貴州不同來源地鉤藤藥材中8種礦質(zhì)元素含量分析

李金玲,趙 致*, 龍安林,楊再剛,葉永豐,吳常海,王華磊,劉紅昌,羅春麗,黃明進(jìn),羅夫來

(1.貴州大學(xué)，貴州省藥用植物繁育與種植重點(diǎn)(工程)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025；2.貴州省黔東南州劍河縣科技局，貴州 凱里 556400；3.劍河縣鉤藤研究所，貴州 凱里 556400)

貴州不同來源地鉤藤藥材中8種礦質(zhì)元素含量分析

李金玲1,趙 致1*, 龍安林2，3,楊再剛2，3,葉永豐2,吳常海2,王華磊1,劉紅昌1,羅春麗1,黃明進(jìn)1,羅夫來1

(1.貴州大學(xué)，貴州省藥用植物繁育與種植重點(diǎn)(工程)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025；2.貴州省黔東南州劍河縣科技局，貴州 凱里 556400；3.劍河縣鉤藤研究所，貴州 凱里 556400)

本項(xiàng)目對貴州不同來源鉤藤藥材氮、磷、鉀、鈣、鎂、銅、錳、鋅元素含量進(jìn)行分析并通過相關(guān)分析、主成分和聚類分析對其進(jìn)行評價，結(jié)果表明：貴州不同來源鉤藤藥材中鈣含量最高平均達(dá)19.57g/kg，鉀含量次之；鉤藤藥材礦質(zhì)元素含量變異系數(shù)均較大，鎂變異系數(shù)最小，為16.50%，錳含量變化范圍較寬，5.75～174.41mg/kg，變異系數(shù)最大為67.19%；氮與鉀間極顯著正相關(guān)，銅與鉀、鋅與鈣間顯著正相關(guān)；鋅是鉤藤藥材第一主成分主要正向因子；聚類分析表現(xiàn)出鉤藤有生態(tài)點(diǎn)聚類趨勢；鉤藤藥材礦質(zhì)元素含量變異程度較大。

鉤藤；礦質(zhì)元素；相關(guān)分析；聚類分析；主成分分析

鉤藤[Uncariarhynchophylla(Miq.)Jacks]是茜草科多年生藤本植物，以干燥的帶鉤莖枝入藥，在民間廣泛應(yīng)用，用于降壓、護(hù)肝等。以鉤藤為原藥材開發(fā)的中成藥天麻鉤藤顆粒、復(fù)方鉤藤片等。目前關(guān)于鉤藤的研究主要集中在鑒定、化學(xué)成分、藥理作用、資源調(diào)查、簡單栽培，發(fā)芽育苗[1-7]等方面，而對于地區(qū)性鉤藤藥材礦質(zhì)元素方面鮮見報道，為此本項(xiàng)目對貴州省各地區(qū)鉤藤資源礦質(zhì)元素含量進(jìn)行分析，找出不同產(chǎn)地鉤藤藥材中無機(jī)元素的特征，對其元素之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，為鉤藤藥材的栽培管理及質(zhì)量評價提供依據(jù)，為貴州鉤藤人工栽培區(qū)劃及種源篩選奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2011—2012年在貴州省貴陽地區(qū)(花溪區(qū)、烏當(dāng)區(qū)、開陽縣、息烽縣)、黔東南州(劍河縣、天柱縣、錦屏縣、施秉縣)、遵義地區(qū)(湄潭縣、鳳岡縣、綏陽縣)、黔南州(都勻市、獨(dú)山縣)、銅仁地區(qū)(德江縣、江口縣、石阡縣)及貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院、貴州省中藥材繁育與種植重點(diǎn)(工程)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

野外采集鉤藤資源，集中在2011年11～12月份進(jìn)行。鉤藤藥材采集是當(dāng)年生帶鉤的枝條。在黔東南劍河縣、天柱縣、錦屏縣采集的人工栽培鉤藤或野生保護(hù)撫育鉤藤，而在其它地區(qū)采集的鉤藤均為野生鉤藤。

鉤藤藥材氮元素含量測定采用凱氏定氮法，磷元素含量測定采用鉬黃比色法，鉀元素含量測定采用火焰光度計法，鈣、鎂、銅、鐵、錳、鋅元素含量采用原子吸收分光光度法測定。

數(shù)據(jù)分析采用DPS7.05和Excel2007數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州不同來源地鉤藤藥材中礦質(zhì)元素含量

表1 貴州不同來源鉤藤8種礦質(zhì)元素含量

由表1可見，貴州不同來源鉤藤藥材礦質(zhì)元素含量最高的是鈣元素，平均含量19.57 g/kg，其次是鉀元素，平均含量為14.45 g/kg，表明鈣和鉀是鉤藤藥材生長需求量較大的元素。

貴州不同來源鉤藤藥材礦質(zhì)元素含量不同地區(qū)間差異較大，如錳元素含量最低德江鉤藤5.75 mg/kg，最高錦屏3號鉤藤174.41 mg/kg；同一地區(qū)不同生態(tài)點(diǎn)礦質(zhì)元素含量也有差異，如劍河縣4個生態(tài)點(diǎn)鉀元素含量最高18.20 g/kg，最低8.17 g/kg，但是總體來看，同一地區(qū)礦質(zhì)元素含量差異小于不同地區(qū)差異。

