[按]为系统学习万老的学术思想，“师传弟子承”栏目将以万老对中药品种、品质与资源为主线的学术观点、理论进行分期介绍，以便于弟子们领悟、传承先生的学术思想。上期推介了万老论述中药品种，这期将介绍万老论述中药品质（六）：
中药品质理论
01中药品质的遗传主导论
中药品质差异的化学实质是药用植（动）物代谢产物的差异。李时珍谓“一物有谬，便性命及之”的警言，充分说明生物自身的遗传因素对中药品质的主导作用。植（动）物在整个生命活动过程中均受到基因的调控，JoostJBKeurentjes等（）揭示作物75%的代谢产物差异性是遗传因素引起的，而不同生态型间的“代谢物”组成的巨大差别，也决定了作物的营养、抗性和其他重要品质。药用植（动）物也不例外，中药性、效、用的特异性是药用生物在生长、发育、繁殖、衰老、死亡等过程中形成的“形态特质”与“代谢特质”，由“代谢产物”决定中药的疗效。我们把遗传因素对生物的“形态特质”与“代谢特质”形成起到的主导作用，归纳为“中药品质的遗传主导论”。
1
遗传决定生物性状特征
生物性状是指生物的形态结构和生理功能的特征，如植株的高矮、形态、种皮的颜色等等。遗传物质中决定生物体的形态特征或生理特性的单位是基因，基因与性状的关系是相互对应的关系；即基因控制生物性状。如豌豆高茎基因控制高的性状，使豌豆长到大约2m高；豌豆矮茎基因控制矮的性状，使豌豆长到约30cm。生物生存所需的能量、营养均需通过“代谢”获取，一旦某种“代谢途径”出了问题，生命活动就会受到影响；代谢调控具有特异性、构成性、发展性和生理性。由于代谢是一切生物所共有的生命现象，其“代谢产物”直接与中药疗效相关。因此，这里我们以遗传因素对植物的主导作用为例，说明遗传对中药品质形成的主导作用。
⑴遗传主导植物形态结构特征
高等植物是一类高度进化的生物有机体。由于植物体的分化而显出各种特化的结构和功能，即在外部分化出各种器官，在内部则形成执行不同功能的各类细胞、组织和组织系统。植物体的各个部分，虽然可以有不同的生长速率和分化出不同的结构特征，但是它们的分化和生长并不是孤立地进行，而是紧密地交织在一起相互作用的。植物体不会永远停留在一种固定的形态上，总是处于变化之中。另外，植物体在正常发育过程中，当受到某些外界因素的干扰时，往往具有一种回复到原来正常状态的能力，即通过形态发生又长成类似原来形状的能力，使植物体能够保持“原状稳定”。动、植物形态发生各有特殊性，在高等植物中许多部分都有分生组织区，可以继续发展，例如茎端和根端在理论上都可无限生长和分化出新的结构；不像动物那样仅在生活周期中最初时期有显著的生长。另外，高等植物的胚，许多细胞与细胞之间差不多都是牢固地结合在一起，因此在分化时，看不到细胞的移动。其形态的改变都是由于各个细胞生长时的位置或方向，细胞的大小或形状等发生变化的结果。植物细胞几乎都具有坚韧的细胞壁，因此植物的各部分具有一种较稳定的形态。正是这种基本稳定的形态结构，使我们能够认识纷繁复杂的自然界，也保持了来源于植物类的中药材和饮片形态和结构的相对稳定。
⑵遗传主导植物生理功能特征
新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称，代谢是一切生物所共有的生命现象，是最基本的生理功能。植物代谢是指植物利用太阳能和无机物质，合成体内的有机物，并用于各种生命活动，同时排除废物和多余能量的过程。即通过光合作用把二氧化碳、无机盐和水合成各种含能有机物质，为其生命活动提供物质和能量的过程。植物的代谢产物，除二氧化碳和水向体外排出之外，大部分其他“废物”通常不排出体外，而是累积于液泡之中。其代谢过程依照遗传基因的潜势，在环境条件的制约下有序地进行，随着发育的进程而形成不同的器官，合成不同的物质。遗传基因的载体一一脱氧核糖核酸和核糖核酸，以及响应外界条件、调节体内生理活动的激素和催化各种生物化学反应的酶，既是代谢的产物，又反过来影响代谢。植物代谢的各个部分，常常不止一条途径。如碳水化合物降解的途径有糖酵解(EMP)途径和磷酸戊糖(HMP)途径，呼吸链的电子传递有5条不同途径，并可通过多种末端氧化酶把电子传递给氧。不同的代谢途径同时存在于植物体内，但各途径运行的速率并不相等，速率间的比例也不固定。在特定环境中，植物的代谢以哪一途径运行，以及途径之间的变化，依植物的种类和器官、生长发育的状况及环境条件而定。这些不同途径的中间物是植物体内不同物质的代谢基础，并常与相应的生理过程密切相关。
