全 文 ：应 用 生 态 学 报 2 0 03 年 9 月 第 14 卷 第 9 期
CH IN E SE JO U R N A L O F AP P L IED ECO LOG Y
,
Se p t
.
20 03 , 1 4 (9 ) : 1 56 1 一 1 564
药 用 木 本 植 物 的 生 态 保 护
阎秀峰
(东北林业大学森林资源与环境学院 , 哈尔滨 1 50 0 40)
【摘要】 在分析我国药用木本植物的利用现状和特殊性的基础上 , 揭示了药用木本植物保护与利用之间
的矛盾 , 提出了解决矛盾的根本出路和需要开展的基础研究工作 . 研究成树主要药用成分的器官分布 、季
节变化 、年龄差异以及与环境因素的相关性 ; 研究幼树主要药用成分的器官分布 、季节变化特别是年龄差
异 ; 研究环境因素 (培育条件 ) 对幼树主要药用成分的影响和调控规律 ;进一步从蛋白质 ( 主要药用成分代
谢过程中的关键酶 )和核酸 (关键酶的编码基因 )水平解析环境因子对幼树主要药用成分的调控机理 .
关键词 药用木本植物 生态保护 环境调控
文章编号 1 0 0 1 一 9 3 3 2 ( 2 0 0 3 )0 6 一 1 5 6 1 一 0 4 中图分类号 Q9 4 9 . 9 ; R 2 8 2 . 8 文献标识码 A
E c o lo g ie a l p r o t ec t io n o f m e d ie in a l w o o d y p la n ts
.
Y A N X iu f e n g ( Fa c u l ty of PO res t 凡叹〕u rces
a , 过 En 饭ro n -
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, 风刀润从呛乃艺凡肥艺, ) 协~ i妙
, 场rb i n 1 5 0 0 4 0 , 以 i , , a ) 一以 i n . J 一勺劝2 . 石沦“ . , 2 0 0 3 , 1 4 ( 9 ) : 1 5 6 1 一
1 5 6 4
.
M e d ie三n a l w o d y p l a n t s , e s p e e i a lly m e d ie in a l t a ll t r e e s , p la y a s a m e im p o r t a n t ro le in fo r es t s t r u e t u r e , e e o l眼i e a l
b a la n e e a n d t im b e r p rcx l u e t io n a s o t h e r t r e e s P e e ies in fo r e s t , an d d u e t o t h e i r a d d it io n a l m e d ie in a l v a l u es o v e r u s e
o f rh es e t re e s 15 m o re in r e n s iv e t h a n o th e rs
.
M a n y m e d i e in a l m a t e ri a ls a re d es r r u e t i v e ly o b t a in e d f ro m p la n t s s u e h
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s o r b a r k u s e d as m e d ie in a l m a t e r ial s
.
T h e co n t r a d ie t io n b e t w e e n t h e u t iliz a t ion a n d p ro t e e t io n o f m e d ie in a l
w o d y p l a n t s b e e o rn es m o r e a n d m o r e in e i s i v e
.
I n t h e p r es e n t p a p e r , b a s e d o n t h e a n a ly s is o f t h e u t iliz e d s i t u a -
t io n a n d s p e e i a l t y o f m .: d ie in a l w o d y p la n t s , t h e t ro u b le b e t w e e n th e p la n t s p ro t e e t io n a n d u t iliza t io n w as o b
-
s e rv e d , t h e m e t ho d t o so lv e i t a n d t h e fu n d a m e n t a l r e s ea r e h w o r k n e e d s t o b e d e v e l o p e d w e re d i s e u s e d
.
