药用植物栽培学2-3

生物产量指全生育期内通过光合作用和吸收作用，即通过物质和能量的转化所生产和积累的各种有机物的总量。生物产量通常不包括根系（根和根茎类除外）。经济产量指目标产品的收获量。药用植物中可供直接药用或供制药工业提取原料的药用部位产量为经济产量。经济产量占生物产量的比例，即生物产量转化为经济产量的效率，称为经济系数或收获指数。经济产量＝生物产量×经济系数根和根茎类1牛膝2丹参3地黄4何首乌5人参全草类1蒲公英2淫羊藿3荆芥4穿心莲5薄荷6麻黄果实、种子类1五味子2豆蔻3山茱萸花类皮类1杜仲2肉桂3厚朴菘蓝何首乌•同一药用植物，因栽培的目不同，经济产量的概念也不同。如植物忍冬的花蕾作为收获对象时，可得到中药材金银花；藤为收获对象则得到中药材忍冬藤。葫芦科植物栝楼，雄株以根为收获对象，得到药材天花粉；雌株以果实为收获对象，果实的不同组织为不同用途的药材——瓜蒌、瓜蒌皮、瓜蒌仁。•药用植物的产量是指单位土地面积上药用植物群体的产量，即由个体产量和个体数量构成。由于药用植物种类不同，构成产量的因素各异。单位土地面积上的药用植物产量随产量构成各因素而变化（下表）。药用植物类别产量构成因素根类株数、单株根数、单根鲜重、干鲜比全草类株数、单株鲜重、干鲜比果实类株数、单株果实数、单果鲜重、干鲜比种子类株数、单株果实数、每果种子数、种子鲜重、干鲜比叶类株数、单株叶片数、单叶鲜重、干鲜比花类株数、单株花数、单花鲜重、干鲜比皮类株数、单株皮鲜重、干鲜比•干物质积累动态是Logistic曲线（S形曲线）模式，经历缓慢增长期、指数增长期、直线增长期和减慢停止期。•相对生长率（RGR）:即单位时间内单位重量植株的重量增加值.•净同化率（NAR）。表示单位叶面积在单位时间内的干物质增长量。•叶面积比率（LAR）。叶面积与植株干重之比（L/W）称叶面积比率，即单位干重的叶面积。•植物生长率（CGR）。又叫做群体生长率，表示单位时间、单位土地面积上所增加的干物重。药用植物产量取决于叶面积指数，叶面积指数随药用植物种类、生育时期、种植密度及栽培环境等变化。二、药用植物品质及其形成（一）药用植物品质的内涵药用植物品质关系到中药质量及临床疗效。评价指标：一是化学成分，主要指药用成分或活性成分的多少，以及有害物质如化学农药、有毒金属元素的含量等；二是物理指标，主要是指产品的外观性状，如色泽、质地、大小、整齐度和形状等。•1化学成分成分作用的结果。活性成分含量、各种成分的比例等是衡量药用植物产品质量的主要指标。中药防病治病的物质基础是其所含化学成分，目前已明确的药用化学成分种类有：糖类、苷类、木质素类、萜类、挥发油、鞣质类、生物碱类、氨基酸、多肽、蛋白质和酶、脂类、有机酸类、树脂类、植物色素类及无机成分等。•（1）糖类和苷类。糖类(carbohydrates)是植物光合作用的初生产物，它可作为植物的贮藏养料和骨架。在新陈代谢中，糖可以合成植物中的绝大部分成分。山药、大枣、地黄、黄精这些具有滋补、强壮作用的药材均含有大量的糖类。许多糖类及由糖和非糖物质结合生成的苷类(glycoside)具有重要的生理活性。按照糖基个数，分为单糖、低聚糖和多糖三类。H,OHHOOOHOHH,OHHOOOHOHH,OHHOOOHOHD-木糖D-核糖L-阿拉伯糖•按苷键原子分类：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。•按苷元类型：黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷•按植物体内存在状态：原生苷、次生苷•按苷特殊性：皂苷•按生理作用：强心苷•按糖的种类和名称：木糖苷、葡萄糖苷•按单糖基的数目：单糖苷、双糖苷•按糖链的数目：单糖链苷、双糖链苷、三糖链苷OOHOHOHOOHOOHOHOHOCHCNOOHOHOHOHOHO红景天苷（醇苷）苦杏仁苷（氰苷）•（2）皂苷类。皂苷类(saponins)化合物的水溶液，经振摇后产生持久性像肥皂样的泡沫而得名。根据皂苷配基的结构分为三萜皂苷(triterpenesaponins)和甾体皂苷(steroidsaponins)两大类。