通关藤为萝孽科牛奶菜属植物通关藤Marsdeniatenacissima(Roxb.)Wight et Am的干燥藤茎,性寒,味苦,入肝、肺、胃经,具有清热解毒、消炎镇痛、止咳平喘等功效。现代药理实验证明,通关藤提取物中含有多种C21甾体皂苷类化合物,具有诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞生长、提高人体免疫功能等作用,以通关藤为原料药材研发而成的消癌平制剂已成为治疗恶性肿瘤的一线药物,临床疗效非常显著。通关藤在我国主要分布于西南部喀斯特地貌地区,原料药材几乎全部依赖于野生资源的采伐。由于生长地的气象条件、土壤特性、水质等因素存在较大区别,通关藤药材品质在产地间差异较大,这给通关藤制剂的临床应用带来较大的安全隐患,因此,通关藤产地鉴别技术及品质评价体系亟待建立。本研究着力于构建不同产地通关藤药材的溯源模型,研究结果不仅对通关藤药材的产地鉴别和品质评价具有重要意义,而且可为其他药材的产地溯源提供参考。为探讨不同溯源技术对通关藤产地鉴别的可行性,本研究通过对云南、贵州、广西及四川4省份10地区的通关藤野生资源进行调查和样品收集,利用电感耦合等离子体发射光谱法测定不同产地通关藤中27种矿物元素的含量,利用红外光谱和近红外光谱指纹技术测定不同产地通关藤样品的红外和近红外光谱特征,利用液相色谱技术测定通关藤中6种化学成分的含量,并结合小波去噪、导数、多元散射校正、标准正态校正等信号预处理手段和主成分分析、聚类分析、逐步判别分析、径向基神经网络、支持向量机等计量学模型,系统地研究不同产地通关藤生境特征、矿物元素含量特点、红外及近红外光谱特性、化学成分差异以及它们对产地鉴别效果的响应。研究得到以下主要结论:(1)通关藤是一种区域性分布的药用植物,其野生资源受到严重破坏,分布区域和资源蕴藏量有较为明显的萎缩,亟待进行产地保护和可持续利用。通关藤生长于气候温暖、光照良好的喀斯特地貌地区,海拔范围限于500～1800 m,对坡度和坡向有一定的选择性(陡峭且向阳的山坡为宜),无典型的伴生植物或攀附物,对生长地的土壤类型和肥力状况也无明显要求。该植物的叶片、株高、年生长量等生物学性状个体间差异较大,但随着生长年限的增加(一般为5年之后),各种指标趋于稳定。通过实地详查和估算,我们计算出西双版纳州通关藤资源蕴藏量约为529.2t、普洱市蕴藏量约为175.7t、百色市蕴藏量约为349.5 t、黔西南州蕴藏量约为167.0t、西昌市蕴藏量约为0.48 t,资源蕴藏量相对匮乏,难以满足日益增长的市场需求。通关藤在繁育系统方面存在花而不实的现象,很少在其母株附近发现实生苗,但该植物无性繁殖能力较强,节间处的不定根和不定芽较多,因此我们建议筛选通关藤优质种源并建立无性繁殖体系。(2)采用微波消解-ICP-AES法对4省份10地区128份通关藤样品中Sn、Be、AS、Na、Mg、Al、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Bi、Ni、Hg、Cu、Zn、Se、Si、Cd、Sb、Ba、Ti、Pb、Zr和Sr元素的含量进行测定,并结合方差分析、主成分分析、聚类分析、径向基神经网络、支持向量机等计量学方法,揭示不同产地通关藤中矿物元素种类和含量特点,并对其进行产地溯源及品质评价。研究结果表明,不同产地通关藤药材中矿物元素的含量差异较大且带有各自的地域特点,其中有21种元素在地区间的差异达到显著水平。矿物元素溯源模型对产地鉴别效果的排序为:SVM-grid>SVM-ga>RF>RBF-NN>SLDA>SVM-pso。