Welcome to visit Anhui Agricultural Science Bulletin!

Research of identification and appraisal of Angelica dahurica germplasm

  • XU Lanjie ,
  • YU Yongliang ,
  • AN Sufang ,
  • YANG Hongqi ,
  • LIANG Huizhen
Expand
  • Institute of Chinese Herbal Medicines, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China

Received date: 2024-04-17

  Online published: 2024-10-14

Abstract

The collection, identification methods, and genetic diversity of Angelica dahurica germplasm resources were analyzed comprehensively, and the impact of production measures on its yield and quality was summarized. The methods for germplasm identification of Angelica dahurica included conventional identification, cytological methods, pharmacological components, DNA levels, and multiple evaluation methods. The diversity of germplasm resources included genetic diversity of phenotypic traits, quality traits, and molecular genetic diversity. The detection methods for molecular genetic diversity of germplasm resources included AFLP markers, SSR markers, ISSR markers, RAPD markers, and SRAP markers. During the planting process of this plant, factors such as fertilizer, soil type, rhizosphere growth promoting bacteria, post harvest stages, and sowing time all affect its yield and quality. The research provided references for the breeding and promotion of Angelica dahurica varieties.

Cite this article

XU Lanjie , YU Yongliang , AN Sufang , YANG Hongqi , LIANG Huizhen . Research of identification and appraisal of Angelica dahurica germplasm[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2024 , 30(19) : 96 -100 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.19.020

白芷(Angelica dahurica)是重要的药食兼用型中药材之一,是伞形科当归属多年生草本植物,栽培历史悠久[1]。白芷药用部位为干燥根,具有祛风、止痛、消肿和排脓等功效,可用于治疗感冒、缓解疼痛等[2]。研究表明,白芷可用于治疗慢性胃炎、过敏性鼻炎以及骨质疏松性疼痛等病症[3-6]。该植物在中药配伍中占有重要地位,超600种成方制剂中含有该药材[7-9]。徐广等[10]研究指出,白芷挥发油富含多种化学成分,其中1-十五烯醇、油醇和环十二烷等具有美白作用。因此其除药用外,还可以应用于美容产品中,如部分含有白芷的防晒剂和洗面奶等[11-12]。该植物作为常用的大宗药材种类之一,目前应用面较广、研究较深入,但其研究主要集中在化学成分、药理药性等方面,关于种质资源评价方面的研究相对较少。本文对白芷种质资源、鉴定方法以及其种质资源遗传多样性等进行综合分析,并总结了生产措施对其产量和品质的影响,为其品种选育提供参考。

1 白芷种质资源分析

种质资源是品种选育和研究的物质基础,包括栽培品种、农家品种、野生种以及近缘野生种等[13]。白芷种质资源大多以产地命名,据《中国植物志》[14]记载,白芷(变种)原产于东北及华北地区;杭白芷(变种)(中药志)、川白芷等栽培于四川、浙江、湖南、湖北、江西、江苏和安徽等地区;祁白芷主产河北;禹白芷主产河南。《中华人民共和国药典》[2]记载,白芷及其栽培变种杭白芷为中药白芷。目前的主流白芷产品有祁白芷、禹白芷、杭白芷和川白芷[15],其中,川白芷产量约占商品白芷的70%,主产于四川遂宁、安岳、达县和南充等地[16]。王娜等[17]调查并收集了来自四川、重庆、浙江、河南、河北、安徽、山东、甘肃和吉林9个地区15个产区的白芷种子,在遂宁建立了白芷种质资源圃。

2 白芷种质资源鉴定方法分析

人工栽培与自然生长的生长环境存在差异,不同地域种源间相互引种杂交,以及人工种质筛选等,导致栽培白芷的部分形态特征相对于野生资源发生了明显变化,使栽培白芷的种质资源鉴定较为困难。

2.1 常规鉴定

常规鉴定主要依据《中国植物志》《中华人民共和国药典》等,鉴定内容包括性状、鉴别、检查、浸出物和含量测定等。性状主要考察其外形、色泽、气味和口味等;鉴别主要采用显微镜、色谱仪等仪器鉴别药材特征;检查主要包括其水分、总灰分、酸不溶性和灰分等;浸出物包括水溶性浸出物、醇溶性浸出物等;含量测定主要是对其主要药用成分进行检测。王娜等[17]研究指出,可采用常规生药学方法检测兴安白芷的性状、组织构造和化学成分。

