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Effect of several physiochemical factors on cell growth and isoflavone accumulation of Pueraria lobata cell suspension culture

不同理化因子对野葛悬浮培养细胞生长及异黄酮合成的影响



全 文 :#研究论文 #
不同理化因子对野葛悬浮培养细胞生长
及异黄酮合成的影响
方从兵 o李贺勤 o宛晓春 3 o江昌俊
k安徽农业大学 农业部茶叶生物化学与生物技术重点实验室 o安徽 合肥 uvssvyl
≈摘要   目的 }探讨几种理化因子对野葛悬浮培养细胞的生长和异黄酮化合物生成的影响 ∀方法 }采用高效
液相色谱法和植物细胞培养的方法 ∀结果与结论 }随着蔗糖质量浓度的提高 o野葛培养细胞生长量和异黄酮的累
积均逐步增高 ~野葛细胞培养体系中 ³‹维持在 x1w ∗ x1{o对异黄酮的形成最为有利 ~随着活性炭处理用量的增加 o
野葛培养细胞的干重和异黄酮积累急剧下降 ~与此相反 o÷ „⁄2w处理促进野葛细胞的干重增长和异黄酮的积累 ∀
≈关键词   野葛 ~细胞培养 ~细胞生长 ~异黄酮 ~理化因子
≈中图分类号   ≥ xyz ≈文献标识码   „ ≈文章编号   tsst2xvsukussylt|2tx{s2sw
≈收稿日期   ussx2tt2sw
≈基金项目   国家自然科学基金资助项目 k vsxsssxtl~安徽
省科技厅 /十五 0重大科技专项 kst{svsuxl
≈通讯作者   3 宛晓春 o ר¯} ksxxtl u{uvz|x2vwsto ƒ¤¬}
ksxxtlxtxyuyxo∞2°¤¬¯} ¬¦º¤±ƒ ¤«¤∏q §¨∏q¦±
野葛 Πυεραρια λοβατα k• ¬¯¯§1l ’«º¬1根中主要
生物活性成分为葛根素 k³∏¨µ¤µ¬±l!大豆苷 k§¤¬§½¬±l
和大豆苷元 k§¤¬§½¨ ¬±l等异黄酮类化合物 ∀近年来
临床实验证实 o异黄酮类化合物具有广泛的药理功
能 o如控制癌细胞生长 o促进人脑血液循环 o治疗酒
精中毒 !骨质疏松以及妇女更年期综合征等 ≈t  ∀同
时 o异黄酮类化合物具有植物雌性激素样作用 o葛根
或葛根提取物已开始在商业上被用作食品添加
剂 ≈u  ∀随着对野生葛根的不断开发利用以及市场
需求的不断加大 o葛根异黄酮的供求矛盾日趋明显 o
资源已成为突出的问题 o人们开始考虑采用野葛植
物组织离体培养方法生产异黄酮类化合物 ≈vo w  ∀本
试验尝试采用几种理化因子处理野葛培养细胞 o研
究处理细胞的生长和异黄酮生成的相关特性 o为利
用野葛细胞悬浮培养方法实现异黄酮化合物的工业
化生产提供实验依据 ∀
1 材料与仪器
111 材料 供试野葛材料取自安徽舒城 o种植于安
徽农业大学农业园种质资源圃中 o用于组织培养实
验中试材的采集 ∀
112 仪器与试剂 ≤≤°˜ouo w2⁄o‘„„oŽ×购于中
国药品生物制品检定所 o乙腈和醋酸为色谱纯 k×∞2
⁄Œ„公司 lo葛根素购于 ≥¬ª°¤公司 o水为去离子石
英双重蒸馏 s1wx Λ°膜过滤水 o其他试剂均为国产
分析纯 ∀
2 方法
211 野葛细胞悬浮系的建立 ≈x  以野葛新梢为外
植体 o愈伤组织诱导培养基为  ≥ n s1x °ª# pt
≤≤°˜o愈伤组织继代培养 !细胞悬浮培养与继代培
养均选择 …x n uo w2⁄ t °ª# pt n ‘„„ t
°ª# pt n Ž× s1x °ª# pt培养基 k³‹ x1{l∀
