丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）是唇形科鼠尾草属植物,以干燥的根及根茎入药。丹参在我国地理分布较广,各产地生态条件、种源及栽培技术等因素的差异导致了丹参药材品质的差异。为了揭示丹参药效成分区域差异的生态学机制,本研究分三个层次进行了系统试验研究:（1）将同一种源丹参种苗移植到我国不同地理空间范围的多个生态区域,系统比较不同区域丹参的根系形态特征和药效成分积累的差异,通过生态因子与根系形态、药效成分指标之间的关联分析,找出造成其区域差异的主要生态因子;（2）通过温度和光照因子受控盆栽试验分析揭示其对药效成分生源合成途径的调控机制;（3）选择不同来源的6个丹参栽培种,在秦岭南北两个典型气候区进行对比试验研究。经过系统综合分析获得了一些较为明确的结论。本研究从生态学角度系统阐明了我国丹参药材品质差异的产生机制,明确了丹参根系的环境可塑特性,对我国丹参产区规划布局和精准栽培具有重要意义。1.对我国丹参主产区相同种源丹参样品的研究分析发现:丹参根系药效成分的含量及组成比例、根系形态指标在各产地之间存在显著差异,药效成分指标与根系形态指标之间存在显著相关性规律。不同直径根在总根系中的质量占比变化主导了丹参根系形态构成差异,并与全根系的药效成分含量及成分比例存在高度相关性。2.陕西省南北4个气候区同一种源丹参的栽植试验表明:从全根系和0.3-0.6 cm径级根两个层面分析讨论,都发现酚酸类成分含量随纬度降低呈现“高-低-高”趋势,酮类成分含量则随纬度升高而显著降低。综合分析,在陕西地域范围,气候因子影响丹参药效成分含量的强弱次序为相对空气湿度>水汽压>累积日照时数>昼夜温差>年均温等。0-20 cm平均地温、年活动积温、年均气温和年均水汽压则是影响丹参根系生物量的主要限制性气候因子。相对于温度和水分条件,丹参对日照因子的要求并不严格。3.中国南北纬度梯度同一种源丹参移植试验结果表明:我国东部与西部试验点的丹参根系形态、药效成分与气候因子、土壤因子的相关性和响应规律不同,并随纬度、经度变化呈现出明显规律。丹参根系生长量在我国中等纬度地区具有明显优势,且东部试验点普遍高于西部试验点。两类药效成分的含量、组成比例和成分产量表现出特定的空间分布特征。总酚酸/总丹参酮比值基本呈现随纬度梯度降低而减小,在中等纬度以下变化趋缓。4.丹参生长受高光照抑制,与低光照相比,低温对丹参根系生长和药效成分积累的限制作用更强。从整个试验区域范围看,丹参酮类成分的积累与温度、日照条件的相关性更高,而丹参酚酸类成分与水分条件的相关性更高。生态因子对丹参酮类成分的含量及组成比例的影响比酚酸类成分的更强。极端高温、低温和高光照等逆境条件影响隐丹参酮和丹参酮ⅡA在总丹参酮中的比例,逆境对二者具有相反的调控规律。年日照时数、年降水、年均空气相对湿度、年均低温、土壤碱解氮、土壤有效铁及土壤p H对丹参根系生长的影响较大,有效锌可显著促进酚酸类成分积累,并有利于酮类成分积累。但与气候因子相比,土壤因子对丹参药效成分的直接影响相对较弱,土壤因子更大程度上是通过改变丹参根系形态而使药效成分含量变化。5.中国东西经度梯度同一种源丹参移植试验发现:丹参根系质量、分根数和根直径与环境中的气温因子、水汽压、相对湿度及降水量关系紧密,日照因子一定范围内增大有利于根系增粗。迷迭香酸与气温因子、年均水汽压呈显著正相关,但丹酚酸B与气候因子无明显规律性相关。高日照因子对丹参酮ⅡA含量和其在总酮中的比例有极显著负影响。丹参酮类成分含量随海拔、纬度升高,呈减小趋势。中等纬度区域相对温暖湿润环境有利于TSⅡA等酮类成分的含量和产量提高。东部地区丹参根中隐丹参酮/总丹参酮普遍略高于西部。总酚酸/总丹参酮含量比值自东向西随经度减小总体呈现缓慢上升趋势。此外,南部多雨、北部的干旱-半干旱气候以及高光照条件会对丹参根系生物量和药效成分积累产生不同程度的限制作用。6.由温度逆境和光照梯度处理丹参苗的盆栽试验研究结果可知:短期38℃高温、4℃低温胁迫和100%光照（12000 Lx）均能不同程度地提高总酚酸含量。短期高温、黑暗和高光照使丹参酮ⅡA含量不同程度降低,但对总丹参酮含量的影响较弱。38℃高温胁迫能显著提高总酚酸/总丹参酮和隐丹参酮/总丹参酮。4℃低温胁迫使总酚酸/总丹参酮先升高后降低。总酚酸/总丹参酮比值随光照增强,整体呈起伏上升趋势。温度逆境对丹参根系药效成分含量及组成比例的影响强于光照逆境。酚酸类成分对短期温度和光照逆境的反应更为强烈。丹参酚酸类和酮类化合物的积累晚于基因表达上调,多发生在低温处理的中后期,但其对高温处理的响应较为及时。次生代谢路径上关键酶的基因表达变化情况与相应药效成分积累的变化基本一致。7.不同品种在两种典型气候区的差异研究表明:同产地不同栽培品种之间、相同栽培品种在秦岭南北2个气候区之间的丹参根系形态、生长指标和药效成分含量及组成比例都显示出了明显差异。8-9月秦岭南部的丹参长势普遍优于北部的,至10月采收期后根系生物量不再有优势,但川丹参在秦岭南部仍具明显优势。南部的总酚酸和总酮含量平均值分别为北部的1.34倍和1.44倍。鲁丹参和山东砖红丹参的总酮含量在这2个气候区均具有相对优势,山东砖红和山东航天的隐丹参酮/总丹参酮相对较高,而川丹参总酚酸/总丹参酮比值更高。南部相对温暖、湿润及适度光照环境有利于提高丹参药效成分含量。以上结论也说明不同种源丹参在异地具有相对稳定的遗传性状,同时也表现出强的环境可塑性。生产者可以在良种选择基础上,通过现代农业科技实现丹参“成分定向”的精准栽培。