氮磷鉀配施對(duì)北蒼術(shù)產(chǎn)量、品質(zhì)及其相關(guān)酶基因表達(dá)的影響

馮禹壯，徐 偉，肖春萍，翁麗麗，孫 金，石婷婷

（長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130117）

北蒼術(shù) [Atractylodes chinensis (DC.) Koidz]為菊科多年生草本植物，入藥部位為根莖，有燥濕健脾、祛風(fēng)散寒、明目等功效，是2020版《中國(guó)藥典》中收載的蒼術(shù)藥材正品來(lái)源之一[1]。蒼術(shù)在臨床上應(yīng)用廣泛，特別是在新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)[2–3]等診療和防治中發(fā)揮了重要作用。隨著蒼術(shù)藥材市場(chǎng)需求量的激增，野生資源蘊(yùn)藏量不足，人工種植發(fā)展?jié)摿薮骩4]。我國(guó)吉林、遼寧許多地區(qū)已開(kāi)始引種栽培北蒼術(shù)，在種植選地及田間管理等方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)，但尚未達(dá)到規(guī)?；⒁?guī)范化和生態(tài)化的種植水平[5]。

隨著北蒼術(shù)引種栽培的進(jìn)一步擴(kuò)大，北蒼術(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育及藥材質(zhì)量形成機(jī)制逐步受到重視。中藥有效成分含量受到溫度、光照、水分、肥料等環(huán)境因素影響，其中土壤養(yǎng)分為調(diào)控其產(chǎn)量和品質(zhì)的最有效措施之一[6–8]。適宜的大量元素和中微量元素供應(yīng)能夠增強(qiáng)藥用植物的光合作用，確保藥材有效成分的合成和轉(zhuǎn)化。施加濃度0.3 0%的鉬肥，能夠增加關(guān)蒼術(shù)中蒼術(shù)酮及蒼術(shù)素含量，噴施濃度0.15%錳肥可提高關(guān)蒼術(shù)的產(chǎn)量[9]。NPK配施不僅對(duì)根莖類中藥材，如三七[10]、黃連[11]、西洋參[12]等的生長(zhǎng)和藥材質(zhì)量有顯著影響，對(duì)其次生代謝過(guò)程的調(diào)控尤為重要[13–15]。

目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)北蒼術(shù)施肥技術(shù)的研究較少，氮磷鉀配施對(duì)蒼術(shù)素生物合成的調(diào)控研究暫未見(jiàn)報(bào)道。同時(shí)，北蒼術(shù)種植區(qū)域土壤結(jié)構(gòu)差異，土壤中礦質(zhì)元素的種類和含量不同，根據(jù)土壤理化特征及北蒼術(shù)營(yíng)養(yǎng)特性進(jìn)行配方施肥勢(shì)在必行。本課題組前期研究表明，生殖生長(zhǎng)期合理配施氮鉀肥有利于促進(jìn)北蒼術(shù)的產(chǎn)量和蒼術(shù)素含量增加[16]。其中，蒼術(shù)素是北蒼術(shù)中的主要有效成分，屬于聚乙炔類物質(zhì)，乙酰輔酶A羧化酶(ACC)是其生物合成途徑中的關(guān)鍵酶[17]。在此基礎(chǔ)上，本研究進(jìn)一步對(duì)不同氮磷鉀配施條件下，北蒼術(shù)不同生育期內(nèi)藥材產(chǎn)量、蒼術(shù)素含量、ACC活性及其基因表達(dá)進(jìn)行測(cè)定，優(yōu)化適宜北蒼術(shù)中蒼術(shù)素合成的肥料配施方案，旨在分析北蒼術(shù)不同生長(zhǎng)期的氮、磷、鉀元素配比，初步闡明北蒼術(shù)氮磷鉀元素的需肥規(guī)律，為北蒼術(shù)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和規(guī)范化種植技術(shù)提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 研究地概況

