土壤因子對雅連6種生物堿積累的影響

吳虎平,孫 海,阮音音,梁 浩,嚴(yán)光玉,張亞玉,3

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所,長春 130112;2.吉林省中藥材種植(養(yǎng)殖)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長春 130112;3.成都大學(xué)藥學(xué)與生物工程學(xué)院,成都 610106;4.瓦屋山藥業(yè)有限責(zé)任公司,四川 眉山 620365)

【研究意義】雅連為毛莨科植物三角葉黃連(CoptisdeltoideaC.Y.Cheng et Hsiao),屬多年草本植物,以根入藥,為藥材黃連基源之一,是四川著名道地藥材[1]。雅連的藥用歷史悠久,具有清熱燥濕、灣火解毒的功效[2-3],其藥用部位為主根,主要藥效成分是生物堿,含量較高的是小檗堿、黃連堿、藥根堿和巴馬汀,而表小檗堿和非洲防己堿含量較低。2020年版《中國藥典》規(guī)定了雅連的質(zhì)量,以鹽酸小檗堿(C20H18CINO4)計(jì),小檗堿(C20H18CINO4)含量不少于4.5%[2]。雅連對種植條件要求苛刻,目前僅分布在以眉山市為中心的峨眉山市、眉山市洪雅縣與雅安市的交界地帶[4],現(xiàn)已處于瀕危狀態(tài),如何保護(hù)野生雅連資源,科學(xué)發(fā)展雅連種植業(yè),已是當(dāng)務(wù)之急?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】不同的土壤特征和環(huán)境組成的巨大空間異質(zhì)性對雅連藥材性狀、結(jié)構(gòu)組成、有效成份、功效等均存在不同程度的影響[5-7],其中,有研究證實(shí)不同生境條件下雅連有效成份差異較大,且化學(xué)成分與土壤因子存在顯著相關(guān)性[8],但是目前大多數(shù)研究主要分析土壤基本養(yǎng)分和雅連部分有效成分的關(guān)系,并沒有關(guān)于雅連有效成分和土壤理化指標(biāo)(土壤中微量元素和土壤基本養(yǎng)分)的綜合研究。而土壤中微量元素對雅連乃至整個(gè)中藥材中都發(fā)揮著極其重要的作用,這些土壤理化指標(biāo)通過影響植物的根系營養(yǎng)、生理代謝活動和化學(xué)成分的積累,最終影響中草藥的質(zhì)量[9-10]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】基于雅連有效成分和土壤因子之間的重要關(guān)系,以雅連主產(chǎn)區(qū)人工栽培2～5年生雅連及其對應(yīng)土壤為研究材料,測定18個(gè)土壤理化指標(biāo)和雅連6種生物堿含量;通過相關(guān)性分析和冗余分析方法揭示土壤因子與雅連生物堿積累之間的關(guān)系?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究篩選出影響雅連生物堿積累的主要土壤因子,為闡明土壤因子對雅連藥材質(zhì)量的影響,進(jìn)一步實(shí)施土壤生態(tài)調(diào)控提高雅連藥材質(zhì)量,指導(dǎo)藥農(nóng)確定適宜的采收年限提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

雅連樣品采自四川省眉山市洪雅縣瓦屋山鎮(zhèn)雅連種植基地,該區(qū)域土壤類型以山地黃棕壤為主。選擇具有代表性的4個(gè)采樣基地(表1),每個(gè)采樣基地分別采集2、3、4和5年生雅連,不同年生雅連分別采集3～8株,同時(shí)收集雅連根際土壤樣品,并在未種植地塊采集相應(yīng)的對照土壤(CK)。在每個(gè)樣地中隨機(jī)選取采樣點(diǎn),將3個(gè)采樣點(diǎn)混合成一個(gè)土壤樣品,土壤采集時(shí)除去枯枝落葉層,邊挖雅蓮邊取土,去除土壤中的石礫碎屑后,按四分法留樣1 kg左右。為確保所有樣本具有代表性,2個(gè)樣點(diǎn)之間的距離大于50 m。共采集植株樣48份,土壤樣64份(其中有雅連根際土壤樣48份,對照土樣16份)。將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室,根部土壤抖落干凈,用刀片將雅連分為主根、須根、葉片和莖并稱重記錄,然后進(jìn)行自然風(fēng)干,粉碎機(jī)磨成粉末保存,用于雅連生物堿含量的測定。將土壤樣品風(fēng)干、磨細(xì)、過篩(通過2 mm網(wǎng)格篩分均勻)、裝袋貼標(biāo)以備各項(xiàng)指標(biāo)的測定。