212 不同蔗糖质量浓度处理 取培养 x §的野葛
细胞悬浮培养物 ts °k初始接种量为 s1uxx ªlo加
入新鲜的 …x培养基 us °o蔗糖质量浓度分别设置
tsousovsowsoxs ª# ptx个水平 o以 us ª# pt蔗糖
处理为对照 ov次重复 o转入 tss °三角瓶中进行
振荡培养 ∀培养条件 ux ε otus µ# °¬±pt o弱散光 ∀
培养 tu §后收获并取样分析 o分别测定细胞的鲜重
和干重 o培养细胞和培养液中异黄酮含量测定方法
见 /异黄酮含量测定 0项 ∀
213 不同 ³‹处理 细胞初始接种量为 s1u{t ªo
tss °三角瓶内装 vs °细胞培养物 o振荡培养 ∀
培养基 ³‹分别设置 w1yox1sox1wox1{oy1uoy1yo
z1s等 z个水平 o以 ³‹ x1{为对照 ov次重复 ∀培养
条件和样品分析方法同 212项 ∀
#s{xt#
第 vt卷第 t|期
ussy年 ts月
中 国 中 药 杂 志
Χηινα ϑουρναλοφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
∂ ²¯1vtoŒ¶¶∏¨ t|
’¦·²¥¨ µoussy
214 ÷ „⁄2w和活性炭吸附剂处理 试验中 ÷ „⁄2w
树脂和活性炭经水洗 !烘干 !灭菌后备用 ~细胞初始
接种量为 s1wx ªouxs °三角瓶内装 |s °细胞培
养物 o振荡培养 ∀吸附剂处理分别设置 sotouovoyo
|ot{ ª# pt z个水平 ov次重复 ∀培养条件和样品
分析方法同 212项 ∀
215 异黄酮含量测定 ≈y 
21511 胞外黄酮含量的测定 细胞培养物以抽滤方
法进行样品收集 o滤液浓缩至干 o溶剂萃取 o浸提液经
s1wx Λ°滤膜过滤 o以葛根素为对照品制作标准曲
线 o采用 ‹°≤测定样品中异黄酮含量 ∀色谱条件 }
• ¤·¨µ¶yss型高效液相色谱仪 o‹¼³¨ µ¶¬¯ ’⁄≥ ≤t{柱
kw1y °° ≅ uxs °°ox Λ°lou{wz双波长紫外检测器 o
 ¬¯¯¬±∏°vu色谱工作站 ~流动相为乙腈 k„相 l和 s1xh
醋酸 k…相 lo梯度洗脱 os ∗ ws °¬±os ∗ vsh „ows ∗ ys
°¬±ovsh ∗ wsh „o柱温 kux ? tsl ε o流速 t °#
°¬±pt o进样量 ts ˏo检测波长 uxs ±°∀
21512 胞内黄酮含量的测定 采用抽滤方法收集
培养细胞 o蒸馏水冲洗干净 oys ε 烘干 o加入 zsh乙
醇 o超声振荡处理 ys °¬±o再静置浸提 uw «以上 o浸
提液经 s1wx Λ°滤膜过滤 o采用 ‹°≤测定细胞样
品中异黄酮含量 o色谱条件同 21511∀
21513 单位体积细胞培养体系 kt l中异黄酮总量
的计算 异黄酮总量 k°ªl € 培养细胞异黄酮含量
k°ª# ªpt l ≅ 细胞干重 kªl n细胞培养液异黄酮含
量 k°ª# pt l ≅ 培养液体积 kl∀
216 数据处理 采用 ≥°≥≥软件 k∂ µ¨¶¬²± ts1sl对
实验数据进行差异显著性测验 ∀
3 结果与分析
311 蔗糖质量浓度对野葛细胞生长及异黄酮合成
的影响 如表 t所示 o随着蔗糖质量浓度的提高 o细
胞生长量均有不同程度的增长 ovsows ª# pt蔗糖
处理与 us ª# pt蔗糖处理间差异极显著 o其中 o以
ws ª# pt蔗糖处理最高 o单位培养体积细胞鲜重和
干重的生长量分别为 us ª# pt蔗糖处理的 t1vs和
t1vx倍 ∀但随着蔗糖的进一步提高 o细胞生长量的
积累则呈下降趋势 o可能是过高的蔗糖质量浓度影