試驗(yàn)位于吉林省柳河縣安口鎮(zhèn)北蒼術(shù)種植基地(東經(jīng) 125°36′4.94″，北緯 42°12′37.65″，海拔 399 m)。試驗(yàn)地0—30 cm土層土壤基本性狀為：pH 5.65、有機(jī)質(zhì) 51.73 g/kg、速效氮 41.89 mg/kg、速效磷 94.4 mg/kg、速效鉀 144 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的一年生健康北蒼術(shù)幼苗開(kāi)展田間試驗(yàn)，北蒼術(shù)幼苗由吉林省昌農(nóng)實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司柳河北蒼術(shù)栽培基地提供，經(jīng)長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定教研室翁麗麗教授鑒定為北蒼術(shù)(A.chinensis)正品。試驗(yàn)用肥料為尿素(N，總氮≥46%)、過(guò)磷酸鈣(P2O5，總磷≥46%)以及硫酸鉀(K2O，總鉀≥50%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究采用L9(34)正交試驗(yàn)，設(shè)氮、磷、鉀3個(gè)因素，4個(gè)水平。氮磷鉀肥不同配比總體施用方案見(jiàn)表1，一年生北蒼術(shù)幼苗進(jìn)行施肥處理共設(shè)置10個(gè)不同肥料配方，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積為 3 m2(2.0 m×1.5 m)，行株距為 20 cm×15 cm，每小區(qū)栽種北蒼術(shù)100株，小區(qū)總面積為150 m2，參考孫金等[16]的試驗(yàn)方法進(jìn)行施肥，其他田間管理農(nóng)藝措施一致。

表1 L9 (34) 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的施肥種類和施肥量Table 1 Fertilizer types and rates in orthogonal experimental design of L9 (34)

基、追肥施用方案：移栽前施入基肥，氮、磷、鉀施入量分別為總量的60.0%、100.0%和33.4%；磷肥作為基肥一次性施入土壤，2次追肥的氮、鉀施入量分別為總量的20.0%和33.3%，分別在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期(6月下旬)和果期(8月下旬)追肥。追肥方式采用根外噴施法，不同處理組氮磷鉀肥料分別加入等體積自來(lái)水溶解，均勻噴施于試驗(yàn)小區(qū)土壤表面。

1.4 試驗(yàn)樣品采集

北蒼術(shù)幼苗于5月25日移栽，移栽成活后將長(zhǎng)勢(shì)一致的植株掛牌標(biāo)記供取樣用。在移栽后30天(營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，第1次追肥前后)、60天(花期)、90天(初果期，第2次追肥前后)、120天(盛果期)、150天(枯萎期)，按照每個(gè)平行樣地6株隨機(jī)取樣，取樣時(shí)將北蒼術(shù)裝入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室，除去地上部分，須根清洗干凈后用吸水紙吸干表面的水分，將根莖樣品分裝、液氮固定，儲(chǔ)存于–80℃冰箱備用。剩余樣品洗凈，陰干，過(guò)3號(hào)(0.355±0.013 mm)篩備用。

1.5 不同發(fā)育期生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)和根莖產(chǎn)量測(cè)定

主要測(cè)定北蒼術(shù)地上部分鮮重、地下部分根莖和須根鮮重。分別取北蒼術(shù)地上部分、地下部分根莖和須根，流水洗凈后用吸水紙吸干表面水分，精確稱定，測(cè)定鮮重并記錄。

1.6 不同發(fā)育期蒼術(shù)素含量測(cè)定

1.6.1 色譜條件按照2020版《中國(guó)藥典》Ⅰ部蒼術(shù)含量測(cè)定方法，用高效液相色譜法對(duì)蒼術(shù)素含量進(jìn)行測(cè)定[1]。

1.6.2 對(duì)照品和供試品溶液的制備取蒼術(shù)素對(duì)照品適量，精密稱定，加甲醇制成每1 mL含40 μg的溶液，作為蒼術(shù)素對(duì)照品溶液。

取本品粉末0.2 g，精密稱定，參照2020版《中國(guó)藥典》Ⅰ部蒼術(shù)含量測(cè)定方法[1]，制備供試品溶液，每個(gè)樣品3次重復(fù)。

1.6.3 線性回歸方程取蒼術(shù)素對(duì)照品溶液(40 μg/mL)，分別稀釋成濃度為4、8、12、16、20、28、36和 40 μg/mL 的溶液，各吸取 10 μL 按照 1.6.1的色譜條件測(cè)定相應(yīng)的峰面積，以不同濃度的蒼術(shù)素對(duì)照品溶液為橫坐標(biāo)X，相應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)Y，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到蒼術(shù)素回歸方程為Y=130776X+86970，相關(guān)系數(shù)r=0.9997。對(duì)照品在4～40 μg/mL范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。