三萜皂苷主要分布在豆科、五加科、毛茛科、伞形科、葫芦科、鼠李科和报春花科等植物中。甾体皂苷是一类以螺甾烷为糖苷配基的皂苷类化合物，主要分布于薯蓣科、百合科、玄参科和龙舌兰科等植物中。毛地黄皂苷•（3）强心苷类（cardiacglycoside）是药材中具有强心作用的甾体苷类化合物。地高辛、西地兰、毛地黄毒苷等化合物的制剂已广泛应用于临床，用于治疗充血型心力衰竭及节律障碍等心脏疾病。该类化合物主要分布于夹竹桃科、玄参科、百合科、十字花科、毛茛科、萝摩科和卫矛科等植物中。•（4）生物碱类（alkaloids）是一类存在于天然生物界中含氮原子的碱性有机化合物。生物碱广泛分布于植物界约100余科的植物中。麻黄碱具有松弛支气管平滑肌、收缩血管、兴奋中枢神经的作用，临床用于治疗哮喘。小檗碱分布于黄连、黄柏、十大功劳及三棵针等植物中，具有抗菌、消炎作用，用于治疗肠道感染、菌痢等。长春花的长春碱、长春新碱具有抗肿瘤作用。H3COH3COOCH3NHCOCH3OOCH3秋水仙碱HCHCOHCH3NHCH3麻黄碱•（5）醌类(quinones)主要有苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌四种基本母核。大黄中含有的二蒽酮番泻苷类成分经肠道细菌的生物转化生成大黄酸蒽酮，具有极强的泻下作用。从紫草获得的紫草素和异紫草素等萘醌类衍生物，具有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用。从丹参根中提取的菲醌类化合物丹参醌类成分具有抗菌、扩张冠状动脉作用。OO123456对苯醌P-quinoneOOOOOO1234567812612βα-(1,4)-(1,2)amphi-(2,6)萘醌萘醌萘醌•（6）香豆素类（coumarines）是邻羟基桂皮酸的内酯，具有芳香气味。主要分布在伞形科、豆科、菊科、芸香科、茄科、瑞香科及兰科等植物中。如补骨脂内酯具有光敏活性作用，用于治疗白斑病。奥斯脑具有抑制乙型肝炎表面抗原的药理活性。海棠果内酯具有很强的抗凝血作用。滨蒿内酯是生药茵陈蒿平肝利胆、松弛平滑肌的主要活性成分。•（7）黄酮类(flavononids)主要分布于高等植物的水龙骨科、银杏科、小檗科、豆科、芸香科、唇形科、菊科和鸢尾科中，在低等植物中少见。许多黄酮类化合物具有极强的生物活性。银杏双黄酮、槲皮素、葛根素、芦丁等均具有扩张血管作用，用于治疗冠心病。山楂黄酮、山柰酚等具有降低血脂及胆固醇作用。异甘草糖苷配基及大豆素具有解除平滑肌痉挛作用。黄芩苷、水飞蓟素有很强的保肝作用，用于治疗急性、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤。从南美产药用植物Verbena分离到一种双黄酮类化合物，具有增强脑神经成长因子(NGF)活性的药理作用，有望开发治疗老年痴呆症的药物。OOOHOHHOOHOHOOOHOHHOOHOOOHOHHOOHOglc61rhaOOHOHHOOHOHH木樨草素槲皮素芦丁（+）-儿茶素OOOHHOglcOOOHHO大豆素葛根素OOOCH3OHH3COOHOOOHHOOH银杏双黄酮素OOHOOHOHOOOHOCH3CH2OH水飞蓟素•（8）萜类和挥发油。萜类化合物(terpenoids)是以异戊二烯为基本单位的聚合体及其衍生物。萜类化合物种类繁多，自然界已经发现约22000种。包括单萜类、倍半萜类、二萜类等）。•单萜类的含氧衍生物（醇类、醛类、酮类）具有较强的香气和生物活性，是医药、食品和化妆品工业的重要原料，常用作芳香剂、防腐剂、矫味剂、消毒剂及皮肤刺激剂。•倍半萜类化合物具有挥发性，多以醇、酮、内酯、苷类和生物碱形式存在。倍半萜内酯类化合物具有抗炎、解痉、抑菌、强心、降血脂、抗原虫和抗肿瘤等药理活性。黄花蒿中分离到的青蒿素具有很强的抗疟原虫生物活性，临床用于治疗恶性疟疾。•二萜类广泛分布于植物分泌的乳汁、树脂中，松柏科植物多含有二萜类化合物，紫杉醇(taxol)是从红豆杉等植物中分离到的抗肿瘤化合物，临床上用于治疗卵巢癌、乳腺癌和肺癌。