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a n d a g e v a r i a t io n s , a n d e o r re l a t io n w i t h e n v iro n m e n t a l f a e t o r s o f p r in e ip al m e d i e i n a l co m l均s i t io ns in m a t u r e t r e es
t o e l e ar t h e o p t im u m o f h a r v e s t a n d e u lt iv a t io n co n d i t io n s ; ( b ) s t u d y o n t h e d i s t ri b u t ion in o 塔a n s , s e aso n a l a n d
a g e v a r i a t io n s , a n d e o r r e l a t io n w i t h e n v i ro n m e n t a l f a e t o rs o f p r in e ip a l m e d i e in a l co m l〕o s i t io n s i n s a p l in g s
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-
e ia ll y t h e t im e e o u r s e o f t h e v a r i a t io n in m e d i e in a l e o m po s i t io n s a n d b io m a s s t o a e h ie v e t h e o p t im a l t r e e a g es fo r
t h e b a la n e e b e t w e e n b i (〕m a s a n d p ro d u e t io n o f m e d ie i n a l p ro d u e t s d u r in g s a p l in g s d e v e lo pm e n t : ( e ) s t u d y o n t h e
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a n ts to Ico k fo r
t h e o p t im a l e u lt iv a t e d 〔。 n d i t io n s f o r o p t im iz in g t h e a e e u m u la t io n of b io m as a n d m e d ie in a l e h e m ie a ls : ( d ) f u r t h e r
s t u d y o n t h e r e g u l a t o r y m e e h a n i s m o f t h e in d u e e d p r od u e t io n o f m a in m e d ie in a l co m l〕o s i t io ns b y e co lo g ie a l fa e t o r s
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-
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.
A im e d a t m e d ie in a l w似」y p la n t s in C h in es e fo r es t r e so u r e es , t o d e v e lo p t h e f u n d a m e n t a l r es e a r e h es o n
r e so u r e e s p r o t e e t io n a n d r a t io n a l u t ili z a t io n w il l e r e a t e m a n y p ro fo u n d s e ie n t ifie s i g n if i e a n e es
.
F irs t ly , m e d ie in a l
wo d y P l
a n t s a re t h e im p o r t a n t co m即n e n t s o f C h i n es e n a t u ra ] fo r es r r eso u rc es , 50 t h e p ro b le m fo r t h e i r p ro tec -
t io n a n d u t ili z a t io n , e s一。e e i a ll y fo r t h a t o f t a l l t r e e s , 15 q u i t e r e m a r k a b l e a n d s p e e ia l . T o r e v e a l t h e in t e m a l e o n t r a -
d ie t o r y b e t w e e n p la n t r eso
u r e e s P r o t e e t io n a n d i t s r easo
n a b l e e x p lo i t a t io n a n d e x P lo i t a P r a e t ie a b le a e e e s t o so l v e
i t w ill p ro m o t e a n d a e c :e le r a t e th e f u l fi llm e n t o f “ n a t u ral for es t p r o t e e t io n p roj e e t
” in C h in a
.
Se e o n d l y , t r a d i t io n a l
C h in es e rn e d ie in e 15 a m a in p a r t o f C h in es e e x e e lle n t a n e es t r a l e u l t u r e , a n d t h e t r a d i t io n a l u t il iz in g m od e ls h a v e
b e e n e a r r ie d o n fo r t h〔) u s a n d s o f y e a r s
.
A e e o m p a n y in g w i t h t h e d e v e lo pm e n t o f h u m a n soc i
e t y , m a n y u n a v o id -
a b le t ro u b le s s u e h as t l l e s h o r t a g e o f n a t u r a l r eso
u r e es a n d t h e p o llu t io n o f n a t u r a l e n v iro n m e n t a r e m o r e a n d m o r e
s e v e r e ly , w h ie h m a k e t h e o ld m o d e ls o f t h e t r a d i t io n a l C h ine s e m e d ie in e b e e o m e m o re a n d m o r e h a rm f u l a n d i n
-
a e e es s ib l e t o m a n k in d
.
N e w s u b s t i t u t iv e a p P ro a e h t o t h e u t ili z a t io n o f t r a d i t io n a l Ch in es m e d ie in e
, e s p e e ia ll y t o
t h a t o f Ch in es e m e d ie in a l wo d y p l
a n t s w ill b e o n e o f t h e k e y m e t hod s t o im p ro v e t h e p res
n t s i t u a t io n
.
