植物学硕士毕业论文-重金属胁迫对夏枯草主要生理特性和内在品质的影响.doc

硕 士 学 位 论文 重金属胁迫对夏枯草主要生理特性和内在品质的影响重金属胁迫对夏枯草主要生理特性和内在品质的影响 指导教师 专业名称 中药学 研究方向 药用植物栽培与生理 答辩日期 二九年六月 分类号分类号 r282.2 学学 号号 2006104123 effects of heavy metal stress on primary physiological characteristics and the internal quality of prunalla vulgaris by wu zheng supervised by profwang qingya a thesis submitted to nanjing agricultural university in partial fulfillment of the requirements for the master degree of medicine completed in june，2009 原 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者（需亲笔）签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京农业大学可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存和汇编学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者（需亲笔）签名： 年 月 日 导师（需亲笔）签名： 年 月 日 目 录 i 目目 录录 摘 要 i abstract.iii 前 言.v 参考文献vii 文献综述1 1 夏枯草植物研究的文献综述.1 1.1 夏枯草植物及药材的形态特征1 1.2 夏枯草栽培的研究2 1.3 夏枯草化学研究3 1.4 夏枯草的药理作用5 2 中药材重金属污染现状分析.6 2.1 重金属来源6 2.2 重金属胁迫对植物光合作用的影响7 2.3 重金属污染对作物生长和生理指标的影响8 2.4 土壤重金属污染次生代谢产物的影响10 2.5 重金属胁迫对植物各部分重金属含量的影响11 参考文献12 第二章 夏枯草生理生化及生长特性对 zn、pb、cu、cd 胁迫的响应17 1 试验材料与方法.18 1.1 实验材料.18 1.2 实验方法.18 1.3 测定方法.19 1.4 数据处理与统计方法.19 2 结果与分析20 2.1 单一重金属胁迫对夏枯草花期生长的影响20 2.2 zn、pb、cu、cd 单一胁迫对夏枯草花期叶绿素含量的影响.22 2.3 zn、pb、cu、cd 单一胁迫对夏枯草花期抗氧化物酶活性及 mda 含量的影响 .23 3 讨论.25 参考文献27 第三章 夏枯草花期光合作用对 zn、pb、cu、cd 胁迫的响应29 1 材料与方法30 1.1 实验材料.30 1.2 测定项目及方法.31 2 结果与分析31 2.1 zn、pb、 cu、 cd 单一胁迫对夏枯草光合特性的影响.31 3 讨论.34 参考文献36 重金属胁迫对夏枯草主要生理特征和内在品质的影响 ii 第四章 夏枯草内在品质对 zn、pb、cu、cd 胁迫的响应37 1 试验材料与方法38 1.1 实验材料.38 1.2 实验方法.38 1.3 测定方法.39 1.4 数据处理与统计方法.41 2 结果与分析41 2.1 单一重金属胁迫对夏枯草各部位相应重金属含量的影响41 2.2 单一重金属胁迫对夏枯草果穗熊果酸含量的影响43 3 讨论.44 参考文献46 全文讨论总结47 附 录49 致 谢53 发表论文情况 55 摘 要 i 重金属胁迫对夏枯草主要生理特性和内在品质的影响重金属胁迫对夏枯草主要生理特性和内在品质的影响 摘 要 我国是世界上中药材生产大国，但由于中药材生产基地环境受到污染，尤其是重 金属的污染比较严重，导致我国生产的中药材重金属超标，部分中药材重金属含量超 过了药用植物及制剂外经贸绿色行业标准，其中检测到重金属有 cd、cu、pb、zn、hg、as 等。 本文是利用盆栽试验的方法对常用中药材夏枯草进行了以下试验：(1)重金属 cd、cu、pb、zn 单一胁迫对夏枯草生长和生理特性的影响；(2) 重金属 cd、cu、pb、zn 单一胁迫对夏枯草花期光合作用的影响；(3) 重金属 cd、cu、pb、zn 单一胁迫对夏枯 草产量和内在品质的影响；研究结果如下： 1研究发现，cd、cu、pb、zn 单一胁迫都对夏枯草的生长有不同程度的抑制作用， 接近土壤环境质量二级标准上限值时，夏枯草生长正常，减产幅度在正常范围内，并 且在同等处理水平上，cu、cd 单一污染较 zn、pb 单一污染对夏枯草生长影响要严重； 各单一重金属胁迫对夏枯草叶绿素的合成均有很大程度的抑制作用，剂量-抑制效应 成正向关明显。夏枯草sod、pod、cat 3 种保护酶和 mda 对于不同浓度处理水平重 金属胁迫的响应不同：在土壤环境质量低浓度设置范围内 3 种保护酶有较好的协同效 应，表现出较强的自我调节能力；而在高浓度处理水平时，3 种保护酶活性呈现不同的 变化趋势。 