植物体内各种需能反应都以ATP为直接能源。产生ATP的途径有两条，即光合磷酸化作用和氧化磷酸化作用，前者为植物所特有，后者则为动、植物所共有。碳水化合物、脂肪和蛋白质等有机物在氧化时都可产生ATP。ATP产生的量因植物种类、生长发育时期和环境条件不同而异，ATP的数量反过来又可影响和调节代谢生理过程。通常把植物在获得能量的代谢过程所产生最基本的、共有的、营养植物有机体的一类成分称为一次成分，又称“初生代谢产物”；而在释放能量过程中一次成分进一步经过降解或合成产生的、对其自身生存和健康并不必需的代谢产物称二次成分，又叫“次生代谢产物”；植物体受外界刺激或伤害(包括物理的、化学的或生物的)的情况下所产生的、在正常条件下所没有的一些物质，或在正常条件下虽有合成，但微量或痕量的成分称“异常二次成分”或“植物保护素”。
①遗传决定了植物代谢的类型：植物代谢过程需要一系列酶的参与，而酶的种类和类型是受基因控制，即遗传决定了植物代谢的类型。植物的二次成分和异常二次成分是中药药效的主要物质基础。次生成分的种类繁多，包括萜类、黄酮类、糖苷、酚类、生物碱、木质素等。不同类型的化合物分别由降解代谢中的不同中间代谢物转化形成。如由EMP途径-TCA循环的中间代谢物乙酰CoA通过甲羟戊酸产生次生代谢产物异戊二烯类（萜类），由EMP、HMP的中间代谢形成磷酸景天酮糖，通过莽草酸途径进一步进行苯丙酸类代谢，产生多种次生代谢产物。
通常认为二次成分是末端产物，包括生物碱、萜类、黄酮类、香豆素、皂苷等。异常二次成分中主要有萜类、酚类、黄酮类（多为双氢异黄酮类）、香豆素类及多炔类等。同时，采用人为地促使植物产生有用的异常二次成分，是生产药用化学物质的理想途径之一。次生代谢产物结构的基本骨架形成之后，常常经过甲基化、羟基化等修饰生成各种终产物。经过长期的研究积累，目前人们对代谢途径的主干部分（为次生代谢提供底物的初生代谢途径）已经基本了解，如酚类的莽草酸途径、萜类的异戊二烯二磷酸（IPP）途径等。被子植物中一些相对保守的次生代谢途径也得到了很好的研究，如黄酮类、木质素的生物合成与调控。然而，对次生代谢最丰富最神奇的部分——特定产物合成与积累的过程，还所知甚少。
②植物次生代谢的关键酶：目前，有很多药用植物的功能基因已被发现并且被注册。其中长春花(46)、甘草(28)、青蒿(28)及薄荷(17)是注册基因数量多的中药，红豆杉、紫草、藏红花等12种植物分别注册基因4～15条，天麻、银杏、雪莲、毛地黄、葛根等16属16种植物注册的基因数分别在4条以下，其他16属26种植物共注册基因条(朱平等，)。此外，黄连、人参、杜仲、黄芩、薄荷、天仙子等中药的相关功能基因也相继发现。目前对植物代谢组的研究方兴未艾，人们试图通过人工调控的方式获得更多的药用植物次生代谢产物。
2
亲缘关系决定中药品质差异
植物在漫长的演化过程中，形成了或远或近的亲缘关系。现代生物分类是按照其形态的异同、习性的差别以及亲缘关系的远近系统排列的。因此，一般说来，在分类系统中位置愈接近的物种，不但外形相似，其亲缘关系（遗传关系）也接近，新陈代谢的类型也相似；新陈代谢的类型愈相似，代谢产物就愈相似，因而常常具有相似的生理生化特征，即具有相似的品质。亲缘关系愈近，共同性愈多；亲缘关系愈远，共同性愈少。各种植物由于新陈代谢类型的不同，产生了各种不同的化学物质。同属植物的亲缘关系很相近，因而往往含有近似的代谢产物（即化学成分）。正是中药中存在亲缘关系物种的取代特点，有意无意保护资源的利用，保证了中医药的代代相传。遗传因素对相同的药用部位产生的影响，主要体现以下几点。
