不同附樹栽培下鐵皮石斛莖微量元素及有效成分分析

謝義春，李澤石，李從瑞，顏鳳霞，黃德

(1.貴州省國有扎佐林場，貴州 貴陽 550201；2.貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，貴州 貴陽550005 )

鐵皮石斛(DendrobiumofficinaleKimura et Migo)也稱林蘭、鐵皮蘭，為蘭科(Orchidaceae)石斛屬(Dendrobium)多年生附生草本植物，有滋陰清熱、益胃生津、抗癌和免疫調(diào)節(jié)等功效[1-2]，是一種傳統(tǒng)名貴補(bǔ)益類中藥材，得名“仙草”，在“神農(nóng)本草經(jīng)”中列為上品，為中國藥典收錄的典型藥、食兩用中草藥[3]，其花姿優(yōu)雅，色鮮味香，亦是一種優(yōu)秀的園林觀賞和造景植物[4]。野生鐵皮石斛資源生長緩慢，種群小生境分布狹窄，由于其蘊(yùn)藏的獨(dú)特價值，人為私挖盜采嚴(yán)重，資源分布日益狹窄，2021年被列入國家Ⅱ級重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄[5]。

近年來，近野生栽培鐵皮石斛成為研究的熱點(diǎn)，栽培模式研究集中于大棚栽培[6]、附樹栽培[7]、附石栽培[8-9]。研究指出，仿野生栽培鐵皮石斛是一種較優(yōu)的栽培方式，品質(zhì)優(yōu)于大棚栽培，質(zhì)量與野生相近，可作為野生鐵皮石斛的替代資源加以開發(fā)利用[10]。附樹栽模式已成為鐵皮石斛栽培的主流方向，是最值得推廣的一種鐵皮石斛栽培模式[11-12]。石斛產(chǎn)業(yè)是貴州省農(nóng)村產(chǎn)業(yè)革命12個特色產(chǎn)業(yè)之一，篩選優(yōu)質(zhì)種源和適生的附生樹種能夠?yàn)橘F州省石斛產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科技支撐。本文以麻櫟(QuercusacutissimaCarruth)、楓香(LiquidambaiformosanaHance)2種活樹作為附生樹種，對比分析不同種源鐵皮石斛莖微量元素含量及總多糖、總黃酮體、總生物堿等有效成分，以期為貴州石斛產(chǎn)業(yè)發(fā)展篩選優(yōu)良種源及適宜的附生樹種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于貴州省國有扎佐林場柏龍分場，隸屬惠水縣崗度鎮(zhèn)柏栗村馬溝坡(107°3′58″E，26°6′53″N)。氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候，極端最低氣溫-3.5 ℃，最高氣溫35.1 ℃，≥10 ℃的有效積溫為4794.5 ℃，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，年平均氣溫15.8 ℃，年平均降雨量1213.4 mm，無霜期282 d，海拔1160～1230 m。優(yōu)勢樹種為麻櫟，伴生樹種為楓香和柳杉(Cryptomeriafortunei)，有少量楊梅(Myricarubra)。試驗(yàn)地臨近水源，雨季不積水，無環(huán)境污染。

1.2 供試材料

于2020年4月，在該試驗(yàn)基地內(nèi)活樹附主麻櫟、楓香上綁植梵凈山、安龍本地、廣西九萬大山高寒品種、浙江、福建閩東5個不同種源鐵皮石斛6.67 hm2，綁植株數(shù)分別為7.68萬叢、5.58萬叢、5.58萬叢、5.58萬叢、5.58萬叢，計30萬叢。于2021年11月24日進(jìn)行試驗(yàn)材料采收。每一種源鐵皮石斛采集2株附樹上的全部莖條，每個種源采集的鮮莖條1 kg左右。用枝剪平口采集后將樣品分別放置于密封保鮮袋，分別標(biāo)注附生樹種和種源，如楓香-廣西高寒大山品種(簡稱楓香-廣西)、楓香-福建閩東種源(簡稱楓香-福建)、麻櫟-梵凈山種源(簡稱麻櫟-梵凈山)、麻櫟-安龍本地種源(簡稱麻櫟-安龍)等。

