重樓屬植物根莖有效成分與菌根侵染率、土壤營養(yǎng)成分之間的相關性Δ

潘興嬌，張　杰，路風中，丁　博，周　濃#

（1.大理大學藥學與化學學院，云南大理　671000；2.重慶三峽學院生命科學與工程學院，重慶　404000）

重樓屬植物根莖有效成分與菌根侵染率、土壤營養(yǎng)成分之間的相關性Δ

潘興嬌1，2＊，張杰1，2，路風中2，丁博2，周濃1，2#

（1.大理大學藥學與化學學院，云南大理671000；2.重慶三峽學院生命科學與工程學院，重慶404000）

目的：探討重樓屬植物根莖中總皂苷、總多糖含量與根系叢枝菌根真菌（AMF）侵染率及根際土壤營養(yǎng)成分的相關性。方法：以三峽庫區(qū)的16個采樣點重樓屬植物及其根際土壤為研究對象，測定根系菌根侵染率和侵染強度、根莖中總皂苷和總多糖的含量以及相應生長地根際土壤養(yǎng)分，利用SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進行多重比較和相關分析。結果：三峽庫區(qū)重樓屬植物根系能與AMF形成良好的共生關系，侵染率在85.19%～99.80%之間，侵染強度在16.55%～72.27%之間。不同產地、不同品種重樓屬植物根莖中總皂苷和總多糖含量差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。土壤酸堿度適中，除全氮的平均含量為極缺水平外，其余營養(yǎng)成分的平均含量均屬中等及以上水平。相關性分析表明，根系菌根侵染率和侵染強度對根莖質量未見顯著性影響。根莖總皂苷與有機質、速效氮呈顯著負相關，根莖總皂苷、總多糖與速效磷、速效鉀量和pH值呈正相關，其他土壤養(yǎng)分與根莖總皂苷、總多糖量間相關性均不顯著。結論：重樓對土壤中不同營養(yǎng)成分具有選擇性，豐富的土壤速效磷和速效鉀供應有利于重樓根莖中總皂苷和總多糖的合成與積累。

重樓；總皂苷；總多糖；土壤養(yǎng)分；菌根侵染率；相關性

三峽庫區(qū)為重樓屬植物的地理分布中心之一，藥材品種較為豐富［1-3］。重樓屬植物根莖具有清熱解毒、消腫止痛、涼肝定驚的功效，在中醫(yī)臨床上常作為清熱解毒藥與其他中藥配伍使用，用于治療疔瘡癰腫、蛇蟲咬傷、跌撲傷痛等癥［1］。重樓屬植物中含有甾體皂苷、多糖類、黃酮類、蛻皮激素、植物甾醇、苯丙素等成分［4］，其中甾體皂苷具有抗腫瘤、止血、抗炎、鎮(zhèn)痛、免疫調節(jié)等生物活性［5］，多糖類具有抗腫瘤、延緩衰老、免疫調節(jié)等生物活性［6］。

重樓屬藥用植物在重慶萬州、開縣、城口等三峽庫區(qū)廣泛栽培，但不同產地和不同品種的重樓屬藥用植物（藥材）活性成分參差不齊，嚴重影響了其入藥質量的一致性［7］。栽培過程中主要施用農家肥、氮肥、鉀肥和磷肥等［8］。藥用植物所含活性成分的形成會受環(huán)境因子和基因共同作用的影響，而土壤是藥用植物生活的基地，又是供應水分和營養(yǎng)物質的源泉［9］，土壤肥力成為重樓屬植物根莖品質形成的限制因子之一，也是其人工栽培過程中必須解決的一個關鍵問題。據(jù)報道，人工栽培滇重樓基地土壤中主要養(yǎng)分因子和叢枝菌根對其甾體皂苷、多糖的含量有較大影響［9-11］。周濃課題組實地采集了三峽庫區(qū)重樓屬植物及相應生長地根際土壤，測定了根莖中總皂苷、總多糖及根系菌根侵染率、土壤養(yǎng)分的量，同時分析了總皂苷、總多糖的含量與菌根侵染率、土壤養(yǎng)分量之間的相關性，揭示影響重樓屬植物生長發(fā)育的主要土壤養(yǎng)分因子，為保證三峽庫區(qū)栽培重樓屬植物根莖品質及測土配方施肥工作提供參考。