2随 zn、pb、cu、cd 单一胁迫处理浓度的增大，花期夏枯草叶片净光合速率(pn)、 蒸腾速率(tr)、气孔导度(gs)都呈下降趋势，胞间 co2浓度(ci)变化呈现出不相同的趋 重金属胁迫对夏枯草主要生理特征和内在品质的影响 ii 势。 3随 zn、pb、cu、cd 处理浓度的增大，夏枯草根、茎、叶、果穗的相应重金属含量 总体呈上升趋势。其中根对重金属的吸收能力最强，地上部对重金属吸收能力较低。 随处理浓度的增大，夏枯草果穗熊果酸含量总体上都有所升高，并在低浓度胁迫时熊 果酸含量增加较快，后随处理浓度的进一步增大，熊果酸含量上升趋势减缓。 以上结果表明，重金属 cd、cu、pb、zn 单一胁迫对夏枯草生长、生理特性、光合 作用及药材内在品质均有重要影响。综合各种因素，同时依据中药材生产质量管理规 范，gap(试行)和药用植物及制剂外经贸绿色行业标准，可以初步确定栽培夏枯草 土壤中的重金属 zn、pb、cu、cd 临界值分别可以定为 375 mg kg-1、400mg kg- 1、100mg kg-1、1.0mg kg-1。 关键词：关键词：夏枯草；重金属胁迫；光合作用；生长；生理生化；内在品质 abstract iii effects of heavy metal stress on primary physiological characteristics and the internal quality of prunalla vulgaris abstract china is a large chinese medical material producer in the world. many chinese medical material production bases are polluted, especially some ones re-constructed from abandoned old mining zone are polluted by heavy metals, as a result, heavy metal content in chinese medical materials exceeds bid, and heavy metal content in some chinese medical materials are higher than green trade standards of importing (2) effects of zn, pb, cu and cd single stress on the photosynthetic characteristics of prunalla vulgaris during the flowering stage; (3) effects of zn, pb, cu and cd stress on the yield and the internal quality of prunalla vulgaris. the results of the studies are listed as follows: 1. effect of single heavy metal element pb or zn stress inhibited the growth of prunalla vulgaris in degree. when the content of pb or zn approximated the uplimit of the second class standard of seqs in china, the growth and production reduction were normal. besides, single heavy metal element cu or cd stress more seriously affected the growth of prunalla vulgaris at the same experimental level. every single heavy metal element cd、cu、pb or zn stress seriously inhibited the synthesis of chlorophyll in the leaves of prunalla vulgaris, the effect depending on concentration of heavy metal elements. three protecting enzymes and mda responsed to various concentrations of heavy metal element stress differently: three protecting enzymes showed good synergistic effect under low concentrations of heavy metal elements; but they varied in different ways under high concentrations. 