1.3 測定指標(biāo)及樣本數(shù)據(jù)

測定指標(biāo)參照《中華人民共和國藥典》(2015版)規(guī)定的相關(guān)指標(biāo)，為鐵皮石斛莖微量元素錳(Mn)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉻(Cr)、硒(Se)、鎳(Ni)微量元素及總多糖、總黃酮、總生物堿等有效成分。樣本數(shù)據(jù)由該項(xiàng)目的科技支撐單位貴州省林業(yè)科學(xué)研究院測定和提供。

1.4 數(shù)據(jù)計算及處理

采用EXCEL2007進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、整理和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同附樹栽培下鐵皮石斛莖微量元素含量分析

對鐵皮石斛莖微量元素錳、鋅、鐵、銅、鎳、鉻、硒進(jìn)行分析(表1)表明，麻櫟、楓香附樹栽培下5個不同種源鐵皮石斛莖微量元素含量具有極顯著差異，如下。

表1 不同附樹栽培下鐵皮石斛莖微量元素含量分析 mg·kg-1

錳含量排序?yàn)椋郝闄?浙江>楓香-梵凈山>麻櫟-廣西>楓香-浙江>楓香-廣西>麻櫟-福建>楓香-安龍>麻櫟-梵凈山>麻櫟-安龍>楓香-福建。其中，浙江種源和廣西九萬大山高寒品種在楓香、麻櫟附樹栽培上均超100 mg·kg-1，梵凈山種源在楓香附樹栽培上莖微量元素錳含量排名第二，比在麻櫟附樹栽培上高46.30%，楓香-安龍、麻櫟-福建莖微量元素錳含量居中，楓香-福建、麻櫟-安龍莖微量元素錳含量較低，含量最大的麻櫟-浙江比最小的楓香-福建高76.04%。

鋅含量排序?yàn)椋郝闄?廣西>楓香-梵凈山>麻櫟-福建>麻櫟-浙江>楓香-福建>楓香-浙江>麻櫟-安龍>楓香-安龍>楓香-廣西>麻櫟-梵凈山。鋅含量超過30 mg·kg-1的有麻櫟附樹栽培上的廣西九萬大山高寒品種、福建閩東種源、浙江種源及楓香附樹栽培上的梵凈山種源，最高的麻櫟-廣西比最小的麻櫟-梵凈山高200.59%。

鐵含量排序?yàn)椋簵飨?梵凈山>麻櫟-廣西>麻櫟-浙江>麻櫟-福建>麻櫟-梵凈山>楓香-福建>楓香-廣西>麻櫟-安龍>楓香-安龍>楓香-浙江。除梵凈山種源外，其余4個種源在麻櫟附樹栽培上莖微量元素鐵的含量均高于楓香附樹栽培。鐵含量最大的楓香-梵凈山比最小的楓香-浙江高149.08%。

銅含量排序?yàn)椋郝闄?廣西>楓香-廣西>楓香-梵凈山>麻櫟-安龍>麻櫟-福建>楓香-福建>麻櫟-浙江>楓香-浙江>楓香-安龍、麻櫟-梵凈山。除梵凈山和安龍本地種源外，其余3個種源在2種附樹栽培上莖微量元素銅的差異不大，說明附生樹種對這3個種源莖微量元素銅的含量積累影響不大。廣西九萬大山高寒品種在麻櫟、楓香附樹栽培下莖微量元素含量優(yōu)于其他種源，其次是楓香-梵凈山、麻櫟-安龍，銅含量最大的麻櫟-廣西比含量最小的楓香-安龍高176.90%。

鎳含量排序?yàn)椋簵飨?梵凈山>麻櫟-廣西>麻櫟-福建>楓香-浙江>楓香-福建>楓香-廣西>麻櫟-浙江>麻櫟-安龍>楓香-安龍>麻櫟-梵凈山。鎳含量最高的楓香-梵凈山比麻櫟-梵凈山高221.07%。

