外源硒對(duì)天門冬的生長及有效成分含量的影響

劉孝琴 姚紫妍 廖英杰 武蕓 陳曉春 廖朝林

摘要：在灌根法施加外源硒的條件下，研究天門冬［Asparagus cochinchinensis（Lour.）Merr］生長（莖長、塊根數(shù)量、塊根長度、塊根直徑、塊根干重）以及天門冬塊根有效成分含量的變化規(guī)律。結(jié)果表明，種植天門冬時(shí)向土壤中施加10～40 mg/L的外源硒有利于天門冬的生長。當(dāng)外源硒濃度為30 mg/L時(shí)，每株天門冬塊根數(shù)量最多，當(dāng)外源硒濃度為50 mg/L時(shí)，對(duì)天門冬塊根數(shù)量有抑制作用；當(dāng)外源硒濃度為40 mg/L時(shí)，天門冬莖長、塊根長度、塊根直徑及塊根干重最佳；當(dāng)外源硒濃度為10～50 mg/L時(shí)，對(duì)有效成分的積累表現(xiàn)為促進(jìn)作用，天門冬多糖、皂苷與黃酮積累的整體最適宜外源硒濃度為30 mg/L。

關(guān)鍵詞：天門冬［Asparagus cochinchinensis（Lour.）Merr］； 外源硒； 有效成分； 含量； 生長

中圖分類號(hào)：S567.9；S143.7+1 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2023）11-0073-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.11.013 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

The effects of exogenous selenium on growth and content of active ingredients

on Asparagus cochinchinensis

LIU Xiao-qin1， YAO Zi-yan2，3， LIAO Ying-jie4， WU Yun2，3， CHEN Xiao-chun4，5， LIAO Chao-lin4

（1.Hubei Academician and Expert Contact Service Center， Wuhan ?430071，China；2.Hubei Key Laboratory of Biological Resources Protection and Utilization， Enshi ?445000， Hubei， China；3.College of Biological and Food Engineering， Hubei Minzu University，Enshi ?445000，Hubei， China；

4.Enshi Tujia and Miao Autonomous Prefecture Earth Biotechnology Research Institute， Enshi ?445000， Hubei， China；5.Enshi Yuanhui Technology Development Co.， Ltd.， Enshi ?445000， Hubei， China）

Abstract： Under the condition of applying exogenous selenium by root irrigation， the growth of Asparagus cochinchinensis （stem length， root number， root length， root diameter， root dry weight） and the change rule of active ingredient content in Asparagus cochinchinensis root were studied. The results showed that adding 10～40 mg/L exogenous selenium to soil during planting Asparagus cochinchinensis was beneficial to the growth of Asparagus cochinchinensis. When the concentration of exogenous selenium was 30 mg/L， the number of root tuber per plant of Asparagus cochinchinensis was the highest. When the concentration of selenium reached 50 mg/L， it had an inhibitory effect on the number of Asparagus cochinchinensis root tuber. When the concentration of exogenous selenium was 40 mg/L， the stem length， root length， root diameter and root dry weight of Asparagus cochinchinensis were the best. When the concentration of exogenous selenium was 10～50 mg/L， it could promote the accumulation of active ingredients. The overall optimal concentration of exogenous selenium for the accumulation of polysaccharides， saponins， and flavonoids in Asparagus cochinchinensis was 30 mg/L.

Key words： Asparagus cochinchinensis； exogenous selenium； active ingredient； content； growth

天門冬［Asparagus cochinchinensis（Lour.）Merr］，又名武竹、絲冬等，是百合科天冬屬攀援植物，是一種傳統(tǒng)的中藥材，具有很高的藥用價(jià)值［1-4］。其入藥部分是地下的膨大塊根，呈長紡錘形，略彎曲。中藥材名稱為天冬，有抗菌殺蟲、清熱解火的功效。其品種多樣，外觀優(yōu)美，具有較高觀賞價(jià)值。

本研究通過探討天門冬在不同硒濃度條件下的生長情況及其塊根中有效成分含量的變化規(guī)律，找出最有利于天門冬生長和天門冬塊根有效成分積累的硒濃度，為天門冬栽培以及天門冬塊根開發(fā)成藥食兼用等保健產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試材 天門冬采自于湖北省恩施市高橋壩天門冬試驗(yàn)基地。

