南藥巴戟天的全球產(chǎn)地區(qū)劃

宮 璐 汪 鵬 譚瑞湘 許翔翔 廖保生 黃志海

(1 廣東省中醫(yī)院，廣州，510006；2 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京，100700)

南藥巴戟天的全球產(chǎn)地區(qū)劃

宮 璐1汪 鵬1譚瑞湘1許翔翔2廖保生2黃志海1

(1 廣東省中醫(yī)院，廣州，510006；2 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京，100700)

目的：開展巴戟天全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析，為合理布局巴戟天的人工引種提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)巴戟天資源的保護(hù)和有效利用。方法：采用藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃信息系統(tǒng)(GMPGIS)系統(tǒng)對(duì)搜集到的巴戟天MorindaofficinalisHow道地產(chǎn)區(qū)、主產(chǎn)區(qū)及野生分布區(qū)共100個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行生態(tài)因子的聚類分析，得到巴戟天全球范圍的生態(tài)適宜區(qū)和潛在種植區(qū)。結(jié)果：巴戟天在世界范圍的生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)為中國、越南、巴西、老撾和加納等國家；巴戟天在中國的主要適宜產(chǎn)區(qū)為廣東、福建、廣西、海南等省區(qū)。結(jié)論：中國為巴戟天的最主要產(chǎn)區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)巴戟天的人工種植研究。GMPGIS為巴戟天的人工種植區(qū)域選擇提供科學(xué)指導(dǎo)。

巴戟天；生態(tài)適宜性；GMPGIS；分布

中藥巴戟天為茜草科植物巴戟天MorindaofficinalisHow的干燥根，是著名的“四大南藥”“十大廣藥”之一，也是廣東省立法保護(hù)的八大南藥品種之一。巴戟天始載于《神農(nóng)草經(jīng)》，列為上品，歷代本草都有記載；1963年《中華人民共和國藥典》收載，之后歷版藥典均延用。其性微溫，補(bǔ)腎陽，強(qiáng)筋骨，祛風(fēng)濕，主要用于陽痿遺精，宮冷不孕，月經(jīng)不調(diào)，少腹冷痛，風(fēng)濕痹痛，筋骨痿軟[1]。現(xiàn)代藥理實(shí)驗(yàn)證明，巴戟天還具有提高機(jī)體免疫力、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌和抗抑郁等作用[2]。由于重要的藥用作用，巴戟天在中藥處方中應(yīng)用廣泛，同時(shí)是我國出口藥材的主要品種，此外巴戟天在中國南方地區(qū)還作為常用的食療補(bǔ)品[3]。巴戟天的野生資源主要分布在福建南部、廣東、廣西及海南省，然而由于采挖嚴(yán)重已幾近枯竭，成為瀕危物種，野生種質(zhì)資源瀕臨滅絕[3-4]。

藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃信息系統(tǒng)(Geographic Information System for Global Medicinal Plant，GMPGIS)，是由中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所自主研發(fā)的用于藥用植物產(chǎn)地適宜性分析的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)為開發(fā)平臺(tái)，對(duì)中藥材產(chǎn)地適宜性進(jìn)行多生態(tài)因子、多統(tǒng)計(jì)方法的定量化和空間化分析，進(jìn)而確定中藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃。該系統(tǒng)目前已應(yīng)用在多種藥材的產(chǎn)地區(qū)劃研究中[5]。本研究應(yīng)用GMPGIS系統(tǒng)對(duì)南藥巴戟天進(jìn)行全球生態(tài)適宜性分析，為巴戟天在全球的人工種植提供科學(xué)參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

1.1.1 巴戟天分布點(diǎn)數(shù)據(jù) 查詢國家數(shù)字標(biāo)本館(CVH)中巴戟天的標(biāo)本數(shù)據(jù)(http://www.cvh.ac.cn/search)、Gbif網(wǎng)站數(shù)據(jù)(http://www.gbif.org/occurrence/search?)、以及相應(yīng)文獻(xiàn)[6]，同時(shí)參考《中國植物志》，選擇包括巴戟天道地產(chǎn)區(qū)、主產(chǎn)區(qū)和野生分布區(qū)共個(gè)100樣點(diǎn)進(jìn)行分析。