2. the net photosynthetic rate, the transpiration rate and the stomatal conductance all had a decline trend, and the intercellular co2 concentrations changed differently during the flowering period of prunella vulgaris l. as the concentrations of single heavy metal element zn、pb、cu or cd stress 重金属胁迫对夏枯草主要生理特征和内在品质的影响 iv increased. 3. the contents of heavy metal elements in different parts of prunella vulgaris l. showed an increasing trend as the concentrations of single heavy metal element zn、pb、cu or cd stress increased. among them, the absorbing heavy metal element capacity of root was the strongest, the absorbing capacity of overground part was relatively low, which were relevant to heavy metal, which was not easy transported. as the treatment concentrations increased, the contents of ursolic acid all rose to some extent, and the content of ursolic acid increased fast when the stress content was low, on the contrary the content of ursolic acid increased slow. the results indicated that single heavy metal element zn, pb, cu or cd stress had an important influence on the growth, physiology, photosynthesis and internal quality. in view of the above factors, according to instructive rules of productive quality and standard of management of chinese medical materials (gap) and green trade standards of importing heavy metal stress; photosynthesis; growth; physiology; internal quality 前 言 v 前前 言言 中草药是中华传统医药的瑰宝。因中草药防病、治病的毒副作用小、疗效好、 使用安全而倍受人们的青睐，同时也越来越被世界各国所重视。作为有着悠久历史 的中药业的中国，中草药资源储量丰富，品种齐全。据统计，我国中草药资源 3000 多种，目前我国经营生产的中药材有 2000 多种，栽培品种 200 多种。随着中医药事 业的发展，我国约有 2500 余家中医院、1000 余家中药工业企业需要大量的中药原料 （张会欣，2000）。近代国际上出现“回归大自然”的潮流，以中国、韩国、日本为代 表的亚洲中药市场和北美、西欧各国为代表的西方草药市场都在迅速发展。在自然 科学领域内，中国加入世界贸易组织后参与国际竞争最有实力的就是中医药。全国 各地种植中药材的势头很猛，河南、山西、东北三省、浙江、湖北等省份的种植面 积不断扩大，产量不断上升。药材种植已形成一定规模，栽培品种多，地道药材优 势明显，区域分布相对集中，收益较高。但也存在一些问题，影响中药材事业的进 一步发展，其中重金属农药污染是制约中药事业发展的主要因素。 由于工农业的迅猛发展，生态环境受到了严重污染，土壤也严重受到重金属污 染。据统计，目前我国受重金属污染的耕地面积近 2000 万公顷，约占全国耕地总面 积的 20%，每年因土壤污染而损失的粮食产量达 1000 万吨，直接经济损失高达 100 多亿元人民币。其中， “三废”污染耕地 1000 万公顷，污水灌溉的农田面积已达 330 多万公顷之多。中药材种植基地多数都是在农田改造的基础上形成的，这些农田在 传统的生产中大量使用污水灌溉，受到了重金属污染。此外，使用含有重金属的农 药与化肥、生活垃圾随意堆放、在矿区或工业区建设的中药材基地也是造成中药材 重金属含量超标的原因（孙庆雷等，1994） 。