1　材料

1.1樣品采集

根據(jù)張植瑋等［2］對重慶三峽庫區(qū)重樓屬藥用植物資源的調查結果，確定了16個采樣點，并由中國科學院昆明植物研究所李恒研究員對樣本進行了鑒定，記錄各采樣點及其基本情況，見表1。

1.2試劑與儀器

D-無水葡萄糖對照品（批號：110833-201205，純度：≥98%）、薯蕷皂苷元對照品（批號：111539-200001，純度：≥98%）均購自中國食品藥品檢定研究院。硝酸、高氯酸、氫氟酸為優(yōu)級純；石油醚、無水乙醇、三氯甲烷、正丁醇、甲醇、醋酸銨、氯化鉀、氫氧化鈉、甲基紅、溴甲酚綠指示劑、硼酸、濃硫酸、硫酸亞鐵、硫酸鉀、五水硫酸銅、硒粉、高錳酸鉀、二硝基酚、酒石酸氧銻鉀、左旋抗壞血酸、磷酸二氫鉀、甲醛、冰醋酸、乳酸、甘油、苯酚、曲利苯藍、碳酸氫鈉、鄰二氮菲指示劑等試劑均為分析純；水為雙蒸水。

UV-2450型紫外可見分光光度計（日本島津公司）；TAS-990型原子吸收分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；XP204型電子天平（瑞士梅特勒-托利多公司）。

2　方法

2.1重樓屬植物根系叢枝菌根真菌（AMF）的生態(tài)特征

重樓植株及其對應根際土壤、根系按常規(guī)方法取樣與處理［10-12］。隨機選取福爾馬林-醋酸-酒精（FAA）固定液中重樓根系50條，采用文獻建立的方法［13-14］進行染色、制片、鏡檢及計算菌根侵染率、侵染強度。

2.2重樓屬植物根際土壤營養(yǎng)成分的測定方法和評價標準

土壤pH、有機質、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效鉀的測定參照《土壤農化分析》進行［12］；同時根據(jù)1980年全國第2次土壤普查養(yǎng)分分級標準［15］進行評價，分級標準見表2。

表2　中國土壤養(yǎng)分含量的分級標準Tab 2　Classification criterion of Chinese soil nutrient content

2.3重樓屬植物根莖中總皂苷和總多糖含量的測定

重樓屬植物根莖中總皂苷和總多糖含量采用文獻建立方法［7］進行測定。

2.4數(shù)據(jù)處理與分析

本試驗數(shù)據(jù)均采用Excel 2003作圖，SPSS 18.0軟件進行Duncan多重比較和Pearson相關性分析。

3　結果

3.1不同產地重樓屬植物AMF的生態(tài)特征

通過染色研究發(fā)現(xiàn)，16個不同產地、不同品種重樓屬植物根系均有不同程度的菌根侵染，且全部屬于叢枝菌根類型，見圖1。結果表明，在不同人工栽培條件下，重樓屬植物菌根侵染率均較高，侵染率在85.19%～99.80%之間，S1、S10、S15、S16與其他樣品比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。從菌根侵染強度來看，AMF結構不僅在整個根系中占有較大比例，而且叢枝在根系中形成的比例相對較高，這表明自然條件下AMF與重樓屬植物形成的共生體發(fā)育狀況良好。由圖1可知，不同產地重樓屬植物根系侵染強度有一定差異，菌根侵染強度變化幅度大，侵染強度在16.55%～72.27%之間。其中S10的菌根侵染強度最弱，與其余15個樣品比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；而S13的菌根侵染強度最強，但與S3、S5、S6 和S11樣品比較未達到顯著性差異。

圖1　不同產地重樓屬植物根系AMF的生態(tài)特征注：同一指標不同組別間，若有1個字母相同，則代表差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；若字母完全不同，則代表差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）Fig 1　AMF ecological characteristics of Paridis rhizoma genus plants roots from different areasNote：if there is 1 same letter in the same index among different group，it means the difference was not statistically significant（P＞0.05）；if the letters are completely different，then it means the difference was statistically significant（P＜0.05）

