同一味大黃，為何功效不同？

近日，西安交通大學藥學院王戌梅教授課題組以中藥大黃為研究對象，基于團隊此前發表的高質量掌葉大黃基因組數據，開展有參群體轉錄組學和群體代謝組學研究。首次從種內演化視角揭示了大黃品質差異的形成機制，研究成果發表在《植物雜志》。

大黃是我國傳統大宗藥材之一，具有瀉下攻積、清熱瀉火等功效，不同產地的大黃在外觀、有效成分積累和藥效上存在差異，但其背后的遺傳機制尚不明確。

西安交通大學研究團隊通過對31個產區、150份大黃樣本開展多組學分析，首次證實現存大黃基原植物可劃分為東部（E）、西北（NW）、西南（SW）三大遺傳譜系，其分化可追溯至上新世晚期（約231萬年前）至更新世早期（約167萬年前）。這一發現與青藏高原地區的造山運動及氣候震蕩過程高度吻合，揭示地質運動和氣候變化對藥材品質形成的塑造作用。

傳統分類學中，大黃的基原植物（唐古特大黃、藥用大黃和掌葉大黃）均被視為獨立物種，但該研究結果表明，各物種在遺傳層面并未形成明確界限，進一步肯定了團隊此前提出的“掌葉大黃復合體”概念，主張將大黃基原植物視為同一物種的不同演化譜系，為中藥基原植物物種界定提供了新的研究范例。

中藥大黃的品質差異及其遺傳學基礎。西安交通大學供圖

大黃基原植物不同譜系間個體的基因表達和代謝產物積累間存在顯著差異，因此，研究結果從遺傳層面證實了群體分化是驅動大黃品質差異形成的核心因素之一。其機制可概括為：地理隔離引發遺傳分化→關鍵代謝通路基因表達的調控→代謝物合成積累發生變異→最終形成藥材品質差異。這種從遺傳到表達再到成分的“鏈條式”機制不僅有助于理解藥材品質差異的成因，也為優質藥材的種質選育和質量控制提供了科學依據。

該研究不僅顛覆了傳統藥材物種分類體系，更建立起“遺傳分化-基因調控-代謝合成”的全鏈條解析模型，為道地藥材的質量控制從經驗判斷邁向精準設計提供了關鍵技術支撐。

相關論文信息：https://doi.org/10.1111/tpj.70417

https://doi.org/10.1186/s12870-024-04972-2