近年来，世界植物药市场年销售额高达 400 亿美元，并以每年 10%的速度递增，但我国作为植物药生产的大国，由于中药中 的重金属、农药等原因的影响，无法在国际中药材市场大展宏图，其中重金属残留 污染已成为中药走向世界的重要瓶颈之一（陈仕江等，2002） 。虽然中药产业是我国 的传统产业，2004 年我国中药产业总值达 810.26 亿元，比去年增长 10.66%，成为我 国快速增长的产业之一，但在世界中草药市场上所占的市场份额约有 5%，这与我国 中医药大国的地位极不相符，在国际中医药市场上受到很大限制（包怡红等，2001） 。 文献报道，对全国常用 300 余种中药材检测后发现，一些中药的重金属含量远远超 过世界卫生组织和国际粮农组织规定的基线值（孙庆雷等，1994） 。有些学者也检测 了 100 种中药材中铅、福、砷的含量，测定结果显示绝大部分中药材含有一定量的 重金属，部分药材中含量还很高（陈仕江等，2002） 。由此可见，中药材重金属污染 已成为当前中药材生产中需待解决的重要问题，对中药产品中的重金属元素超标的 重金属胁迫对夏枯草主要生理特征和内在品质的影响 vi 原因及对策的研究势在必行。 重金属对水稻、小麦、玉米、大豆、小白菜和菠菜等的影响研究较多，而对中 药材的影响研究报道很少。关于土壤重金属 cd、cu、pb、zn 污染的研究主要集中在 对水稻、小麦、玉米、大豆、小白菜和菠菜等生长的影响及其生态风险方面，这些 研究可作为重金属对夏枯草影响研究的依据。 夏枯草是我国大宗药材之一，又是重要的出口药材，国内外对其需求量很大。 关于药夏枯草国内外学者已进行了大量研究，但主要集中在化学成分及药理学及育 种等方面，而关于夏枯草药材生产中环境因子对其影响的研究相对较少（冉悬雄等， 1995） 。而土壤重金属对夏枯草生长、光合、重金属积累及内在品质方面影响至今尚 未见报道。重金属胁迫将引起夏枯草生理功能及光合作用的变化，光合作用的变化 将间接地影响药材生长及活性成分的次生代谢，进而影响药材的内在品质，因此研 究土壤重金属对夏枯草的影响有利于我们了解重金属胁迫对中药材生长、生理和品 质的影响；有利于确定栽培夏枯草土壤重金属含量的临界值。这对于推进夏枯草 gap 栽培具有重要意义。 本文选择了常用中药材夏枯草作为研究对象，采用盆栽实验的方法，分别进行 以下三个方面的研究 (1)重金属 cd、cu、pb、zn 单一胁迫对夏枯草生长和生理生化的 影响 ；(2) 重金属 cd、cu、pb、zn 单一胁迫对夏枯草花期光合作用的影响；(3) 重金 属 cd、cu、pb、zn 单一胁迫对夏枯草产量和品质的影响；这几个方面的研究为夏枯 草的规范种植及栽培育种提供理论依据。因此，关于土壤重金属对中药材生长发育 及品质影响的研究对 gap 的实施及中药现代的化都有重要意义。 前 言 vii 参考文献 1.张会欣.中药材生产存在问题及发展建议j.农村科技开发,2000,6:4-5. 2.孙庆雷,齐志明,王毓文,等.526 味常用中药的元素含量分析z.中兽医医药杂志,1994,1(1):22-23. 3.陈仕江,金仕勇,张明.浅谈中药材的农药重金属污染与防治j.世界科学技术中医药现代化, 2002,4(4):72-74. 4.冉悬雄,周厚琼.现代中药栽培与加工手册m.北京:中国计量出版社,1995. 5.包怡红.功能性乳清的综合利用j.食品与机械,2001,1:9-11. 文献综述 1 文献综述文献综述 夏枯草(prunella vulgaris l.)属唇形科夏枯草属多年生草本植物，因“此草夏至后 即枯”得名，别名有乃东、铁色草、麦夏枯、灯笼头、大头花、棒槌草、燕面等。夏 枯草属全球有 15 种，广泛分布于欧亚温带地区及热带山区，非洲西北部及北美洲也 有分布。我国产 4 种和 3 变种，即夏枯草(p. vulgaris l.)，夏枯草白花变种(p. vulgaris l. var, leucantha schur sec. bailey)，夏枯草狭叶变种(p.vulgaris l. var, lanceolata fernald)，山菠菜(p. asiatica nakai.)，山菠菜白花变种(p.asiatica nakai. var, albiflora nakai)，硬毛夏枯草(p. hispida benth.)，大花夏枯草(p. grandiflora jacq.) （中科院中国植物志编委会，1977） 。 中国药典收载的夏枯草(p. vulgaris l.)药材为其干燥果穗，有清火、明目、 散结、消肿、止痛等功效，传统中归入清热药。用于目赤肿痛，目珠夜痛，头痛眩 晕，瘿瘤，乳痈肿痛；甲状腺肿大，淋巴结结核，乳腺增生，高血压等症（国家药 典委员会，2005） 。药典收载的以夏枯草为主药的中成药是夏枯草膏，但目前以夏枯 草膏改良的剂型有夏枯草口服液、夏枯草胶囊等，均广泛用于中医临床。值得一提 的是，由临床经验和古方演变而来的夏枯草合剂在初步临床研究中也发现了较为理 想的药效作用（顾汉信等，2003；王激光，2001） 。夏枯草还在多种方剂中配伍使用， 如夏桑菊颗粒、三草降压汤等。而板蓝根夏枯草饮、夏枯草茶、夏枯草煲类等都是 深受欢迎的中药保健品，显示出夏枯草优良的医疗、保健价值。 