1.1.2 GMPGIS系統(tǒng)數(shù)據(jù) GMPGIS系統(tǒng)進(jìn)行了多個(gè)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)整合，其中基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫主要包括矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的世界區(qū)劃數(shù)據(jù)、省區(qū)劃數(shù)據(jù)、縣區(qū)劃數(shù)據(jù)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)劃數(shù)據(jù)，便于分析不同生態(tài)相似度區(qū)域在每個(gè)地區(qū)的面積；氣候因子數(shù)據(jù)庫中的年均溫(BIO1)、最熱季均溫(BIO10)、最冷季均溫(BIO11)、年均降水(BIO12)數(shù)據(jù)來自于WorldClim全球氣候數(shù)據(jù)庫，年均輻射(BIO20)和年均相對(duì)濕度的計(jì)算數(shù)據(jù)來自于CliMond全球生物氣候?qū)W建模數(shù)據(jù)庫；土壤數(shù)據(jù)來自全球土壤數(shù)據(jù)庫HWSD。

1.2 GMPGIS系統(tǒng)分析方法 GMPGIS系統(tǒng)以GIS為平臺(tái)，首先將與中藥材生長環(huán)境相關(guān)的生態(tài)因子量化成柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用改進(jìn)歐式距離算法進(jìn)行空間聚類分析，然后對(duì)藥材適宜產(chǎn)區(qū)進(jìn)行預(yù)測。

在進(jìn)行相似性聚類分析前，需要對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除不同量綱的影響。GMPGIS系統(tǒng)采用線性標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，將數(shù)值歸一化到0～100之間:

GMPGIS中采用的聚類分析是以每個(gè)空間柵格作為一個(gè)聚類對(duì)象，n個(gè)生態(tài)因子數(shù)值作為該柵格的聚類條件，每個(gè)柵格都可以看成n維空間中的一個(gè)點(diǎn)，因此，根據(jù)柵格間距離大小，將不同柵格進(jìn)行空間最小距離聚類，第i個(gè)柵格與第j個(gè)柵格間距離公式如下：

根據(jù)距離計(jì)算結(jié)果[Mindij，Maxdij]，對(duì)柵格進(jìn)行重分類，找出與藥材道地產(chǎn)區(qū)具有最大生態(tài)相似度的區(qū)域。

2 結(jié)果與分析

2.1 巴戟天生態(tài)因子分析 生態(tài)因子對(duì)巴戟天質(zhì)量及道地性的形成有較大的影響。對(duì)我國巴戟天自然分布的生態(tài)因子研究表明，18°40′N～24°55′N，107°17′E～107°15′E之間，海拔60～650 m，年均溫在19～25 ℃，年日照時(shí)數(shù)在1 550～2 000 h，年均降水量在1 200～2 600 mm之間，而相對(duì)濕度在80%左右的環(huán)境下的坡地最為適宜巴戟天的生長。巴戟天多生長在弱酸性的紅壤或黃壤中，土壤質(zhì)地不是影響其生長的主要因素[7]。

GMPGIS系統(tǒng)預(yù)測得到的巴戟天全球主要生長區(qū)域生態(tài)因子值見表1，其基本符合巴戟天的生長特點(diǎn)。表明本系統(tǒng)的客觀準(zhǔn)確性。

表1 巴戟天全球范圍內(nèi)主要生長區(qū)域生態(tài)因子值

圖1 巴戟天全國最大生態(tài)相似度區(qū)域分布圖

2.2 巴戟天中國產(chǎn)地區(qū)劃 根據(jù)獲得的生態(tài)因子值，利用加權(quán)歐式距離法計(jì)算得到國內(nèi)巴戟天最大生態(tài)相似度圖(圖1)。計(jì)算結(jié)果顯示，國內(nèi)巴戟天最大生態(tài)相似度區(qū)域主要包括廣東、廣西、福建、海南、云南、臺(tái)灣等省(區(qū))(表2)。其中，廣東省面積最大，為96.316 3×103km2，覆蓋67個(gè)縣(市)。根據(jù)以上分析結(jié)果，結(jié)合巴戟天生物學(xué)特性，并考慮自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、藥材主產(chǎn)地栽培和采收加工技術(shù)等條件，建議國內(nèi)陽巴戟天引種栽培研究區(qū)域主要以廣東、廣西、云南、福建為宜。