1.1.2 試劑和儀器 主要試劑：亞硒酸鈉、乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉，試劑均為分析純，由湖北樂之塬科技有限公司提供。

主要儀器：FA1004型精密電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；101型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司；AF-20A型搖擺式粉碎機(jī)，溫嶺市林大機(jī)械有限公司；UV-9000S型紫外可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.2.1 種植地的選擇 恩施市四季分明，氣候溫暖濕潤，適合天門冬生長繁殖。試驗(yàn)田設(shè)在恩施市高橋壩，距離學(xué)校較近，便于照看試驗(yàn)苗，進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2.2 亞硒酸鈉溶液的配制 精確稱取亞硒酸鈉 ?2 g，配制成2 g/L的亞硒酸鈉母液。由母液配制所需要的硒濃度梯度，硒濃度分別為10、20、30、40、50 mg/L。

1.3 方法

1.3.1 田間試驗(yàn) 2021年初春移栽2年生的天門冬試驗(yàn)苗，次年4月采收進(jìn)行試驗(yàn)。栽培過程采用灌根法對(duì)天門冬的根部施加外源硒。將外源硒按10 mg/L濃度梯度從0～50 mg/L區(qū)分為6組，每組處理試驗(yàn)材料為10株，每株澆灌200 mL不同硒濃度的亞硒酸鈉溶液，試驗(yàn)周期內(nèi)對(duì)天門冬苗共施加3次外源硒。試驗(yàn)350 d后，采收天門冬。

1.3.2 天門冬的生長狀況測(cè)定

1）莖長測(cè)定。測(cè)量采收后的天門冬莖長，每組10株，記錄各組天門冬莖長數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2）塊根數(shù)量測(cè)定。將采收后的天門冬用去離子水沖洗干凈，每組10株，分別記錄各組每株天門冬的塊根數(shù)量，將所得的每株天門冬塊根數(shù)量進(jìn)行分析、對(duì)比。

3）塊根長度測(cè)定。從用去離子水沖洗干凈的塊根中找出每組中最長的天門冬塊根，作為各組天門冬塊根的長度數(shù)據(jù)，并對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

4）塊根直徑測(cè)定。從用去離子水沖洗干凈的塊根中找出每組中最粗的天門冬塊根，作為各組天門冬塊根的直徑，并將各組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

5）塊根干重測(cè)定。將測(cè)定了莖長，塊根數(shù)量、長度及直徑的天門冬樣品放入60 ℃的烘箱中烘干，烘干后將其用粉碎機(jī)粉碎。冷卻后，用分析天平測(cè)定天門冬塊根粉的重量。分別記錄每組天門冬粉末的重量，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

1.3.3 天門冬塊根富硒含量的測(cè)定 將天門冬塊根粉末取出，稱量后放入50 mL消化管中。加入10 mL混酸［硝酸與高氯酸比例為9∶1（V∶V）］混合并蓋上蓋子。室溫下在石墨爐中放置過夜，加上冷凝管，然后在120 ℃下消解1 h，隨后將溫度升高到170 ℃，繼續(xù)消解至溶液變得澄清透明并且體積縮小至約 ? ? ?2 mL，溫度保持在140 ℃直到縮小至1 mL左右，冷卻后加入6 mol/L鹽酸5 mL，在100 ℃條件下反應(yīng)10 min。冷卻后加入足量的去離子水，調(diào)整總體積為50 mL。

配制50 μg/L硒標(biāo)準(zhǔn)液，取10 mL樣品液，加入4 mL 6 mol/L鹽酸和1 mL鐵氰化鉀定容至25 mL。利用原子熒光分光光度計(jì)對(duì)消解后天門冬樣品中含硒量進(jìn)行測(cè)量。

1.3.4 天門冬塊根有效成分的測(cè)定

1）多糖含量測(cè)定。在本試驗(yàn)中，以超聲為主要手段對(duì)多糖進(jìn)行萃取，可顯著提高萃取效率。稱取天門冬粉末樣品，每個(gè)樣品0.500 g，每組稱取3個(gè)樣品作為對(duì)照，放入100 mL錐形瓶中并做好標(biāo)記，加入80%的乙醇溶液后在60 ℃條件下超聲波提取30 min。提取完成后過濾，濾渣用80%的熱乙醇溶液沖洗3次，完成后收集濾渣，置于100 mL錐形瓶加70 mL去離子水在60 ℃條件下提取30 min，提取完成后再次過濾，濾渣用熱去離子水沖洗，沖洗完成后棄去濾渣，將濾液用100 mL容量瓶定容。取1.0 mL樣品液加入試管，依次加入1.0 mL去離子水、1.0 mL的5%苯酚溶液和10.0 mL濃硫酸，待其反應(yīng)5 min后在100 ℃條件下水浴加熱2 min。待其冷卻至室溫后以去離子水為對(duì)照，在485 nm處測(cè)定各組樣品吸光度并做好數(shù)據(jù)記錄。