鉻含量排序?yàn)椋簵飨?浙江> 麻櫟-福建>楓香-梵凈山>楓香-福建>麻櫟-浙江>麻櫟-安龍>麻櫟-廣西>楓香-廣西>楓香-安龍>麻櫟-梵凈山。鉻含量最高的楓香-浙江比最低的麻櫟-梵凈山高139.75%。

硒含量排序?yàn)椋郝闄?福建>麻櫟-廣西>楓香-福建>楓香-梵凈山>麻櫟-安龍>麻櫟-浙江>楓香-浙江>楓香-廣西>楓香-安龍>麻櫟-梵凈山。福建閩東種源和廣西九萬大山高寒品種在麻櫟附樹上栽培更利于莖微量元素硒的積累，其次是福建閩東種源和梵凈山種源在楓香附樹栽培上硒含量次之，硒含量最大的麻櫟-福建閩東比最低的麻櫟-梵凈山高122.76%。

2.2 不同附樹栽培下鐵皮石斛莖有效成分含量分析

2.2.1 總多糖含量分析

由圖1可知，5個種源鐵皮石斛在麻櫟、楓香附樹栽培上莖的總多糖含量變幅在26.16%～ 36.11%之間，排序?yàn)椋簵飨?廣西>麻櫟-浙江>麻櫟-安龍>麻櫟-梵凈山>麻櫟-廣西>麻櫟-福建>楓香-安龍>楓香-梵凈山>楓香-浙江>楓香-福建。最大的楓香-廣西比最小的楓香-福建閩東高38.06%。除廣西九萬大山高寒品種外，其余4個種源皆是在麻櫟附樹栽培上的總多糖含量高于楓香附樹栽培。且廣西九萬大山高寒品種在楓香附樹栽培下總多糖含量僅比麻櫟附樹栽培下高8.3%?？梢?，麻櫟在除廣西九萬大山高寒品種外的4個種源鐵皮石斛總多糖含量積累中可作為首選附生樹種。

圖1 不同附樹栽培下鐵皮石斛莖總多糖含量分析

2.2.2 總黃酮含量分析

由圖2可知，5個種源鐵皮石斛在麻櫟、楓香附樹栽培上莖的總黃酮含量值區(qū)間為1.24 ～2.96 g·kg-1之間，排序?yàn)椋簵飨?梵凈山>麻櫟-廣西>楓香-廣西>麻櫟-梵凈山>楓香-安龍>楓香-福建>麻櫟-安龍>楓香-浙江>麻櫟-福建>麻櫟-浙江。其中，楓香-梵凈山、麻櫟-廣西、楓香-廣西位列前三，且差異不顯著，最大楓香-梵凈山比最小的麻櫟-浙江高139.76%。

圖2 不同附樹栽培下鐵皮石斛莖總黃酮含量分析

2.2.3 總生物堿含量分析

由圖3可知，5個種源鐵皮石斛在麻櫟、楓香附樹栽培上莖總生物堿含量變幅為：0.017%～0.034%之間，排序?yàn)椋郝闄?安龍>麻櫟-浙江>楓香-梵凈山>楓香-福建>楓香-安龍>麻櫟-福建>麻櫟-梵凈山>楓香-廣西>麻櫟-廣西>楓香-浙江。其中梵凈山種源、福建、廣西3個種源在楓香附樹栽培上莖總生物堿含量高于麻櫟附樹栽培，安龍、浙江種源麻櫟附樹栽培高于楓香附樹栽培?？偵飰A含量最高的麻櫟-安龍比最低的楓香-浙江高100%。

圖3 不同附樹栽培下鐵皮石斛莖總生物堿含量分析

2.2.4 甘露糖含量分析

由圖4可得出，5個種源鐵皮石斛在麻櫟、楓香附樹栽培上莖甘露糖含量變幅為17.83%～26.82%，排序?yàn)椋簵飨?福建>麻櫟-廣西>楓香-梵凈山>楓香-安龍>楓香-浙江>楓香-廣西>麻櫟-梵凈山>麻櫟-福建>麻櫟-安龍>麻櫟-浙江。除廣西九萬大山高寒品種外，其余4個種源皆是在楓香附樹栽培上莖甘露糖含量優(yōu)于麻櫟附樹栽培。含量最大的楓香-福建閩東比最小的麻櫟-浙江高50.41%。