表1 雅連樣品來源信息Table 1 Sample information of C.deltoideafrom different regions

1.2 測試方法

1.2.1 雅連生物堿含量測定 供試樣品的制備參考《中國藥典》2020版本[2],取雅連樣品粉末(過二號篩)約0.2 g,精密稱定置具塞錐形瓶中精密加人甲醇鹽酸(100∶1)的混合溶液50 mL,密塞,稱定重量超聲處理(功率250 W,頻率40 kHz)30 min,放冷,再稱定重量,用甲醇補(bǔ)足減失的重量,搖勻,濾過精密量取續(xù)濾液2 mL,置10 mL容量瓶中,加甲醇至刻度,搖勻,濾過,取續(xù)濾液,即得雅連生物堿供試樣品。

色譜條件用超高效液相色譜儀(WATERS ACQUITY UPLCH-Class,沃特世公司)系統(tǒng)進(jìn)行測定,色譜條件:色譜柱:Waters BEH C18(2.1 mm×100 mm,1.7 μm,其允許pH范圍為1～12);流動相(流動相A∶乙腈∶水=4∶1,SDS含量2 g/L,磷酸含量0.1 mL/L,流動相B∶乙腈∶水=1∶4,SDS含量2 g/L,磷酸含量0.1 mL/L);柱溫28 ℃;進(jìn)樣量2 μL;檢測波長345 nm;單個(gè)樣品檢測時(shí)間為19 min。供試標(biāo)品均購至上海源葉生物科技有限公司,其中鹽酸藥根堿對照品(批號:Z05D10X104878,純度≥98%);非洲防己堿對照品(批號:Y23D11W128338,純度≥98%);鹽酸表小檗堿對照品(批號:DST200410-350,純度≥98%);鹽酸黃連堿對照品(批號:T21S11C125202,純度≥98%);鹽酸巴馬汀對照品(批號:Z16J10X79792,純度≥98%);鹽酸小檗堿對照品(批號:S01A10K94340,純度≥98%)。

測定法參考《中國藥典》2020版本[2],分別精密吸取對照品溶液與供試品溶液各2 μL,注入液相色譜儀進(jìn)行測定,以鹽酸小檗堿對照品的峰面積為對照,分別計(jì)算小檗堿、表小檗堿、黃連堿、藥根堿、巴馬汀和非洲防己堿的含量,用待測成分色譜峰與鹽酸小檗堿色譜峰的相對保留時(shí)間確定。

1.2.2 土壤理化指標(biāo)測定 土壤和植物TN和C使用元素分析Vario ELⅢ(EA300,意大利歐維特公司)測定,土壤和植物TP、TK采用土壤農(nóng)化分析方法測定;土壤NH+-N和NON用1 mol/L KCl浸提,全自動流動分析儀(Auto analyzer 3-AA3,德國SEAL analytical)測定,土壤速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色測定;速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定;土壤有機(jī)質(zhì)含量為全碳含量×1.724;土壤含水量利用烘干法測定;土壤pH用pH計(jì)(SK220,梅特勒-托利多儀器有限公司)測定;以上測定方法參照鮑士旦第三版《土壤農(nóng)化分析》[15]。