2）皂苷含量測(cè)定。稱取1.000 g天門冬粉末，加入30.0 mL 70%的乙醇溶液，在60 ℃條件下超聲提取20 min，在4 000 r/min條件下離心15 min，取上清液用70%乙醇溶液定容至50 mL，再取1 mL定容至10 mL。取1 mL定容后的溶液，在65 ℃條件下水浴加熱揮干溶劑，加入0.4 mL 50 g/L香草醛-冰醋酸和1.6 mL高氯酸，在60 ℃條件下水浴加熱15 min，冷卻后加入5 mL冰醋酸。以天門冬皂苷標(biāo)準(zhǔn)溶液為對(duì)照，在540 nm處測(cè)定各組天門冬樣品吸光度，并做好數(shù)據(jù)記錄。

3）黃酮含量測(cè)定。①將烘干并稱重后的天門冬塊根粉進(jìn)行密封處理，以備后續(xù)試驗(yàn)的使用。②繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液于試管中，分別加入70%乙醇溶液2.0、1.8、1.6、1.4、1.0 mL。加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的亞硝酸鈉溶液0.4 mL，混勻，靜置6 min。隨后，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硝酸鋁溶液0.4 mL，混勻，靜置6 min。隨后，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的氫氧化鈉溶液4 mL，靜置15 min。測(cè)定其吸光度（A），根據(jù)所得數(shù)據(jù)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1）。

4）待測(cè)天門冬塊根的處理和測(cè)定。根據(jù)艾洪超等［5］研究優(yōu)化的黃酮乙醇溶液浸泡提取法確定的提取參數(shù)：乙醇溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%，料液比（g∶mL）1∶35，溫度65 ℃，提取時(shí)間75 min進(jìn)行的天門冬塊根黃酮的提取。用萬分之一天平精準(zhǔn)稱取天門冬塊根粉 ?1 g，置于高腳燒杯中，加入35 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液，65 ℃恒溫水浴鍋提取75 min。冷卻后定容至100 mL，取適量定容后的溶液于4 000 r/min離心15 min，上清液備用，同時(shí)設(shè)置空白試驗(yàn)。

移取1 mL離心管中的樣品于試管中，根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定方法按步驟加入試劑，進(jìn)行試驗(yàn)。打開儀器，設(shè)定參數(shù)，測(cè)定所有待測(cè)液的吸光度，記錄數(shù)據(jù)。

根據(jù)所得數(shù)據(jù)，按照式（1）計(jì)算各組天門冬塊根的總黃酮含量。

Y=（C×Vt/Vs）/Wt×1 000 ? ? ? ?（1）

式中，Y為天門冬塊根總黃酮含量（μg/mg）；C為標(biāo)準(zhǔn)曲線值（μg）；Vt為提取液總體積（mL）；Wt為樣品鮮重（g）；Vs為測(cè)定時(shí)加樣量（mL）。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源硒對(duì)天門冬塊根中硒含量的影響

試驗(yàn)結(jié)果（圖2）表明，外源硒對(duì)天門冬塊根中硒含量有明顯促進(jìn)作用，并且表現(xiàn)為隨著外源硒濃度的升高天門冬塊根中硒含量逐漸增加。當(dāng)硒濃度為0～10 mg/L時(shí)，天門冬塊根中硒含量變化明顯，相對(duì)于對(duì)照組硒含量升高了30.57%；當(dāng)硒濃度為20～50 mg/L時(shí)，天門冬塊根中硒含量增加速率逐漸減慢，但仍表現(xiàn)為增加趨勢(shì)。根據(jù)富硒食品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，食品中總硒最低含量必須滿足≥0.02 mg/kg，可見試驗(yàn)中天門冬樣品均達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 外源硒對(duì)天門冬生長的影響

