白芷为常用的药食同源物种,既是临床常用中药,又是香料,用途十分广泛.为获取白芷全基因组序列信息,该研究首次以杭白芷叶片DNA为材料,采用Nanopore测序技术构建杭白芷全基因组数据库,并利用生物信息学方法对获得的核苷酸序列进行组装、功能注释以及进化分析研究.结果表明:(1)原始测序数据过滤后获得662 Gb三代数据,Read N50约为32 932 bp,经过组装得到杭白芷基因组大小为5.6 Gb,Contig N50约为806 638 bp.(2)组装后的序列通过与KOG、GO、KEGG等功能数据库比对,得到了功能注释的基因占66.47％,KOG功能注释结果表明杭白芷的蛋白功能主要集中在一般功能预测、翻译后修饰、蛋白质转换、伴侣以及信号转导机制;GO功能分类表明杭白芷的基因集中在生物学过程及细胞组分;KEGG通路注释表明参与代谢途径的基因占主要地位.(3)杭白芷中鉴定到45个BGLU家族基因.该研究首次利用第三代测序技术对杭白芷全基因组进行解析,为杭白芷的系统生物学研究和BGLU在杭白芷生长发育中的后续功能研究提供了重要的理论参考.

为研究临床常用中药白芷中的化学成分,本实验利用各种色谱分离技术,结合核磁共振波谱对分离得到的单体化合物进行结构鉴定,结果从白芷乙醇提取物中共鉴定出18个非香豆素类化合物,分别为甘草素(1)、柚皮素(2)、橙皮素(3)、柚皮素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(4)、橙皮素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(5)、柚皮苷(6)、新橙皮苷(7)、柚皮芸香苷(8)、3-羟基-5,6,7,8,3',4'-六甲氧基黄酮醇3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(9)、开环异落叶松脂醇(10)、松脂素单甲基醚-β-D-葡萄糖苷(11)、连翘苷(12)、牛蒡子苷(13)、(-)-松脂醇-4-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(14)、金钱草碱(15)、1-H-咪唑并[4,5-d]哒嗪-2-胺(16)、咖啡酸乙酯(17)、咖啡酸甲酯(18).除化合物15外,其他17个化合物均为首次从白芷中分离得到,对所有化合物进行抗炎活性筛选,结果表明化合物3和18对zymosan诱导中性粒细胞释放超氧化物具有一定的抑制作用,IC50分别为77.8±2.4 μmol/L和44.7±13.5 μmol/L;化合物1和18对LPS诱导的小鼠巨噬细胞RAW 264.7的NO产生有一定抑制活性,IC50分别为44.7±4.1 μmol/L和94.5±1.9 μmol/L.

目的:应用ITS2序列对白芷、杭白芷及其混伪品进行鉴定研究,为白芷药材的准确鉴定提供依据.方法:提取样品总DNA,扩增ITS2序列并双向测序,计算种间、种内Kimura-2-parameter(K2P)遗传距离,并构建系统邻接(NJ)树.结果:白芷的ITS2序列长度为227 bp,平均GC含量为55.05％,种内最大K2P遗传距离为0.0092;杭白芷ITS2序列长度均为227 bp,GC含量为55.07％,种内无变异位点.白芷与杭白芷种内最大遗传距离均远小于其与混伪品的种间K2 P遗传距离.NJ树结果显示白芷与杭白芷聚为一支,可与其他混伪品明显区分开.结论:ITS2序列能有效地鉴定白芷药材及其混伪品,为白芷药材市场流通管理及临床用药安全提供了新的技术手段,也为其他中药材及其混伪品的鉴定提供参考.

