不同種源草珊瑚生長(zhǎng)特性及有效成分含量比較分析

聶小英，朱春曉，鄭東升，李自強(qiáng)，胡慶一，陳陽(yáng)峰，肖深根

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南天地恒一現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)有限公司，湖南 衡陽(yáng) 421256）

【研究意義】草珊瑚（Sarcandra glabra（Thunb.）Nakai）又名九節(jié)茶、腫節(jié)風(fēng)，金粟蘭科草珊瑚屬，是我國(guó)傳統(tǒng)的中藥材，含酚酸、萜類、香豆素等成分［1］，具清熱涼血、祛風(fēng)通絡(luò)等功效，用于血熱發(fā)斑、跌打損傷等［2］。不同地理生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)同一種源不同個(gè)體的形態(tài)特征和生長(zhǎng)性狀存在顯著影響，也顯著影響藥材的品質(zhì)［3-6］。因此，不同種植地區(qū)通過(guò)種源試驗(yàn)來(lái)選擇適宜當(dāng)?shù)刈匀簧L(zhǎng)環(huán)境的地理種源具有重要研究意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前對(duì)草珊瑚的研究多集中在不同原產(chǎn)地篩選［7-9］、加工工藝優(yōu)化［10］、藥理藥效機(jī)制［11-12］等方面。郭燁等［7］采用PHLC 法研究不同產(chǎn)地草珊瑚綠原酸、異嗪皮啶及迷迭香酸含量的影響，研究表明不同產(chǎn)地對(duì)草珊瑚有效成分含量具有顯著影響，在采收期相同情況下廣西防城港產(chǎn)地草珊瑚有效成分含量最高；牟大慶［8］采用HPLC法同時(shí)測(cè)定草珊瑚中的有效成分含量，結(jié)果表明不同產(chǎn)地腫節(jié)風(fēng)3 種有效成分含量存在顯著差異，福建三元產(chǎn)地異嗪皮啶含量最高，江西九江迷迭香酸含量最高；潘馨等［9］測(cè)定草珊瑚9 個(gè)有效成分含量的研究結(jié)果表明，不同產(chǎn)地草珊瑚中有效成分含量差異顯著，在福建11 批不同產(chǎn)地草珊瑚藥材中，福建三元對(duì)面隴產(chǎn)地有效成分含量最高。

【本研究切入點(diǎn)】由于長(zhǎng)期的生殖隔離和地理環(huán)境因子的共同作用，同一物種在不同立地生長(zhǎng)環(huán)境中，不同個(gè)體和群體間形態(tài)和生長(zhǎng)特征存在顯著差異，導(dǎo)致不同地理種源物種在不同區(qū)域的生長(zhǎng)表現(xiàn)不同［13］。不同種源的收集與評(píng)價(jià)對(duì)植物資源保護(hù)、利用及品種選育等具有重要意義［14-16］。目前，對(duì)于不同種源草珊瑚生長(zhǎng)特性及有效成分含量比較的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以湖南永定、江西九江、貴州黔東南、福建三元和廣西昭平5 個(gè)不同分布區(qū)種源草珊瑚種子培育的2 年生植株為研究對(duì)象，對(duì)不同種源草珊瑚植株的生長(zhǎng)特性、光合生理特性和有效成分含量進(jìn)行測(cè)定，采用主成分分析法綜合分析各種源間生長(zhǎng)性狀和品質(zhì)的差異，以期為湖南地區(qū)草珊瑚優(yōu)良種源的選擇提供參考，同時(shí)為草珊瑚種源的利用和遺傳改良工作提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試的5 個(gè)草珊瑚不同地理種源分別來(lái)自湖南永定、江西九江、貴州黔東南、福建三元和廣西昭平，均由湖南天地恒一現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)有限公司提供。各種源來(lái)源情況見(jiàn)表1。

表1 5 個(gè)草珊瑚種質(zhì)資源來(lái)源情況Table 1 Provenances of 5 Sarcandra glabra germplasm resource

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018 年3 月至2020 年10 月在湖南天地恒一現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)有限公司中藥產(chǎn)業(yè)園（27°08′N、112°46′E）進(jìn)行。從播種到收獲，年均降雨量1 452 mm，年均氣溫17.9 ℃，年均無(wú)霜期289 d。

