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黄芪是豆科植物蒙古黄芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao]或膜荚黄芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bunge]的干燥根。膜荚黄芪和蒙古黄芪为同一物种的原种和变种，是我国传统大宗药材。具有补气升阳，固表止汗，利水消肿，脱毒排脓等功效。主产于我国东北至西部各省区，特别是山西、宁夏、内蒙古等地栽培面积较大。不同产地栽培黄芪质量参差不齐，临床疗效无法保障，因此，开展生态因子对黄芪养分吸收与药材质量形成的影响及其生态适宜性评价研究，对于提高栽培黄芪药材质量、实现优质高产和有序化发展均具有重要意义。本试验以长春地区一、二年生膜荚黄芪为试验材料，采集试验地温度、降水等气象数据，分析了生态因子对该地区不同时期膜荚黄芪养分吸收的影响；以6个省市自治区37个样地二年生栽培蒙古黄芪根部为材料，采用高效液相色谱法和实时荧光定量PCR法，测定了黄芪主要活性成分含量及其次生代谢关键酶基因表达量，分析了不同产地黄芪药材质量与生态因子的相关性。研究结果如下：
1、以一、二年生膜荚黄芪为试验材料，研究了黄芪的生长发育、营养元素吸收的动态规律以及生态因子对膜荚黄芪吸肥规律的影响。结果表明，一、二年生黄芪枯萎休眠后期的折干率最高分别为40.04%和37.11%；一、二年生黄芪中黄芪甲苷含量分别在枯萎休眠期和孕蕾开花期最高，为0.277%和0.364%，同时考虑黄芪的产量和质量，长春地区的二年生黄芪的最佳采收期应为9月末。一年生黄芪中氮、磷、钾的累积量呈先下降后上升趋势，均在枯萎休眠期达到最大值，全株氮、磷、钾累积比例为1∶1∶0.54；二年生黄芪氮和磷元素的累积量在结果期达到最大，钾元素的累积量在孕蕾开花期达到最大，全株氮、磷、钾累积比例为1∶7.76∶1.25；因此，一年生黄芪均应在幼苗生长期前施加底肥，并在枯萎休眠期追肥，以氮肥和磷肥为主；二年生黄芪应在孕蕾开花期前追肥，以磷肥为主。气象和土壤因子对一年生膜荚黄芪不同部位中氮、磷、钾的含量相关性较大，二年生黄芪主要与温度、土壤酸碱度、铁和锌元素相关性较大，说明生态因子的变化能影响黄芪对营养元素的吸收，可通过合理的控制土壤理化性质进而促进黄芪对营养元素的吸收。
2、本试验以6个省市自治区37个样地的黄芪为试验材料测定了黄芪甲苷、毛蕊异黄酮葡萄糖苷和黄芪总皂苷的含量，并通过相关性分析和主成分分析研究了气象和土壤因子对黄芪质量的影响。结果发现，不同产地黄芪有效成分差异显著，二年生黄芪中黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷分别以河北承德和内蒙固阳样地最高，分别为1.205%和0.373%；三年生黄芪中黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷分别以内蒙固阳和内蒙武川样地最高为0.681%和0.463%；甘肃省武威和临夏样地的四年生栽培蒙古黄芪药效成分含量对比发现，甘肃武威样地黄芪中黄芪甲苷、总皂苷含量较高，甘肃临夏样地黄芪中毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量较高。对黄芪药材中有效成分与气象和土壤因子进行分析，结果表明，气象因子综合得分较高的黄芪样地，黄芪甲苷含量也相对较高，结合主成分分析可知，相对湿度、一月均温、最暖月最高温、最高气温及最低气温共同作用影响且抑制黄芪中黄芪甲苷的积累；土壤因子综合得分较高的黄芪样地，黄芪中黄芪甲苷、毛蕊异黄酮葡萄糖苷和黄芪总皂苷含量均处于中等水平，说明影响土壤因子综合得分的土壤酸碱度、有效铜及有机质含量过高，反而不利于黄芪有效成分的合成，而相关性分析表明，土壤有效锌和有效钙含量能促进黄芪甲苷的合成；因此黄芪的栽培应选择温度相对较高，且土壤pH的范围为7.21-8.29之间的地区，且可以通过控制土壤中有机质、有效铜、有效锌、有效钙含量来促进黄芪有效成分的合成。