1.7 蒼術(shù)素合成關(guān)鍵酶ACC活性測(cè)定

取北蒼術(shù)根莖0.2 g，加入預(yù)冷的0.01 mol/L磷酸鹽緩沖溶液 (pH 7.4、NaCl 8 g、Na2HPO41.44 g、KH2PO40.24 g) 1.8 mL，加入液氮研磨，4 ℃ 下 10000 r/min離心20 min。采用雙抗體夾心法(ELISA)測(cè)定不同氮磷鉀配施下蒼術(shù)素合成關(guān)鍵酶ACC的活性，關(guān)鍵酶ACC標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y= 0.0128X–0.0192，r=0.9997，測(cè)定范圍為 0～200 U/L。

1.8 蒼術(shù)素合成關(guān)鍵酶ACC基因表達(dá)量測(cè)定

根據(jù)Takara植物通用總RNA提取試劑盒說(shuō)明書(shū)提取北蒼術(shù)根莖總RNA，采用Multiskan Sky全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀測(cè)定樣品RNA濃度及純度，并將其反轉(zhuǎn)錄成cDNA；以cDNA為模板，以EF-1α[18]為內(nèi)參基因(表2)，按照孫金等[19]的反應(yīng)體系、反應(yīng)程序，對(duì)不同肥料配施下蒼術(shù)素合成關(guān)鍵酶ACC基因表達(dá)量進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

表2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR引物Table 2 Real-time fluorescence quantitative PCR primer

1.9 統(tǒng)計(jì)分析

采用2-△△Ct[17]法進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果的計(jì)算，試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)的換算和預(yù)處理，采用 SPSS 21.0、GraphPad prism 6.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷鉀不同配施處理對(duì)北蒼術(shù)產(chǎn)量的影響

2.1.1 地上部分鮮重由表3可知，除N1P3K3處理，北蒼術(shù)地上部分鮮重整個(gè)生育期一直顯著高于N0P0K0處理外，其余施肥處理多在枯萎期顯著高于N0P0K0處理，且施肥處理間T1與T3、T5、T7有顯著性差異(P<0.05)，T2、T4與T5、T6、T7、T9有顯著性差異(P<0.05)，盛果期時(shí)，T3、T6處理的地上部分鮮重分別為T(mén)0處理的1.52和1.47倍(P<0.05)。綜上可知，不同肥料配施下隨生育期延長(zhǎng)，北蒼術(shù)地上部分鮮重總體呈先增加后平穩(wěn)再下降的趨勢(shì)，且果期低、中氮水平下增施磷肥有利于促進(jìn)北蒼術(shù)地上部分的生長(zhǎng)，總體上T3、T6施肥方案對(duì)北蒼術(shù)地上部分增長(zhǎng)具有顯著促進(jìn)作用。

表3 不同氮磷鉀配施處理北蒼術(shù)地上部分鮮重 (g/plant)Table 3 The fresh weight of above-ground of A. chinensis under different NPK combinations

2.1.2 北蒼術(shù)根莖鮮重由表4可知，花期到枯萎期，北蒼術(shù)根莖鮮重除N1P3K3處理和N2P3K1處理顯著高于N0P0K0處理外，其余施肥處理組僅在枯萎期顯著高于N0P0K0，且枯萎期時(shí)，N1P3K3和N2P3K1處理的根莖鮮重分別為N0P0K0處理的2.08和2.09倍(P<0.05)。綜上可知，不同肥料配施下隨生育期延長(zhǎng)北蒼術(shù)根莖鮮重不斷增大，且在花期低、中氮水平下增施磷肥有利于北蒼術(shù)根莖的生長(zhǎng)，總體上T3、T6施肥方案對(duì)北蒼術(shù)地下根莖物質(zhì)積累具有較大促進(jìn)作用。

表4 不同氮磷鉀配施處理北蒼術(shù)根莖鮮重 (g/plant)Table 4 The fresh weight of A. chinensis rhizome under different NPK combinations

2.1.3 北蒼術(shù)須根鮮重由表5可知，與對(duì)照組相比，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期到初果期各施肥處理須根鮮重在1.58～4.00 g (P>0.05)；在盛果期，低氮處理組隨磷鉀肥施用量增加，須根重量顯著增大，T3須根重量可達(dá)5.10 g；中氮處理隨磷肥施用量增加，須根重量先降低后升高(P<0.05)，T6須根重量可達(dá)5.47 g(P<0.05)；高氮處理北蒼術(shù)須根重量與空白對(duì)照組無(wú)顯著差異?？菸?，各施肥處理組的須根鮮重達(dá)到最大值，其中，中氮高磷組T6須根重量最大(6.29 g)，是對(duì)照組的1.41倍，低氮高磷組T3須根重量為5.80 g，是對(duì)照組的1.30倍。綜上可知，不同肥料配施下隨生育期延長(zhǎng)北蒼術(shù)須根鮮重增長(zhǎng)趨勢(shì)與根莖鮮重一致，且花期過(guò)后增施磷肥有利于北蒼術(shù)須根的生長(zhǎng)，總體上T3、T6施肥方案能促進(jìn)北蒼術(shù)地下須根生長(zhǎng)。