响细胞的渗透压所致 ∀同时 o随着蔗糖质量浓度的
提高 o野葛培养细胞 !细胞培养液中异黄酮的累积和
总黄酮含量均逐步增高 ovsowsoxs ª# pt蔗糖处理
与 us ª# pt蔗糖处理间差异极显著 o并以 xs ª#
pt蔗糖处理最高 o单位干重细胞 !单位培养体积细
胞培养液中黄酮含量和总黄酮含量分别为 us ª#
pt蔗糖处理的 t1u{ot1wuot1ys倍 ∀
表 t 不同蔗糖质量浓度对野葛细胞生长及异黄酮合成的影响
蔗糖质量浓度
rª# pt
细胞鲜重
rª# pt
细胞干重
rª# pt
胞内黄酮
r°ª# ªpt
胞外黄酮
r°ª# pt
总黄酮
r°ª
ts uyqsv ? xqty ¤„ uqtt ? sqxw ¤„ w|qut ? yqus ¤„ utqys ? vqxv ¤„ tuxqx{ ? zqus ¤„
us uyqzs ? xqu{ ¤„ uquw ? sqys ¤„ xsqsy ? xqvy ¤„ uzqxx ? wqtu ¥… tv|qw{ ? yqxv ¥…
vs vwqs{ ? yqwv ¥… uq{w ? sqyx ¥… ysquu ? yqwt ¥… vzqus ? xquz ¦≤ us{qu| ? |qwt ¦≤
ws vwqyv ? yq{{ ¥… vqst ? sqxt ¥… ytqwy ? {qxt ¥… v{qvt ? xqwv ¦≤ uuvqw{ ? {qyu §⁄
xs u|qzx ? xqww ¤„… uq{z ? sqwv ¥… ywquz ? {qzu ¥… v|qsx ? xqzt ¦≤ uuvqzs ? tsqu{ §⁄
312 ³‹对野葛细胞生长及异黄酮合成的影响 细
胞具有一定的自身调节能力 o在一定范围内细胞释
放的物质可以调节培养基 ³‹至细胞生长的适宜
值 ∀预备实验的细胞生长曲线测定结果表明 o在野
葛细胞培养周期中 o随着培养时间的延长 o细胞干重
和培养液异黄酮含量的逐步增加 o培养体系中 ³‹
也发生一定的变化 ~细胞培养液中黄酮由培养开始
的 tw1vx °ª# pt增加到第 tu天的 x{1w °ª# pt o
³‹从 x1z{提高到 y1v|o这也表明胞内释放物质对
培养基 ³‹存在一定程度的影响 ∀因此 o为了诱导
培养细胞中次生产物尽可能多地释放 o往往需要对
培养基的 ³‹加以人工调节 ∀如表 u所示 o随着培
养基 ³‹的升高 o单位体积细胞培养物鲜重和干重
均逐步增加 o到 ³‹ z1s时达到最大值 o分别为 ³‹
x1{的 t1vu和 t1ut倍 ∀单位干重细胞异黄酮含量
在 ³‹ x1{时达到最大 o单位体积细胞培养液异黄酮
含量在 ³‹ x1w时达到最大值 ~细胞培养体系中总黄
酮含量在 ³‹ x1w时达到最高值 ~而总黄酮含量于
³‹ x1{时达到最大值 ∀由此可见 o培养基 ³‹影响
了细胞中异黄酮的合成 !贮存和释放 o从而决定了异
黄酮在野葛细胞内外的分布 ∀
313 ÷ „⁄2w和活性炭吸附剂处理对野葛细胞生长
及异黄酮合成的影响 活性炭和 ÷ „⁄2w处理对野
葛细胞生长及异黄酮产生具有不同的效应 ∀如表 v
所示 o随着活性炭处理用量的增加 o野葛细胞的生长
受到极大的抑制 o高于 u ª# pt处理均具有极显著
#t{xt#
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Χηινα ϑουρναλοφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
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表 u 不同 ³‹对野葛细胞生长及异黄酮合成的影响
