陳皮以廣東所產(chǎn)的廣陳皮為佳，廣陳皮又以新會陳皮品質(zhì)上乘。新會陳皮與其他陳皮有何不同？其“道地性”又因何而來？
近日，華南農(nóng)業(yè)大學與華大生命科學研究院合作在國際學術(shù)期刊Microbiome發(fā)表了題為“Soil conditions and the plant microbiome boost the accumulation of monoterpenes in the fruit of Citrus reticulata ‘Chachi”的研究論文，該研究通過植物轉(zhuǎn)錄組、代謝組以及宏基因組等多組學方法聯(lián)合揭示了廣陳皮道地產(chǎn)區(qū)特殊的土壤環(huán)境以及微生物組成促進廣陳皮活性成分單萜合成和積累的生物學機制，揭示了新會陳皮“道地性”的成因。
該成果在解析廣陳皮道地性形成機制上取得了理論突破，為中藥材后續(xù)的菌肥開發(fā)、有益微生物分離、品質(zhì)提升提供了科學依據(jù)，也為廣陳皮中藥材產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供了重要保障。
圖源丨Microbiome期刊官網(wǎng)
科學闡述新會陳皮“道地性”的成因
廣陳皮特指種植于廣東新會地區(qū)的蕓香科柑橘屬茶枝柑(Citrus reticulate ‘Chachi’) 的果實的果皮，是廣東省首批立法保護的八大嶺南中藥之一。其中，黃酮類和萜烯類化合物是廣陳皮中重要的兩大類功效成分，在廣陳皮的品質(zhì)評定和臨床療效中起著重要作用，其含量可作為評價陳皮是否“道地”（即高品質(zhì)的正宗商品）的重要指標之一。
本研究采集道地產(chǎn)區(qū)（廣東新會）和非道地產(chǎn)區(qū)（廣東惠州、臺山和廣西玉林）等7個果園的樣本，采用多組學方法，從“土壤養(yǎng)分-根系微生物-植物基因調(diào)控模式”三個維度系統(tǒng)地研究了廣陳皮功效成分——單萜合成的關(guān)聯(lián)調(diào)控機制，揭示了新會陳皮“道地性”的成因。
茶枝柑樣本采集示意圖
Q1. 道地產(chǎn)區(qū)和非道地產(chǎn)區(qū)茶枝柑果實中的揮發(fā)油成分有哪些差異？
通代謝組檢測發(fā)現(xiàn)，在茶枝柑果皮中存在18種不同類型的揮發(fā)油成分。其中7種單萜（包含β-月桂烯、α-蒎烯、β-蒎烯、α-萜品烯等）成分的含量在道地產(chǎn)區(qū)顯著高于非道地產(chǎn)區(qū)。果皮中的這些單萜成分具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎和抗腫瘤的功效，是廣陳皮中的重要的活性成分，可以作為廣陳皮原材料質(zhì)量評價的指標。
道地產(chǎn)區(qū)和非道地產(chǎn)區(qū)茶枝柑果皮中揮發(fā)油成分的區(qū)別
Q2. 相同的品種，不同種植區(qū)域，茶枝柑基因表達會有哪些不同？
通過檢測根、葉、果實中的基因轉(zhuǎn)錄差異發(fā)現(xiàn)，萜類合成相關(guān)的基因、鹽脅迫相關(guān)基因以及免疫反應(yīng)相關(guān)的基因在道地產(chǎn)區(qū)高表達，且這些高表達的基因與7種單帖成分的含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。說明這些基因的表達可能影響道地產(chǎn)區(qū)單萜成分的積累。另外，道地產(chǎn)區(qū)根樣本中生物和非生物脅迫反應(yīng)相關(guān)的基因數(shù)量比非道地產(chǎn)區(qū)的更多，說明道地產(chǎn)區(qū)和非道地產(chǎn)區(qū)土壤中的生物（如微生物組成）和非生物環(huán)境（土壤養(yǎng)分）條件可能不同。
道地產(chǎn)區(qū)根系高表達基因與7種單萜成分呈現(xiàn)顯著正相關(guān)
Q3. 土壤養(yǎng)分如何影響茶枝柑有效成分的合成與積累？
土壤養(yǎng)分與中藥植物次生代謝物產(chǎn)物的形成和積累相關(guān)，另外逆境脅迫也會提高植物次生代謝產(chǎn)物的合成。通過對比實驗，團隊發(fā)現(xiàn)新會地區(qū)的土壤中具有較高的營養(yǎng)元素和鹽度。通過進一步將土壤養(yǎng)分與根系高表達的基因進行關(guān)聯(lián)分析，科研人員發(fā)現(xiàn)，道地產(chǎn)區(qū)特殊的土壤環(huán)境(如高鹽、Mg、Mn和K)通過促進植物鹽脅迫響應(yīng)基因的表達和萜烯骨架合成酶活性，促進了單萜類合成與積累。
