勃發(fā)展的重要基礎。

2 道地藥材成因

道地藥材的成因研究經歷了很長的發(fā)展階段，簡單來說，影響道地藥材形成的因素主要包括藥材本身的種質、生態(tài)環(huán)境、氣候以及人類活動等，也有學者總結認為遺傳變異、人文作用和環(huán)境影響是形成道地藥材的“三大動力”[14]。另外，有研究表明影響道地藥材形成的諸多因素中，有起主導作用的因素，有起次要作用的因素，且在藥用植物不同的生長階段，主次因素可能會發(fā)生相應的轉變[22]。

2.1 遺傳因素

道地藥材是其本身擁有的基因型受到特定的外在環(huán)境因子誘導后表達的產物。從藥材本身以及遺傳學的角度來看，道地藥材的形成是由其基因決定的，特定的基因型產生特定的酶，進而調控產生次生代謝產物等有效物質，因此藥材的特定基因是形成道地藥材的關鍵因素[23]，道地藥材自身遺傳下來的特有的物種品質，正是道地藥材品質優(yōu)于普通藥材的根本原因。王秀全等[24]利用RAPD技術對北柴胡進行分析研究，從DNA分子水平上為北柴胡的道地性研究提供科學依據(jù)。

從宏觀上來說，藥材的道地產區(qū)并不是一成不變的，同樣地，從微觀分子學的角度看，道地藥材具有豐富的遺傳多樣性[25-26]，而對其遺傳多樣性的評價工作正是道地藥材資源研究中的重要方面之一[27]。黃璐琦等[28]對當歸、人參等多種藥材的遺傳多樣性進行分析，揭示出道地藥材的多樣性遺傳結構，并提出了道地藥材形成的模式理論，其中對黃芪的研究表明，道地產區(qū)和非道地產區(qū)的黃芪在遺傳上分化顯著，并驗證了“道地性越明顯，基因特化越明顯”的理論。

2.2 人文因素

道地藥材的形成與發(fā)展離不開中醫(yī)的實踐驗證與理論總結，這是其形成的理論基礎。道地藥材是勞動人民在生產生活中與疾病作斗爭的過程中對當?shù)啬乘幉乃幮У目偨Y，因此，人為因素對道地藥材形成的影響不容忽視。周潔等[29]指出道地藥材蘊含了5種概念，其中技術性概念強調的就是人為因素對道地藥材形成的重要影響。每一種道地藥材的栽培、采收及炮制工藝都獨具特色，其中任何一個環(huán)節(jié)都對道地藥材藥效藥性的形成至關重要，優(yōu)良考究的培植技術是道地藥材形成的重要因素之一，孫思邈的《千金翼方》中所述“不依時采取，與朽木不殊”強調的是合適的采收時間對藥材藥性的重要性。另外，幾乎每種道地藥材都有一整套獨特的加工炮制方法，在藥材的實際生產中只有按照藥材獨有的加工方法進行加工才能保證藥材質量，否則勢必會對藥材的臨床效果產生影響。

文化是一個民族的靈魂，道地藥材的發(fā)展史實際上反映的就是道地產區(qū)人民的文化、生產發(fā)展的歷史，蘊含著濃厚的文化內涵[30]。道地藥材是自然和人文環(huán)境完美結合的產物，體現(xiàn)了我國古代“天人合一”“天人相應”的傳統(tǒng)文化理念[31]。

2.3 環(huán)境因素

道地藥材是該種質藥材在長期優(yōu)勝劣汰的自然選擇中，在孕育該種質藥材的生態(tài)環(huán)境和人類活動的共同影響下形成的特殊產物。單從自然環(huán)境來看，環(huán)境的壓力與適應是道地藥材形成的生態(tài)學機制。自然環(huán)境是道地藥材形成的基礎，也是道地藥材生長發(fā)育及其藥效成分形成和積累的直接影響因素，特定的自然環(huán)境使道地藥材擁有特殊的秉性，《本草經集注》記載“諸藥所生，皆有其界”闡明的即是特定的產區(qū)環(huán)境對藥材藥性的重要性。黃林芳等[32]首次提出的道地藥材基本理論，即環(huán)境生態(tài)論、品種延續(xù)與產地變異論、持續(xù)利用理論及生態(tài)型理論均強調外在環(huán)境對道地藥材生長的重要作用。我國幅員遼闊，國土跨度較大，自然條件復雜，不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境等外在因素差異較大，自然造就道地藥材的獨特性和優(yōu)質性。藥材中產生藥效的部分主要是藥材本身產生的次生代謝產物，而這種產物產生的量和性質不僅取決于藥材本身的種質特性，還與外界環(huán)境有關。近年來，許多研究者開始研究次生代謝產物是如何在環(huán)境脅迫下產生和釋放的，但具體的誘導機制及代謝產物在藥材中的積累機制尚未解決。