2.2 细胞学方法鉴定

唐正义等[18]研究发现,川白芷细胞染色体数2n=22,核型公式为2n=2x=22=14m(2SAT)+4sm+4st,属“2A”对称核型。周同度等[19]研究认为,杭白芷属于较中等不对称的“2B”型。王年鹤等[20]采用花粉和根尖染色体观察不同产地白芷核型,发现杭白芷、祁白芷和中药白芷为同一类群,且与兴安白芷、台湾白芷和雾灵当归的亲缘关系较近。

2.3 药效成分鉴定

何冰倩等[21]依据6种香豆素类成分,将9个不同产地的白芷样品分为3类。林颖瑜等[22]依据23种香豆素类成分评价6批杭白芷和12批祁白芷,将杭白芷和祁白芷各自聚为一类。石欢等[23]研究发现,白芷和杭白芷药材中所含香豆素类成分种类无差异,成分含量有明显差异;佛手柑内酯、珊瑚菜素、异欧前胡素、氧化前胡素和花椒毒素等的含量可用于鉴别白芷和杭白芷药材。张世洋等[24]研究发现,白芷挥发油主要成分为醇类化合物,依据挥发油成分可将6种白芷聚为2类,其中杭白芷单独聚为第1类;其余5种聚为第2类,第2类又可聚为2个亚类,亳州白芷、白芷聚为第1亚类,山东白芷、祁白芷和禹白芷聚为第2亚类。
席梅等[25]研究指出,可通过指纹图谱鉴定出杭白芷、滇白芷伪品。朱勇[26]采用HPLC法测定不同产区亳白芷2种香豆素含量,指出其含量差异较大,可用于评价不同产区亳白芷质量。吴文平等[27]建立白芷药材特征图谱方法,筛选出欧前胡素、水合氧化前胡素、珊瑚菜素、白当归素、佛手柑内酯和异欧前胡素6个指标成分,认为其是影响白芷药材质量的主要成分。

2.4 DNA水平鉴定

黄璐琦等[28]采用12个RAPD引物对4个居群17个个体进行遗传分析,发现祁、杭白芷属同一类群,区别于野生白芷。马逾英等[29]采用40个RAPD引物对4个川白芷进行分析,发现其叶柄颜色与抽薹无明显的相关性,而是主要受产地影响。
王丽赟等[30]采用核基因ITS2序列和叶绿体基因matK序列对15个不同产区的白芷进行分析,发现ITS2序列获得2个变异位点,可以区分白芷与其变种杭白芷。吴正军等[31]应用ITS2序列对白芷、杭白芷及混伪品进行鉴定研究,发现白芷的ITS2序列长度227 bp,平均GC含量55.05%,种内最大K2P遗传距离0.009 2;杭白芷ITS2序列长度227 bp,GC含量55.07%,种内无变异位点。

2.5 多种评价方法联合鉴定

杨滨等[32]采用形态学、化学手段和DNA水平等方法对祁白芷、禹白芷、杭白芷和川白芷4种商品白芷以及兴安白芷、台湾白芷、雾灵当归和黑水当归进行分析,发现4种商品白芷的序列与台湾白芷相同;而雾灵当归、兴安白芷和台湾白芷应作为互相独立的品种来对待。

3 白芷种质资源遗传多样性分析

3.1 表型性状遗传多样性

韩凤等[33]分析了南川5个乡镇的110份白芷的株高、茎粗、冠幅、茎生复叶数和叶片长等15个性状,发现15个性状的变异系数在5.87%~28.52%,其中冠幅的变异系数最大,折干率的变异系数较小。