1 夏枯草植物研究的文献综述 由于其重要的药用价值及药理作用，夏枯草越来越受到人们的重视。近年来，国 内外学者对夏枯草的资源、形态、栽培、成分、药理及临床等进行了广泛的研究， 现就与本课题研究有关的内容进行综述如下。 1.1 夏枯草植物及药材的形态特征 夏枯草为多年生草本，高 13-40 cm，茎直立或匍匐，常带淡紫色，有细毛。叶 对生，卵形或椭圆状披针形，长 1.5-5 cm，宽 1-2.5 cm，全缘或疏生锯齿。轮伞花序 集成穗状，长 2-6 cm；苞片肾形，顶端骤尖或尾状尖，外面和边缘有毛；花萼二唇 形；花冠紫色，上唇顶端微凹，下唇中间裂片边缘有细条裂。小坚果棕色。花期 4-6 月，果期 7-10 月。生于荒地、路旁及山坡草丛中。全国大部地区均有分布。药材主 产于江苏、安徽、浙江、河南、四川等地，其他各省亦产（中科院中国植物志编委 会，1977） 。 重金属胁迫对夏枯草主要生理特征和内在品质的影响 2 果穗棒状，略扁，长 1.5-8 cm，直径 0.8-1.5 cm，淡棕色至棕红色。全穗由数至 十数轮宿萼与苞片组成，每轮有对生苞片 2 片，呈扇形，先端尖尾状，脉纹明显， 外表面有白毛；每一苞片内有 3 朵花，花冠多已脱落，宿萼 2 唇形，内有小坚果 4 枚，卵圆形，棕色，尖端有白色突起。体轻，气微、味淡（中华人民共和国卫生部 药典委员会，1996） 。 夏枯草入药部位为干燥果穗，药材质量标准以身干、无杂质，少柄梗、色紫褐、 穗大者为佳。 1.2 夏枯草栽培的研究 夏枯草多为野生，全国大部分地区均有分布。随着国内中药现代化建设的推进， 人们日益意识到了来自标准化生产的药材是必备的原料，要想保证药品的质量， gap 建设是基础。广州星群药业建立了夏枯草的 gap 生产基地，湖南省也有多个夏 枯草栽培种质基地（彭新君等，2005） ，但目前对夏枯草栽培研究报道较少。以下为 夏枯草栽培技术的简要概述（王晓燕等，2005） 。 1.2.1 生物学特性 喜温和湿润气候，耐严寒，以阳光充足、排水良好的沙质壤土为最佳，其次为 粘壤土和石灰质壤土，低洼易涝的地块不宜栽培。发芽适宜温度为 20左右（郭巧 生等，2006） 。 1.2.2 繁殖方式 种子或分株繁殖均可。分株繁殖较种子繁殖生长更快，且易于管理。 1.种子繁殖 选择阳光充足、排水良好的沙质壤土地块，每亩施腐熟的土杂肥 30005000 kg 作基肥，深耕 20 cm，使土肥充分混匀，耙细搂平，做 1.3 m 宽的畦，备播。分为春 播和秋播，春播在 4 月上、中旬，秋播在 8 月中、下旬，以秋播为好。多采用条播， 便于管理。在整好的畦内按行距 30 cm 开浅沟，将种子拌入细沙混匀后，将种子均 匀地撒入沟内，覆土，以盖过种子为宜。播后应保持土壤湿润，约 10 d 出苗。每亩 用种子约 250 g。 2.分株繁殖 春季当植株发芽时，将老根挖出，按每棵带 2-3 个幼芽进行分株。按行距 30 cm、株距 20 cm 栽种，随挖随栽，栽后浇水，保持土壤湿润，利于成活。 1.2.3 田间管理 种子繁殖出苗后要经常松土、除草，待苗高 5-6 cm 时，按株距 20 cm 进行间苗， 缺苗时结合间苗进行补苗，确保苗齐、苗旺。分株栽种的缓苗后要加强管理，生长 文献综述 3 期追肥 1-2 次，或浇稀粪水 1-2 次。追肥后要及时浇水，促进分孽，增加产量。总之， 无论采用分株繁殖还是种子繁殖，生长期都要保持田间无杂草；天旱时及时浇水， 汛期注意排水，保持土壤疏松。在栽培过程中未发现虫害和病害。 1.2.4 采收 当果穗枯黄时采收，晒干，除净杂质与非药用部位即可。 1.3 夏枯草化学研究 对于夏枯草化学成分的研究，早在 20 世纪七八十年代国外学者就有报道(kojima h 等，1986；dmitruk si 等，1986；1987)。夏枯草中已确定的活性成分主要为三萜 及其苷类，并在中国药典中以熊果酸的含量作为评价药材质量的标准。 1.3.1 化学成分研究 夏枯草属植物中含有多种三萜类成分，主要为齐墩果烷型、乌索烷型和羽扇烷 型三萜，王祝举等 (王祝举，1999)从中分离得到了 28 个三萜类化合物，其中三萜 皂苷元 20 个，呈游离状态，皂苷 8 个，呈结合状态。这些三萜类化合物在夏枯草 中以齐墩果酸和熊果酸的含量最高，夏枯草的药理作用与这些成分有明显的相关 性。 孟正木等(孟正木，1995)从夏枯草属植物果穗、茎、叶等部位分离出 8 个甾 醇类化合物。其中 4 个呈游离状态，即 b-谷甾醇、豆甾醇 -7-烯醇、a-菠甾醇、 ducosterol；4 个为葡萄糖苷，即 a-菠菜甾醇基-b-d-吡喃葡萄糖苷、豆甾醇基 -b- d-吡喃葡萄糖苷、stig-mast-7-enylgl-b-d-ucopyranoside、(22e，20s，24s)- stigmast-7，22diene-3-ene。王祝举等(王祝举，1999)人还检测出一种新的吡喃葡 糖苷化合物，命名为夏枯草皂苷 b。另有报道其含有 3，16，24-三羟基齐墩果 -12-烯-28-酸-3-o-(6-丁酞基)-d-毗喃葡萄糖苷以及豆甾 -7-烯-3-醇，咖啡醇(田 晶，2000)。 