T h i r d ly ,
t r a d i t io n al Ch in e s e m e d ie in e , th e e h e r is h t r e a s u r e o f Ch in es e a n e e s t r a l e u lt u r e , n e e d no t o n ly b e p r e s e r v e d b u t a l
-
50 b e d e v e lo p e d
.
O n e o f t h e m a in p ro b ie m s t o r es t r ie t t h e e x t e ns iv e s p r e a d o f t h e t r a d i t io n a l Ch in es m ed i
e in e 15
i t s u n s t a b le q u a l i t y , , 〕 t o re a e h t h e s t a b le q u a li t y an d g以x] q u a l i t y 15 t ig h t ly l in k e d t o t h e im p ro v e m e n t o f t r a d i -
t io n al C h in e s e m e d ie in e
.
H e n e e t h e e n v iron m
e n t a l r e g u l a t io n t o t h e e u l t iv a t io n o f m e d ie in a l P la n t s , w h ie h e a n
p ro v e a n d g u a r an t e e t h e s t a b l e a n d h ig h q u a l i t y , w il l f i t t h e d e m a n d o n th e p r o elu e t ion of m e d ie in a l p la n t m a t e r i
-
al , a n d e o r res 即 n d t o t h e 即 a l o f g r e a t e f fi e a e y an d s u p e r io r q u a li t y d u r in g th e e o u rse o f m od e r n iz a t io n o f t ra d i ·
t io n a l C h i n es e m e d ie in e
.
K e y w o r 由 M e d ie in a l w cx 刘y p la n t s , E co lo g i e al p ro t e e t ion , E n v i ro n m e n t al re g u la t io n .
, 国家自然科学基金项目(3 00 70 0 86 , 3 0 2 71 0 4 5) 和黑龙江省留学回国基金资助项目( LO OCO Og) .
加0 2 一 0 9 一 1 9 收稿, 2 0 0 2 一 12 一 2 3 接受 .
1 5 6 2 应 用 生 态 学 报 14 卷
引 言
药用木本植物是重要的中药资源 , 也是森林资源的重要
组成部分 . 药用木本植物特别是乔木在稳定森林结构 、维持
生态平衡以及木材生产上同其他树木占有同等地位 , 但由于
其重要的药用价值 , 被过度利用的强度则远远大于非药用的
木本植物 因此 , 药用木本植物也是森林资源中的特殊部分 .
世界的森林面积 已从人类历史初期的 7 . 6 X 10 9 hm 2 锐
减到目前的 2 8 X l o 9 h m 2 , 并仍以每年 2 . 5 义 l o 7 h m Z 甚至更
高的速度在消失 [5”〕, 而全球对木材的需求则随着人 口的增
加而急剧增长 . 森林的功能 、潜力特别是利用方式逐渐成为
研究者和各国政府关注的热点 [’. 2 0, 3 6, 3 7 , 4 5 〕. 我国森林资源贫
乏 , 人均占有资源极少 , 经过几十年对原始林区和人工林区
的开发利用 , 不仅使森林结构发生 了明显变化 、生态环境不
同程度恶化 , 而且可利用林木资源也濒临枯竭 . 在这些有限
的林木资源 中 , 药用木本植物占有一定比例 , 而且所受破坏
的程度更为严重 . 据统计, 我 国东北地区的药用木本植物约
有 20 0 种 , 分布于 56 科 [ 5“) . 其中, 很大一部分是以根 、皮人
药的 , 如黑龙江省列人 ( 中华人民共和国药典》的药用木本植
物中, 以根 、皮人药的约占 50 % , 而 以获取根 、皮为目的的大
量砍伐严重破坏 了森林资源 . 例如 , 黄璧 (于伪以人飞云刃心ro n a -
m u 二、 )既是珍贵的用 材树种 ( 为东北著名的三大硬阔之
一 ) , 也是我国名贵中药黄柏的药源植物 , 其内皮 (韧皮部 ) 人
药 , 称为关黄柏 (产于四川等地的黄皮树的内皮则称为川黄
柏) . 由于木材 和药材的过度利用 , 可采资源 已经很少 . 据
198 1 年与 1 9 8 6 年对黑龙江省森工林区的清查 , 黄聚蓄积量
由 1 . 0 0 5 、 z o 7 m 3 降至 3 , 3 9 火 l o 6 m 3 , 仅 5 年时间就减少 T
三分之二 t 至 2 0 0 。年 , 全国 (不含台湾 、西藏 ) 水曲柳 ( 乃飞乙2 ,i -
, , u :
ma
刀d , h u r lca )
、胡桃秋汀 )心勿, , , ma n 己伪u rzca )
、黄聚的总
面积为 7 丫 10 5 h m Z , 而成 、过熟林仅 3 又 1 0 4 h rn Z , 近成熟林也
不过 1 . 5 x l ()’ hm Z [2 5 〕. 虽然黄梁已被列为国家二级保护植
物 , 属于严禁采伐之列 , 但由于 经济利益的驱动 , 黄璧屡遭
“立木扒皮 ”之厄运 , 天然黄梁资源受到严重破坏 .