3.2不同產地重樓屬植物根際土壤營養(yǎng)成分的含量

不同產地重樓屬植物根際土壤營養(yǎng)成分含量見表3。

如表3所示，不同產地重樓屬植物根際土壤全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、有機質含量及pH值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。16個樣品的根際土壤全氮含量呈顯著性差異，平均值為0.269 0 g/kg；S11樣品土壤中全氮的含量遠遠高于其他樣本，S3樣品全氮含量最低。根據(jù)全國第二次土壤普查制定的土壤養(yǎng)分分級標準判斷，除了樣品S11土壤全氮含量為中等水平（3級）外，其余均屬于極缺水平范圍（6級）。

表3　不同產地重樓屬植物根際土壤營養(yǎng)成分的含量（n=3）Tab 3　Rhizosphere soil nutrient content of Paridis rhizoma genus plants from different areas（n=3）

根際土壤速效氮含量差異較顯著，平均值為91.000 0 mg/kg；只有S5和S10屬于含量豐富基地（1級），S11和S14屬于含量較為豐富基地（2級），S1、S4、S8、S16屬于中等適宜范圍（3級），其余屬于缺乏范圍（4～6級），其中S6和S7屬于極缺水平范圍（6級）?？梢?，三峽庫區(qū)重樓屬植物生長地土壤全氮水平普遍偏低，而速效氮則處于適中水平。

根際土壤全磷含量差異較顯著，平均值為0.769 6 g/kg；樣品S10、S12、S13、S15屬于含量豐富基地（1級），樣品S5和S8屬于含量較為豐富基地（2級），樣品S11屬于中等適宜范圍（3級），其余屬于缺乏范圍（4～6級），其中樣品S16屬于極缺水平范圍（6級）。

根際土壤速效磷含量相差也較大，平均值為31.591 4 mg/kg；樣品S12、S13、S15屬于含量豐富基地（1級），樣品S5和S9屬于含量較為豐富基地（2級），樣品S2、S3和S16為較缺水平范圍（4級）外，其余均屬于中等適宜范圍（3級）?？梢?，三峽庫區(qū)重樓屬植物生長地土壤全磷水平普遍偏低，而速效磷處于較高水平。

根際土壤全鉀含量差異相當明顯，平均值為37.439 8 g/kg；樣品S13屬于含量較為豐富基地（2級），樣品S2屬于中等適宜范圍（3級），樣品S8屬于缺乏水平范圍（5級），其余均屬于含量豐富基地（1級）。

根際土壤速效鉀含量差異較小，平均值為918.668 6 mg/kg；所有樣品的根際土壤含量范圍都屬于豐富范圍（1級）?？梢?，三峽庫區(qū)重樓屬植物生長地土壤全鉀和速效鉀均處于較高水平。

根際土壤有機質含量差異較大，平均值為145.013 9 g/kg；除樣品S7屬于極缺水平范圍（6級）外，其余所有樣品的根際土壤含量范圍都屬于豐富范圍（1級）?？梢?，三峽庫區(qū)重樓屬植物生長地土壤有機質的量普遍較高。

根際土壤pH值均呈酸性土或中性土，適于重樓屬植物的正常生長發(fā)育，絕大部分地區(qū)土壤pH達到了重樓屬植物最適生長范圍（6.5～7.5）［16］。

3.3不同產地重樓屬植物根莖中總皂苷和總多糖的含量

不同產地重樓屬植物根莖中總皂苷和總多糖的含量結果見圖2。

圖2　不同產地重樓屬植物根莖中總皂苷和總多糖的含量注：同一指標不同組別間，若有1個字母相同，則代表差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；若字母完全不同，則代表差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）Fig 2　Contents of total saponins and total polysaccharides in Paridis rhizoma genus plants from different areasNote：if there is 1 same letter in the same index among different group，it means the difference was not statistically significant（P＞0.05）；if the letters are completely different，then it means the difference was statistically significant（P＜0.05）