Q4.根系微生物組成調(diào)節(jié)茶枝柑品質(zhì)成分合成和積累的生物學機制？
根系微生物組成可以調(diào)節(jié)植物營養(yǎng)吸收，幫助植物抵御逆境脅迫，影響藥用植物功效成分的合成。研究團隊在新會產(chǎn)區(qū)的根際土壤中，發(fā)現(xiàn)大量微生物的基因組中存在與耐鹽、萜類合成的相關(guān)基因，這說明根系微生物具備耐鹽特性，且具備合成萜類化合物的潛能。
合成菌群接種試驗證實道地產(chǎn)區(qū)特有耐鹽微生物促進了茶枝柑單萜合成
通過關(guān)聯(lián)分析，科研人員鑒定出與單萜含量顯著相關(guān)的根際和根內(nèi)微生物類群。通過合成群落（SynCom）實驗進一步證實，根際土壤中的鏈霉菌Strep-4通過與宿主免疫系統(tǒng)相互作用，激活萜烯合成并促進單萜積累。而來自具有萜烯合成潛力的根內(nèi)生菌可能通過提供單萜前體來增強茶枝柑中單萜的積累。這些研究表明根際土壤和內(nèi)共生細菌通過觸發(fā)植物免疫反應(yīng)或為植物提供單萜合成中間產(chǎn)物共同促進了茶枝柑果實中單萜類化合物的積累。
土壤化學性質(zhì)和微生物介導的對單萜積累的影響
Q5.特殊的土壤環(huán)境和微生物類群源自哪里？
正所謂：“一方水土養(yǎng)一方陳韻”，從地理上看，廣陳皮的道地產(chǎn)區(qū)新會地處珠江三角洲西南部的銀洲湖畔，正是西江支流、潭江、銀洲湖出?？诘慕粎R之處，由此形成獨有的“三水融通”“咸淡相交”的水土特色，決定了新會土壤兼?zhèn)湄S富水分、沉積機質(zhì)和海水鹽類成等質(zhì)量道地性物質(zhì)來源，同時引入了大量耐鹽脅迫的微生物類群，造就了新會陳皮獨一無二的產(chǎn)品品質(zhì)。
新會陳皮·實至名歸的品質(zhì)王者
道地性指藥材的質(zhì)量價值對產(chǎn)地自然和人文環(huán)境的依賴，是古代藥物標準化的概念，是傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)中藥材的代名詞， 素有“非道地藥材不處方，非道地藥材不經(jīng)營”的說法。而隨著大健康產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，全國陳皮市場仍處于藍海階段，不少資本都想要入場來分一杯羹，“其他產(chǎn)區(qū)的陳皮與新會陳皮的功效一樣”、“異地種植的新會茶枝柑制成的陳皮價值一樣”等諸多枉顧道地藥材的質(zhì)優(yōu)效佳的說法層出不窮。
事實上，新會陳皮品質(zhì)之優(yōu)并不是新會人民的自夸，而是古往今來經(jīng)眾多名醫(yī)、典籍認可。
明《雷公炮制藥性解》李中梓：產(chǎn)廣中，陳久者良；
清《廣州府志》張嗣衍等：橘皮入藥以廣陳皮為貴，出新會者最良；
清《植物名實圖考》吳其濬: 今以廣東新會者為天下冠；
民國《藥物出產(chǎn)辨》陳仁山：陳皮，產(chǎn)廣東新會為最，四會、潮州、四川所產(chǎn)者，俱不適用；
此次，華農(nóng)與華大研究院這一科研合作成果，在解析廣陳皮道地性形成機制上取得了理論突破，為中藥材道地性評價提供了全新思路，也為新會陳皮的道地性品質(zhì)提供了有力的科學佐證。
據(jù)官網(wǎng)資料顯示，上述研究工作得到了嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術(shù)廣東省實驗室科研項、廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃項目、廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新團隊專項資金和“十四五”廣東省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大主攻方向“揭榜掛帥”項目的資助，可見其科研成果具備相當?shù)臋?quán)威性和應(yīng)用前景，對新會陳皮的道地溯源體系而言，也有一定的積極作用。
文章參考:
1.新會陳皮因何成為品質(zhì)王者？華大聯(lián)合華農(nóng)揭示背后科學機理——今日頭條 華大集團BGI
2.華南農(nóng)業(yè)大學與華大生命科學研究院合作利用多組學技術(shù)揭示中藥材廣陳皮道地性形成機制——BioArt植物
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