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)小區(qū)面積22.5 m2（畦長(zhǎng)15 m，畦寬1.5 m）。2018 年3 月17 日，將催芽后的草珊瑚種子按100 粒/m2的種植密度播種，3 次重復(fù)。期間進(jìn)行統(tǒng)一田間管理。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 農(nóng)藝指標(biāo)測(cè)定 2020 年10 月，待其生長(zhǎng)進(jìn)入緩慢期后，每種源隨機(jī)選取5 株，測(cè)定其株高、地徑［17］，葉片指標(biāo)采用葉面積掃描儀測(cè)定，根系指標(biāo)采用根系掃描儀測(cè)定；挖取全株，用清水洗凈根部，吸水紙吸干后稱取鮮重；各種源隨機(jī)采收1 m2內(nèi)植株，測(cè)定單位面積產(chǎn)量，3 次重復(fù)。

1.3.2 光合參數(shù)測(cè)定 2020年8月，每個(gè)種源隨機(jī)選擇5 株健康植株，選擇連續(xù)晴天上午9:00～11:00測(cè)定，設(shè)置光強(qiáng)為800 μmol/m2·s，葉室溫度25℃，空氣氣流500 μmol/m2·s，CO2濃度400 μmol/m2·s，采用LI-6400便攜式光合作用儀測(cè)定從上往下數(shù)第3對(duì)功能葉的光合作用參數(shù)。3次重復(fù)。

1.3.3 浸出物測(cè)定 參照2020 年版中國(guó)藥典通則2201 進(jìn)行［18］。稱取供試品4 g，置于250 mL 錐形瓶中，加入100 mL 水，密塞，稱重、靜置1 h 后，回流加熱微沸1 h，用水補(bǔ)足失重，搖勻過(guò)濾，取濾液25 mL，水浴蒸干，105 ℃干燥3 h，冷卻30 min，迅速稱重。3 次重復(fù)。

1.3.4 供試品異嗪皮啶、迷迭香酸含量測(cè)定 色譜條件：色譜柱：WondasilTMC18 柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動(dòng)相：乙腈-0.1%磷酸水；流速1.0 mL/min，柱溫30℃，檢測(cè)波長(zhǎng)342 nm；進(jìn)樣量：10 μL。

供試品溶液制備：參照2020 版中國(guó)藥典一部腫節(jié)風(fēng)藥材含量測(cè)定項(xiàng)下方法制備［1］。取草珊瑚樣品粉末約0.4 g，精密稱定，精密加入甲醇 25 mL，密塞稱定重，加熱回流1 h，放冷，再稱定重量，用甲醇補(bǔ)足失重，搖勻?yàn)V過(guò)，取濾液，備用。

對(duì)照品溶液制備：精密稱取異嗪皮啶、迷迭香酸對(duì)照品適量，加甲醇制成每1 mL 含異嗪皮啶0.1004 mg、迷迭香酸0.1013 mg 混合對(duì)照品溶液，備用。

樣品異嗪皮啶、迷迭香酸含量測(cè)定：按“1.3.4”方法分別制備各種源草珊瑚藥材供試液后進(jìn)樣測(cè)定，并計(jì)算藥材中異嗪皮啶、迷迭香酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入與整理，采用SPSS25.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan多重比較法進(jìn)行差異顯著性分析，采用SPSS25.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源草珊瑚生長(zhǎng)性狀比較

2.1.1 地上部分生長(zhǎng)差異 由表2 可知，在5 個(gè)草珊瑚種源中，昭平種源株高最高，為35.53 cm，顯著高于黔東南和三元種源，但與永定和九江無(wú)顯著差異；九江種源地徑最粗，為4.04 mm，顯著高于永定、黔東南和三元種源，但與昭平種源無(wú)顯著差異；昭平種源葉片形態(tài)表現(xiàn)最好，其單株葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬及葉面積分別為32.00 片、127.35 mm、46.42 mm、302.99 cm2，均顯著高于永定、黔東南和三元種源。

表2 不同種源草珊瑚地上部分生長(zhǎng)指標(biāo)比較Table 2 Comparison of growth indexes of aboveground parts in Sarcandra glabra from different provenances

