“发汗”是道地药材产区传统加工炮制技术之一,是产地初加工长期生产实践和经验积累的智慧结晶。即将新鲜药材稍加热或部分干燥后,堆积发热,使其内部水分向外蒸发,凝成水珠附于药材表面,如出汗,故称为“发汗”[1]。研究表明,“发汗”加工可使药材内部水分重新分布,加快干燥速度;促进药效成分的生物与化学转化;改善药材外观、质地、气味、药性等,进而影响药理作用等[2-5]。随着温、湿度变化,“发汗”过程中药材的微生物群落结构和多样性也发生变化,进而改变药效成分及药理作用[6-10]。
丹参为唇形科丹参属植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge.的干燥根和根茎,具有活血化瘀、通经止痛、清心除烦、凉血消痈之功[11]。丹参“发汗”后,药材条直,表面呈暗红棕色,断面变紫,目前,中江丹参道地产区仍有沿用“发汗”加工法的传统,明代李时珍认为“丹参,其根皮丹而肉紫”[12],而中江丹参经“发汗”处理断面多为棕褐色或紫褐色,通常被认为是质量上乘的性状指标[13-15]。目前,关于中药“发汗”过程中微生物群落结构特征及其对药效成分影响的相关研究较少。因此,本研究采用高通量扩增测序技术,探索“发汗”过程中江丹参药材的微生物群落特征及变化规律,并结合化学品质分析,深入探究优势微生物群落与中江丹参药效成分之间的相关性,旨在寻找影响中江丹参药材品质相关的优势微生物群落,为中江丹参“发汗”这一特色产地加工技术的科学内涵提供理论依据。
Analytik Jena-q Tower 2.2 型荧光定量 PCR 仪,德国 Analytik Jena AG 公司; Agilent 1260 型高效液相色谱仪,美国 Agilent 公司; Agilent Zorbax Eclipse Plus C18 色谱柱( 250 mm × 4.6 mm , 5 μm ); XS205 型电子分析天平,十万分之一,瑞士 Mettler Toledo 股份有限公司; KQ2200 型清洗器,昆山市超声仪器有限公司; DHG-9240 型电热恒温鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司; BSA224S 型电子分析天平,万分之一,德国 Sartouris 股份有限公司; DFY-200 型摇摆式高速万能粉碎机,浙江温岭市林大机械有限公司;药典筛,四号筛, 0.25 μm 孔径,浙江上虞市道墟化验仪器设备厂;微孔滤膜, 0.45 μm 孔径,有机尼龙 66 ,天津市科亿隆实验设备有限公司; c-DNA 提取试剂盒,北京艾德莱生物科技有限公司。
1.2.2 药材及加工处理 丹参样品于 2023 年 2 月采集于四川省德阳市中江县集凤镇小脚坡村( E104°67′ , N31°03′ ),选取同一农户、同一地块中江丹参植株若干,除去地上部分,取中江丹参地下根和根茎,趁鲜带回,经四川省中医药科学院李青苗研究员鉴定为唇形科丹参属植物丹参 S. miltiorrhiza Bge. 的根及根茎。通过混样将所有地下根和根茎平均分为 10 份,随机取其中 2 份,设置为实验空白样品,不作任何处理。
本实验以丹参大部分根茎断面变棕褐或紫褐色,作为评定“发汗”结束的标准。模拟中江丹参种植农户的传统“发汗”方式,总计堆置“发汗”时长为 10 d 。设定“发汗”每满 5 d 取样 1 次,第 1 次取样后将样品敞开摊晾 2 d ,再次“发汗” 5 d ,完成第 2 次取样。样品共计 21 个,分别标记为 A (新鲜样品, 0 d )、 B (第 1 次发汗 5 d ,各样品分别编号 B1 ~ B10 )、 C (第 2 次发汗 5 d ,各样品分别编号 C1 ~ C10 )。各样品取后立即存放在 −80 ℃ 低温冰箱中 冷冻,备用。样品信息见表 1 。
中江丹参“发汗”过程中样品的真菌 ITS 区及细菌 V1 ~ V9 区基因测序,由成都丹凤科技有限公司完成。将所有待测样品在无菌条件下用液氮研磨仪研成细粉后,平均分为 3 份,用 c-DNA 提取试剂盒按照试剂盒的使用说明,提取 DNA[16-17] ,用 1% 琼脂糖凝胶电泳检测其质量。
所有样品的 PCR 产物用 2% 琼脂糖凝胶电泳检测,参照电泳初步定量结果,对目的条带使用索莱宝公司提供的凝胶回收试剂盒回收产物, PCR 产物用 Analyti Kjena-q TOWER 2.2 型荧光定量 PCR 仪进行检测定量。之后按照每个样本的测序量要求,进行相应比例的混合。