2.2.1 不同硒濃度對(duì)天門冬莖長的影響 試驗(yàn)結(jié)果（圖3）表明，外源硒能夠促進(jìn)天門冬地上莖伸長，促進(jìn)效果與硒濃度有關(guān)。當(dāng)硒濃度為0～40 mg/L時(shí)，天門冬莖長隨著硒濃度的上升而增大；當(dāng)硒濃度為40 mg/L時(shí)，天門冬莖長生長效果最佳；在硒濃度為40～50 mg/L時(shí)對(duì)天門冬莖長的促進(jìn)效果減弱。

2.2.2 不同硒濃度對(duì)天門冬塊根數(shù)量的影響 由圖4可知，外源硒對(duì)天門冬塊根數(shù)量的作用表現(xiàn)為兩重性。當(dāng)外源硒濃度為0～40 mg/L時(shí)，能夠促進(jìn)天門冬塊根數(shù)量的增長；且在硒濃度為0～30 mg/L時(shí)，隨著外源硒濃度的不斷升高，天門冬塊根數(shù)量也逐漸增加；當(dāng)外源硒濃度為30～40 mg/L時(shí)，對(duì)天門冬塊根數(shù)量還是表現(xiàn)為促進(jìn)作用，但效果下降；當(dāng)外源硒濃度上升至40～50 mg/L時(shí)，外源硒則會(huì)抑制天門冬塊根數(shù)量的增長。

2.2.3 不同硒濃度對(duì)天門冬塊根長度的影響 由圖5可知，外源硒能夠促進(jìn)天門冬塊根伸長，促進(jìn)效果與硒濃度有關(guān)。當(dāng)外源硒濃度為0～40 mg/L時(shí)，天門冬塊根長度隨著外源硒濃度的逐漸升高而增大。當(dāng)外源硒濃度為40 mg/L時(shí)促進(jìn)效果最明顯，塊根長度達(dá)到最大；當(dāng)外源硒濃度上升到50 mg/L時(shí)，則對(duì)天門冬塊根長度的促進(jìn)效果減弱。

2.2.4 不同硒濃度對(duì)天門冬塊根直徑的影響 由圖6可知，外源硒對(duì)天門冬塊根直徑整體上有促進(jìn)作用，但是隨著硒濃度的升高促進(jìn)效果減弱。當(dāng)外源硒濃度為0～40 mg/L時(shí)，天門冬塊根直徑隨著外源硒濃度的逐漸升高而增大；當(dāng)外源硒濃度為40 mg/L時(shí)塊根直徑達(dá)到最大；當(dāng)外源硒濃度為50 mg/L時(shí)，對(duì)天門冬塊根直徑的促進(jìn)效果逐漸減弱。

2.2.5 不同硒濃度對(duì)天門冬塊根干重的影響 由圖7可知，外源硒對(duì)天門冬塊根干重有促進(jìn)作用。當(dāng)外源硒濃度為0～40 mg/L時(shí)，對(duì)天門冬塊根干重的促進(jìn)作用隨著外源硒濃度的逐漸升高而增加，在外源硒濃度為40 mg/L時(shí)塊根干重達(dá)到最大；當(dāng)外源硒濃度為50 mg/L時(shí)對(duì)天門冬塊根干重的促進(jìn)效果減弱。

綜上所述，施加外源硒肥對(duì)天門冬生長產(chǎn)生明顯影響，當(dāng)外源硒濃度為0～40 mg/L時(shí)有助于天門冬的生長，在此濃度范圍內(nèi)，天門冬的莖長、塊根長度、塊根直徑、塊根數(shù)量、塊根干重均高于對(duì)照，且隨著外源硒濃度的逐漸升高，促進(jìn)效果也更明顯；當(dāng)外源硒濃度為30 mg/L時(shí)，每株天門冬塊根數(shù)量最多；當(dāng)外源硒濃度為40 mg/L時(shí)，天門冬莖長、塊根長度、塊根直徑及塊根干重最佳；當(dāng)外源硒濃度為40～50 mg/L時(shí)，對(duì)天門冬的塊根直徑、塊根長度、莖長、塊根干重的促進(jìn)作用減弱，而對(duì)天門冬塊根數(shù)量有抑制作用。