CH2OHCH2OHCH2OHCHOCHOCHO香叶醇Geraniol橙花醇Nerol?香茅醇Citronellol香叶醛Geranial橙花醛Neral?香茅醛Citronellal开链单萜无环倍半萜CH3CH3CH3CH3CH2OHCH3CH3OHCH3α－金合欢烯橙花醇α-farneseneβ-farneseneFarnesolNerolidolβ－金合欢烯金合欢醇CH2OH植物醇Phytol链状二萜CH2OH维生素AVitaminA环状二萜OCOOCH3COOH14681012141618202122232425呋喃海绵素－3Furanospongin-3二倍半萜•挥发油(volatileoils)又称精油，是一种常温下具有挥发性、可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的油状液体。大多数挥发油具有芳香气味。挥发油主要分布于松科、柏科、马兜铃科、木兰科、芸香科、蔷薇科、伞形科、唇形科、菊科及姜科等植物中。存在于腺毛、油室、油细胞或油管中。•挥发油所含成分复杂，主要由萜类（单萜、倍半萜）、芳香族化合物、脂肪族化合物组成。樟脑油含樟脑约50%。薄荷油含薄荷醇约8%。桂皮醛存在于桂皮油中，甲基丁香酚占细辛挥发油的51%，茴香醚为八角茴香油和茴香油中的主成分。•CHCHCHOCH2CHCH2OHOCH3CHCHCH3OCH3桂皮醛丁香酚茴香醚CinamaldehydeeugenolanetholeCH3(CH2)8CH3CH3(CH2)7CH2OHCH2=CHCH2SSCH2CHO正癸烷（n-decane）正壬醇?大蒜辣素(allicin)n-nonylalcohol=CH2•（9）其他成分。•木脂素(lignans)是由苯丙素氧化聚合形成的一类化合物，有二聚物、三聚物或四聚物。五味子中含有的五味子素甲及其同系物是一类联苯环辛烯类木脂素，具有保肝、降低血清谷丙转氨酶的药理作用。临床上用于治疗慢性肝炎。五味子酚具有抗脂质过氧化和清除氧自由基作用，五味子素醇甲具有中枢神经镇静作用。•环烯醚萜(iridoids)是单萜类化合物。山栀子主要成分栀子苷和京尼平苷具有显著的生物活性，京尼平苷具有泻下作用和促进胆汁分泌的利胆作用。地黄的降血糖的活性成分为梓醇，该化合物还具有利尿和缓下功效。药材中所含的药效成分有的2～3种，有的含多种。有些成分含量虽微，但生物活性很强。含有多种药效成分的药材，其中必有一种起主导作用，其他是辅助作用。每种药材所含成分的种类及其比例是该种药材特有药理作用的基础，单纯关注药效成分种类不看比例是不行的。药材的药效成分种类、比例、含量等都受环境条件的影响，是在特定的气候、土质、生态等环境条件下的代谢(含次生代谢)产物。有些药用植物的生境独特，我国虽然幅员广大，但完全相同的生境不多，这可能就是药材道地性的成因之一。在栽培药用植物时，特别是引种栽培时，必须检查分析成品药材与常用药材或道地药材在成分种类上，各类成分含量比例上有无差异。这也是衡量栽培或引种是否成功的一个重要标准。•2有时需使用农药，虽然药用器官禁用，但也应检查有无化学农药残留。残留物超过规定者禁止作为药材。目前，我国规定禁止使用的农药及农药（BHC、DDT等）、重金属（Pb、Cd、Hg、Cu、As）的安全限量见附录4和附录5。•3色泽色泽特征。许多药材本身含有天然色素成分，有些药效成分本身带有一定的色泽特征。不同质量的药材采用同种工艺加工或相同质量的药材采用不同工艺加工，加工后的色泽，不论是整体药材外观色泽，还是断面色泽，都有一定的区别。所以色泽又是区别药材质量好坏，加工工艺优劣的性状之一。•4质地、大小与形状既包括质地构成（如肉质、木质、纤维质、革质和油质等），又包括药材的硬韧度（如体轻、质实、质坚、质硬、质韧、质柔韧(润)及质脆等）。••者为最佳，小者等级低下。个别药材(如平贝母)有规定标准的，超过规定的平贝母列为二等。•外观形状（块状、球形、心形、肾形、圆柱形及圆锥状等），纹理情况，有无抽沟、弯曲或卷曲、突起或凹陷等。性状结合起来分等分级才更为科学。(二)药用植物品质形成的生理生化基础•品质则取决于所形成的