表2 國內(nèi)巴戟天最大生態(tài)相似度主要區(qū)域

姚輝等人[8]應(yīng)用中藥材產(chǎn)地適宜性分析地理信息系統(tǒng)(TCMGIS)對(duì)巴戟天在國內(nèi)的適宜產(chǎn)地進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明，巴戟天在國內(nèi)的適宜分布區(qū)包括廣東、廣西、福建、海南、云南、貴州、湖南、江西、浙江等省區(qū)，與本研究的研究結(jié)果基本吻合，也與第3次藥材資源普查結(jié)果基本一致。

2.3 巴戟天全球產(chǎn)地區(qū)劃 經(jīng)計(jì)算得知，世界上適宜種植巴戟天的產(chǎn)地面積共238.1×103km2，位于5個(gè)國家，按適宜面積大小排序?yàn)橹袊?、越南、巴西、老撾和加納，巴戟天的最大生態(tài)相似度區(qū)域面積在各國分別為216.9×103km2、15.5×103km2、4.5×103km2、1×103km2和0.1×103km2。其中，中國的巴戟天最大生態(tài)相似度區(qū)域面積最大，占全部適宜面積的91.11%。根據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合巴戟天生物學(xué)特性，并考慮自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、藥材主產(chǎn)地栽培和采收加工技術(shù)等條件，認(rèn)為國際巴戟天栽培區(qū)域主要為中國，引種栽培研究區(qū)域可以考慮越南、巴西、老撾和加納等國。

圖2 巴戟天全球最大生態(tài)相似度區(qū)域分布圖

3 巴戟天品質(zhì)生態(tài)學(xué)研究

藥材品質(zhì)與產(chǎn)地的生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)，不同生態(tài)環(huán)境下生長的藥用植物，會(huì)有不同的品質(zhì)表現(xiàn)。不同產(chǎn)地巴戟天不僅在葉和根的形態(tài)上存在較大差異[4]，同時(shí)在化學(xué)成分含量上也存在較大差異。章潤菁[6]對(duì)32批來自廣東、福建、廣西、海南不同產(chǎn)地的巴戟天藥材進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示蔗糖、耐斯糖含量以廣東最高，1-蔗果三糖含量廣東與福建相近，廣西與海南最低，同時(shí)發(fā)現(xiàn)廣東省中小葉型巴戟天藥材各寡糖含量遠(yuǎn)高于大葉型。證實(shí)了廣東巴戟天道地藥材的優(yōu)良品質(zhì)。劉瑾[9]對(duì)4個(gè)產(chǎn)區(qū)巴戟天水晶蘭苷檢測結(jié)果表明，栽培品含量高于野生品，廣東和廣西兩地含量較高，海南和福建含量較低。丁平等[10]對(duì)巴戟天進(jìn)行HPLC指紋圖譜檢測，發(fā)現(xiàn)不同種質(zhì)資源的巴戟天藥材含蒽醌類化合物化學(xué)組成相似，但相對(duì)比例有明顯的差異。一些研究從巴戟天道地性的分子機(jī)制進(jìn)行初步探索。劉瑾[7]應(yīng)用ITS、trnL-F、matK基因片段對(duì)巴戟天道地產(chǎn)區(qū)與非道地產(chǎn)區(qū)居群間、栽培與野生居群間的分子鑒別，認(rèn)為ITS可作為巴戟天居群間分子鑒別的標(biāo)記。章潤菁[6]對(duì)廣東、福建、廣西和海南不同居群巴戟天葉綠體進(jìn)行測序，發(fā)現(xiàn)在葉綠體基因組水平，廣東與福建遺傳距離較廣西和海南更近，不同產(chǎn)地葉綠體基因組單堿基突變主要發(fā)生在基因間隔區(qū)。然而這些化學(xué)成分含量或DNA序列的差異是否導(dǎo)致巴戟天藥效和質(zhì)量差異，還有待進(jìn)一步研究揭示。

4 討論

巴戟天作為“四大南藥”“十大廣藥”之一，是中藥材常用品種之一。由本研究可知，巴戟天的全球適宜種植區(qū)主要在中國，占全球面積的90%以上。因此，充分利用我國自然地理?xiàng)l件優(yōu)化巴戟天的種植對(duì)于中藥材巴戟天意義重大。