jozef 等(jozef，1963)从夏枯草属植物中分离到 14 个黄酮类化合物，即五羟 黄酮、芸香苷、藤黄菌素、莰菲醇、莰菲醇 23,20-葡萄糖苷、异栎素、五羟黄酮、 23,20-半孔糖苷、花青素、翠雀素、三甲花翠素、 23,52 二葡糖苷、锦葵色素、 23,52 二葡糖苷、金丝桃苷、木犀草苷、 peonidin23,52diglucoside，主要为黄酮、 黄酮醇、花青素及其苷。 苯丙素类化合物在夏枯草属植物中的报道较少，除顺式咖啡酸、反式咖啡酸和 1986 年日本学者奥拓南等分离得到的迷迭香酸外，王祝举等 (王祝举，2000；王 祝举，2001)从夏枯草中还分离到了甲基迷迭香宁 (methylrosmarine)、乙基迷迭香 宁(ethylrosmarine)、e-丁基迷香宁、z-丁基迷迭香宁、 3,4,a-三羟基-甲基-丙酸苯 重金属胁迫对夏枯草主要生理特征和内在品质的影响 4 脂、3,4,a-三羟基-丁基-丙酸苯脂、ethyl2caffeate、p-香豆酸。 夏枯草所含的有机酸类成分主要有酚酸和长链脂肪酸。酚酸类成分见苯丙素化 合物，长链脂酸主要是油酸、亚油酸、月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、硬脂酸和二 十四烷酸。另外，田晶等 (田晶，2000)用 gc-ms 法从夏枯草中分离得到软脂酸、 软脂酸乙酯、6,9-十八碳二烯酸、硬脂酸、 3,6,17-二十碳三烯酸、油酸、花生油 酸和辣木子油酸。 杨鹿佳(杨鹿佳，1988)等研究了夏枯草的挥发油成分，利用 gc/ft-jr 从中 共提出 23 个已知的组分，主要成分为 1,8-桉油精、-蒎烯、月桂烯、乙酸芳樟酯、 a-水芹烯及芳樟醇，其中 1,8-桉油精、-蒎烯占总挥发油含量 60%以上。王海波 (王海波，1994)等从夏枯草果穗挥发油中检测出 14 个化合物，主要为 1,6-环癸酮 二烯、十六烷酸、三十六烷等，分别占 17.155%、10.935%和 4.041%，与杨鹿佳 (杨鹿佳，1988)等人的报道有出入，究其原因可能与样品部位、干燥程度及采收期 有关，此有待进一步研究。 夏枯草中含有游离的单糖、双糖和多糖。 tabba(tabba，1989)等从夏枯草水 提物中分离得一多聚糖夏枯草皂苷，经初步测定分子量为10000，分子中含有 1 个硫元素。捷克学者 natherova(natherova，1973)对夏枯草、条裂夏枯草 p.laciniata 和大花夏枯草进行了研究，从前 2 种植物的乙醇提取物中检测到了蔗 糖、甘露醇、葡萄糖和果糖；两者的醇提物和水提物中均含有结合的甘露醇、葡 萄糖、阿拉伯糖、木糖和鼠李糖。大花夏枯草中含有果糖。 夏枯草中尚含有维生素 a、b1、c、k，水溶性无机盐(68%是氯化钾)，生物 碱，树脂，苦味质，脂肪油等。此外，夏枯草还含有一些必须氨基酸，微量元素 p、s、k、ca、zn、as、sr 等(王德贵，1994)。 1.3.2 化学方法研究 张德华(张德华，2006)对夏枯草多糖的分离纯化方法作了探讨，通过正交试验， 筛选出最佳工艺条件。采用纸层析、琼脂糖凝胶电泳和紫外分光光度法对多糖纯 度进行鉴定，红外光谱法对多糖分子结构进行分析，通过分级沉淀和气相色谱仪 分析了多糖的单糖组成。 徐爱莲(徐爱莲，1999)对夏枯草多糖进行提取及含量分析，采用石油醚脱脂， 沸水浸泡，95%乙醇沉淀法从夏枯草中提取多糖，用苯酚 -硫酸法分析含量。夏枯 草中多糖含量为 1.0%水浸，95%乙醇沉淀法能有效提取夏枯草中多糖，其含量可 采用苯酚-硫酸法进行分析。 刘淑娟等(刘淑娟，2005)建立了夏枯草中有效成分熊果酸的最佳提取条件：以 90%的乙醇为提取剂，在 85提取 2 次，提取时间分别为 2和 1，夏枯草与 文献综述 5 乙醇的最佳固液比 (质量：体积)为(1：8)(1：10)。提取物浓缩后的浸膏用石油醚 洗涤 3 次，,每次加入量约为浸膏量的 8 倍，洗涤后的浸膏用乙醇溶解，最后用活 性炭脱色 2 次，重结晶得到白色熊果酸晶体，熔点为 280-284，采用红外光谱 法和 hplc 对晶体进行了表征，产品的纯度达 91.2%。 吴垠，李晓蒙等(吴垠，2002；李晓蒙，2002)探讨夏枯草浸膏含量测定标准。 采用薄层扫描法测定夏枯草浸膏中熊果酸的含量。 1.4 夏枯草的药理作用 1.4.1 降压及降血脂作用 临床上，夏枯草复方制剂用于治疗高血压病取得了良好的效果 (张莹霞， 2001；计清文，2002)。李宇航(李宇航，1996)观察三草降压汤 (夏枯草、益母草、 龙胆草)的降压作用，结果表明：该方药对家兔降压作用肯定。梁兴伦 (梁兴伦, 1998)研究发现四安胶囊可调节多种动物血脂比例，有降血脂作用。另有报道指出， 夏枯草还可防止动脉粥样硬化 (陈鼎祺,1999)。 1.4.2 抗菌、抗病毒作用 夏枯草水煎剂有广谱抗菌活性。 yao 等(yao xj,1992)证明夏枯草粗提物可显 著抑制 hiv，并具有较低的细胞毒性。夏枯草中的多糖成分 (prunellin)具有抗 hsv-1、hsv-2(单纯疱疹病毒)的作用(xu hx,1999)。肖丽英(肖丽英,2001)研究发 现草对耐药金葡菌的抑菌环大于盐酸万古霉素。 1.4.3 抗肿瘤作用 夏枯草的抗肿瘤作用研究由来已久 (lee h,1988)。