由圖2可知，不同產地、不同品種重樓屬植物根莖中總皂苷和總多糖含量差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），但部分品種總皂苷、總多糖含量超過《中國藥典》收載品種，具有化學等同性。結果表明，樣品S7的總皂苷含量顯著高于其他樣品，樣品S11的總皂苷含量顯著低于其他樣品。樣品S14的的總多糖含量顯著高于其他樣品，樣品S1、S4和S13的總多糖含量稍低，但三者之間未達到顯著性差異?？傮w來看，樣品S7和S9的總皂苷和總多糖含量稍高，表明其根莖品質較為優(yōu)良。

3.4相關性分析

重樓屬植物根際土壤理化性質與根莖質量指標相關性分析見表4。

從表4可知，重樓屬植物根莖有效成分與菌根侵染率、土壤營養(yǎng)成分之間具有一定的相關性。根莖總皂苷與根系菌根侵染率、侵染強度以及根際土壤中的全氮、速效氮、全磷、有機質呈負相關，尤其與有機質呈極顯著負相關（r=-0.533）、速效氮呈顯著負相關（r=-0.427）。根莖總多糖與根系菌根侵染強度、速效氮、全磷、全鉀和有機質呈負相關。根莖總皂苷與速效磷、全鉀、速效鉀、pH均呈正相關，總多糖與菌根侵染率、全氮、速效磷、速效鉀、pH呈正相關。因此，根際土壤中速效磷、速效鉀量和pH值增加可以同時促進根莖總皂苷和總多糖的累積和形成，速效氮和有機質二者量的升高對根莖總皂苷與總多糖的累積和形成有阻礙作用。

土壤養(yǎng)分之間也存在一定的相關性，速效氮與有機質呈顯著的正相關（r=0.427），全磷與速效磷呈極顯著的正相關（r=0.617），全磷與有機質呈顯著的正相關（r=0.450），速效磷與pH值呈顯著的正相關（r=0.437）。

4　討論

菌根試驗表明，三峽庫區(qū)人工移植栽培重樓屬植物均可與AMF形成典型的叢枝菌根，故重樓屬藥用植物也是一類菌根營養(yǎng)型植物。因此，通過人工接種外源性AMF在提高重樓繁殖率、人工移植栽培成活率、產量和品質等方面具有廣闊的應用前景。同時，不同產地、不同品種重樓屬植物根系的侵染率和侵染強度具有顯著性差異，這與周濃、段艷濤等［17-18］研究結果一致。

表4　重樓屬植物根際土壤理化性質與根莖質量指標相關性Tab 4　Correlation between rhizosphere soil physical and chemical properties and quality index of Paridis rhizoma genus plants

土壤在陸地生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)重要位置，為藥用植物吸收水分和養(yǎng)分的場所，土壤養(yǎng)分的變化對藥用植物的生長發(fā)育和主要活性成分的形成與積累有直接作用［19］。本試驗通過對三峽庫區(qū)重樓屬植物生長地根際土壤養(yǎng)分分析發(fā)現(xiàn)，土壤肥力水平整體上較高，但栽培區(qū)土壤營養(yǎng)狀況極不平衡，從而導致重樓屬植物根莖品質的下降［10］。因此，應根據(jù)各栽培區(qū)土壤養(yǎng)分狀況的不同以及各營養(yǎng)成分對其根莖品質的影響方式分別進行人工改良?？偟膩砜?，三峽庫區(qū)重樓屬植物根際土壤酸堿度適中，有機質分布較均勻；速效氮、全氮均偏低，需合理增施氮肥；全鉀、速效鉀、全磷、速效磷含量較高，應注意控制鉀肥、磷肥的施用量。

分析重樓屬植物根莖主要活性成分與土壤養(yǎng)分之間的關系有助于研究總皂苷與總多糖等成分的積累過程，對人工栽培重樓屬植物時合理施肥具有指導作用。本試驗發(fā)現(xiàn)，影響重樓屬植物根莖中總皂苷和總多糖量的主要土壤養(yǎng)分為速效磷、速效鉀和pH，故在栽培重樓時可適當增加磷肥、鉀肥和調節(jié)土壤酸堿度以促進重樓根莖中總皂苷和總多糖的累積，從而提高重樓屬植物根莖的質量，這與王印、楊永紅等［9-10］對滇重樓研究結果相似，即速效磷、速效鉀較為豐富的土壤確實是重樓高品質形成的基礎。