3.2 品质性状遗传多样性

熊英[34]研究发现,挥发油的成分组成与含量在不同产地的川白芷中差异明显,以南充、渠县的白芷挥发油含量较高;熏硫可能造成白芷浸出物的含量、挥发油含量减少,自然干燥和切片日晒有利于其品质保持;7月上旬采收的白芷浸出物、挥发油含量较高。陈宏伟等[35]研究发现,湖南道地茶陵白芷的精氨酸含量占总氨基酸含量的31.21%,亮氨酸含量占总必需氨基酸含量的24.14%。陈琳等[36]研究发现,不同产地白芷药材的呋喃香豆素成分含量从高到低依次为氧化前胡素、欧前胡素、异欧前胡素、水和氧化前胡素、佛手柑内酯、白当归素、花椒毒素、花椒毒酚和补骨脂素。

3.3 种质资源分子遗传多样性

3.3.1 AFLP标记

沈晓霞等[37]采用12对AFLP标记,对50份杭白芷种质资源进行鉴定,发现这50份种质间相似度均超过70%,亲缘关系较近,其中ZYS002039和ZYS002045种质与其他种质的遗传背景差异较大。

3.3.2 SSR标记

刘倩倩等[38]用SSR引物扩增杭白芷种群的53份种质,共扩增出37.0个等位基因,平均每个位点的等位基因6.2个、有效等位基因1.798个,Shanon信息指数1.802,观测杂合度0.245,期望杂合度0.304,基因流1.340,证明种群间遗传分化程度较高。

3.3.3 ISSR标记

侯凯[39]用ISSR引物在16份川白芷间共扩增出38条多态性条带,计算遗传相似性系数在0.821~0.994;16份材料可聚为两大类,一类为遂宁各乡镇白芷材料,另一类包括杭白芷、四川其他地区白芷、重庆南川白芷以及2份来自遂宁涪河以南各乡镇的白芷材料。郭丁丁等[40]用ISSR引物对来自4类商品白芷、兴安白芷的20个居群进行遗传分析,共扩增出97个条带,其中多态性条带37条,占38%;20个居群可聚为两大类。

3.3.4 RAPD标记

马逾英等[29]用RAPD标记方法,对4个川白芷类群、杭白芷进行分析,共扩增出314个条带,其中多态性条带96条,约占31%。黄璐琦等[28]用12个RAPD随机引物对野生白芷、杭白芷的4个居群进行分析,发现祁、杭白芷的多态位点百分率显示出低水平的遗传变异,二者间的遗传距离小于祁白芷居群内单株间和杭白芷不同居群间的遗传距离,且均小于野生白芷与祁、杭白芷间的遗传距离。杨滨等[32]用RAPD标记方法,对中药白芷的4种商品类型进行分析,共扩出206条带,其中多态性条带188条。

3.3.5 SRAP标记

王丽赟等[30]用SRAP标记,对15份不同主产区的白芷进行群体遗传组成特征分析,发现所有样本按基原不同划分为白芷和杭白芷两个大类群,而杭白芷类群中,来源于四川产区和浙江产区的材料又划分为两个小类群。

4 生产措施对白芷种质产量和质量的影响分析

4.1 肥料

陈郡雯等[41]考察氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)配施对川白芷生长、产量与品质的影响,发现试验条件下,N施用量150 kg/hm2,P2O5施用量225 kg/hm2,K2O施用量120 kg/hm2,N∶P∶K的配比1.3∶1.9∶1.0,是提高该药物产量、品质的较适宜肥料配施方案。孙鹏等[42]研究发现,肥料配施比常规施肥的白芷产量增加了17.9%。

4.2 土壤类型

张志梅[43]研究发现,砂土中生长的白芷,其异欧前胡素和欧前胡素含量高于黏土和壤土,有机肥处理可明显提高其产量、欧前胡素含量和异欧前胡素积累量。

4.3 根际促生菌

在常规有机肥和化肥用量下,种子表面浇施黑曲霉ZJ-17菌剂能明显促进白芷生长、养分吸收和香豆素类成分积累,进而提高其产量和品质,提高经济效益[44]