³‹ 细胞鲜重 rª# pt 细胞干重 rª# pt 胞内黄酮 r°ª# ªpt 胞外黄酮 r°ª# pt 总黄酮 r°ª
wqy vtqyu ? xq{v ¤„ uqzv ? sqyv ¤„ ytquw ? wqxv ¥… uzqtx ? wqty ¥… t|wqvt ? {qyw ¤„
xqs vuqvz ? yqtu ¤¥„ uqzx ? sqyw ¤„ yuqt{ ? wqys ¥… vxqzt ? wqyx ¦≤ usyq{{ ? |qtu ¥…≤
xqw vvqtz ? yqvt ¤¥„ uqz{ ? sqyx ¤„ yvqyy ? wqyz ¥… wsquv ? xqs{ §⁄ utzqtx ? |qyx ¦⁄
xq{ vuqvv ? yqsu ¤¥„ uqzw ? sqyx ¤„ zsqzx ? xqv{ ¦≤ vyqtz ? wqzw ¦≤⁄ uu|q{w ? tsqtt§∞
yqu vxqyw ? yqvv ¤¥„ uq{w ? sqyz ¤¥„ yvq|t ? wqxx ¥… vwqyu ? wqyv ¦≤ utxq|z ? |qyy ¦≤⁄
yqy vyq{v ? yqvt ¥„… uq|w ? sqzs ¤¥„ yuqxx ? wqxu ¥… uuqvz ? vqx{ ¤„ usyqsz ? |qtv ¥…
zqs wuqzx ? yqv{ ¦… vqvt ? sqzt ¥„ xyqvt ? vq{y ¤„ utqyv ? vqxs ¤„ us{qtx ? |qtw ¥…≤⁄
的抑制作用 o以 t{ ª# pt处理抑制效果最强 o细胞
生物量 k⁄• l为对照的 v|1y{h ~而随着 ÷ „⁄2w处
理用量的增加 o细胞干重逐步增加 ot{ ª# pt处理
的细胞生物量为对照的 ttx1uth o但不同处理间无
显著差异 ∀同时 o随着活性炭处理用量的增加 o野葛
细胞异黄酮积累急剧下降 o高于 t ª# pt处理均具
有极显著的抑制作用 o到 t{ ª# pt处理时达到最低
值 o单位干重野葛细胞中异黄酮含量仅为对照的
vz1suh ~与此相反的是 o÷„⁄2w处理促进野葛细胞
中异黄酮的积累 oyo| ª# pt处理均具有显著的促
进作用 o并以 y ª# pt处理最优 o单位干重野葛细胞
中异黄酮含量为对照的 tt|1s{h ∀
表 v 活性炭和 ÷ „⁄2w处理对野葛细胞生长及异黄酮合成的影响
处理
rª# pt
活性炭 ÷ „⁄2w
细胞干重 rª# pt 胞内黄酮 r°ª# ªpt 细胞干重 rª# pt 胞内黄酮 r°ª# ªpt
s tqtzz ? squ|v ¤„ x|qvu ? tsqvt ¤„ tqtzz ? squ|v ¤„ x|qvw ? {q{x ¤„
t tqtww ? squ{v ¤„ u|qyu ? xqtw ¥… tqtvy ? squ{v ¤„ ysquw ? {q|z ¤„
u sqzxw ? sqt{y ¥… u{qws ? wq|w ¥¦… tqtxv ? squ{y ¤„ x|qvu ? {q{w ¤„
v sqyuz ? sqtxz ¥¦…≤ uyq{y ? wqyz ¥¦…≤ tqtyz ? squ|t ¤„ ywq{w ? |qyy ¤¥„…
y sqxvz ? sqtvw ¦§≤ uxqvw ? wqws ¥¦§…≤ tqt|t ? squ|y ¤„ zsqyy ? tsqxv ¥…
| sqw|| ? sqtuw ¦§≤ uxqsu ? wqvx ¦§…≤ tquy| ? sqvtx ¤„ y|qty ? tsqvt ¥„…