我国是世界上天然药物资源最丰富的国家 , 现有中药种
类已达 12 807 种 , 其中药用植物 1 1 14 6 种〔30] . 如此丰富的
药用植物资源 , 也使得我国森林资源的保护与利用具有不同
于其他国家的特殊性 . 世界林业大国如前苏联 、 巴西以及加
拿大 、美国 , 虽然也开发利用药用植物 , 但由于森林资源丰富
(前苏联森林蓄积量为 8 . 59 又 l0 l() m 3 , 占世界总蓄积量的 1/
4 , 巴西 、加拿大 、美国的蓄积量分别为 5 . 84 x l0 10 m 3 、 2 . 30
又 1 0 ‘0 m 3 和 2 . 0 2 、 2 0‘0 m 3 , 而我国仅为 9 . 1 、 z o g m 3 ) , 被利
用部分所占比例甚少 ; 日本 、 韩国、印度尼西亚等东南亚国
家 , 虽然在国际中药市场上占有重要份额 , 但药用植物原料
则主要从中国进 口 , 如 日本从中国进 口的生药量达到 80 %
以上 , 这其中大部分是药用植物原料 ;其他一些国家如印度 、
南非 、保加利亚 、塞尔维亚 、埃塞俄比亚等也开发利用药用植
物 , 但问题远 远没有中国严重 [2, ’, 6 , 1 , 23 , 28 ·34 , 36 , 40] . 可见 , 尽
管药用植物的保护与利用问题在世界各国普遍存在 , 但我国
的状况最为危机 , 其中药用木本植物的保护与利用几乎是我
国森林资源保护和林业经营中的特有问题 . 针对我国森林资
源中的重要药用木本植物 , 开展以资源保护与合理利用相协
调为目标的基础研究不仅具有重要意义 , 而且迫在眉睫 .
2 药用木本植物保护的途径和理论基础
2
.
1 解决问题的基本途径
药用木本植物特别是高大乔木的保护与利用问题 , 是森
林资源保护中的特殊问题 , 需要寻求 、探索一条资源保护与
合理利用相协调的有效途径 . 但是在已有的工作中 , 对于药
用木本植物的特殊性一直缺乏重视 . 缓解并最终解决药用木
本植物保护与利用之间的矛盾 , 其根本出路在于改变这些植
物的人药方式 (特别是 以根 、皮人药的 ) , 逐渐建立新的药用
模式 . 探索方向有两个 : 一是针对成树 , 探讨器官取代人药
(特别是以枝 、叶 、果实等器官取代根 、皮等器官 )的可能性 ,
以缓解对现有森林资源中药用木本植物的破坏性利用 , 实现
可持续发展 ; 一是针对幼树 , 探讨幼树人药及人工规模化 、专
用化种植的可行性 , 以缓解对现有森林资源中药用木本植物
的依赖性 . 要通过这两条途径来解决药用木本植物保护与利
用之间的矛盾 , 其核心和基础问题是需要摸清这些植物所含
药用成分的器官分布规律和环境调控规律 .
2
.