廣東歷來為巴戟天的道地產(chǎn)區(qū)，市場上銷售巴戟天大部分產(chǎn)自廣東[7]。在20世紀(jì)90年代以前，巴戟天的供給還為半野生狀態(tài)；20世紀(jì)90年代初開始，福建的永定、南靖縣一帶，廣東的高要、德慶，廣西的憑祥、欽州等地區(qū)開始有較大面積的栽培。形成目前主要的貨源供應(yīng)基地。目前只有廣東還有大量栽培巴戟天，面積約有萬畝左右，且以德慶縣面積最大，福建亦有少量栽培，而在廣西、海南未有栽培[7]。巴戟天在20世紀(jì)60年代開始進(jìn)行人工栽培并獲得成功，然而目前我國巴戟天的種植技術(shù)仍不完善，在很多種植階段還存在許多問題，種植技術(shù)也并沒有得到推廣[11]。因此，應(yīng)在已有的人工栽培經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，對(duì)巴戟天的種植進(jìn)行深入研究，在擴(kuò)大種植面積的同時(shí)提高品質(zhì)和產(chǎn)量，以保證巴戟天的資源供給。

[1]國家藥典委員會(huì).中華人民共和國藥典(一部)[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2015:81.

[2]林美珍,鄭松,田惠橋.巴戟天研究現(xiàn)狀與展望(綜述)[J].亞熱帶植物科學(xué),2010,38(4):74-78.

[3]唐肖洪.巴戟天的研究進(jìn)展[J].中國現(xiàn)代中藥,2006,8(11):29-30，33.

[4]章潤菁,李倩,屈敏紅,等.巴戟天種質(zhì)資源調(diào)查研究[J].中國現(xiàn)代中藥,2016,18(4):482-487.

[5]陳士林.中國藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃[M].北京：科學(xué)出版社，2017.

[6]章潤菁.不同產(chǎn)地巴戟天資源調(diào)查及質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[D].廣州：廣州中醫(yī)藥大學(xué),2016.

[7]劉瑾.巴戟天道地藥材形成的生態(tài)因子及分子機(jī)制研究[D].廣州：廣州中醫(yī)藥大學(xué),2009.

[8]姚輝,陳士林,謝彩香,等.巴戟天的產(chǎn)地適宜性分析[J].廣州中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2009,26(2):176-180.

[9]劉瑾,徐吉銀,羅進(jìn)輝,等.不同產(chǎn)地巴戟天中水晶蘭苷的含量測定[J].中成藥,2010,32(3):517-519.

[10]丁平,楚桐麗,徐吉銀.不同種質(zhì)資源的巴戟天化學(xué)成分的指紋圖譜研究[J].華西藥學(xué)雜志,2006,21(1):12-14.

[11]孫學(xué)洋,夏超.巴戟天種植技術(shù)[J].北京農(nóng)業(yè),2013,32(30):118.

(2017-04-10收稿 責(zé)任編輯：徐穎)

Global Producing Area of South Chinese Medicine Morinda Officinalis How

Gong Lu1，Wang Peng1，Tan Ruixiang1，Xu Xiangxiang2，Liao Baosheng2，Huang Zhihai1

(1GuangdongProvincialHospitalofChineseMedicine，Guangzhou510006,China; 2InstituteofChineseMateriaMedica，ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100700,China)

Objective:Apply Global geographic information system for medicinal plant(GMPGIS)to predict global producing area of Morinda officinalis.Methods:Seven key factors，such as annual mean temperature，mean temperature of warmest quarter，mean temperature of coldest quarter，annual precipitation，annual mean radiation，annual mean relative humidity and soil type were used to get the ecological suitability area based on 100 distribution sites of Morinda officinalis.Results:In the end，we found that China，Vietnam，Brazil，Laos and Garner etc.are main countries having optimum producing areas for Morinda officinalis.Conclusion:China was the main producing area.Guangdong，F(xiàn)ujian，Guangxi，Hainan and other provinces were suitable for planting this TCM.We should pay attention to the research on the artificial cultivation of Morinda officinalis to provide scientific guidance for its planting.

Morinda officinalis；Ecological suitability；GMPGIS；Distribution

廣東省中醫(yī)院專項(xiàng)(編號(hào)：2015KT1817)——嶺南中草藥DNA條形碼分子鑒定和生態(tài)適宜性研究；中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥健康服務(wù)專項(xiàng)(編號(hào)：ZZ0908067)——200余種嶺南中草藥DNA條形碼研究

黃志海，主任中藥師，研究方向：中藥資源與質(zhì)量控制，E-mail：1925196926@qq.com

[R282.2]

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2017.05.006