土壤和植物的中微量元素AI、Fe、Mg、Ca、Mn、Na、Zn、Cu使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定(Vari-an 710-ES,澳大利亞VARIAN Australia RTY LTD)測定。供試多元素混標(biāo)夜購至國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用The R Programming Language統(tǒng)計(jì)分析軟件對64份雅連根際土壤樣品中的18個(gè)土壤理化指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)和繪制柱狀圖;對48份雅連主根樣品及對應(yīng)土壤樣品中的TN、TP、TK和8種中微量元素進(jìn)行富集系數(shù)分析;采用SPSS 22.0對雅連主根中6種生物堿進(jìn)行描述性分析;采用The R Programming Language對18個(gè)土壤因子和雅連主根6種生物堿進(jìn)行相關(guān)性分析;采用CANOCO 5.0統(tǒng)計(jì)軟件對15個(gè)土壤理化指標(biāo)和雅連主根6種生物堿進(jìn)行冗余分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2～5年生雅連根際土壤理化指標(biāo)的比較

2.1.1 2～5年生雅連根際土壤基本養(yǎng)分含量、含水率和pH的比較 由圖1可知,不同年生雅連根際土壤的8種基本養(yǎng)分、含水率和pH大部分存在顯著差異(P<0.05)。2～5年生雅連根際土壤TN含量依次為2年生>3年生>4年生>5年生,平均值5.343 g/kg,高于國家1級水平(2 g/kg),其中4～5年生降幅最高,為44.309%,2～5年生雅連根際土壤TN的CK(對照土壤)之間均不存在顯著差異。不同年生雅連根際土壤TP含量依次為5年生>4年生>3年生>2年生,平均值5.326 g/kg,遠(yuǎn)高于國家1級水平(1 g/kg),其中3～4年生增幅最高,為99.552%,2～4年生雅連根際土壤TP的CK之間均不存在顯著差異,但是均與5年生雅連根際土壤TP的CK間存在顯著差異。不同年生雅連根際土壤TK含量依次為5年生>3年生>2年生>4年生,平均值7.841 g/kg,處于國家5級水平(5～10 g/kg),4～5年生增幅最高,為63.777%,2年生和3年生、4年生和5年生雅連根際土壤TK的CK之間均不存在顯著差異。

TN:全氮;TP:全磷;TK:全鉀;AK:速效鉀;SMC:土壤含水率;AP:速效磷;銨態(tài)氮;硝態(tài)氮;OM:土壤有機(jī)質(zhì)。TN:Total nitrogen;TP:Total phosphorus;TK:Total potassium;AK:Available potassium;SMC:Soil moisture content;AP:Available phosphorus;nitrogen;OM:Soil organic matter.圖1 2～5年生雅連根際土壤基本養(yǎng)分含量、含水率和pH的比較Fig.1 Comparison of soil basic nutrient content,water content and pH of C.deltoidearhizosphere soil from 2 to 5 years

2.1.2 2～5年生雅連根際土壤中微量元素含量的比較 由圖2可知,多數(shù)不同年生雅連根際土壤中微量元素含量具有顯著差異(P<0.05),2～5年生雅連根際土壤中9種中微量元素的平均含量依次為Al>Fe>Mg>Ca>Mn>Na>Zn>Cu,2～5年生雅連根際土壤中Al、Fe、Mg、Mn、Na、Zn、Cu的含量在4年生雅連根際土壤含量最低,且含量總體低于其對照土壤(CK);2～5年生雅連根際土壤中鈣含量依次為5年生>4年生>3年生>2年生,且4年生雅連根際土壤中Ca含量低于其對照土壤(CK),這與上述土壤中8種中微量元素的變化趨勢總體一致?？傮w來看,2～5年生雅連根際土壤中9種中微量元素含量均較高,且鋁和鐵元素含量最高,4年生雅連根際土壤中9種中微量元素的含量最低,且其含量低于其對照土壤(CK)中微量元素的含量。