表5 不同氮磷鉀配施處理北蒼術(shù)須根鮮重 (g/plant)Table 5 The fresh weight of A. chinensis fibrous root under different NPK combinations

2.2 氮磷鉀不同配施處理對(duì)北蒼術(shù)根莖中蒼術(shù)素含量的影響

由圖1可知，氮磷鉀不同配比施肥處理下，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期北蒼術(shù)根莖中蒼術(shù)素含量最大，在2.87～5.56 mg/g；其中，低氮處理蒼術(shù)素含量隨磷、鉀肥施用量增加呈先降低后升高的趨勢(shì)(P<0.05)，N1P3K3處理的蒼術(shù)素含量可達(dá)4.84 mg/g，為空白對(duì)照組的1.68倍；中氮處理隨磷肥施用量增加，蒼術(shù)素含量顯著增大(P<0.05)，N2P3K1處理蒼術(shù)素含量可達(dá)5.56 mg/g；高氮處理組的蒼術(shù)素含量為空白對(duì)照組的1.23～1.43倍，但隨磷肥施用量增加，蒼術(shù)素含量呈顯著下降趨勢(shì)。移栽150天時(shí)，高氮處理蒼術(shù)素含量變化趨勢(shì)與移栽30天時(shí)相似，且在此時(shí)期，N1P3K3和N2P3K1處理的蒼術(shù)素含量分別較N0P0K0處理顯著提升33%和61% (P<0.05)。綜上可知，N1P3K3處理、N2P3K1處理有利于北蒼術(shù)根莖中蒼術(shù)素的積累，且根據(jù)不同生育期內(nèi)蒼術(shù)素的動(dòng)態(tài)積累規(guī)律，推測(cè)北蒼術(shù)枯萎期至次年出苗前是北蒼術(shù)素積累的最佳時(shí)期。

圖1 不同氮磷鉀配施處理北蒼術(shù)中蒼術(shù)素含量Fig. 1 The content of atrctylodin in A. chinensis under different NPK combinations

2.3 氮磷鉀不同配施處理對(duì)北蒼術(shù)關(guān)鍵酶乙酰輔酶A羧化酶(ACC)活性的影響

由表6可知，整個(gè)生育期內(nèi)蒼術(shù)素合成關(guān)鍵酶ACC活性呈先下降后上升的趨勢(shì)，與蒼術(shù)素含量規(guī)律相似。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期ACC活性最強(qiáng)，為260.54～326.04 U/L。其中，與空白對(duì)照組相比，低氮處理隨磷、鉀肥施用量增加，ACC活性呈先下降后上升趨勢(shì)，為空白對(duì)照組1.15～1.22倍；中氮處理磷肥施用量最大時(shí)，ACC活性最強(qiáng)(P<0.05)，T6的ACC活性可達(dá)326.04 U/L；高氮處理ACC活性為空白對(duì)照組的1.01～1.23倍，但隨磷、鉀肥施用量增加，ACC活性顯著下降?；ㄆ诘娇菸?，不同氮磷鉀配施下ACC活性變化趨勢(shì)與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期相似。綜上可知，T3、T6施肥方案有利于促進(jìn)蒼術(shù)素合成關(guān)鍵酶ACC活性的提升，且根據(jù)不同生育期內(nèi)蒼術(shù)素含量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，推測(cè)高磷處理可通過(guò)提高ACC活性促進(jìn)蒼術(shù)素的合成和積累。

表6 不同氮磷鉀配施處理蒼術(shù)素合成關(guān)鍵酶ACC活性 (U/L)Table 6 The activity of ACC under different NPK combinations