4.4 采后各环节

周冰等[45]研究发现,白芷采收后易发生腐烂、发霉、变色和虫蛀等现象。实际生产中,采收后注重保存,避免因处理不当导致的产品质量下降。

4.5 播期

吴宝成等[46]研究发现,秋播南京白芷的香豆素成分含量普遍比春播高,春播和秋播的川、杭白芷香豆素成分含量比祁、禹和亳白芷高。
白芷作为一种重要的药食同源植物,含有丰富的氨基酸、香豆素和挥发油等成分。实际应用中,用于食品、保健品的中药材数量呈逐年增加的趋势,白芷的应用前景较广阔,对质量的要求也越来越高。实际生产中,应加强白芷良种选育、配种工作,建立良种繁育基地,保护药用动植物种质资源。
综上,本文对白芷种质资源、鉴定方法以及其种质资源遗传多样性进行综合分析,并总结了生产措施对其产量和品质的影响。白芷种质鉴定方法包括常规鉴定、细胞学方法鉴定、药效成分鉴定、DNA水平鉴定和多种评价方法联合鉴定;其种质资源多样性包括表型性状遗传多样性、品质性状遗传多样性和分子遗传多样性,其中,种质资源分子遗传多样性检测方法包括AFLP标记、SSR标记、ISSR标记、RAPD标记和SRAP标记。在该药材种植过程中,肥料、土壤类型、根际促生菌、采后各环节和播期等均会影响其产量和品质。研究结果为白芷品种选育提供参考。
1
牛倩,栗进才,郭伟娜,等. 白芷道地产区及种质的沿革与变迁[J]. 安徽农学通报201824(13):39-40.

2
国家药典委员会. 中华人民共和国药典 一部[M]. 北京:中国医药科技出版社,2020.

3
田硕,武晏屹,白明,等. 白芷治疗白癜风作用机制的网络药理学分析[J]. 中药新药与临床药理202132(8):1147-1153.

4
张立健,贾立,申利群. 基于网络药理学探讨白芷治疗小儿过敏性鼻炎研究[J]. 壮瑶药研究2023(1):186-188.

5
唐婕,严建. 白芷治疗溃疡性结肠炎作用机制探讨[J]. 中医药临床杂志202335(5):953-960.

6
邱世明,董万涛,张杰,等. 中药白芷防治骨质疏松性疼痛的机制探析[J]. 中国医药导刊202224(9):850-855.

7
高颖. 白芷配方颗粒质量标准的规范化研究[D]. 成都:成都中医药大学,2007.

8
林艺娟,谢玉玲. 《中药成方制剂》中含白芷方剂的组方规律研究[J]. 光明中医202237(16):2887-2890.

9
王艺涵,赵佳琛,翁倩倩,等. 经典名方中白芷的本草考证[J]. 中国现代中药202022(8):1320-1330.

10
徐广,任星宇,杨丹,等. 不同处理方法对白芷挥发油提取量、成分及美白活性的影响[J]. 化学世界202162(11):677-685.

11
李海馨,何婧芝,冯文亚,等. 白芷美白活性部位初步研究[J]. 天然产物研究与开发201830(3):425-428,514.

12
何伟,王伟,陈革豫. 白芷美白活性成分的研究进展[J]. 中外企业家2020(11):254.

13
李隆云,钟国跃,卫莹芳,等. 中国中药种质资源的保存与评价研究[J]. 中国中药杂志200227(9):4-8.

14
吴征镒. 中国植物志[M]. 北京:科学出版社,2010.

15
CHEN Y JIN Y C CHEN Y F,et al. A novel HPLC method to analyze imperatorin and isoimperatorin of Angelica dahurica oils obtained by supercritical fluid extraction[J]. Journal of liquid chromatography & related technologies200932(16):2384-2395.

16
郭丁丁. 白芷种质资源调查及其评价的研究[D]. 成都:成都中医药大学,2008.

17
王娜,马逾英,卢晓琳,等. 白芷近缘野生种兴安白芷的生药学研究[J]. 华西药学杂志201126(2):155-157.

18
唐正义,胡蓉. 川白芷的核型分析[J]. 四川师范学院学报(自然科学版)199011(3):213-216.

19
周同度,张建琪. 杭白芷(Angelica dahurica var. formosana)的核型分析[J]. 山东大学学报(自然科学版)198722(1):149-151.

20
王年鹤,秦慧贞,舒璞,等. 中药白芷的基原植物研究Ⅱ.中药白芷及其野生近缘植物的染色体核型和花粉形态[J]. 中国中药杂志200126(9):584-588.