Al:鋁;Ca:鈣;Cu:銅;Fe:鐵;Mg:鎂;Mn:猛;Na:鈉;Zn:鋅(下同)。Al:Aluminum;Ca:Calcium;Cu:Copper;Fe:Iron;Mg:Magnesium;Mn:Fierce;Na:Sodium;Zn:zinc;The same as below.圖2 2～5年生雅連根際土壤中微量元素含量的比較Fig.2 Comparison of trace elements contents in rhizosphere soil of 2-5 years C.deltoidea

2.2 2～5年生雅連主根全氮、全磷、全鉀和中微量元素的富集系數(shù)

由表2可知,不同年生雅連主根對K、Zn、Ca、Cu、Na、Mg、Mn、Fe等元素具有較好的富集作用,其中雅連主根對K和Zn的富集作用最強(qiáng),K的富集系數(shù)最高達(dá)3.408,Zn的富集系數(shù)為1.477,其它元素的富集系數(shù)均小于0.5。從上述整體來看,除Ca和Na元素外,其余7種元素均在4年生雅連主根中的富集系數(shù)最高,且4～5年生的富集系數(shù)變化最大,其中K元素的變化幅度最大,為67.037%。通過計(jì)算不同年生雅連主根中TN、TP和TK的富集系數(shù),得出不同年生雅連主根對TN和TK具有較好的富集作用,富集系數(shù)都超過0.5,其中TN的富集系數(shù)最高達(dá)4.682,TK的富集系數(shù)為0.849,對TP的富集系數(shù)較低,為0.129。

2.3 2～5年生雅連主根、須根、莖和葉中6種生物堿含量

2.3.1 2～5年生雅連主根、須根、莖和葉中6種生物堿含量分析 由表3可知,6種生物堿大部分均存在顯著差異,其中2～5年生雅連主根中6種生物堿總量和小檗堿含量依次為5年生>4年生>3年生>2年生,6種生物堿總量平均值為67.132 mg/g,小檗堿平均值為41.4355 mg/g,6種生物堿總量和小檗堿含量在5年生和4年生之間不存在顯著差異,但是均與2年生和3年生之間顯著差異(P<0.05)。2020版《中國藥典》規(guī)定小檗堿含量≥4.5%(≥45 mg/g),可見4年生和5年生雅連主根小檗堿含量均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn),且兩者含量相差不多。整體來說,2～5年雅連主根中6種生物堿含量隨著種植年限的增加呈逐漸增加趨勢,且4年生和5年生雅連主根6種生物堿總體相差不多,表明4年生雅連可能已經(jīng)合適采收。

表3 不同年生雅連主根、須根、莖和葉中6種生物堿含量Table 3 Contents of 6 alkaloids in taproots,fibrous roots,stems and leaves of different years of C.deltoidea (mg/g)

2.3.2 雅連主根、須根、莖和葉中6種生物堿含量積累量的比較 如圖3可知,不同年生雅連主根和莖中6種生物堿含量占比依次均為小檗堿>黃連堿>藥根堿>巴馬汀>表小檗堿>非洲防己堿;雅連須

圖3 雅連主根、須根、莖和葉中6種生物堿含量積累量的比較Fig.3 Comparion of accumulation of 6 alkaloids contents in taproot,fibrous root,stem and leaf of C.deltoidea

表2 2～5年生雅連主根全氮、全磷、全鉀和中微量元素的富集系數(shù)

Table 2 Enrichment coefficients of total nitrogen,total phosphorus,total potassium and medium and trace elements in the taproot of 2-5 yearsC.deltoidea