⑴种内变异对品质的影响
种内变异是一个物种范围内出现的具有相对稳定的遗传特性的类群（或称居群），由于其彼此间的亲缘关系很近，其新陈代谢类型和代谢产物也通常相似，唯含量参差不齐，但常具有相近的效用，大多数情况下作同一种中药使用。但由于各自间存在着遗传背景的差异，仍然存在品质的差异。这也是道地药材形成的内在因素。
①性状相似，效用相近：如蒙古黄芪Astragalusmembranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao和膜荚黄芪A.membranaceus（Fisch.）Bge.为《中国药典》收载黄芪的法定来源。两者药材性状相似，均具有“质柔软如绵，断面黄白色，味甜，有粉性者”的特征；化学成分的皂苷、黄酮和多糖等成分相近，药理活性相似；其效用基本相同，均用于气虚乏力，食少便澹，中气下陷，久泻脱肛，便血崩漏，表虚自汗，气虚水肿，痈疽难溃，久溃不敛，血虚萎黄，内热消渴，慢性肾炎蛋白尿，糖尿病等病症的治疗。类似的情况同样存在于厚朴、丹参、泽兰、延胡索、川黄柏等。
②性状相似，成分差异：如厚朴MagnoliaofficinalisRehd.EtWils，和凹叶厚朴M.officinalisRehd.EtWils.Var.bilobaRehd.etWils.的干燥干皮、根皮及枝皮，为《中国药典》收载厚朴的法定来源。两者的药材性状相似，化学成分种类相似，但同一产地（栽培于四川都江堰）的凹叶厚朴中活性成分厚朴酚与和厚朴酚的量和总量均明显低于厚朴。又如泽兰为唇形科植物毛叶地瓜儿苗LycopuslucidusTurcz.Var.hirtusRegel.的全草，其全草与原变种地瓜儿苗的化学成分相似，但存在量的差异（楼之岑等，），均有明显改善血瘀证的微循环障碍和血液流变学异常的作用，均能扩张微血管及增强子宫平滑肌收缩强度，因而能达到中医用泽兰于活血化瘀、行经止痛的作用（石宏志，）。虽《中国药典》仅收载前者，但习惯上两者同等入药。许鸿翔等（）报道不同居群的野生延胡索中6种生物碱的含量差异较大，以紫堇碱为例，安徽滁州琅瑯山居群含量最高，为0.44%，河南信阳李家寨居群最低，为0.%，两者相差8倍多。类似的情况在中药中较为广泛存在。
③性状有别，效用相同：世界上没有完全相同的两个个体，即使是同一物种也存在种下变异引起的品质区别，只是差异的大小有别。如在栽培人参中，产生了诸多的变异类型，其中以长脖、圆膀、圆芦和二马牙的根形好而闻名（马小军，），它们的化学成分和生理活性基本一致，效用同等；又如地黄的7个不同的栽培品种在花期和果期的11个性状，在品种间存在显著差异，部分花果数量性状之间存在一定的相关性（温学森等，），但块根的效用等同；以及川贝母在不同生长期的植物形态（一匹叶、双飘带、树儿子、灯笼花）和药材形状（珍珠贝、尖贝、松贝、青贝）均存在明显差异，但鳞茎的主要效用相同。
④性状不同，效用迥异：同一物种由于不同的外部环境和人工干预措施形成功效不同的中药。如芍药PaeonialactifloraPall.栽培品的根作中药白芍使用，药材表面类白色或淡红棕色，质坚实，不易折断；断面较平坦，类白色或微带棕红色，形成层环明显，射线放射状；气微、味微苦、酸；用于治疗头痛眩晕，胁痛，腹痛，四肢挛痛，血虚萎黄，月经不调，自汗，盗汗。而野生芍药植物的根作中药赤芍使用，药材表面棕红色或紫黑色，质硬而脆，易折断，断面平坦，粉白色或微红色，木部放射状纹理明显（习称菊花心）或有裂隙；气微香，味微苦、酸涩；用于治疗温毒发斑，吐血衄血，目赤肿痛，肝郁胁痛，经闭痛经，癥瘕腹痛，跌扑损伤，痈肿疮疡等。又如牛膝AchyranthesbidentataBlurr自唐代开始在河南栽种，并确立了其道地药材的地位，为临床常用；而野生牛膝虽为同种植物，但其根细小，木质化程度高，与栽培的牛膝有很大的差异，在临床上几乎不使用。