目的:从白芷产量和品质两个方面考量,探索白芷在红壤丘陵区栽培的生长适应性,以期获得白芷在红壤丘陵区的最适品种及最佳播种和采收时间.方法:以目前4种主要流通的白芷品种川白芷、杭白芷、禹白芷和祁白芷为试验对象,对白芷的栽培品种、播种期和采收期进行田间试验,品质以欧前胡素和异欧前胡素的含量为标准.结果:4个品种在红壤丘陵区的产量差异显著,杭白芷和祁白芷的产量分别为6 511 kg/hm2和6 038 kg/hm2,显著高于禹白芷(4 212 kg/hm2)和川白芷(3 316 kg/hm2).祁白芷根部欧前胡素和异欧前胡素含量最高,分别为0.36％和0.14％.播种期和采收期对杭白芷产量的影响要大于其对品质的影响,9月下旬和10月初播种,杭白芷产量较高,且10月初播种的杭白芷异欧前胡素含量最高(0.14％);7月下旬采收的杭白芷产量最高,8月末采收的杭白芷欧前胡素含量最高(0.28％).结论:在本试验条件下,综合考虑产量和品质两方面因素,在红壤丘陵区最适宜的栽培品种为杭白芷,最佳播种期为10月初,最佳采收期为7月下旬.

为探明杭白芷(Angelica dahurica var.formosana)根中分泌道发生方式、分布及其挥发油转运积累特征,该研究利用光镜及透射电子显微镜技术观察分泌道发生过程及挥发油转运特征,结合组织化学定位确定挥发油的主要积累部位.结果表明:杭白芷根中分泌道由中柱鞘细胞最先发生,次生结构中分泌道主要分布在韧皮部和皮层中;挥发油的合成不仅与分泌细胞中质体及细胞质有关,而且还与周围细胞关系密切;分泌细胞内高尔基体和内质网丰富,可能先通过形成小泡参与转运,再经由细胞壁向腔道内转移;相邻分泌细胞靠近角隅处的细胞壁分泌活动活跃,腔道内积累大量电子致密物质;成熟分泌道中分泌细胞及其腔道内积累大量油滴,因此挥发油主要积累场所为分泌细胞及其腔道.该研究明确了杭白芷根中分泌道的发生方式、分布及其挥发油积累部位,揭示了分泌道发育过程中挥发油的转运积累特征,为进一步阐明分泌组织生长发育与有效成分积累关系提供了理论依据.

通过查阅历代本草及医书典籍,结合现代相关文献资料,对白芷药材的名称、基原、产地、采收加工、炮制历史沿革及变迁情况逐一进行考证,为含该类药材经典名方的开发提供依据.白芷又称香白芷,除药用外,亦可作香料或调味辅料.经考证可知,历代白芷入药主流基原有野生白芷Angelica dahurica(Fisch.ex Hoffm.)Benth.et Hook.f.、台湾白芷A.dahurica(Fisch.ex Hoffm.)Benth.et Hook.f.var.formosana(Boiss.)Shan et Yuan及其栽培变种杭白芷A.daherica cv.'Hangbaizhi'.宋代以前以山西、吴地(江浙皖赣交界一带)为白芷道地产区,宋代以后吴地白芷从野生转为栽培品,并于明代形成人工栽培主产区,其发展起来的栽培变种杭白芷A.daherica cv.'Hangbaizhi'逐步成了商品主流,并被四川等地引种栽培.民国时期已形成杭、川、禹3大产区,中华人民共和国成立后又有河北安国(祁州)这一新兴产区.禹白芷和祁白芷均为原华北一带野生白芷A.daherica驯化后的栽培变种祁白芷A.dahurica cv.'Qibaizhi'.本草中记载白芷用石灰加工处理,可防虫蛀、增白,现已不用.白芷历代炮制可分见火炒制(清炒或加醋、盐等辅料)和不见火的净制、切制两类,现前者已较少使用.5首经典名方中的白芷均建议用杭白芷A.daherica cv.'Hangbaizhi',且用生品.