t{ sqwyz ? sqttz §≤ utq|y ? vq{v §≤ tqvxy ? sqvv{ ¤„ yyqsy ? |q{w ¤¥„…
4 讨论
糖源在细胞培养中的作用 o主要包括在细胞生
长过程中提供能源物质 !碳骨架 !调节渗透压以及影
响细胞的分化等方面 o从而对细胞的生长及次生产
物的积累产生重要的影响 ∀随着蔗糖质量浓度的提
高 o野葛培养细胞生长量 !细胞中异黄酮和细胞培养
液中异黄酮均有不同程度的增长 ∀类似的研究报道
见于锦紫苏属 Χολευσ βλυµ ει[ z]和茄科植物 Σολανυµ
ελεαγνιφολιυµ ≈{ 等的细胞培养试验 ∀
³‹对细胞次生代谢过程的影响是十分复杂的 o
一方面 ³‹影响到细胞中次生产物的生物合成 o另
一方面 ³‹也影响次生代谢产物贮存与释放情况 ∀
主动运输机理模型假定了次生代谢物跨膜传递有载
体参与 o并与跨膜 ³‹梯度有密切关系 o次生代谢物
以与 ‹ n对运的方式跨膜传递 ≈|  ∀在野葛异黄酮的
释放过程中 o为获得一定的跨膜 ³‹梯度 o必须将培
养基的 ³‹维持在适宜的水平 ∀本试验结果表明 o
野葛细胞培养体系的 ³‹维持在 x1w ∗ x1{o对异黄
酮的形成最为有利 ∀
在植物细胞培养中 o采用添加吸附剂等处理 o往
往可以提高植物细胞次生代谢产物的合成 o主要是
与它们对细胞生长和分化的刺激作用有关 ∀在本实
验中 o÷ „⁄2w处理促进野葛细胞的干重增长和异黄
酮的积累 ~与此相反 o随着活性炭处理用量的增加 o
野葛培养细胞的干重和异黄酮积累急剧下降 ∀其原
因可能是 o活性炭的使用造成了培养基中不同程度
的暗培养环境 o而活性炭用量过大造成的过度的暗
培养环境对野葛细胞生长和异黄酮生成造成抑制 ∀
≈参考文献  
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≈w  李 玲 o刘慧丽 o史永忠 q三裂叶葛愈伤组织形成和异黄酮类
的产生 ≈ q高技术通讯 ousstottkxl}uxq
≈x  刘慧丽 q野葛细胞培养及其异黄酮类物质的产生 }≈学位论
文  q广州 }华南师范大学 ousstq
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≈|  许建峰 o刘传斌 o方晓丹 q高山红景天细胞悬浮培养中 ³‹值对
红景天甙胞外释放及细胞活性的影响 ≈ q植物学报 ot||zov|
kttl}tsuuq
Εφφεχτ οφ σεϖεραλπηψσιοχηεµ ιχαλφαχτορσ ον χελλγροωτη ανδ ισοφλαϖονε
αχχυµ υλατιον οφΠυεραρια λοβατα χελλσυσπενσιον χυλτυρε
ƒ„‘Š ≤²±ª2¥¬±ªo Œ‹ 2¨´ ¬±o • „‘÷¬¤²2¦«∏±o Œ„‘Š ≤«¤±ª2­∏±
(Κεψ Λαβορατορψ οφ Τεα Βιοχηεµ ιστρψ & Βιοτεχηνολογψ, Μινιστρψ οφ Αγριχυλτυρε, Ανηυι Αγριχυλτυραλ
Υνιϖερσιτψ, Ηεφει uvssvy, Χηινα)
[ Αβστραχτ] Οβϕεχτιϖε: ײ ¬¯¯∏¶·µ¤·¨·«¨ ©¨©¨¦·¶²©¶¨√ µ¨¤¯ ³«¼¶¬²¦«¨ °¬¦¤¯ ©¤¦·²µ¶²± ¦¨¯¯ ªµ²º·« ¤±§¬¶²©¯¤√²±¨¤¦¦∏°∏¯¤·¬²± ²©
Πυεραρια λοβατα ¦¨ ¯¯ ¶∏¶³¨ ±¶¬²± ¦∏¯·∏µ¨¶q Μετηοδ : ‹¬ª«³¨ µ©²µ°¤±¦¨ ¬¯´∏¬§¦«µ²°¤·²ªµ¤³«¼ ¤±§³¯¤±··¬¶¶∏¨ ¦∏¯·∏µ¨ º µ¨¨ ¤³³¯¬¨§q Ρ ε2