据研究报道，夏枯草其活性 成分对 p388、l1-10 和人体肺肿瘤细胞 a-549 均有显著细胞毒作用 (王琨,2000)； 能有效地促进胸腔纤维化形成，抑制胸水再生 (徐中伟,2001)；治疗支气管肺癌， 疗效好，且副作用明显小 (周荣耀,2001)；夏枯草注射液可明显抑制 k562 细胞增 殖，可望成为新的抗白血病药物，诱导 k562 细胞凋亡可能是其发挥抗肿瘤作用 的机制之一(张可,2005)；夏枯草可明显抑制 eca109 细胞的生长并诱导其凋亡 (马 丽萍,2006)；夏枯草注射液可诱导大鼠肝癌细胞凋亡，其程度与化疗药物相似 (张 海波,2006)。 1.4.4 抗炎及免疫抑制作用 夏枯草对早期炎症反应有显著的抑制作用，其抗炎作用与肾上腺皮质中糖皮质 激素合成、分泌的加强有密切的关系 (马得恩,1983)。蒋岩等(蒋岩,1988)研究发现， 夏枯草可能是一种免疫抑制剂，对某些由于免疫过程引起的病理损伤可能具有潜 在的治疗意义。郑昱 (郑昱,2004)等研究得出夏枯草胶囊可能是通过调节外周血 重金属胁迫对夏枯草主要生理特征和内在品质的影响 6 淋巴细胞亚群的作用，显示其清热解毒散结，调节免疫的作用，这可能是治疗 的作用机制之一。 1.4.5 降糖作用 刘保林等(刘保林,1995)通过实验证明，夏枯草醇提取物可降低正常小鼠和四 氧嘧啶糖尿病模型小鼠血糖水平，并可改善糖耐量，增加肝糖元合成。冯玛莉等 (冯玛莉,2000)研究发现夏枯草醇提取物能显著降低糖尿病大鼠尿蛋白、血清尿素 氮、肌酐含量。李晔 (李晔,2006)等研究表明长期服用夏枯草醇提物能显著地降低 糖尿病小鼠血清甘油三酯、胆固醇、低密度脂蛋白含量并提高高密度脂蛋白含量， 实验证明 pve 具有良好的降血糖潜力。 1.4.6 其他作用 经药理研究证明， 50%夏枯草煎剂可使离体兔肠蠕动增强，以十二指肠最为 敏感。夏枯草还可使家兔离体子宫出现强直收缩。此外，其对alzheimer 疾病(早 老性痴呆)也有一定的疗效。 2 中药材重金属污染现状分析 对相关文献数据分析表明：我国药材中存在不同程度的重金属污染。铜、铅砷、 镉、汞超标率分别为 21.0%、12.0%、9.7%、28.5%、6.9%；单样本同一批次药材 中存在 2 种、3 种、4 种重金属同时超标的现象，平均超标率分别为 4.6%1.5%、0.7%；36 种常见中药材中桔梗、细辛、黄连等药材重金属含量较高， 枸杞子、两头尖、西洋参、枳壳中 5 种重金属含量均没有超标；不同产地药材重 金属污染的种类及程度均存在一定的差别；栽培药材铜和铅的含量高于野生药材， 砷的含量则是野生高于栽培。 重金属一般是指为密度在 5 以上的金属，范定义为在实验条件下能与硫代乙 酰胺或硫化钠作用显色的金属杂质，如 ag+、as3+、as5+、bi3+、cd2+、co2+、hg2+、pb2+、sb3+、zn2+、ni2+、fe3+等。 随着研究的深入，药物中重金属对人体的伤害以其不可逆转性越来越受到广泛关 注，国际上进口中药材和中成药的国家和地区对中药材、中成药的重金属含量提 出了严格要求，如新加坡要求进口的中药材和中成药中铅的含量低于2010-6、 汞低于 0510-6、铜低于 15910-6；美国禁止含有汞、铅等重金属的中药材与中 成药销售。我国也明确的规定，中草药制成的注射剂中重金属含量不得超过 01510-6，其它药品中不得超过 2010-6， 药用植物及制剂外经贸绿色行业标准 中规定重金属总量应 200mg/kg、铅50 mg/kg、镉03 mg/kg、汞02 mg/kg、 铜200 mg/kg、砷20 mg/kg。 文献综述 7 2.1 重金属来源 种植环境影响药物重金属含量，中药一般以植物药为主，而植物由于受到环境 (土壤、气候、供肥条件等 )的影响，其产量、质量也将受到影响，突出表现在生 长受到抑制而减产和药材重金属含量超标上。由于种植环境对中药质量有较大的 影响，所以我们必须加大 gap 实施力度，确保中药质量的稳定性，从源头上解决 重金属含量超标问题。 2.2 重金属胁迫对植物光合作用的影响 高等植物的光合作用经常受到各种不利环境因素的影响，重金属污染就是其中 的因素之一。重金属离子以各种途径和不同形式释放于环境（ 吴鹏鸣，1988） ， 它们作为一种逆境因子胁迫植物的各种生理过程，使植物的生长受到抑制。光合 作用对重金属离子的作用较为敏感（ marcelle r，1983） ，重金属胁迫使植物的光 合速率下降，这已为众多实验所证明 （祁忠占等，1991；李元等，1992；杨居荣等， 1995） ，光合降低应与植物种类和发育时期以及重金属的种类密切相关，且与胁迫 程度呈正相关。重金属离子对光合作用的毒害机理也已逐渐被深入探讨，目前的 研究主要体现在以下几个方面： 2.2.1 重金属离子对叶绿素含量的影响 重金属离子 cd2+、pb2+、hg2+、cr6+、ni2+、cu2+、zn2+等均可使高植物的叶 绿素含量明显降低（ 张义贤等，1997；况琪军等，1996；蒋义智等，1989） 。有报 道认为 cd 在低浓度短期内对叶绿素合成有刺激作用，而超过一定浓度后才对叶绿 素起破坏作用（秦天才等，1994） ） 。