2.1.2 地下部分生長(zhǎng)及生物量差異 從表3 可以看出，不同種源草珊瑚地下部分的生長(zhǎng)存在顯著差異。昭平種源草珊瑚植株根系發(fā)達(dá)，根尖數(shù)、根平均直徑、根總長(zhǎng)度、根總體積和表面積分別為58.80 個(gè)、1.81 mm、508.80 cm、37.50 cm3和150.43 cm2，均顯著高于永定、黔東南和三元種源，但與九江種源間無(wú)顯著差異。5 個(gè)種源中，昭平種源生物量、單位面積平均產(chǎn)量分別為17.06 g 和0.85 kg/cm2，均顯著高于永定、黔東南和三元種源，但與九江種源間無(wú)顯著差異。

表3 不同種源草珊瑚地下部分生長(zhǎng)指標(biāo)比較Table 3 Comparison of growth indexes of underground parts in Sarcandra glabra from different provenances

2.2 不同種源草珊瑚光合特征參數(shù)比較

由表4 可知，5 個(gè)草珊瑚種源葉片的凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr）在種源間存在顯著差異。其中昭平種源Pn 最大、為3.91 μmol/m2·s，最小的是三元種源、為0.84 μmol/m2·s，前者是后者的4.65倍；Ci 最大的是永定種源、為268.99 μmol/m2·s，是最小的三元種源的2.39 倍；Gs 最大的是昭平種源、為0.04 μmol/m2·s，與最小的三元種源相差達(dá)0.03 μmol/m2·s；Tr 最大的是昭平種源，是最小的黔東南種源的2.33 倍。

表4 不同種源草珊瑚光合特征參數(shù)比較Table 4 Comparison of photosynthetic characteristic parameters of Sarcandra glabra from different provenances

2.3 不同種源草珊瑚有效成分含量比較

從表5 可以看出，不同種源草珊瑚藥材中異嗪皮啶含量間差異顯著，由高到低為昭平＞九江＞三元＞黔東南＞永定，含量較高的是昭平的草珊瑚，達(dá)3.81 mg/g，分別是永定、九江、黔東南、三元草珊瑚種源的2.28、1.03、1.97、1.12 倍。草珊瑚中迷迭香酸含量由高到低為昭平＞九江＞三元＞黔東南＞永定，差異顯著，含量較高的是昭平的草珊瑚，達(dá)44.08 mg/g，分別是永定、九江、黔東南、三元的1.52、1.14、1.46、1.23 倍。浸出物含量由高到低為三元＞永定＞昭平＞九江＞黔東南，含量較高的是三元的草珊瑚，達(dá)26.52%，與九江、黔東南種源差異顯著，但與永定、昭平種源差異不顯著。

表5 不同種源草珊瑚有效成分含量比較Table 5 Comparison of the contents of effective components in Sarcandra glabra from different provenances

2.4 草珊瑚種源主成分分析

以草珊瑚生長(zhǎng)指標(biāo)及異嗪皮啶、迷迭香酸和浸出物含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用主成分分析法對(duì)5個(gè)種源草珊瑚進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。以特征值≥1 為提取主成分的標(biāo)準(zhǔn)，共提取出3 個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)98.098%，主成分的特征向量和貢獻(xiàn)率見(jiàn)表6。

表6 主成分特征值及貢獻(xiàn)率Table 6 Eigenvalues and contribution rates of principal components

通過(guò)3 個(gè)主成分的得分和其對(duì)應(yīng)權(quán)重構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，公式為F ＝0.74049F1＋0.14872F2＋0.09178F3，F(xiàn) 為各種質(zhì)資源草珊瑚綜合得分，F(xiàn)1、F2、F3分別為各主成分得分。根據(jù)上述主成分綜合評(píng)價(jià)模型得出各種源草珊瑚的綜合得分并進(jìn)行排名（表7）。可以看出，第1 主成分中排名靠前的是昭平、九江；第2 主成分中排名靠前的是三元、昭平；第3 主成分排名靠前的是永定、三元；綜合得分靠前的是昭平、九江。

表7 不同種源草珊瑚綜合得分及排序Table 7 Comprehensive scores and ranking of Sarcandra glabra from different provenances