συλτ ανδ Χονχλυσιον: ≤ ¨¯¯ªµ²º·«¤±§¬¶²©¯¤√²±¨¤¦¦∏°∏¯¤·¬²± º µ¨¨ ¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯¼ ¶·¬°∏¯¤·¨§¬± Π. λοβατα ¦¨ ¯¯ ¶∏¶³¨ ±¶¬²± ¦∏¯·∏µ¨¶¥¼·«¨
¬±¦µ¨¤¶¨ ²©·«¨ ¶∏¦µ²¶¨ ¦²±¦¨±·µ¤·¬²±q  ¤¬±·¤¬±¬±ª·«¨ ³‹ √¤¯∏¨ ¤··«¨ µ¤±ª¨ ²√ µ¨xq w ·²xq { º¤¶°²¶·¶∏¬·¤¥¯¨©²µ¬¶²©¯¤√²±¨¤¦¦∏°∏2
¤¯·¬²± ¬± Π. λοβατα ¦¨ ¯¯ ¶∏¶³¨ ±¶¬²± ¦∏¯·∏µ¨¶q ≤¨¯¯§µ¬¨§º ¬¨ª«·¤±§¬¶²©¯¤√²±¨¤¦¦∏°∏¯¤·¬²± §¨ ¦µ¨¤¶¨§¶«¤µ³¯¼ º¬·«·«¨ ¬±¦µ¨¤¶¨ ²©·«¨
·µ¨¤·¨§¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²©¤¦·¬√¨¦¤µ¥²±o º«¬¯¨ ÷ „⁄2w ¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯¼ ¶·¬°∏¯¤·¨§¦¨¯¯ ªµ²º·«¤±§¬¶²©¯¤√²±¨¤¦¦∏°∏¯¤·¬²±q
[ Κεψ ωορδσ] Πυεραρια λοβατα~ ¦¨ ¯¯ ¦∏¯·∏µ¨~ ¦¨¯¯ ªµ²º·«~ ¬¶²©¯¤√²±²¬§¶~ ³«¼¶¬²¦«¨ °¬¦¤¯ ©¤¦·²µ ≈责任编辑 张宁宁  
≈收稿日期   ussx2tu2st
≈基金项目   科技部社会公益项目 kusst1ts|l
≈通讯作者   3 黄璐琦 oר¯}kstslywstwwtt2u|xxo∞2°¤¬¯}«∏¤±ª¯∏´ ¬ƒ uyvq± ·¨
孑遗植物杜仲的遗传多样性 • „°⁄分析
和保护策略研究
王瑷琦 t o黄璐琦 t3 o邵爱娟 t o崔光红 t o陈 敏 t o佟长辉 u
kt1中国中医科学院 中药研究所 o北京 tsszss~
u1吉林省公安厅 安康医院 o吉林 公主岭 tvytstl
≈摘要   目的 }进行杜仲群体遗传多样性的研究 ∀方法 }采用随机扩增多态 ⁄‘„k• „°⁄l方法对杜仲的 ty个
群体 !uys个个体进行遗传多样性分析 ∀结果 }用 ts个随机引物共扩出 tts条清晰条带 o其中多态性条带为 tsy
条 o总的多态位点百分率为 |y1vyo平均多态位点百分率为 v{1|u∀ ‘¨ ¬. ¶基因多样性指数 Η € s1uwy to≥«¤±±²±. ¶
多态性信息指数 Ι € s1v{y {∀基因分化系数 Γστ€ s1wuw w∀结论 }杜仲种内具有丰富的遗传多样性 o而不同群体内
部的遗传多样性低 ∀遗传分化分析表明杜仲群体间已发生了高度的遗传分化 o因此 o生物多样性保护时应尽可能
保护更多的种群 ∀
≈关键词   杜仲 ~• „°⁄~遗传多样性 ~保护
≈中图分类号   ≥ xyz ≈文献标识码   „ ≈文章编号   tsst2xvsukussylt|2tx{v2sw
#v{xt#
第 vt卷第 t|期
ussy年 ts月
中 国 中 药 杂 志
Χηινα ϑουρναλοφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
∂ ²¯1vtoŒ¶¶∏¨ t|
’¦·²¥¨ µoussy