道地藥材的道地產區(qū)是經過人們無數(shù)次實踐之后形成的，具有一定的主觀色彩，因此，道地產區(qū)并不是一成不變的。隨著時間的推移及氣候的改變，當人們發(fā)現(xiàn)某些非道地產區(qū)的藥材比原來道地產區(qū)的藥材具有更為優(yōu)質的藥效時，就會產生新的道地產區(qū)，此時新產區(qū)的環(huán)境與氣候對于新產區(qū)的認定就起著決定性作用，如在魏晉時期人們認為咸陽出產的地黃質量最佳，而到了明朝懷慶府成為地黃的道地產區(qū)，地黃道地產區(qū)的這一變遷就與環(huán)境的改變是分不開的[4]。

道地產區(qū)獨特的生態(tài)地理環(huán)境造就了道地藥材優(yōu)質高效的臨床效果，產區(qū)的生態(tài)地理因子對藥材道地性的形成至關重要，《本草衍義》記載：“凡用藥必擇土地所宜者，則藥力具，用之有據(jù)”，強調的正是產區(qū)水土與藥材的生長、療效的優(yōu)劣有著緊密的聯(lián)系，其中土壤作為植物賴以生存的物質基礎，更是道地藥材藥效形成的直接影響因子。研究表明，道地藥材正是在不斷地適應環(huán)境的過程中生長的[6]。我國幅員遼闊，不同地區(qū)土壤的成土因素不同，導致不同的土壤在理化性質上存在諸多差異，這些差異使得土壤中水、氣、養(yǎng)分等也不相同，直接影響藥材從土壤中對水和營養(yǎng)元素的吸收，從而造成藥材中有效成分含量的變化，進而對藥材的質量產生影響，如薄荷在砂質土壤中生長時，其藥材中的揮發(fā)油含量較高[2]。

目前，道地性是藥材在特定環(huán)境中形成的綜合性特征已成為中醫(yī)藥界的學術共識，醫(yī)藥研究者對道地藥材的成因也進行了很多綜合性的研究，并取得很大進展，但是對某一因素進行針對性的機制研究還有待深入。土壤是萬物生長的物質基礎，是一切植物營養(yǎng)的物質來源，選取土壤因素作為切入點深入研究其對道地性形成的調控機制具有很好的代表性，同時也具有極大的研究潛力。

3 道地藥材土壤元素基準

土壤作為藥材生長的物質基礎，其理化性質與藥材道地性的形成密切相關。環(huán)境的壓力與適應是道地藥材形成的生態(tài)機制，而土壤環(huán)境又是重要的環(huán)境因子，所以研究道地藥材必須研究其賴以生存的土壤環(huán)境[33]。

3.1 道地藥材與土壤元素

土壤中的微量元素對于藥材而言，既是營養(yǎng)元素，又可成為藥材中有效成分合成反應的催化劑[34]，有學者認為[2]同一種藥材的道地性與非道地性均受土壤中元素的調控，但長久以來，人們對道地藥材的認識大多停留在其形、色、氣味及有效成分含量上，忽視了土壤中元素在道地性成因上所扮演的重要角色。隨著研究人員對道地藥材研究的不斷深入，土壤元素與藥材的相關性研究逐漸引起醫(yī)藥學者的關注。

每種道地藥材都有其獨有的道地產區(qū)，即獨特的生態(tài)地理環(huán)境，由于成土因素及過程的差異，使得每種道地藥材適應的土壤也都有其獨特的理化性質，而土壤被視為植物的營養(yǎng)庫，對藥材的生理代謝過程、植物體內代謝物的種類及合成數(shù)量起著重要的調控作用[35]，因此在研究道地藥材時，有必要對其生長的土壤元素進行研究，為道地藥材的研究提供關于土壤環(huán)境的參考依據(jù)。實際上，現(xiàn)有的大量研究也表明[36-39]，土壤中元素種類及含量與藥材中元素的種類及含量有一定的相關性，土壤中的元素在一定程度上也影響藥材的質量。王楠斐等[40]通過對地黃與土壤元素的相關性分析發(fā)現(xiàn)，道地產區(qū)與非道地產區(qū)的藥材和土壤在所測元素含量上均存在一定差異；沈曉鳳等[41]對丹參質量與土壤元素有效性進行相關性分析表明，土壤元素有效性影響丹參質量；向姝暢等 [42]研究表明土壤中無機元素對姜黃藥材中的無機元素具有協(xié)同、拮抗等作用，進而從無機元素的角度為姜黃的品質評價提供參考。