2.4 氮磷鉀不同配施處理對(duì)北蒼術(shù)關(guān)鍵酶乙酰輔酶A羧化酶(ACC)基因相對(duì)表達(dá)量的影響

根據(jù)圖2可知，整個(gè)生育期內(nèi)ACC基因相對(duì)表達(dá)量呈先下降后上升的趨勢(shì)。不同氮磷鉀配施下，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期ACC基因相對(duì)表達(dá)量最高，在1.71～8.16；與空白對(duì)照組相比，低、中氮處理ACC表達(dá)量隨磷肥施用量增加先降后升(P<0.05)，其中N1P3K3和N2P3K1處理較高，分別為空白對(duì)照組的2.29和3.19倍；高氮處理ACC表達(dá)量為空白對(duì)照組的0.86～4.10倍，特別是高氮高磷處理下ACC表達(dá)量顯著下降?；ㄆ诘娇菸?，N1P3K3、N2P3K1處理的ACC表達(dá)量依然較高。綜上可知，N1P3K3、N2P3K1處理有利于促進(jìn)北蒼術(shù)根莖中關(guān)鍵酶ACC基因相對(duì)表達(dá)量的提升，推測(cè)低、中氮水平下高磷處理可通過(guò)提高關(guān)鍵酶ACC基因表達(dá)量，促進(jìn)ACC活性提升，并進(jìn)一步增加蒼術(shù)素的積累，但高水平氮磷鉀配施反而會(huì)抑制ACC基因的表達(dá)，從而影響蒼術(shù)素的合成。

圖2 不同氮磷鉀配施處理北蒼術(shù)關(guān)鍵酶基因ACC的表達(dá)量Fig. 2 The expression level of acetyl coenzyme A carboxylase in A. chinensis under different NPK combinations

2.5 氮磷鉀不同配施處理北蒼術(shù)次生代謝關(guān)鍵酶活性、基因表達(dá)與其有效成分相關(guān)性分析

對(duì)蒼術(shù)素含量、關(guān)鍵酶ACC活性及其基因表達(dá)量進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析(表7)可知，蒼術(shù)素的含量與關(guān)鍵酶ACC活性和基因表達(dá)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.66和0.583；ACC活性與ACC基因表達(dá)量也呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.839。綜上可知，蒼術(shù)素的合成受到關(guān)鍵酶ACC的調(diào)控，ACC及其基因表達(dá)在蒼術(shù)素的生物合成途徑中起了重要作用。

表7 蒼術(shù)素含量與關(guān)鍵酶ACC活性、基因表達(dá)量相關(guān)性分析Table 7 Correlation analysis of atrctylodin content with ACC activity and gene expression level

3 討論

藥用植物活性成分大多是其所含的次生代謝物質(zhì)，其合成與積累是植物與環(huán)境互作的結(jié)果，栽培藥材產(chǎn)量主要取決于初生代謝產(chǎn)物的積累，但次生代謝產(chǎn)物是藥材質(zhì)量及有效性的基礎(chǔ)[20–23]。肥料是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境因子，氮、磷、鉀肥的合理配施是藥用植物人工栽培研究中亟待解決的重要問(wèn)題之一。

研究結(jié)果表明，氮磷鉀用量和配比不僅影響北蒼術(shù)的產(chǎn)量和品質(zhì)，還可以通過(guò)影響北蒼術(shù)中蒼術(shù)素合成通路中的關(guān)鍵酶ACC及其基因表達(dá)，從而影響蒼術(shù)素的合成和積累。氮磷鉀肥合理配施能夠促進(jìn)北蒼術(shù)不同發(fā)育時(shí)期地上部分和地下部分的物質(zhì)積累，這與前人的研究結(jié)果[16]一致。一方面，氮磷鉀合理配施能夠有效提高藥用植物的產(chǎn)量[24–25]。北蒼術(shù)的藥用部位是根莖，地上部分的生長(zhǎng)直接影響地下根莖和須根的生長(zhǎng)，根莖重量直接表現(xiàn)為北蒼術(shù)的產(chǎn)量。氮磷鉀肥料不同配施均有利于促進(jìn)一年生北蒼術(shù)地上部分以及地下根莖、須根鮮重的增加，特別在北蒼術(shù)花果期時(shí)在低、中氮水平下增施磷肥更有利于促進(jìn)北蒼術(shù)地上部分和地下部分的生長(zhǎng)；但當(dāng)?shù)适┯昧窟^(guò)高時(shí)，花果期北蒼術(shù)地上部分生長(zhǎng)反而被抑制。高氮投入藥材產(chǎn)量沒(méi)有明顯提高的現(xiàn)象在廣佛手[8]、關(guān)蒼術(shù)[26]、華重樓[27]和茅蒼術(shù)[28]等藥材栽培中也有體現(xiàn)。綜合地上鮮重、地下根莖和須根鮮重對(duì)施肥量的響應(yīng)，在保證一定產(chǎn)量的同時(shí)兼顧養(yǎng)分高效和保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，本研究發(fā)現(xiàn)T3(N1P3K3)、T6 (N2P3K1)施肥方案有利于顯著提高北蒼術(shù)根莖的產(chǎn)量。

