展望微生态理论和技术在中药研究中的应用(4)
2 在资源培育方面的应用
中药资源已成为限制中医药发展的瓶颈问题,资源人工培育(栽培、野生抚育等)是解决资源短缺主要途径。药用植物引种栽培后,随栽培面积的不断扩大,连作障碍问题也日益突出,药材中重金属和农残超标,药材质量下降等现象严峻,严重危害着药材的产量和品质,极大影响了中医临床安全和有效性。连作障碍机制研究是可持续生产的热点课题之一[15],其发生机理主要是土壤理化性质恶化、化感自毒作用和微生物区系失衡[16,17],本质是“植物-土壤-微生物”组成的微生态系统发生改变,引起植物对土壤物质的转运变化,从而引起的植物生长发育和代谢特征的改变[18],轮作生产方式是土壤微生态系统恢复的过程[19,20]。“植物-土壤-微生物”组成的微生态系统中,微生物是影响土壤物质循环,修复土壤微生态系统,影响植物物质吸收、生长发育和生理代谢活动的主导驱动因子。目前根际有益微生物的研究主要集中在丛枝菌根真菌(AM)和根际促生菌(PGPR)两方面,AM真菌能促进宿主植物对营养物质、土壤水分等的吸收,提高其耐盐、耐旱、耐重金属和抗病的能力,进而促进植物生长发育[21,22],影响植物的次生代谢过程[23,24],张华[25]和曾理[26]等对AM真菌对植物次生代谢产物影响进行了综述,赵萌[27]和李亮[28]等综述AM真菌缓解连作障碍的研究进展。根际促生菌 (PGPR) 包括诱导体系抗性 (induced systemic resistance,ISR)[29]和诱导体系忍受力(induced systemic tolerance,IST)[30];ISR能产生抵抗多种能产生抑制多种病原菌的抗生素类物质或毒素,帮助植物抵御生物类(包括病原细菌、真菌、病毒及线虫等)侵害;IST 能帮助植物耐受多种非生物胁迫,包括重金属、干旱、盐分、肥力低下或过剩等[31,32]。乔卿梅等[33]分析了根际微生物在克服药用植物连作障碍中的潜力,龙伟文等[34]和胡江春等[35]分别就 PGPR与丛枝菌根真菌(AMF)的相互作用关系、PGPR的应用前景等方面进行综述[31]。相对而言,AMF和PGPR在缓解连作障碍和促进植物生长的研究报道较多,同时开发出多种微生物肥料[36~38];但PGPR在促进种子明发、缓解重金属和农残污染的研究报道较少,但有成为研究热点的趋势。植物处于众多的土壤微生物环境,它们如何影响植物营养吸收、生长发育和代谢,以及重金属和农残进入植物体内的过程,这些为肥料和土地的持续高效利用,实现药用植物的高效和安全生产提供了新的线索和技术手段,这种利用土壤有益微生物实现优质药材高效生产的过程可称“药用植物根际微生态调控技术”。
3 在药材加工和贮运方面的应用
药材加工干燥是保证中药材质量的重要环节,药材产地加工干燥不仅是去除非药用部位和便于贮藏运输的过程,也是调整药材中次生代谢产物的过程。已有的研究表明,不同的干燥方法干燥的药材中活性成分和有害成分存在差异[39~43],也影响着中药的安全性和有效性。周铜水[44]认为其机理是新鲜采收的植物体在干燥加工过程中,植物体受干旱胁迫,诱导相关化学成分的变化,提高了丹酚酸B的含量。内生菌与植物次生代谢产物有着密切的联系[9,10],而在药材干燥过程内生菌的种群变化对药材质量和贮藏的影响目前仍缺乏研究,但有可能成为研究热点的趋势。这些研究将为保证干燥、贮藏过程中药材的品质,实现药材高效和安全生产提供新的线索和技术手段,这种控制内生菌的变化实现优质药材高效生产的过程可称“药材加工微生态技术”。
中药贮藏运输过程中易受空气、温度、湿度、光线、微生物等的影响,常出现虫蛀(药谷盗、米肉虫、谷蛾、米象、玉米螟、黄粉虫和螨等害虫)、霉变(黄曲霉、黑曲霉、产黄青霉、桔青霉、长枝木霉、根霉、毛霉、互隔交链孢霉、茄病镰刀菌酵母或细菌等)等,而蛀虫又传播霉菌,导致药材发霉,使药材外观性状和化学成分发生变化,影响中药质量和临床安全有效用药。中药材虫蛀或霉变不仅造成直接经济损失,且部分霉菌能产生耐高温的毒素,在炮制、煎煮等处理过程中不会被破坏,会引起真菌毒素中毒症、降低机体免疫功能、中枢神经系统的损害、甚至引起突变、导致畸形和致癌等严重的安全隐患[45,46]。目前,中药材仓储养护的方法有自然通风法、干燥法、对抗贮藏法、密封吸湿法、炒米茴香养护法、化学药物熏蒸法、醇或生物碱类等喷洒养护、冷冻杀虫法、干沙埋藏法、谷糠贮藏法、密闭贮藏方法、气调贮藏技术、低温冷藏技术、气幕防潮技术、气体灭菌技术、辐射灭菌技术、挥发油熏蒸防霉技术等[47]。虫害防治上常采用密封养护的方法,其次是磷化铝熏蒸,少部分采用硫磺熏蒸;处理霉变最常用翻晒/摊晾的方法,仍有少量商户通过熏硫处理霉变[48];而杀菌防霉新技术如辐射灭菌技术和气调养护技术、超高压处理技术、微波和远红外应用并不充分[49,50]。大多药材陈放时间过长都会出现发霉、虫蛀、变色、散失气味等变质问题,降低药材品质,而产生变质的真菌和虫卵多为土壤传播,部分来自加工、储运环境。同时,有些药材要求一定的陈放时间,传统有“六陈”的认识,已有研究认为陈皮引起挥发性组份变化和黄酮类成分升高[51,52],这种变化与药材中的真菌相关[53]。可见,药材的变质现象和陈放增效等过程都伴随着药材中微生物菌群结构的变化。但这方面的研究薄弱,加强研究有可能为药材安全生产提供了新的线索和技术手段,这种利用药材中微生态功能实现药材防变质和改善药材品质,可称“药材养护微生态技术”。
文章来源:《中国微生态学杂志》 网址: http://www.zgwstxzz.cn/qikandaodu/2021/0321/370.html