目的 测定5类栽培白芷及野生兴安白芷(根)的挥发油成分及含量并分析各类白芷间的化学亲缘关系.方法 水蒸气蒸馏法提取6类白芷挥发油,采用GC-MS法对其组分分离及鉴定,采用面积归一化法计算各组分相对含量,并对挥发油成分进行聚类分析和主成分分析.结果 5类栽培白芷(川白芷、杭白芷、祁白芷、禹白芷、毫白芷)和野生兴安白芷共鉴定出81种化合物,分别鉴定出27、34、24、32、28、34种.主要为烷烃类、烯烃类、酯类、有机酸类、醇类等五大类化合物.壬基环丙烷、环十二烷和正十六酸分别为各类白芷共有成分中相对含量最高的挥发油成分.化学聚类结果显示:兴安白芷与5类栽培白芷形成2个分支,栽培白芷又可分为2小类,即川白芷、禹白芷、杭白芷聚为1小类,祁白芷和亳白芷聚为另1小类.主成分分析结果与聚类结果基本一致.结论 六类白芷的挥发油组份及其含量存在一定差异,壬基环丙烷、环十二烷和正十六酸在各类白芷中含量较高.六类白芷总体上分为野生与栽培2大类.

目的:以杭白芷产量和品质为依据,研究杭白芷在红壤丘陵区栽培的关键技术,以期获得最佳栽培条件.方法:以杭白芷为对象,通过筛选不同氮、磷、钾肥配比的施肥方案,比较无纺布、谷壳、稻草等覆盖物处理,以及赤霉素、多效唑、缩节胺等激素对杭白芷产量和品质的影响;探索烘干、室外晒干、室内阴干等初加工方式对有效成分含量的影响.结果:施肥试验中处理13(N:195 g/10 m2,P:0,K:240 g/10 m2)产量约8950.47 g/10 m2,显著高于其他处理(P<0.05);覆盖稻草产量显著高于无覆盖和覆盖无纺布、谷壳(P<0.05);施用缩节胺后杭白芷品质最佳;加工过程中,杭白芷中有效成分的含量:晒干>烘干>阴干.结论:综合考虑产量和品质两方面因素,在红壤丘陵区种植杭白芷少施或不施磷肥,用稻草覆盖能提高杭白芷产量,缩节胺能同时提高杭白芷的产量和品质;室外晒干的方式能保留较多的有效成分.

目的:分析我国主要产区白芷的遗传组成差异.方法:以15份不同主产区的白芷为材料,应用核基因ITS2序列和叶绿体基因matK序列进行基原差异分析;应用SRAP分子标记技术,进行UPGMA聚类和遗传多样性分析.结果:ITS2序列全长452 bp、获得有2个变异位点,可以区分白芷与其变种杭白芷;而matK序列全长834 bp、仅有1个变异位点,不能有效区分白芷与其变种杭白芷.筛选得到8对SRAP引物,获得34个多态性位点;UP-GMA聚类结果显示,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,四川产区和浙江产区来源的材料又划分为两个小类群.四川和浙江产区杭白芷群体之间的遗传距离为0.0759,遗传相似系数为0.9269,基因分化系数(Gst)为0.3298.结论:ITS2序列和SRAP标记均可以区分白芷材料的基原,四川和浙江产区的白芷基原均为杭白芷,两大产区杭白芷经长期地理隔离,已发生了低程度的遗传分化.

目的 筛选两种基原白芷(杭白芷与祁白芷)的香豆素类差异成分.方法 采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱联用(UPLC-Q-Exactive-MS/MS)的非靶向代谢组学技术分析6批杭白芷和12批祁白芷的香豆素类成分,运用主成分分析、偏最小二乘法判别分析和正交偏最小二乘法判别分析方法筛选差异成分,再基于差异成分对样品进行聚类分析.结果 18批样品中共鉴定出41种香豆素类成分,有23种为差异成分,其中6种差异成分在杭白芷中含量更高,其余17种差异成分在祁白芷中含量更高.异紫花前胡内酯半乳糖苷在杭白芷中含量明显高于祁白芷.基于23种差异成分,可把杭白芷和祁白芷分别聚为一类.结论 筛选出的香豆素类差异成分能很好地区分杭白芷与祁白芷,其中异紫花前胡内酯半乳糖苷的贡献最大,可尝试将其用于杭白芷与祁白芷的鉴别.