相關性分析結果表明，重樓屬植物根莖主要活性成分與菌根侵染率、土壤營養(yǎng)成分之間具有一定的相關性。從相關系數(shù)可以得出，根莖總皂苷與有機質呈極顯著負相關、速效氮呈顯著負相關，根莖總皂苷、總多糖與速效磷、速效鉀量和pH值呈正相關，其他土壤養(yǎng)分與總皂苷、總多糖呈極弱相關。說明土壤營養(yǎng)成分對重樓屬植物根莖主要活性成分的影響是多種因子的復合作用，既存在協(xié)同作用，又具有拮抗作用，這種復合作用導致重樓屬植物在生長過程中對土壤養(yǎng)分具有選擇性。總之，在栽培中應根據(jù)土壤肥力條件，重樓屬植物各活性成分與土壤養(yǎng)分的相關性，以及重樓屬植物的需肥特性及生長規(guī)律有針對性地合理施肥，從而使其根莖的品質達到最佳水平。

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（編輯：余慶華）

Correlation of Active Ingredients in the Roots of Paridis rhizoma Genus Plants with Mycorrhizal Infection Rate and Soil Nutrients

PAN Xingjiao1，2，ZHANG Jie1，2，LU Fengzhong2，DING Bo2，ZHOU Nong1，2
（1.College of Pharmacy and Chemistry，Dali University，Yunnan Dali 671000，China；2.College of Life Science and Engineering，Chongqing Three Gorges University，Chongqing 404000，China）

OBJECTIVE：To investigate the correlation of total saponins and total polysaccharides content in the roots of Paridis rhizoma genus plants with Arbuscular mycorrhizal fungi（AMF）infection rate and rhizosphere soil nutrients.METHODS：Taking 16 pieces of Paridis rhizoma herbs and rhizosphere soil in Three Gorges Reservoir Area as the research object，mycorrhizal infection rate and infection intensity，the contents of total saponins and total polysaccharides in roots and stem，and rhizosphere soil nutrient contents were all determined.SPSS18.0 software was adopted for data multiple comparison and correlation analysis.RESULTS：Paridis rhizoma genus plants roots in Three Gorges Reservoir Area could form a good symbiotic relationship with AMF.Infection rate ranged from 85.19%to 99.80%，and infection intensity ranged from 16.55%to 72.27%.Paridis rhizoma from different origins and varieties had significant difference in the contents of total saponins and total polysaccharides（P＜0.05）.Soil pH was moderate，the average content of total nitrogen was in insufficient level，the average concentration of the remaining nutrients belonged to middle levels or above.Correlation analysis showed that the mycorrhizal infection rate and infection intensity of Paridis rhizoma were not significantly correlated with its quality.The total saponins were significantly negatively correlated with organic matter and available nitrogen.The total saponins and total polysaccharides were positively correlated with available phosphorus，potassium and pH value，but they were not significantly correlated with the other soil nutrients.CONCLUSIONS：Paridis rhizoma is selective to different soil nutrients.Rich soil available phosphorus and potassium supply are in favor of the synthesis and accumulation of total saponins and total polysaccharides in Paridis rhizoma roots.

Paridis rhizoma；Total saponins；Total polysaccharides；Soil nutrients；Mycorrhizal infection rate；Correlation

R282.2

A

1001-0408（2016）22-3037-04

10.6039/j.issn.1001-0408.2016.22.05

國家自然科學基金資助項目（No.81260622）；重慶市教委科學技術研究項目（No.KJ131109）；重慶市萬州區(qū)科委自然科學基金項目（No.201301024）

＊碩士研究生。研究方向：藥用植物栽培與質量控制。E-mail：1556653235@qq.com

副教授，碩士生導師。研究方向：藥用植物栽培與質量控制。電話：023-58102522。E-mail：erhaizn@126.com

2016-01-27

2016-05-27）