21
何冰倩,关旸,史冬玲,等. 超高效液相色谱法测定不同产地白芷中6种香豆素类成分[J]. 理化检验-化学分册201955(5):602-606.

22
林颖瑜,杨莹莹,田恩伟. 不同基原白芷中香豆素类成分的差异分析[J]. 中国药房202334(12):1422-1425.

23
石欢,封燮,常雅晴,等. 基于多成分含量测定和化学计量学的不同基原白芷药材质量评价研究[J]. 中草药202354(11):3676-3684.

24
张世洋,王晶,盛永成,等. 六种不同产区白芷药材挥发性成分比较分析[J]. 保鲜与加工201919(4):176-183.

25
席梅,王欣,陆艳. 白芷有效成分含量测定及其指纹图谱研究[J]. 世界中医药201611(11):2434-2436.

26
朱勇. 不同产区亳白芷两种香豆素的含量测定[J]. 佳木斯大学学报(自然科学版)201735(2):254-256,269.

27
吴文平,索彩仙,霍文杰,等. 不同产地白芷药材质量评价[J]. 亚太传统医药202117(10):28-34.

28
黄璐琦,王敏,付桂芳,等. 中药白芷种质资源的RAPD分析[J]. 中国中药杂志199924(8):9-11.

29
马逾英,熊英,贾敏如,等. 川白芷种质的RAPD遗传标记研究[J]. 世界科学技术20046(2):76-79,88.

30
王丽赟,孙健,沈宇峰,等. 我国主要产区白芷的基原和群体遗传组成特征分析[J]. 中药材202245(4):824-829.

31
吴正军,魏伟锋,韩正洲,等. 白芷药材及其混伪品的ITS2序列分子鉴定[J]. 中国现代中药201820(11):1351-1355,1371.

32
杨滨,王敏,曹春雨,等. 中药白芷的分子遗传及其原植物分析[J]. 中国药学杂志200439(9):654-657.

33
韩凤,易思荣,黄娅,等. 白芷表型相关性分析[J]. 安徽农业科学201240(11):6451-6452.

34
熊英. 川白芷的品质研究[D]. 成都:成都中医药大学,2003.

35
陈宏伟,钱玮,刁刻,等. 湖南道地白芷氨基酸含量与组成分析[J]. 广西植物201535(4):569-573.

36
陈琳,唐志书,宋忠兴,等. 不同产地白芷药材9个呋喃香豆素成分的含量测定及其质量评价[J]. 中国中药杂志201944(14):3002-3009.

37
沈晓霞,沈宇峰,江建铭. 杭白芷种质资源遗传多样性的AFLP分析[J]. 浙江农业学报201224(6):1021-1025.

38
刘倩倩,叶浩婷,李放,等. 杭白芷种质资源遗传多样性的SSR分析[J]. 南方农业学报201849(3):418-423.

39
侯凯. 川白芷资源评价与植物激素对其生长发育和产量品质的影响[D]. 四川:四川农业大学,2013.

40
郭丁丁,马逾英,唐琳,等. 白芷种质资源遗传多样性的ISSR研究[J]. 中草药200940(10):1627-1630.

41
陈郡雯,吴卫,侯凯,等. N、P和K肥配施对川白芷产量及欧前胡素和异欧前胡素量的影响[J]. 中草药201142(1):153-157.

42
孙鹏,余赟,张洪江,等. 套餐肥对白芷生长发育及产量的影响[J]. 腐植酸2023(2):43-47.

43
张志梅. 白芷质量性状形成及栽培调控研究[D]. 北京:中国农业大学,2005.

44
刘思琴,江美彦,刘仁浪,等. 黑曲霉ZJ-17配合有机肥和化肥施用对白芷生长、产量和品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报202329(10):1911-1922.

45
周冰,刘培,鲁学军,等. 禹白芷适宜干燥加工方式的优选研究[J]. 中药材201639(7):1509-1515.

46
吴宝成,冯煦,顾红梅,等. 适应江苏栽培的白芷品种评价[J]. 江苏农业科学201442(7):258-260.

Outlines

/