3 討論

株高和地徑是植物生長(zhǎng)狀況最直接的表現(xiàn)，是優(yōu)良種源選擇的重要指標(biāo)。曹宇［19］對(duì)不同種源元寶槭樹(shù)的研究表明，元寶槭樹(shù)株高、地徑及地上部分的生長(zhǎng)與植株生物量緊密相關(guān)。本研究結(jié)果表明，廣西昭平種源生長(zhǎng)表現(xiàn)最好，具有較高的生物量，福建三元最差，而本地湖南永定種源優(yōu)勢(shì)不明顯，導(dǎo)致這種差異的主要原因可能是由于在長(zhǎng)期的地理隔離過(guò)程中，不同種源為更好地適應(yīng)其所生長(zhǎng)的地理環(huán)境，而形成一定的基因表達(dá)差異。葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所。李鑫等［20］研究表明不同種源云南松葉長(zhǎng)、葉寬及葉面積與植株生長(zhǎng)具有一定相關(guān)性，云南松通過(guò)擴(kuò)大葉片光合面積，以獲取更多的光能，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。本研究結(jié)果也呈現(xiàn)相同規(guī)律，廣西昭平種源葉面積是福建三元種源的2.98 倍，生物量是福建三元的4.08 倍，說(shuō)明廣西昭平種源對(duì)光能的吸收和轉(zhuǎn)化能力高于福建三元種源，其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)。根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要植物器官，其生長(zhǎng)直接決定植物吸取營(yíng)養(yǎng)的能力［21］。許文花等［22］研究表明，根系發(fā)達(dá)能夠提高根系養(yǎng)分吸收能力、積累養(yǎng)分，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。本研究結(jié)果表明，廣西昭平種源根系長(zhǎng)度最長(zhǎng)，表面積最大，根系發(fā)達(dá)能夠加強(qiáng)根系對(duì)土壤中的水分和養(yǎng)分的吸收和積累，為植株生長(zhǎng)提供所需的水分和養(yǎng)分，從而促進(jìn)植株的生長(zhǎng)。

氣孔作為植物氣體交換的通道，氣孔導(dǎo)度直接影響葉片的光合作用，胞間CO2濃度受氣孔導(dǎo)度影響大，兩者呈正相關(guān)，Ci 越高，越有利于于光合作用碳固定，但蒸騰速率也會(huì)越大，水分散失加快［23］。本研究對(duì)5 個(gè)種源草珊瑚的光合參數(shù)進(jìn)行分析，不同種源間光合參數(shù)差異顯著。與本地種源相比，福建三元和貴州黔東南種源氣孔導(dǎo)度較小，主要通過(guò)降低蒸騰速率來(lái)提高水分利用，可能是由于福建三元和貴州黔東南產(chǎn)地海拔較高，相對(duì)濕度較小，主要通過(guò)降低蒸騰速率減少水分散失，提高水分利用效率。廣西昭平和江西九江種源凈光合速率較高、光合能力較強(qiáng)，能夠促進(jìn)植株生物量的積累，這與譚長(zhǎng)強(qiáng)等［24］在不同種源火力楠高凈光合速率一定程度上具有較高生物量的觀點(diǎn)一致。

草珊瑚作為藥用植物，除生物量以外，還必須考慮其有效成分含量。本研究結(jié)果表明，不同種源對(duì)草珊瑚有效成分含量影響顯著。與本地種源相比，廣西昭平、江西九江、福建三元種源異嗪皮啶和迷迭香酸含量均顯著高于湖南永定，說(shuō)明產(chǎn)地生長(zhǎng)環(huán)境長(zhǎng)期作用下草珊瑚的基因產(chǎn)生了一定變化，對(duì)草珊瑚的有效成分含量存在一定相關(guān)性，與潘鑫等［9］研究結(jié)論一致，郭燁等［7］在不同產(chǎn)地對(duì)草珊瑚有效成分含量影響的研究中得到一致結(jié)果。說(shuō)明草珊瑚有效成分含量受地理變異和遺傳變異的共同影響。

4 結(jié)論

綜上所述，為科學(xué)合理的篩選出適宜湖南地區(qū)生長(zhǎng)的草珊瑚種源，本研究綜合考慮了草珊瑚地上、地下部分生長(zhǎng)情況、光合作用參數(shù)及有效成分含量，采用主成分分析法，將5 個(gè)種源草珊瑚生長(zhǎng)情況及成分含量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，不同種源綜合排名為廣西昭平種源＞江西九江種源＞湖南永定種源＞福建三元種源＞貴州黔東南種源，綜合得出結(jié)論，廣西昭平種源和江西九江種源植株枝葉繁茂、根系發(fā)達(dá)，在湖南地區(qū)生長(zhǎng)表現(xiàn)較好，且有效成分含量較高，是5 個(gè)種源中引種的首選種源。