支持向量机结合网格算法模型对云南省、贵州省、四川省和广西壮族自治区的通关藤样品有较高的识别度和鉴别能力,其预测集的正确率高达100%,说明多元素含量分析结合计量学溯源模型可以有效的对通关藤药材进行产地鉴别。(3)采用FT-IR法对不同产地通关藤药材进行红外光谱分析,建立通关藤FT-IR指纹图谱,并对该图谱进行了表征解析、相似度计算及计量学评估。通过分析多种模式识别技术和光谱信号预处理方法,最终确立适合通关藤产地鉴别的模型。结果表明,不同产地通关藤药材的FT-IR图谱相似度较高,无法直接进行区分和鉴别,但运用适当计量学方法可将不同区域的样品进行正确分类,从而实现通关藤药材的产地溯源。FT-IR溯源模型对通关藤产地鉴别效果的排序为:KNN>RF>SVM-ga>SVM-pso>SVM-grid>RBFNN,并发现小波去噪是通关藤FT-IR图谱最佳的信号处理方法。KNN算法与小波去噪相结合的方法能够成功的用于通关藤的产地溯源,其训练集和预测集的正确率均达到100%。(4)采用FT-NIR法分析不同产地通关藤样品的近红外光谱特征,并借助特征峰表征解析、主成分分析、支持向量机、人工神经网络等计量学方法和导数、多元散射校正、小波去噪等信号预处理手段,初步分析不同产地通关藤药材在近红外图谱上的差异,并探讨模式识别技术对其产地鉴别的可行性。研究结果表明,不同区域来源的通关藤样品FT-NIR图谱存在一定的差异,通过适当的信号预处理方法和化学计量学模型能够对产地作出较为准确地识别和判断。FT-NIR溯源模型对通关藤产地鉴别效果的排序为:SVM-grid>KNN>SVM-ga>SVM-pso>RF>RBFNN。网格算法优化的支持向量机判别模型(经小波去噪处理)对不同地域来源通关藤药材具有较好的识别效果,其训练集和预测集的正确率高达99.4%和96.4%。(5)采用高效液相色谱法测定不同产地通关藤药材中通关藤苷G、通关藤苷H及绿原酸的含量,将其与地理气象因素和土壤特性因子进行主成分分析、回归分析及相关性分析,并对不同产地药材进行初步质量评价。研究结果表明,不同产地通关藤药材中通关藤苷H含量差异最大,最高的为四川省德昌县样品,其平均含量高达0.1410%,最低的是云南省勐腊县样品,平均含量仅为0.0159%,相差近10倍;通关藤苷G含量差异较大,最高的仍为四川省德昌县样品,平均含量为0.0980%,最低的是贵州省兴义市样品,平均含量为0.0334%,两者相差约3倍;不同产地通关藤绿原酸平均含量在0.2800%～0.7427%之间,四川省德昌县样品含量最高,云南省宁洱县含量最低。相关性分析表明,通关藤苷G与年均降水量呈现显著负相关;通关藤苷H与纬度呈现显著正相关,与相对湿度和年均降雨量呈现显著负相关;绿原酸与土壤中Cu元素的含量呈现显著正相关。逐步回归分析结果显示通关藤G含量的预测变量为年均降雨量,通关藤H含量的预测变量为相对湿度和七月最高温,绿原酸含量的预测变量为Cu元素含量。(6)建立比色法测定通关藤药材中总黄酮、多糖与总酚酸含量的方法,并将其与地理气象因素和土壤特性因子进行主成分分析、线性回归分析及相关性分析。为了探索最佳提取条件,本研究通过单因素和Box-Behnken中心组合试验,对提取工艺条件进行优化。研究结果表明,不同产地通关藤药材中总黄酮、多糖与总酚酸的平均含量分别在3.34%～9.80%、1.59%～9.10%及2.80%～7.43%之间,产地间含量差异较大,四川省德昌县样品三种化学成分的平均含量最高。总黄酮含量与年均降水量呈现显著负相关;多糖含量与纬度及Cu元素呈现显著正相关,与相对湿度和年均降雨量呈现显著负相关。逐步回归分析结果显示总黄酮和多糖含量的预测变量为年均降雨量,总酚酸含量的预测变量为Cu元素。