2 药用成分的基础研究
要摸清药用木本植物所含药用成分的器官分布规律和
环境调控规律 , 需针对这些植物特别是重要的种类开展必要
的基础研究工作 . 1) 研究成树主要药用成分的器官分布 、季
节变化 、年龄差异以及与环境因素的相关性 ; 2) 研究幼树主
要药用成分的器官分布 、季节变化特别是年龄差异 , 寻找药
用成分含量与幼树生物量均佳或综合效益最优即获得最大
的药用成分产量的树龄阶段 ; 3) 研究环境因素( 培育条件 )对
幼树主要药用成分的影响和调控规律 , 寻找药用成分含量 一与
幼树生物量均佳或综合效益最优的幼树培育条件 ; 4) 进一步
从蛋白质 (主要药用成分代谢过程中的关键酶 )和核酸 ( 关键
酶的编码基因 )水平解析环境因子对幼树主要药用成分的调
控机理 , 为应用生物工程 (细胞工程 、 基因工程 )获取主要药
用成分( 提高产量和质量 、扩展获取途径 )莫定基础 . 在上述
这些研究内容中 , 有关成树的研究可以在短期内完成 , 而有
关幼树的研究则需要一个长期的连续观测过程 . 环境因素的
影响和调控规律与幼树的研究是密切相关的 , 虽然可 以在短
期内取得阶段性成果 , 但要获得较完整而可靠的结论也需要
一个长期的过程 . 从蛋白质和核酸水平对环境因子调控主要
药用成分机理的进一步解析需要以环境因子影响和调控规
律的研究结果为基础 , 是研究的进一步深人 .
目前 , 相关的研究工作极为缺乏 . 例如 , 虽然黄架作为木
材和中药原料都很著名, 但有关黄聚的基础研究工作甚少 .
仅有的一些研究报道涉及到林学基础〔35, 5 4 ] 、病害团· 4 8 ] 以及
与蝶类的化学生态 [‘4, ’5 ]方面 , 稍多一些的工作则集中在药
用成分分析 、 提取〔3 , ‘6一 ‘9 , 2 4 , 2 6 · 3‘, 4 2 , 4 6 ,川 和药效学 [’, ’2 ·3 2 ·川
方面 , 而对于药用成分在黄粟中的分布和变化规律则少有报
6 期 阎秀峰等 :药用木本植物的生态保护 1 56 3
道
2
.
3 环境调控的理论基础
药用成分绝大多数为植物的次生代谢产物 . 植物的次生
代谢产物是植物在长期进化中与环境 (生物的和非生物的 )
相互作用的结果〔29] , 在植物提高自身保护和生存竞争能力 、
协调与环境关系上起着不可替代的重要作用〔9 , 4 9 ] , 其产生和
变化比初生代谢产物与环 境有着更 强的相关性和 对应
性〔7 , “2, 4 ‘1 . 因此 , 探讨总结环境因素 (培育条件 )对植物药用
成分的影响和调控规律具有理论基础和可行性 . 随着对次生
代谢生理生化及生态适应方面认识的深人 , 以及分子生物学
的渗透 , 近年来有关植物次生代谢与环境关系的研究工作逐
年 增 加 , 已 经 成 为 植 物 次 生 代 谢 研 究 的 热 点 之
_ 【10 , 13 , 2 1 , 38 , ‘9 52 1
2
.
4 目前已开展的工作
厚朴 、杜仲、黄柏被誉为“三大木本植物药” , 虽然有关黄
柏人药部位取代的工作尚未见到 , 但对于厚朴和杜仲已有研
究 . 其中厚朴的人药部位包括皮 、 花 、果实 , 对于 以叶人药也
有探讨[39 , 4 3 〕. 杜仲原有人药部位仅为干皮 , 目前已开始对各
部位的活性成分 、器官分布规律以及环境因子影响规律进行
研究 , 并认为叶片及果实均具有良好的药用前景 [8, 4 4, 5 6 一 5“} .