由變異系數(shù)可見，不同來源鉤藤藥材礦質(zhì)元素含量變異程度均較大；鎂含量變異系數(shù)最小，為16.50%，含量平均值9.81 mg/kg，變異范圍8.05～15.42 mg/kg，最高值比最低值高了91.55%；錳含量變異系數(shù)最大，為67.19%，平均含量為75.79 mg/kg，變異范圍為5.75～174.41 mg/kg，最高值比最低值高近30倍，表明不同來源鉤藤藥材錳元素含量差異非常大。不同來源鉤藤藥材礦質(zhì)元素含量變異程度最大的是錳，其次是鋅、銅和鉀，三種元素變異系數(shù)相差不大；氮元素再次之變異系數(shù)為26.07%；磷、鈣和鎂元素變異程度相對較低，變異系數(shù)均低于20%。

2.2 貴州不同來源地鉤藤藥材中礦質(zhì)元素相關(guān)性分析

不同來源鉤藤藥材礦質(zhì)元素間相關(guān)分析見表2，氮與鉀元素間極顯著正相關(guān)，銅與鉀、鋅與鈣元素間顯著正相關(guān)，其它礦質(zhì)元素間相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平。鈣和鉀作為鉤藤藥材中含量最高的兩種元素，其含量的高低與氮、銅、鋅含量正相關(guān)，表明兩類元素間存在協(xié)同作用或促進(jìn)吸收積累關(guān)系。

表2 8種礦質(zhì)元素間相關(guān)系數(shù)

注: *表示在0. 05水平上顯著相關(guān)；**表示在0. 01水平上極顯著相關(guān)。

2.3 貴州不同來源地鉤藤藥材中礦質(zhì)元素主成分分析

由表3可見，前3個特征值累計貢獻(xiàn)率已達(dá)到70%，已能用它們來對所研究礦質(zhì)元素的8個元素所提供的信息進(jìn)行分類。但由于植物礦質(zhì)元素含量受自然界多種因素的影響，所以前三個主成分只能代表29個植株樣本8個元素測定值全部信息的70%。

各主成分的特征向量分別代表8個元素在該主成分中的權(quán)系數(shù)。對于第一主成分，鋅元素是唯一的具有較強(qiáng)的正向負(fù)荷，與鋅相斥的氮、鎂具有較強(qiáng)的逆向負(fù)荷，表明這兩類元素在鉤藤植株中具有相反的吸收趨勢；對于第二主成分，銅和鎂具有較強(qiáng)的正向負(fù)荷，表明這兩個元素有一定的內(nèi)在聯(lián)系。

表3 8種礦質(zhì)元素主成分分析

2.4 貴州不同來源地鉤藤藥材中礦質(zhì)元素聚類分析

采用聚類分析法對貴州不同來源鉤藤藥材礦質(zhì)元素含量進(jìn)行綜合評價，結(jié)果見圖1，當(dāng)距離相似尺度取22.37閾值時，可將不同來源鉤藤藥材分成三類，一類是錦屏3號鉤藤，一類是天柱、錦屏1、2號、開陽1號鉤藤，另一類是其它地區(qū)鉤藤，從分成3類鉤藤的狀況看，主要由于錳元素含量的差異；同時，錦屏3個生態(tài)點(diǎn)鉤藤礦質(zhì)元素差異較大，3號是撫育鉤藤，1和2號是栽培鉤藤，可能與鉤藤栽培撫育過程中人們的田間管理和鉤藤生長地土壤的差異有關(guān)；栽培鉤藤除了天柱和錦屏外，劍河4個生態(tài)點(diǎn)鉤藤相似尺度較近，可能同一地區(qū)生態(tài)環(huán)境相似，導(dǎo)致礦質(zhì)元素差異不大。從聚類分析總體看，鉤藤藥材表現(xiàn)出生態(tài)點(diǎn)聚類趨勢。

圖1 不同來源鉤藤藥材聚類分析

3 結(jié)論與討論

藥材中礦質(zhì)元素的含量與組成比例由藥材植物自身的基因決定，同時受環(huán)境生態(tài)因子的影響。植物營養(yǎng)學(xué)中氮磷鉀屬于大量元素，鈣鎂屬于中量元素，而不同來源的鉤藤藥材中鈣元素含量最高，鉀元素含量次之，可能是鉤藤植物自身基因決定的；同時，不同來源的鉤藤藥材中各元素變異程度均較大，其中錳元素含量變化較大，5.75～174.41mg/kg，變異系數(shù)最大為67.19%，可能生態(tài)環(huán)境因子導(dǎo)致不同來源鉤藤藥材礦質(zhì)元素含量差異。

