陈皮以广东所产的广陈皮为佳，广陈皮又以新会陈皮品质上乘。新会陈皮与其他陈皮有何不同？其“道地性”又因何而来？
近日，华南农业大学与华大生命科学研究院合作在国际学术期刊Microbiome发表了题为“Soil conditions and the plant microbiome boost the accumulation of monoterpenes in the fruit of Citrus reticulata ‘Chachi”的研究论文，该研究通过植物转录组、代谢组以及宏基因组等多组学方法联合揭示了广陈皮道地产区特殊的土壤环境以及微生物组成促进广陈皮活性成分单萜合成和积累的生物学机制，揭示了新会陈皮“道地性”的成因。
该成果在解析广陈皮道地性形成机制上取得了理论突破，为中药材后续的菌肥开发、有益微生物分离、品质提升提供了科学依据，也为广陈皮中药材产业的高质量发展提供了重要保障。
图源丨Microbiome期刊官网
科学阐述新会陈皮“道地性”的成因
广陈皮特指种植于广东新会地区的芸香科柑橘属茶枝柑(Citrus reticulate ‘Chachi’) 的果实的果皮，是广东省首批立法保护的八大岭南中药之一。其中，黄酮类和萜烯类化合物是广陈皮中重要的两大类功效成分，在广陈皮的品质评定和临床疗效中起着重要作用，其含量可作为评价陈皮是否“道地”（即高品质的正宗商品）的重要指标之一。
本研究采集道地产区（广东新会）和非道地产区（广东惠州、台山和广西玉林）等7个果园的样本，采用多组学方法，从“土壤养分-根系微生物-植物基因调控模式”三个维度系统地研究了广陈皮功效成分——单萜合成的关联调控机制，揭示了新会陈皮“道地性”的成因。
茶枝柑样本采集示意图
Q1. 道地产区和非道地产区茶枝柑果实中的挥发油成分有哪些差异？
通代谢组检测发现，在茶枝柑果皮中存在18种不同类型的挥发油成分。其中7种单萜（包含β-月桂烯、α-蒎烯、β-蒎烯、α-萜品烯等）成分的含量在道地产区显著高于非道地产区。果皮中的这些单萜成分具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎和抗肿瘤的功效，是广陈皮中的重要的活性成分，可以作为广陈皮原材料质量评价的指标。
道地产区和非道地产区茶枝柑果皮中挥发油成分的区别
Q2. 相同的品种，不同种植区域，茶枝柑基因表达会有哪些不同？
通过检测根、叶、果实中的基因转录差异发现，萜类合成相关的基因、盐胁迫相关基因以及免疫反应相关的基因在道地产区高表达，且这些高表达的基因与7种单帖成分的含量呈现显著正相关。说明这些基因的表达可能影响道地产区单萜成分的积累。另外，道地产区根样本中生物和非生物胁迫反应相关的基因数量比非道地产区的更多，说明道地产区和非道地产区土壤中的生物（如微生物组成）和非生物环境（土壤养分）条件可能不同。
道地产区根系高表达基因与7种单萜成分呈现显著正相关
Q3. 土壤养分如何影响茶枝柑有效成分的合成与积累？
土壤养分与中药植物次生代谢物产物的形成和积累相关，另外逆境胁迫也会提高植物次生代谢产物的合成。通过对比实验，团队发现新会地区的土壤中具有较高的营养元素和盐度。通过进一步将土壤养分与根系高表达的基因进行关联分析，科研人员发现，道地产区特殊的土壤环境(如高盐、Mg、Mn和K)通过促进植物盐胁迫响应基因的表达和萜烯骨架合成酶活性，促进了单萜类合成与积累。
Q4.根系微生物组成调节茶枝柑品质成分合成和积累的生物学机制？
根系微生物组成可以调节植物营养吸收，帮助植物抵御逆境胁迫，影响药用植物功效成分的合成。研究团队在新会产区的根际土壤中，发现大量微生物的基因组中存在与耐盐、萜类合成的相关基因，这说明根系微生物具备耐盐特性，且具备合成萜类化合物的潜能。
合成菌群接种试验证实道地产区特有耐盐微生物促进了茶枝柑单萜合成
通过关联分析，科研人员鉴定出与单萜含量显著相关的根际和根内微生物类群。通过合成群落（SynCom）实验进一步证实，根际土壤中的链霉菌Strep-4通过与宿主免疫系统相互作用，激活萜烯合成并促进单萜积累。而来自具有萜烯合成潜力的根内生菌可能通过提供单萜前体来增强茶枝柑中单萜的积累。这些研究表明根际土壤和内共生细菌通过触发植物免疫反应或为植物提供单萜合成中间产物共同促进了茶枝柑果实中单萜类化合物的积累。
土壤化学性质和微生物介导的对单萜积累的影响
Q5.特殊的土壤环境和微生物类群源自哪里？
正所谓：“一方水土养一方陈韵”，从地理上看，广陈皮的道地产区新会地处珠江三角洲西南部的银洲湖畔，正是西江支流、潭江、银洲湖出海口的交汇之处，由此形成独有的“三水融通”“咸淡相交”的水土特色，决定了新会土壤兼备丰富水分、沉积机质和海水盐类成等质量道地性物质来源，同时引入了大量耐盐胁迫的微生物类群，造就了新会陈皮独一无二的产品品质。
新会陈皮·实至名归的品质王者
道地性指药材的质量价值对产地自然和人文环境的依赖，是古代药物标准化的概念，是传统优质中药材的代名词， 素有“非道地药材不处方，非道地药材不经营”的说法。而随着大健康产业的进一步发展，全国陈皮市场仍处于蓝海阶段，不少资本都想要入场来分一杯羹，“其他产区的陈皮与新会陈皮的功效一样”、“异地种植的新会茶枝柑制成的陈皮价值一样”等诸多枉顾道地药材的质优效佳的说法层出不穷。
事实上，新会陈皮品质之优并不是新会人民的自夸，而是古往今来经众多名医、典籍认可。
明《雷公炮制药性解》李中梓：产广中，陈久者良；
清《广州府志》张嗣衍等：橘皮入药以广陈皮为贵，出新会者最良；
清《植物名实图考》吴其濬: 今以广东新会者为天下冠；
民国《药物出产辨》陈仁山：陈皮，产广东新会为最，四会、潮州、四川所产者，俱不适用；
此次，华农与华大研究院这一科研合作成果，在解析广陈皮道地性形成机制上取得了理论突破，为中药材道地性评价提供了全新思路，也为新会陈皮的道地性品质提供了有力的科学佐证。
据官网资料显示，上述研究工作得到了岭南现代农业科学与技术广东省实验室科研项、广东省重点领域研发计划项目、广东省现代农业产业技术创新团队专项资金和“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目的资助，可见其科研成果具备相当的权威性和应用前景，对新会陈皮的道地溯源体系而言，也有一定的积极作用。
文章参考:
1.新会陈皮因何成为品质王者？华大联合华农揭示背后科学机理——今日头条 华大集团BGI
2.华南农业大学与华大生命科学研究院合作利用多组学技术揭示中药材广陈皮道地性形成机制——BioArt植物
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