重金属导致叶绿素含量降低可能是引起光合 速率下降的原因之一，但叶绿素含量的降低程度通常小于光合速率的降低（秦天 才等，1994；周易勇等，1991；stobark ，1985；bazzaz，1974；周青等，1999） 。 还有研究表明，cd 对叶绿素合成的抑制早于对光合作用功能的抑制。叶绿素a 和 b 受金属离子的影响程度往往不同，孙赛初等提出cd 对水生维管植物的叶绿 素 a 和叶绿素 b 的影响中叶绿素 a 下降幅度更大（孙赛初等，1995） ；陈国祥等通 过用 hg2+、cd2+分别处理莼菜科芽冬茎叶，任安芝等用 cr、cd、pd 处理青菜叶 片测定叶绿素含量和 a/b 比值也支持了上述观点（ 陈国祥等，1999；任安芝等， 2000） ；但也有人报道 cd 污染后的番茄叶绿素 a/b 值随处理浓度增大而增大，表 明 cd 对叶绿素 b 的影响比叶绿素 a 大（陈国祥等，1999） 。 2.2.2 对叶绿体结构的变化的影响 有研究表明重金属离子可导致叶绿体超微结构的改变，用10 mol/lcd2+和 重金属胁迫对夏枯草主要生理特征和内在品质的影响 8 hg2+分别对菱处理后第 8 天，电子显微镜下可观察到叶绿体膨胀变形，基粒类囊 体片层松散解体，叶绿体双层膜断裂，膜系统损伤（ 李大辉等，1999gilj，1995） 。 此处，cu2+ 、pb2+ 、cr2+ 、zn2+ 等重金属离子均能对叶绿体结构造成不同程度 的破坏，出现叶绿体收缩或类囊体膨胀、基粒垛叠结构解体、基质减少，质体小 球大量增多等现象（ 李荣春，2000； fernandos jc，1991） 。 2.2.3 重金属离子对植物类囊体膜结构和功能的影响 balazs 和 gabor 等用 ftir 和 esr 的手段检测，认为重金属对类囊体膜的毒 害效应具有元素专一性， cu、pb、zn 的作用能够改变膜脂的流动性和膜蛋白的 空间结构，并使膜蛋白复合物解离，改度其热变性特征。用sdspage 进行 实验表明，一些重金属离子如 hg2+ 、cd2+、cu2+处理影响了类囊体膜的多肽组成 （陈国祥等，1999；杨丹慧等，1991；李功藩，1995） 。而 zn2+的影响与膜蛋白结 构无关（李功藩，1995） 。 重金属离子 hg2+、zn2+、cd2+、pb2+、cu2+等对叶绿体光合电子传递均有抑 制作用。在许多实验中都得到了与之相同的结果，表明光系统ii 电子传递对重金 属离子有着普遍的敏感性 （杨丹慧，1991） 。 2.2.4 重金属离子对光合碳同化酶活性的影响 有研究表明重金属使酶活性的降低不是导致光合速率降低的直接原因 （sheoran is，1999） 。weigel 的实验也表明莴苣叶肉原生质体的羧化反应对 cd2+ 作用不敏感。eicchan 和 page 等曾提出过不同的观点，认为重金属对光合作用的 毒性机理主要是由于结合了酶导致酶催化功能的改变，使酶系统受损。但更多的 研究表明重金属离子对光合作用中酶的影响较小，而光合速率的下降可能是由叶 绿素浓度和气孔导度的降低间接引起的，但二者也都并非解释光合作用被抑制的 唯一原因（sheoran is，1999） 。电子传递系统似乎是重金属 cd2+、ni2+等作用最 敏感的部位，这在整体植物和离体叶绿体中都有证明（ sheoran is，1999） 。 2.3 重金属污染对作物生长和生理指标的影响 在土壤一作物系统中，重金属进入土壤后，直接影响作物的生长发育，引起 一系列作物生理生态指标，如叶绿素含量、维生素含量以及过氧化物酶活性等的 变化。反过来，通过这些生化指标的变化可预测作物受环境胁迫的程度及土壤的 污染状况。 2.3.1 对叶绿素含量影响 高等植物的叶绿体中所含的光合作用色素主要包括叶绿素a、叶绿素 b、胡 萝卜素和叶黄素四种色素。当土壤受到重金属污染，植物体中的叶绿素常常遭到 文献综述 9 破坏（秦天才等，2000） 。以 cd 污染为例，cd 破坏叶绿素的机制通常认为： (1) cd 干扰 fe 代谢，降低植物体内 fe 的有效性（smith 等，1985） ；(2)cd 干扰有关 叶绿素合成酶的活性，使叶绿素合成受阻，同时，增加了叶绿素酶的活性，使叶 绿素分解；(3)cd 在叶内局部积累过多，与酶蛋白的 sh 结合或取代 fe、zn、mg 等，破坏叶绿体结构及功能特性； (4)cd 通过拮抗作用干扰植物对 mn、zn、mg 等元素的吸收、迁移，阻断营养元素向叶部输送，使叶绿素合成能 力受到干扰。此外，也有报道， cd 引起植物体内防御系统的破坏，引起叶绿体内 氧自由基增多，叶绿体膜系统受损，而致叶绿素降解。 通过电镜观察 cd 对叶绿体的影响，发现用水培玉米时，培养液中cd 浓度 为 25mgl-1叶绿体内基粒片层很多都消失，类囊体空泡，基粒垛叠混乱，已不见 基质片层，叶绿体内出现许多大的脂类小球 ;而培养液中 cd 浓度为 50mgl-1不 仅基粒及基质系统很少，而且许多前质体破裂 （彭鸣等，1991） 。进入叶绿体内 的 cd 往往沉积在类囊体上，与膜上蛋白体结合，破坏叶绿体酶系统；因而阻碍叶 绿体合成，使基粒垛叠减少，将使叶绿体捕获光能的能力大为降低，影响到光合 作用等一系列功能。 2.3.2 作物酶活性影响 重金属污染土壤后，还会引起作物体内一系列酶活性的改变。如cd 可破坏