元素Element雅連主根Taproot富集系數(shù)Concentrationfactor元素Element雅連主根Taproot富集系數(shù)ConcentrationfactorTNZ23.849FeZ20.022Z33.816Z30.021Z44.201Z40.032Z56.865Z50.014ZP4.682ZP0.022TPZ20.183KZ23.313Z30.204Z33.019Z40.083Z45.489Z50.048Z51.809ZP0.129ZP3.408TKZ20.877MgZ20.157Z30.748Z30.158Z41.149Z40.395Z50.621Z50.173ZP0.849ZP0.221AlZ20.019MnZ20.131Z30.018Z30.118Z40.026Z40.151Z50.017Z50.074ZP0.02ZP0.119CaZ20.584NaZ20.271Z30.398Z30.237Z40.257Z40.299Z50.286Z50.370ZP0.381ZP0.294CuZ20.400ZnZ21.417Z30.401Z31.559Z40.422Z41.786Z50.242Z51.145ZP0.366ZP1.477

續(xù)表3 Continued table 3

根和葉中6種生物堿占比前3的依次均為小檗堿、黃連堿、藥根堿,6種生物堿中表小檗堿、巴馬汀、非洲防己堿含量排序雖然不同,但是含量整體相差不多,且在6種生物堿總量中的占比低,整體來說,雅連主根、須根、莖、葉中6種生物堿含量部分存在顯著性差異(P<0.05);整株雅連中6種生物堿含量占比依次為小檗堿>黃連堿>藥根堿>巴馬汀>表小檗堿>非洲防己堿;其中小檗堿的占比最高,為56.5%,黃連堿和藥根堿占相接近,分別為19.8%和13.7%,巴馬汀和表小檗堿占比相接近,分別為4.4%和3.4%,非洲防己堿含量占比最低,為2.1%。

2.4 2～5年生雅連主根中6種生物堿和土壤因子的相關(guān)性分析

由圖4可知,不同年生雅連主根中6種生物堿含量及其總和與土壤因子具有一定的相關(guān)性。藥根堿與Na呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01);黃連堿與Cu呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),與Na呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01);小檗堿與AK呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與NO2-N和Na呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。6種生物堿總量與Na和AP呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與AK呈顯著正相關(guān)(P<0.05);綜上所述,土壤中的AK對雅連中生物堿的積累具有重要作用,即適當(dāng)提高土壤中的AK含量,同時(shí)適當(dāng)降低土壤AP和Na含量可以促進(jìn)雅連生物堿的積累。

2.5 影響2～5年生雅連主根6種生物堿的主要土壤因子分析和篩選

2.5.1 2～5年生雅連主根6種生物堿含量與土壤因子的RDA排序 由表4可知,15個(gè)土壤因子變量解釋了77.63%的數(shù)據(jù)總變異,其中第1軸和第2軸的解釋率分別為77.59%和0.776%,6種生物堿含量-土壤因子排序軸的相關(guān)系數(shù)分別為0.952和0.241,第1排序軸的6種生物堿含量-土壤因子關(guān)系累積百分比達(dá)99.95%,說明其相關(guān)系數(shù)很高,可解釋雅連6種生物堿含量-土壤因子總方差的99.95%,因此,前2個(gè)排序軸已能較好地反映雅連6種生物堿含量-土壤因子間的相關(guān)關(guān)系。

表4 RDA分析排序軸特征值、6種生物堿含量與土壤因子的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients between the characteristic values of RDA analysis and the contents of six alkaloids and soil factors

2.5.2 2～5年生雅連主根6種生物堿含量和土壤因子的冗余分析 如圖5所示,黑色箭頭表示土壤因子,紅色箭頭表示雅連葉6種生物堿含量,箭頭連線的長短表示各指標(biāo)對模型貢獻(xiàn)率的大小,箭頭連線越長對模型貢獻(xiàn)率越大,反之,則越小;黑色箭頭與紅色箭頭的夾角表示相關(guān)性的大小,夾角越小,相關(guān)性越大;而土壤因子箭頭(黑色)連線在雅連主根6種生物堿連線上的垂直投影越長(余弦值越大)[13-14],其對雅連葉6種生物堿影響越大。