3.2 道地產區(qū)土壤元素基準

在環(huán)境領域，基準值指的是污染物對人群健康及其所在的生態(tài)系統(tǒng)不產生不良甚至有害效應的最大限值，其核心是有害物質的濃度與效應的關系[43-48]。道地藥材土壤元素基準值考慮的核心是藥材道地產區(qū)的土壤性質，即土壤元素的地球化學基準值，重點結合產區(qū)土壤元素的背景值及影響藥效藥性形成的元素實際含量狀況，確定適合道地藥材生長的最佳土壤元素含量組合，為道地藥材的合理引種及人工培育提供科學指導，從而滿足道地藥材日益增長的市場及臨床需求。

土壤基準值是各土層在自然界的各種外力作用下達到的動態(tài)平衡的結果[49]，對比朱立新等[50]對土壤地球化學基準值的定義，可以將土壤元素基準值定義細化為在研究或監(jiān)測的特定時間段內，某一區(qū)域土壤元素的自然分配濃度。不同土地利用類型的土壤元素基準值可以反映出不同的土壤環(huán)境及其元素的地球化學特征。研究道地藥材產區(qū)的土壤元素基準值，可以了解產區(qū)的地質背景及沉積環(huán)境等，掌握道地藥材生長所需的特定的地球化學環(huán)境，既有很重要的理論指導意義，又具有極大的實際應用價值。

通過現(xiàn)有的研究可以發(fā)現(xiàn)，很多研究人員已經意識到土壤基準值的重要研究意義，但是大多數(shù)研究是通過基準值與背景值的比較，明確研究區(qū)域的土壤組分特征，從而為區(qū)域性的土壤環(huán)境保護提供理論基礎[51-52]。道地藥材的道地產區(qū)作為一類特殊的地理區(qū)域，需要更加針對性地研究與探討。周啟星等[53]在環(huán)境基準方面首次提出分類開展土壤環(huán)境基準的設想，并進行一定的嘗試，但該設想也是基于環(huán)境污染與修復的，將道地藥材的道地產區(qū)作為單獨的研究區(qū)域進行研究的情況還未見報道，因此，該研究提出將道地產區(qū)土壤與土壤環(huán)境基準聯(lián)系起來尚屬首次，且具有一定的研究前景。

4 總結與展望

在國土資源領域，對土壤元素基準值的研究是一項非常重要的基礎性工作，其對環(huán)境資源評價及國民經濟發(fā)展規(guī)劃等都具有重要意義[54]。同樣，以道地藥材的道地產區(qū)為研究對象，明確道地藥材作為一種優(yōu)質高效藥材對土壤元素的含量需求，對于保護道地產區(qū)的土壤環(huán)境、保證道地藥材特有的療效具有重要意義；另外，面對道地藥材日益增長的市場及臨床需求，對道地藥材的人為引種甚至人工栽培勢必會成為今后道地藥材的發(fā)展趨勢。目前，隨著《全國道地藥材生產基地建設規(guī)劃》[55]的發(fā)布，全國各藥材產區(qū)的GAP基地建設也正如火如荼地進行，道地藥材土壤元素基準的研究對于藥材基地建設及建成后對基地土壤的施肥及修復具有很重要的指導意義。因此，道地藥材土壤元素基準研究對道地藥材的人工培植具有很好的指導意義。

近年來，我國對土壤環(huán)境質量愈加重視，并于2016年發(fā)布了《土壤污染防治行動計劃》，即“土十條”，也有研究人員提出基于不同保護對象的土壤環(huán)境基準的研究對策[56]，根據(jù)其研究對策，在道地藥材土壤元素基準研究中可以將道地藥材作為被保護對象，制訂針對道地藥材的土壤元素含量基準，以便在實際的藥材生產中保證其元素需求，從而確保道地藥材的質量及臨床療效。另外，現(xiàn)如今很多藥材產區(qū)都將行政區(qū)域內的藥材比如廣東化州的化橘紅申請為地理標志保護產品，相應的藥材產區(qū)即可視為地理標志保護區(qū)，道地藥材土壤元素基準的研究則可以為該類保護區(qū)的管理提供土壤環(huán)境元素的科學依據(jù)，從而更好地管理和發(fā)展保護區(qū)，為當?shù)氐慕洕l(fā)展服務。

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