2.3 外源硒對(duì)天門冬有效成分含量的影響

2.3.1 外源硒對(duì)天門冬塊根多糖含量的影響 由圖8可知，添加10 mg/L外源硒后，其多糖含量比對(duì)照高1倍。當(dāng)外源硒濃度為10～40 mg/L時(shí)，天門冬塊根多糖含量呈遞增趨勢(shì)。當(dāng)外源硒濃度為40 mg/L時(shí)，天門冬塊根多糖含量最高，達(dá)30.82 mg/g。然而，當(dāng)外源硒濃度為40～50 mg/L時(shí)，濃度的增加對(duì)天門冬塊根多糖含量的促進(jìn)作用減緩，但相對(duì)于對(duì)照仍有促進(jìn)作用。

2.3.2 外源硒對(duì)天門冬塊根總皂苷提取量的影響 由圖9可知，外源硒可明顯促進(jìn)天門冬塊根總皂苷提取量的增加。與對(duì)照相比，當(dāng)外源硒濃度為10 mg/L時(shí)，天門冬塊根總皂苷提取量提高了10.1個(gè)百分點(diǎn)；當(dāng)外源硒濃度為10～30 mg/L時(shí)，天門冬塊根總皂苷提取量逐漸下降，但仍表現(xiàn)出促進(jìn)作用；當(dāng)外源硒濃度為30～50 mg/L時(shí)，天門冬塊根總皂苷提取量與外源硒濃度呈正相關(guān)。整體而言，當(dāng)外源硒濃度為10～50 mg/L時(shí)，天門冬塊根總皂苷提取量呈先降后升的趨勢(shì)。

2.3.3 外源硒對(duì)天門冬塊根黃酮含量的影響 由圖10可知，外源硒對(duì)天門冬塊根黃酮含量有促進(jìn)作用，但是隨著外源硒濃度的升高，促進(jìn)效果先升高后降低。當(dāng)外源硒濃度為0～30 mg/L時(shí)，天門冬塊根中黃酮含量隨著硒濃度的逐漸升高而增加，當(dāng)外源硒濃度為30 mg/L時(shí)，天門冬塊根中黃酮含量最高；當(dāng)外源硒濃度為30～50 mg/L時(shí)，對(duì)天門冬塊根中黃酮含量促進(jìn)效果減弱，但仍高于對(duì)照。

綜上所述，當(dāng)外源硒濃度為10～50 mg/L時(shí)，天門冬塊根黃酮含量均高于對(duì)照，外源硒對(duì)天門冬塊根的總黃酮含量的富集表現(xiàn)為促進(jìn)作用。

3 小結(jié)與展望

3.1 小結(jié)

通過研究灌根施加外源硒的方法，探討了天門冬生長（莖長、塊根數(shù)量、塊根長度、塊根直徑、塊根干重）的變化規(guī)律。當(dāng)外源硒濃度為0～40 mg/L時(shí)有助于天門冬生長。綜合考慮，最有利于天門冬生長的外源硒濃度為40 mg/L，此時(shí)，天門冬生長的上述指標(biāo)達(dá)到最佳。

在不同外源硒濃度灌根條件下，研究了天門冬塊根有效成分含量的變化規(guī)律。結(jié)果表明，當(dāng)外源硒濃度為10～50 mg/L時(shí)，對(duì)天門冬塊根總有效成分的積累表現(xiàn)為促進(jìn)作用，且在濃度為30 mg/L時(shí)促進(jìn)效果達(dá)到最佳。

在施加外源硒濃度為40 mg/L時(shí)，天門冬的塊根數(shù)量、直徑、長度、干重最佳。該硒濃度下栽種的天門冬可獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益，為優(yōu)化天門冬的栽培提供科學(xué)可行的依據(jù)。

3.2 展望

目前，植物的硒肥栽培已是研究熱點(diǎn)［6-11］。值得注意的是百合科植物對(duì)外源硒靈敏度高，能夠很好地吸收利用土壤中的硒，促進(jìn)自身生長。天門冬與硒的結(jié)合能促進(jìn)天門冬的生長，提升天門冬塊根有效成分的含量，提高天門冬品質(zhì)。

本試驗(yàn)研究的天門冬品種單一，且施硒濃度梯度稍大，樣本偏少，今后對(duì)天門冬的研究可以將施硒的濃度梯度更細(xì)化，并選取不同的天門冬品種進(jìn)行更加深入的研究。

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