将测序结果在 LC-Bio 公司提供的 Illumina NovaSeq 平台上进行分析。使用 Pear 合并读取配对端。根据 fqtrim ( v 0.94 )获得高质量清洁标签的条件。筛选嵌合序列采用 Vsearch 软件( v 2.3.4 )。使用 DADA 2 进行去重复后,得到特征表和特征序列。然后选择所有的样品统一按最小样本序列数进行抽平分析,基于抽平后的数据,使用 QIIME 2 软件计算 α 多样性指数与 β 多样性指数分析,采用 R 软件( v3.5.2 )绘制分析图片,基于分类学信息,对各个分类水平上的群落结构进行统计分析。
(1)水溶性成分: 取丹参素钠、迷迭香酸、紫草酸、丹酚酸 B 对照品,精密称定,加 75% 甲醇制成含丹参素钠 2.42 mg/mL 、迷迭香酸 0.53 mg/mL 、紫草酸 0.34 mg/mL 、丹酚酸 B 0.19 mg/mL 的混合对照品溶液,即得, 4 ℃下保存。
(2)脂溶性成分: 取二氢丹参酮 I 、隐丹参酮、丹参酮 I 、丹参酮 II A 对照品,精密称定,加甲醇制成 含二氢丹参酮 I 0.83 mg/mL 、隐丹参酮 1.75 mg/mL 、丹参酮 I 1.24 mg/mL 、丹参酮 II A 2.48 mg/mL 的混合对照品溶液,即得, 4 ℃下保存。
(1)水溶性成分: 取丹参粉末(过 4 号筛)约 0.25 g ,精密称定,置具塞锥形瓶中,精密加入 75% 甲醇 25 mL ,密塞,称定质量,超声处理(功率 140 W 、频率 42 kHz ) 40 min ,放冷,再称定质量,用 75% 甲醇补足减失的质量,摇匀,滤过,过 0.45 µm 微孔滤膜,即得水溶性成分供试品溶液。
2.4.4 线性关系考察 精密吸取“ 2.4.1 ”项下对照品溶液 1 、 3 、 5 、 10 、 15 、 17 µL 进样分析,在“ 2.4.3 ”项色谱条件下测定,以对照品溶液含有量为横坐标( X ),相对峰面积为纵坐标( Y )进行线性回归,得回归方程:丹参素钠 Y = 46.275 X - 0.585 3 , r = 0.999 9 ,线 µg ;迷迭香酸 Y = 682.740 X - 0.257 7 , r = 0.999 9 ,线 µg ;紫草酸 Y = 4 718.20 X + 149.85 , r = 0.999 9 , 线 µg ;丹酚酸 B Y = 12 421.0 X + 215.69 , r = 0.999 8 ,线 µg ;二氢丹参酮 I Y = 2 365.2 X + 487.74 , r = 0.999 9 ,线 µg ;隐丹参酮 Y = 2 424.4 X + 2 542.2 , r = 0.999 8 ,线 µg ;丹参酮 I Y = 6.031 8 X + 7.171 3 , r = 0.999 8 ,线 µg ;丹参酮 II A Y = 1 661.10 X + 1 287.50 , r = 0.999 7 ,线 µg ;结果表明,各成 分在各自质量浓度范围内呈良好的线 高通量测序数据统计及 α 多样性统计 通过对中江丹参“发汗”过程中,不同取样时间点样品进行微生物群落结构和多样性测序分析质控后,线 条有效序列,平均每个样本具有 ( 80 835 ± 41 742 )条。细菌共 78 666 条有效序列,平均每个样本具有( 76 770 ± 7 490 )条。每个样品的覆盖率均在 95% 以上,表明测序深度均已覆盖到测试样品中的大部分物种,具有可靠的数据质量。对于线 样品具有较高的 Shannon 均匀度指数( 4.99 ),具有较高的 Chao l 指数( 258.00 ),表明此时真菌群落多样性高;此时真菌物种也最为丰富,说明 9 号样品的发汗条件(室外光照空旷,黑色塑料薄膜覆盖,堆置高度 20 cm )在发汗时间 5 d 时,真菌的物种总数和种类明显增加,这可能与此“发汗”条件创造的湿热环境适宜药材中内生真菌快速生长繁殖有关。且折线图显示 Chao l 指数估计发汗 10 d 的所有样品真菌群落丰度显著高于其他样品。结果见图 3 。
由图 4 可知,Chaol 指数估计发汗5 d 的样品细菌丰度普遍较大,并显著高于0 、10 d 的样品,说明在“发汗”5 d 左右样本中细菌物种总量最高,群落组成最复杂;此外,8 号发汗条件(室外光照空旷,黑色塑料薄膜覆盖,堆置高度15 cm )的样品Chao l 指数显著高于其他发汗条件样品。Shannon 均匀度指数显示8 号发汗条件的样品细菌多样性显著高于其他发汗条件样品,并在发汗5 d 时出现最大值(3.38 ),这可能是由于新鲜丹参室外覆膜堆置,加之黑色薄膜聚热较强,为药材表面适合高温生长的细菌创造了活动繁殖的条件。
2.5.2 “发汗”过程中丹参样品微生物群落结构组成及变化规律 将不同“发汗”时间点的微生物根据总的测序结果进行筛选并计。