3、以不同产地蒙古黄芪根部为试验材料，利用qRT-PCR技术测定黄芪关键酶基因表达量，研究黄芪甲苷与其关键酶基因之间的关系及生态因子对黄芪皂苷合成过程中关键酶基因表达量的影响，结果表明，黄芪甲苷与HMGR、CAS、IDI、SE及SS基因均表现极显著正相关(P＜0.01)，说明HMGR、CAS、IDI、SE及SS基因是影响蒙古黄芪中黄芪甲苷合成的主要基因，因此可以通过调控HMGR、CAS、IDI、SE及SS基因表达量的增加，从而促进黄芪主要药效成分的合成与积累；黄芪皂苷合成过程中关键酶基因表达量与生态因子相关性分析显示，土壤磷、锌、钙元素含量和一月均温、冷月最低温及年均最低温均对黄芪甲苷合成过程中的关键酶基因具有一定的影响，其中土壤锌元素通过影响HMGR、CAS、IDI、SE和SS基因进而影响了黄芪甲苷的合成。
1、以一、二年生膜荚黄芪为试验材料，研究了黄芪的生长发育、营养元素吸收的动态规律以及生态因子对膜荚黄芪吸肥规律的影响。结果表明，一、二年生黄芪枯萎休眠后期的折干率最高分别为40.04%和37.11%；一、二年生黄芪中黄芪甲苷含量分别在枯萎休眠期和孕蕾开花期最高，为0.277%和0.364%，同时考虑黄芪的产量和质量，长春地区的二年生黄芪的最佳采收期应为9月末。一年生黄芪中氮、磷、钾的累积量呈先下降后上升趋势，均在枯萎休眠期达到最大值，全株氮、磷、钾累积比例为1∶1∶0.54；二年生黄芪氮和磷元素的累积量在结果期达到最大，钾元素的累积量在孕蕾开花期达到最大，全株氮、磷、钾累积比例为1∶7.76∶1.25；因此，一年生黄芪均应在幼苗生长期前施加底肥，并在枯萎休眠期追肥，以氮肥和磷肥为主；二年生黄芪应在孕蕾开花期前追肥，以磷肥为主。气象和土壤因子对一年生膜荚黄芪不同部位中氮、磷、钾的含量相关性较大，二年生黄芪主要与温度、土壤酸碱度、铁和锌元素相关性较大，说明生态因子的变化能影响黄芪对营养元素的吸收，可通过合理的控制土壤理化性质进而促进黄芪对营养元素的吸收。
2、本试验以6个省市自治区37个样地的黄芪为试验材料测定了黄芪甲苷、毛蕊异黄酮葡萄糖苷和黄芪总皂苷的含量，并通过相关性分析和主成分分析研究了气象和土壤因子对黄芪质量的影响。结果发现，不同产地黄芪有效成分差异显著，二年生黄芪中黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷分别以河北承德和内蒙固阳样地最高，分别为1.205%和0.373%；三年生黄芪中黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷分别以内蒙固阳和内蒙武川样地最高为0.681%和0.463%；甘肃省武威和临夏样地的四年生栽培蒙古黄芪药效成分含量对比发现，甘肃武威样地黄芪中黄芪甲苷、总皂苷含量较高，甘肃临夏样地黄芪中毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量较高。对黄芪药材中有效成分与气象和土壤因子进行分析，结果表明，气象因子综合得分较高的黄芪样地，黄芪甲苷含量也相对较高，结合主成分分析可知，相对湿度、一月均温、最暖月最高温、最高气温及最低气温共同作用影响且抑制黄芪中黄芪甲苷的积累；土壤因子综合得分较高的黄芪样地，黄芪中黄芪甲苷、毛蕊异黄酮葡萄糖苷和黄芪总皂苷含量均处于中等水平，说明影响土壤因子综合得分的土壤酸碱度、有效铜及有机质含量过高，反而不利于黄芪有效成分的合成，而相关性分析表明，土壤有效锌和有效钙含量能促进黄芪甲苷的合成；因此黄芪的栽培应选择温度相对较高，且土壤pH的范围为7.21-8.29之间的地区，且可以通过控制土壤中有机质、有效铜、有效锌、有效钙含量来促进黄芪有效成分的合成。
3、以不同产地蒙古黄芪根部为试验材料，利用qRT-PCR技术测定黄芪关键酶基因表达量，研究黄芪甲苷与其关键酶基因之间的关系及生态因子对黄芪皂苷合成过程中关键酶基因表达量的影响，结果表明，黄芪甲苷与HMGR、CAS、IDI、SE及SS基因均表现极显著正相关(P＜0.01)，说明HMGR、CAS、IDI、SE及SS基因是影响蒙古黄芪中黄芪甲苷合成的主要基因，因此可以通过调控HMGR、CAS、IDI、SE及SS基因表达量的增加，从而促进黄芪主要药效成分的合成与积累；黄芪皂苷合成过程中关键酶基因表达量与生态因子相关性分析显示，土壤磷、锌、钙元素含量和一月均温、冷月最低温及年均最低温均对黄芪甲苷合成过程中的关键酶基因具有一定的影响，其中土壤锌元素通过影响HMGR、CAS、IDI、SE和SS基因进而影响了黄芪甲苷的合成。