中药材的质量是中药实现现代化、产业化、国际化的关键。但由于药用植物的生长和次生代谢过程受自然环境、栽培管理措施等多种因素的影响，中药材中次生产物含量“稳定、可控”成为一个难点。探讨药用植物次生代谢产物积累变化的内在规律及其影响因子，探索符合药用植物次生代谢物积累内在规律的代谢调控机制，将促使中药材的质量控制建立在科学的理论之上，对于提高活性物质含量、保证药材质量、稳定临床疗效等具有重要意义。
故需研究自然环境、栽培管理措施等因素与药用植物次生代谢产物种类和含量的相关性，确定影响次生产物积累的主要生态因子，并进一步揭示其生物合成机制。虽然阐明次生代谢途径是调控药用植物次生代谢产物合成积累的关键，然而由于其复杂性，一时难以达到令人满意的效果。但是，植物次生代谢产物能作为治疗人类疾病的药效成分，是人类利用了其某些理化特性；同为需氧生物，植物和人类有时面临着相同的问题，同时又有类似的解决方法。如果从某些植物次生产物在药理试验中的作用入手，联系其在植物体内的可能生理生化作用来探讨调控其在植物体内含量的途径，可能会为次生代谢产物的代谢调控提供新思路和方法。
本项工作通过野外调查采样、大田和控制栽培及室内分析等手段，以植物次生代谢理论为基础，结合药理学、自由基生物学和自由基医学以及植物逆境生理生态学等学科的研究基础，研究了柴胡的主要药效成分（柴胡皂苷和挥发油）对环境条件的响应规律及其次生代谢的可能调控机理，取得了如下主要结论：
1．通过建立的柴胡HPLC皂苷类成分指纹图谱，检出了18个特征峰作为定性鉴别的指标峰，能简便、快捷的鉴别不同种柴胡药材；发现11个批次柴胡的柴胡皂苷a（SSa）、柴胡皂苷d（SSd）、柴胡总皂苷含量及其指纹图谱中18个共有峰总峰面积相互之间存在极显著正相关关系，SSa或SSd均可作为柴胡中柴胡皂苷类成分的质控指标成分，提出建立柴胡药材质量综合评价体系的思路。
2．通过施肥和环境因素分析，发现氮、钙和锰元素是影响SSa、SSd和柴胡总皂苷含量的主要矿质元素。施用氮磷肥对于促进SSa和SSd的积累具有重要作用，而且可在一定程度上减轻干旱胁迫对SSa和SSd总产量的不利影响。年平均气温、七月平均气温、无霜期和SSa、SSd、柴胡总皂苷含量之间存在显著或极显著的正相关关系，尤其较高的七月平均气温对柴胡皂苷积累具有重要促进作用。气温日较差是影响SSd和柴胡总皂苷含量和产量的主要气候因子，而平均风速是影响SSa含量和产量的主要气候因子，且均为负向作用。中度干旱显著提高柴胡根系柴胡皂苷含量。
    3．柴胡根系具有较强的抵御水分亏缺的能力。SSa和SSd含量随干旱程度加重而上升，但在严重干旱条件下或复水后下降。而且从适宜水分条件到中度干旱条件，SSa和SSd含量的上升伴随着O2-含量和超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的增强。值得注意的是，体外抗氧化试验表明柴胡根系甲醇提取液的抑制脂质过氧化能力与SSa、SSd含量正相关，其中与SSd含量的相关系数达到显著水平。由以上结果可以推测柴胡根系具有较强的抗氧化保护机制以适应干旱逆境，而且干旱诱导的柴胡根系SSa和SSd积累可能是受到活性氧的刺激，由于其较强的抑制脂质过氧化能力而减轻干旱造成的氧化伤害。另外，通过不同浓度外源H2O2直接处理柴胡幼苗根系，发现其可诱导柴胡皂苷含量升高，同时也促进了脂质过氧化以及SOD、APX活性增强。而在PEG导致的渗透胁迫条件下，施加外源AsA能降低MDA和H2O2含量，在一定程度上抑制脂质过氧化，但同时显著降低SSa和SSd含量。表明氧化胁迫条件利于柴胡皂苷积累，控制柴胡根系细胞氧化还原程度可在一定程度上对柴胡皂苷含量进行调控。
4．柴胡根系的挥发性成分以醛类物质为主体，其相对含量之和占总挥发性物质的57.24％－91.30%。不同产地样品的挥发油组分和相对含量差异悬殊，证明挥发油组分和相对含量因环境变化较大。在干旱复水进程中，大部分共有组分在适宜水分条件下相对含量最高，随干旱进程而下降。在干旱条件下2-甲基丁醛、正戊醛、正己醛、正壬醛和2-戊基呋喃的相对含量较高。在干旱复水进程中诱导产生29种新挥发性成分，而且其中多种为具有抗虫抗菌活性的物质。在干旱复水进程中共有组分的相对含量变化与LOX活性、脂质过氧化程度没有显著相关性，但LOX对于干旱复水过程中新诱导产生的挥发性组分及其含量变化具有重要影响。

关键词：柴胡；干旱；脂质过氧化；柴胡皂苷；挥发油