植物次生代谢物在人类生活中有十分重要的作用,在植物体内含量多少受多个生态因子共同影响。近些年来,植物生理生态研究者逐渐认识到植物次生代谢产物广泛的生物学效应,如化感作用、生物驱虫等,研究这些化合物在植物生命活动以及生态系统中可能扮演的角色成为国内外植物生理与生态学者们的研究热点。植物在转变成药用植物的栽培过程中,经历了生态系统的转变,从原来的生态系统转变为农业生态系统。生物多样性变少,人类活动影响的增加,如果忽视药用植物在多种生物和环境作用下形成的特殊代谢途径,改变植物的生长环境,减少药用植物与原来生境的交互作用,长期种植,必定会使原来的与其生境“交流”能力降低,而药用植物次生代谢强度正和植物与生境间的“交流”作用密切相关。玄参具有凉血滋阴、泻火解毒之功效,随着中药产业化的快速发展,使用和需求量日益扩大。与其它药用植物相比,可以说玄参次生代谢的影响因素的研究才刚刚起步,探索不同生态因子对玄参次生代谢的影响对玄参的理论研究和生产应用都具有十分重要的作用。因此,借鉴其它药用植物的如红豆杉、丹参、柴胡等研究成果,对我国栽培的玄参通过调查采样、智能气候培养箱培养以及室内分析等研究手段,以植物次生代谢理论和植物生理生态学等学科的研究为基础,详细研究了不同生态因子对玄参次生代谢物含量的影响,主要取得了以下结论:(1)全国八个产地:河北安国、陕西杨凌、陕西镇坪、湖北巴东、湖南龙山、重庆南川、浙江东阳和浙江仙居的玄参中主要活性成分,如梓醇、桃叶珊瑚苷、哈巴苷、哈巴俄苷和肉桂酸,含量差异显著。年降水量和七月平均气温对玄参次生代谢物含量影响较大。降雨量通常对植物蒸腾作用和生长发育影响较大,而对光合作用影响较小。在一定范围内,降雨量减少可以为玄参提供了相对较多的碳水化合物用于次生代谢,所以玄参中次生代谢物含量增加。七月是玄参由营养生长向生殖生长转化的时期,较高的温度促使玄参消耗较多的碳水化合物用于生殖生长,进而减少次生代谢的前体物质,所以次生代谢物含量降低。(2)对于幼苗期玄参来说,从抗氧化保护酶活性变化过程来看,不同生态型表现出不同的抗旱性,来自于河北安国生态型抗旱性最强,重庆南川的生态型次之,浙江东阳的生态型最弱。水分胁迫对玄参次生代谢物含量有重要影响,轻度水分胁迫可促进哈巴苷和哈巴俄苷的合成,较重的水分胁迫可促进梓醇和桃叶珊瑚苷的积累。水分胁迫不利于肉桂酸的合成和积累。水分胁迫引起次生代谢物含量的变化可能与超氧自由基浓度变化有关。(3)对于盛花期玄参来说,由于高温胁迫破坏了叶片的光合系统,造成叶绿素荧光值下降,合成的碳水化合物减少,而玄参生殖生长也需要消耗大量的碳水化合物,所以会引起合成次生代谢物的底物减少,造成次生代谢物含量下降的结果。在五种化合物中,哈巴俄苷含量对高温胁迫最敏感。盛花期玄参能够忍耐短时间的高温胁迫,不同的来源的生态型耐高温胁迫能力不同,来自重庆南川的耐高温胁迫能力最强,浙江东阳的次之,河北安国的最弱,这与它们长期适应当地气候有关。(4)茉莉酸甲酯和水杨酸作为两种比较常见的具有生物活性的化合物,其溶液胁迫都能引起玄参叶片超氧阴离子浓度和抗氧化酶活性变化,前者能够使超氧阴离子浓度持续上升和次生代谢产物如梓醇,哈巴苷,桃叶珊瑚苷和哈巴俄苷含量上升,而水杨酸胁迫只能使超氧阴离子浓度短时间上升,而对玄参次生代谢无明显诱导作用。(5)茉莉酸甲酯作为植物信息激素的一种,外源添加可以起植物的防御性反应和促进次生代谢活动。利用茉莉酸甲酯溶液短期浸泡玄参鲜根和组织,可显著提高梓醇、哈巴苷、桃叶珊瑚苷和哈巴俄苷的含量。在人工栽培药用植物过程中,合理使用植物信息激素恢复药用植物的次生代谢潜能,必将安全的、有效的和稳定的提高植物药材的质量。(6)病源微生物的入侵,通常会引起植物的防御性反应。由经高温灭活的杨树溃疡病菌、棉花枯萎病菌、烟草赤星病菌、南瓜枯萎病菌和白菜黑斑病菌的制成诱导子对玄参无菌苗进行诱导试验,结果表明只有杨树溃疡病菌诱导子具有较强的诱导玄参次生代谢物含量增加的活性。通过进一步试验发现,由灭活的杨树溃疡病菌制成诱导子,可显著提高玄参组织中的次生代谢物,如梓醇、桃叶珊瑚苷、哈巴苷和哈巴俄苷含量。四种化合物含量在诱导处理最合适浓度有所不同,诱导处理后含量变化规律各不相同,它们在玄参体内可能存在相互转化的机制。