圖5 2～5年生雅連主根6種生物堿含量和土壤因子的冗余分析Fig.5 Redundancy analysis of 6 alkaloids and soil factors in taproot of C.deltoidea from 2 to 5 years

表5 土壤因子貢獻(xiàn)率和顯著性檢驗(yàn)結(jié)果Table 5 Soil factor contribution rate and significance test results

3 討 論

生物堿類化合物是雅連主要活性成份,雅連所表現(xiàn)出來的藥用價(jià)值與其密切相關(guān),最具代表性的生物堿是小檗堿,此外還有黃連堿等5種,均可作為評價(jià)雅連品質(zhì)的客觀指標(biāo)[15-17]。其生物堿積累與其生長年限密切相關(guān)[18],2～5年生雅連主根中6種生物堿總量和小檗堿含量依次均為為5年生>4年生>3年生>2年生,其中5年生和4年生之間不存在顯著性差異,但是均與2年生和3年生之間存在顯著性差異,5年生和4年生雅連主根中小檗堿含量均符合2020版《中國藥典》對小檗堿含量的標(biāo)準(zhǔn),且含量相差不多,表明4年生雅連可能已經(jīng)合適采收,本研究結(jié)果與岳清洪[19]、陳仕江等[20]相一致。導(dǎo)致4年生和5年生雅連主根中生物堿含量相近的可能原因是,傳統(tǒng)川黃連的生產(chǎn)中一般到第5年即收獲當(dāng)年,雅連開始亮棚曬連,以增加地下部分根莖產(chǎn)量[21],即第5年較快的主根生物量積累致使單位重量生物堿含量與4年生相近;另一可能原因是雅連為須根系植物,具有根系淺、數(shù)量多的特點(diǎn),在第5年收貨前強(qiáng)光直射會導(dǎo)致根系受損[22],使得生物堿含量減少,導(dǎo)致5年生和4年生雅連主根中生物堿含量相差不多,這與大多數(shù)喜陰中藥相似,如川貝光照強(qiáng)度過高或者過低都會影響生物堿的含量[23],具體原因還有待深入探討。

元素的富集系數(shù)是指元素在植物體中積累量與其生長土壤中的供給量比值,能客觀反映植物對其根際土壤的富集能力[24]。中藥材的品質(zhì)不僅受土壤中大量元素氮磷鉀影響,而某些中微量元素對中藥材的生長、藥效物質(zhì)的積累及功效的發(fā)揮也具有重要作用[25],藥用植物對中微量元素的主動性吸收是植物生物體內(nèi)的基因決定的,但對中微量元素的被動性吸收則是由土壤為主的地質(zhì)背景這一外部因素造成[26]。通過雅連主根對土壤全氮、全磷、全鉀和8種中微量元素的富集系數(shù)研究表明,雅連主根對全氮、中微量元素鉀和鋅的富集作用最強(qiáng),富集系數(shù)分別為4.682、3.408、1.477,對全磷的富集系數(shù)較低,為0.129,其它元素的富集系數(shù)均小于0.5,此外,相關(guān)性分析和冗余分析結(jié)果顯示土壤中含量較高的速效鉀有利于雅連主根生物堿的積累,這與周利等[27]和宋良利[28]的研究結(jié)果相似。川黃連中含有相當(dāng)高的鉀元素,從植物生理學(xué)的角度來講,可能與雅連植株具有喜好鉀元素有關(guān)[29],從中藥功效來講,鉀元素在常用的跌打損傷及抗病毒類中藥中有重要意義,和中藥材有效成分的積累有重要關(guān)系[30]。中藥材歷來有道地性一說,主產(chǎn)區(qū)的中藥材品質(zhì)比非主產(chǎn)區(qū)的好,這與其氣候、土壤、地形和生物因子有關(guān),其中土壤因子極為關(guān)鍵[31],雅連主根中含有較高的鉀和氮,且對雅連生物堿積累貢獻(xiàn)率也高,這可能是雅連道地性形成的原因所在,可作為雅連道地性藥材的特征元素。