環(huán)境生態(tài)因子誘導(dǎo)了藥用植物蛋白質(zhì)組表達(dá)的變化，進(jìn)而影響次生代謝產(chǎn)物發(fā)生質(zhì)或量的變化，從而造成不同產(chǎn)地藥材品質(zhì)的差異。李金玲等[8]研究貴州不同來源鉤藤藥材品質(zhì)分析與評價，得出劍河縣鉤藤藥材浸出物含量高于其它地區(qū)，下一步需對鉤藤礦質(zhì)元素含量、比例與浸出物及其有效成分之間相關(guān)性進(jìn)行研究，探討礦質(zhì)元素與植物次生代謝產(chǎn)物的關(guān)系。

道地藥材的形成是特定的基因型，在特定的生境下受到復(fù)雜的調(diào)控，導(dǎo)致某些代謝過程的關(guān)鍵酶基因的表達(dá)產(chǎn)生了時空差異的產(chǎn)物。各種外界因素的誘導(dǎo)都能影響一些關(guān)鍵酶的表達(dá)水平從而調(diào)節(jié)次生代謝產(chǎn)物的合成，如環(huán)境脅迫、光照、傷害、誘導(dǎo)劑，甚至代謝過程的中間產(chǎn)物?？梢姯h(huán)境生態(tài)因子對次生代謝產(chǎn)物合成與積累的影響是間接的，二者之間可能并不存在簡單的量的對應(yīng)關(guān)系[9]。本試驗(yàn)中試驗(yàn)材料來源于不同生態(tài)環(huán)境，保證了采收時間和當(dāng)年生鉤藤枝條的基本一致性，而植株的年齡無法確定，可能給本試驗(yàn)帶來了干擾因素。為此本團(tuán)隊(duì)對不同生態(tài)環(huán)境的鉤藤種子進(jìn)行了收集，育苗，在貴州劍河縣(2011年貴州劍河鉤藤成為國家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品)同一生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了種植，準(zhǔn)備研究其藥材礦質(zhì)元素及各品質(zhì)指標(biāo)，為揭示藥材的道地性奠定基礎(chǔ)。

[1] 何昱,黃家衛(wèi),楊維.鉤藤HPLC指紋圖譜的構(gòu)建[J].中國藥房，2011,22(11):1007-1009.

[2] 陶剛,劉濤,朱英,等.貴州中藥材鉤藤屬植物的分子鑒定[J].中藥材.2008,31(6):825-828.

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Analysis on Contents of Eight Kinds of Mineral Elements inUncariarhynchophylla(Miq.) Jacks from DifferentCollection Sites of Guizhou

Lin Jinling1,Zhao Zhi1,Long Anlin2,3,Yang Zaigang2,3,Ye Yongfeng2,Wu Changhai2,Wang Hualei1,Liu Hongchang1,Luo Chunli1,Huang Mingjin1，Luo Fulai1

(1.Guizhou University，Key Laboratory about Breeding and Planting of Traditional Chinese Medicine in Guizhou, Guiyang 550025，China；2.Jianhe County Science and Technology Bureau in Southeast Guizhou, Kaili 556400，China; 3.Cat’s Claw Research Institute in Jianhe County, Kaili 556400，China)

Contents of nitrogen， phosphorus， potassium， calcium， magnesium， copper， manganese， and zinc elements inUncariarhynchophylla(Miq.)Jacks were studied from different collection sites of Guizhou. Mineral elements were assessed by correlation analysis,cluster analysis and principal component analysis. The results showed that the calcium content was the highest and the mean content was 19.57g/kg. The potassium content was second. The variable coefficient of the whole mineral elements were wide. The coefficient of variation in magnesium was the least. The numerical value was 16.50%. The range of manganese content was from 5.75 to 174.41mg/kg widely and the variable coefficient was the highest, 67.19%. The nitrogen and potassium was the significant positive correlation. The copper and potassium, zinc and calcium were positive correlation. Zinc was the main positively acting components of first principal component. Cluster analysis showed the trend of ecological point clustering. Mineral elements contents variation of different collection sites of Guizhou was greater.

Uncariarhynchophylla(Miq.)Jacks；contents of mineral elements；correlation analysis；cluster analysis；principal component analysis

10.3969/j.issn.1006-9690.2015.01.007

2014-07-18

貴州省科技廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室計劃項(xiàng)目(黔科合計Z字[2010]4015)；貴州省發(fā)展和改革委員會高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目(黔發(fā)改高技[2009]2805)；貴州省科技廳創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目(黔科合人才團(tuán)隊(duì)[2010]4006)；貴州省藥用植物繁育與種植人才基地(黔人領(lǐng)發(fā)[2013]15號)； 貴州省科技廳中藥現(xiàn)代化項(xiàng)目(黔科合中藥字[2011]5040號)；貴州省科技廳中藥現(xiàn)代化項(xiàng)目(黔科合中藥字[2010]5036號)。

李金玲(1980-)，女，從事藥用植物栽培及營養(yǎng)生理與施肥研究。

*通訊作者：趙致(1959-)，男，從事藥用植物生產(chǎn)理論與技術(shù)方面的研究。

R284.1；Q946.91+5

A

1006-9690(2015)01-0022-04