另一方面，養(yǎng)分供應(yīng)是影響藥用植物次生代謝的重要因素，植物體內(nèi)以碳素為基礎(chǔ)的次生代謝物質(zhì)(如酚類、萜烯類等化合物)，隨植物體內(nèi) C/N (碳素/營(yíng)養(yǎng))增加而增加[22]。北蒼術(shù)的主要藥效成分蒼術(shù)素為聚炔類成分[29]，本研究發(fā)現(xiàn)在低、中氮水平下隨磷肥施用量增加，北蒼術(shù)根莖中蒼術(shù)素含量顯著升高，T3 (N1P3K3)、T6 (N2P3K1)施肥方案更有利于蒼術(shù)素積累。也有報(bào)道指出，施氮能顯著提高三七單位面積總皂苷產(chǎn)量，但在低氮水平時(shí)即可獲得最高總皂苷產(chǎn)量[10]，這些均可與本研究結(jié)果相呼應(yīng)。由此可見(jiàn)，氮磷鉀肥料中磷肥對(duì)北蒼術(shù)中蒼術(shù)素的形成影響最大，且磷肥對(duì)如丹參[30]、麥冬[31]和黃精[32]等藥用植物有效成分形成也有顯著促進(jìn)作用。氮磷鉀肥效的發(fā)揮還受其互作的影響，本研究有待于進(jìn)一步利用不同地力條件考察氮磷鉀三因素之間的互作效應(yīng)及其對(duì)北蒼術(shù)藥材質(zhì)量形成的影響。

外界環(huán)境通過(guò)影響生物合成基因的表達(dá)而控制次生代謝產(chǎn)物的合成，與轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后或翻譯水平的調(diào)控等有關(guān)[22, 33]。本研究結(jié)果表明，T3(N1P3K3)、T6 (N2P3K1)施肥方案能夠顯著促進(jìn)北蒼術(shù)根莖中蒼術(shù)素合成關(guān)鍵酶ACC活性及其基因表達(dá)量的提升，且結(jié)合不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期內(nèi)蒼術(shù)素含量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，推測(cè)低中氮、高磷水平可通過(guò)提高ACC活性、增加ACC基因表達(dá)量促進(jìn)蒼術(shù)素的合成和積累。乙酰輔酶A羧化酶(ACC)是脂肪酸類和聚炔類物質(zhì)合成途徑的關(guān)鍵酶和限速酶[22]。ACC的表達(dá)容易受到環(huán)境因素的誘導(dǎo)[34]，環(huán)境誘導(dǎo)作用促使ACC基因過(guò)量表達(dá)或激活A(yù)CC活性[35]，可提高其聚乙炔類揮發(fā)油的積累，進(jìn)而改善北蒼術(shù)藥材品質(zhì)，這和本課題組對(duì)干旱脅迫下北蒼術(shù)中蒼術(shù)素合成調(diào)控機(jī)制的研究結(jié)論[17]相近。陳家煒等[36]也發(fā)現(xiàn)不同肥料配比差異性地影響關(guān)鍵酶PAL、CHS、SS基因的表達(dá)量，進(jìn)而影響黃芪藥效成分在根莖部位的合成與積累，籍此進(jìn)一步證實(shí)養(yǎng)分供應(yīng)可調(diào)控中藥材次生代謝物質(zhì)的分子通路，最終影響藥材品質(zhì)。

4 結(jié)論

較高的磷和中低水平的氮鉀組合有利于提升北蒼術(shù)根莖鮮重、蒼術(shù)素含量，尤其是較高的磷施用量可以提升關(guān)鍵酶ACC的基因表達(dá)量，增加ACC活性，進(jìn)而促進(jìn)蒼術(shù)素的積累。氮肥 90 kg/hm2、磷肥 225 kg/hm2、鉀肥 315 kg/hm2或氮肥 180 kg/hm2、磷肥 225 kg/hm2、鉀肥 105 kg/hm2是實(shí)現(xiàn)北蒼術(shù)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的適宜的肥料組合。