藥材的品質(zhì)除了受自身的遺傳物質(zhì)決定外,土壤因子是直接影響雅連等中藥材生物量、品質(zhì)和活性成分的重要因素之一[32]。因此,研究雅連主根生物堿與其土壤因子的相關(guān)性,選擇適宜的土壤條件進(jìn)行人工栽培是獲得優(yōu)質(zhì)藥材的保障,以期為雅連人工種植提供科學(xué)的施肥指導(dǎo)。相關(guān)性分析和冗余分析結(jié)果顯示,土壤銨態(tài)氮含量是影響雅連生物堿積累較重要的因素,與雅連主根生物堿呈顯著性相關(guān),占所有土壤因子解釋量的比例為8.62%,該結(jié)果與雅連對氮具有較高的富集系數(shù)相一致,綜上得出,4～5年生雅連對銨態(tài)氮需求量較高。這可能與雅連生物堿的合成有關(guān),特別是小檗堿是由氨基酸中的酪氨酸經(jīng)過一定的生源路線形成的次生代謝產(chǎn)物,而4～5年生(采收期)是雅連次生代謝產(chǎn)物高峰期[33]。此外,藥根堿可能經(jīng)小檗堿代謝形成,不同生物堿的合成存在相互依存的關(guān)系[34],故氮的缺乏會影響雅連小檗堿和其他生物堿的合成。

特定的逆境條件是道地藥材品質(zhì)形成的前提[35],低磷脅迫可以促進(jìn)雅連生物堿的積累[19],相關(guān)性分析和冗余分析結(jié)果顯示,雅連主根中小檗堿和6種生物堿總量與土壤速效磷呈極顯著負(fù)相關(guān),占所有土壤因子解釋量的比例為24.62%,是影響雅連生物堿含量最重要的土壤因子,該結(jié)果進(jìn)一步揭示雅連次生代謝產(chǎn)物積累需要低磷供應(yīng)環(huán)境條件[36],這可能是由于藥用植物中活性物質(zhì)的質(zhì)量和產(chǎn)量受各種環(huán)境因素的影響,在低磷條件下,植物活性成分的利用和抗氧化活性顯著提高,改變了藥用植物的代謝,誘導(dǎo)次生代謝產(chǎn)物的合成,使得生物堿的含量增加[37]。低磷環(huán)境促使生物堿含量增加在其它植物中也有發(fā)現(xiàn),如Liu等[38]發(fā)現(xiàn)低磷促使鐵皮石斛生物堿含量增加。土壤鈉含量是影響雅連生物堿積累的又一重要因素,相關(guān)性分析顯示土壤鈉與雅連主根黃連堿、藥根堿、小檗堿和6種生物堿總量均呈極顯著負(fù)相關(guān),占所有土壤因子解釋量的比例為15.92%,即鈉元素對雅連生物堿積累呈現(xiàn)負(fù)向調(diào)控,具體機(jī)理尚不明確。

4 結(jié) 論

在雅連種植地選擇過程中,優(yōu)選氮鉀較高、磷鈉較低、pH為酸性的土壤,從種植源頭篩選雅連的高質(zhì)化土壤環(huán)境條件,在雅連種植過程中,可以通過添加鉀肥和氮肥、控制磷肥的施用量和降低土壤中鈉含量等農(nóng)藝措施調(diào)控雅連生物堿含量。本研究為實(shí)施土壤生態(tài)調(diào)控,提高雅連藥材質(zhì)量和選擇適宜的生長區(qū)域提供科學(xué)依據(jù),但是雅連的生境因素比較復(fù)雜,需要進(jìn)一步通過既定生境因素的控制性實(shí)驗(yàn)才能更加深入地揭示土壤因子對雅連生物堿積累的影響。