另外 , 喜树碱是一种重要的抗癌原料药 , 是我国特有植物
—喜树 ( 一种阔叶乔木 )所含的一种生物碱 . 已有的研究表明 , 喜树碱在幼苗 (幼树 )中的含量高于成树 , 而且喜树碱含
量明显受到环境 因素 (如光强 、 光质 、 水分 条件等 ) 的影
响 tZ , , 5 3 1 .
3
.
3 为药用植物的规范化种植提供科学依据
由于野生资源的日益减少和环境保护的需要 , 中药的人
工栽培已成为中药材和药用植物原料的重要供应途径 . 中药
有效成分的含量直接关系到药材质量 . 不同环境下生长的同
一种药用植物 , 其药材质量常有很大差异 , 因而有道地药材
之说 . 但是 , 对于绝大多数药用植物而言 , 我们并不清楚药用
有效成分的变化与环境的对应关系 . 虽然目前已经开始制订
中药的 G A P 标准实行规范化种植 , 但这些标准多是依据 中
药传统产地的气候条件以及基于药用植物物候期观测而总
结的最佳采收期编制的“经验”标准 , 尚缺乏建立在深刻认识
植物有效成分与环境因子关系基础上的“科学”内涵 . 因而尽
管有了规范化的种植标准 , 却未必能够保证规范而恒稳的药
材质量 . 通过研究药用成分的环境调控规律来指导药用植物
的栽培 , 将使药用成分的数量更丰 、质量更稳 . 这也是中药现
代化过程中中药高效 、优质栽培的追求目标 , 是中药材 GAP
生产的需要 . 药用木本植物药用成分的环境调控规律研究以
及进一步的栽培 、管理模式的确定 , 也将对中药的规范化种
植具有借鉴意义 .
参考文献
3 药用木本植物保护研究的意义
3
.
1 有利于更好地保护森林资源
药用植物是我国森林资源的重要组成部分 , 药用木本植
物特别是高大乔木的保护与利用问题 , 是我国森林资源保护
中不容忽视的一个特殊问题 . 世界各国都在尽最大努力保护
现存的森林资源 , 并投人人力 、物力特别是智力通过各种方
式力争使森林生态系统恢复到更佳的状态 . 我国也适时实施
了 “天然林资源保护工程 ” , 并在基础研究和生产实践方面做
了许多有益的探讨 . 揭示药用木本植物资源保护与合理利用
之间的矛盾实质 , 探索出一条切实可行的解决途径和实施方
案 , 对于我国天然林资源保护工程的圆满实施并达到预期效
果具有重要意义, 也是迫切需要解决的实际问题 .
3
.
2 开辟药用乔木利用的新模式
中药是我国古老文化的一部分 , 几千年来一直沿袭传统
的利用模式 . 随着人类的发展 , 特别是近年来对中药材和药
用植物原料需求的迅猛增加 , 森林资源已不堪重负 , 资源与
环境的种种问题 日显突出, 传统利用模式难以适应现代需
求 . 探讨通过幼树种植获取中药材及药用植物原料 , 将为药
用木本植物特别是药用乔木的利用开辟一种新的模式 , 既能
缓解对现有森林资源的破坏压力 , 又可提高药用植物原料的
供给能力和效率 . 如果通过研究可 以利用幼树供应中药材 ,
则对中药的发展也有重要的促进作用 .
1 Bo n t e F
,
D u m a s M
,
S a u n o i s A
,
et a l
.
19 9 9
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P h o s p ho l ip a s e AZ i n h i
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W o r ld F o r e s t 即 (头〕n g r e s . V o l . 3 , T o p i e l s ,
A o t习押 , T u r k e y ( F ro m h t t p : / /w w
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fa o
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3 Eo m 【X〕
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lo id s i n p h e l lod e n d r i e o r t e x a n d p r e P a r a t io n b y s P e e t ro p h o to m e t r i e
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4 F A O F o r e s t 可 D e p a r tm e n t 20 0 1 , S t a t e o f t h e w o r ld ’ s fo r e s t s
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C h e m ie a l fa e t o rs i n ru t a e eo u s p la n t s
r e g u la t i n g ho s t s e l e e t i o n b y tw o s w a l lo w t a i l b u t t e r n ies
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