⑵种以上差异对品质的影响
种以上差异包括同属不同种、同科不同属或不同科的物种。其彼此间的亲缘关系愈近，其新陈代谢类型和代谢产物通常愈相似，效用愈相近，为中医临床拥有充足药源的提供了可能性。由于同一味中药要求具有基本相同的性状、生理活性成分和疗效的制约，决定了中药的基原具有限多原性的特点。同时，我们在利用这一规律指导中药新品种、新原料和新资源的开发和利用时，我们应看到植物化学成分与类型的多样性，在一定程度上反映生源途径的复杂性；“亲缘关系相近，化学成分相似”的规律主要揭示的是植物主要成分或具有分类意义的成分。需注意生物代谢中存在“同源殊途”、“异源异途”、“并行现象”和“趋异现象”的情况。其主要体现为：
①物种不同，效用有别：不同物种之间表现出的形态结构差异，也是遗传差异和生理功能差异的形态表征。李时珍谓“一物有谬，便性命及之”的论述，就是对“物种不同，效用有别”的精辟的论述。即使是亲缘关系密切的物种，也存在效用的差异，并随亲缘关系疏远，效用相似的程度逐渐降低。正是由于存在如此特点，中医临床才具有治疗目前所知疾病的药物。如传统使用的金银花主要来源于忍冬科植物忍冬LonicerajaponicaThunb.的花蕾或带初开的花，《中国药典》（年版一部）收载四个种（忍冬L.japonicaThunb.、红腺忍冬L.hypoglaucaMiq.、华南忍L.confusaDC.和毛花柱忍冬L.dasystylaRehd.），不同种间不仅绿原酸含量有差别，且其抑菌、抗炎、解热和止血的活性强度也有差异；因此，《中国药典》（年版一部）金银花条下只收载忍冬L.japonicaThunb.一个种，其绿原酸含量是最高；而将同属植物灰毡毛忍冬L.macranthoidesHand-Mazz.、红腺忍冬及华南忍冬3个物种独立称“山银花”，删除了毛花柱忍冬L.dasystylaRehd.；虽然这些种和忍冬都具有清热解毒、凉散风热的功能，均可用于痈肿疔疮、喉痹、丹毒、热毒血痢、风热感冒、温热发病诸症，但活性强弱不同。又如木兰属（Magnolia）植物全世界有90余种，我国有30余种；除《中国药典》收载的厚朴与凹叶厚朴外，其他种类如长喙厚朴M.rostrataW.W.Sm.、威氏木兰M.wilsoniiRehd.、武当玉兰M.sprengeriPamp.x凹叶木兰M.SargentianaRehd.etWils.、望春花M.HiondiiPamp.、紫玉兰M.LilifloraDesr.、玉兰M.denudataDesr，和山玉兰M.delavayiFranch，等植物的树皮均含有厚朴的活性成分厚朴酚、和厚朴酚，但含量均较低，除长喙厚朴中两者的含量稍高，可作厚朴的地方习用品外，其余品种均不宜作厚朴药用。
②亲缘关系相近，具相似效用：亲缘关系密切的生物类群之间，具有相同的代谢途径，化学成分类似，常有相似效用。如黄连属（Coptis）植物含异喹啉类的小檗碱、黄连碱和甲基黄连碱等生物碱，《中国药典》收载3个种的根茎作黄连药用，其他种类在其产地也作黄连药用，均可用于湿热痞满、呕吐吞酸、泻痢、黄疸、高热神昏、心火亢盛、心烦不寐、血热吐圆、目赤、牙痛、消渴、痈肿疔疮等病症；但其同中有异，如《新修本草》载：“蜀道者粗大，味极苦，疗渴为最，江东者节如连珠，疗疾大著，今澧州者更胜。”明代兰茂谓：“滇连，一名云连，功胜川连百倍。”表明古人已认识到黄连物种不同，药材性状特征不同，临床功用同中有异。类似的情况同样存在于甘草、秦艽、龙胆等多基源品种中。
文稿参考：万德光.中药品质研究——理论、方法与实践[M]..上海.上海科学出版社
整理：李羿
审核：裴瑾
排版：陈江饶华楠
扫