圖4 不同附樹栽培下鐵皮石斛莖甘露糖含量分析

3 討論

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，鐵皮石斛總生物堿和多糖是其主要藥理成分[11]，并含有黃酮、甘露糖等多種生物活性物質(zhì)，在降血糖、降血脂、清除活性氧和提高人體免疫力等方面具有顯著療效[13]，鐵皮石斛中含有人體所需多種微量元素，包括錳(Mn)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉻(Cr)、硒(Se)、鎳(Ni)等，有利于調(diào)節(jié)人體新陳代謝，促進(jìn)人體健康長壽[14-15]。本研究表明，附樹樹種對莖微量元素及有效成分的積累有顯著差異，這與文大成[16]將鐵皮石斛設(shè)置在楊梅、松樹(PinusmassonianaLamb.)、木荷(SchimasuperbaGardn.et Champ.)、合歡(AlbiziajulibrissinDurazz.)、板栗(Castaneamollissima)、楓香6個樹種上的研究結(jié)論一致。

本文對5個不同種源鐵皮石斛在楓香、麻櫟附樹栽培上的莖微量元素錳(Mn)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉻(Cr)、硒(Se)、鎳(Ni)進(jìn)行測定分析，結(jié)果可知，錳(Mn)以麻櫟-浙江種源最高，鋅(Zn)以麻櫟-廣西最高，鐵(Fe)以楓香-梵凈山最高，銅(Cu)以麻櫟-廣西最高，鎳(Ni)以楓香-梵凈山最高，鉻(Cr)以楓香-浙江最高，硒(Se)以麻櫟-福建閩東最高。李龍囡等[17]對不同產(chǎn)地鐵皮石斛的質(zhì)量進(jìn)行了比較研究，發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛中含有豐富的人體必需元素，不同產(chǎn)地之間以浙江產(chǎn)含量較高；張桂玲等[18]對兩種荔波產(chǎn)鐵皮石斛進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)人體必需的7種微量元素K，Ca，Mg，F(xiàn)e，Cu，Mn，Zn，F(xiàn)e除外，葉片中微量元素含量明顯高于莖；欒潔等[19]對不同來源鐵皮石斛微量元素含量測定結(jié)果顯示，兩種鐵皮石斛原球莖培養(yǎng)物的10種微量元素含量，除Ca、Mg、Sr略低于市售鐵皮楓斗外，其他微量元素含量均高于鐵皮楓斗；任鞾[20]研究指出：鐵皮石斛含有豐富的人體必需礦質(zhì)元素，不同地區(qū)鐵皮石斛礦質(zhì)元素含量差異顯著；羅紅等[21]以同時期不同種源鐵皮石斛花為試驗(yàn)材料，分析錳、鋅、硒、鐵、銅5種微量元素含量在2種栽培模式和5個種源間的差異，結(jié)果表明，鐵皮石斛花中微量元素鐵>錳>鋅>銅>硒，鋅、硒含量更為豐富?？梢?，對鐵皮石斛微量元素含量的研究廣泛受到重視，本文的研究結(jié)果與前人研究結(jié)果存在差異，這是受研究對象、研究環(huán)境、研究目的等不同而造成的。

本文對5個不同種源鐵皮石斛在楓香、麻櫟附樹栽培上莖有效成分總多糖、總黃酮、總生物堿、甘露糖含量進(jìn)行測定分析，結(jié)果表明，總多糖以楓香-廣西最高，總黃酮以楓香-梵凈山最高，總生物堿麻櫟-安龍最高，甘露糖以楓香-福建最高，本研究結(jié)論與郭英英等[22]研究得出的不同附生樹種對鐵皮石斛多糖含量也有極顯著差異的結(jié)論相一致。杜光映[23]研究指出貴州喀斯特地區(qū)棚栽鐵皮石斛中多糖含量顯著高于樹栽鐵皮石斛；唐麗等[24]研究表明不同生長齡鐵皮石斛莖與葉中總多糖、總生物堿、總黃酮的含量均有顯著差異，其中總多糖主要集中于莖，總生物堿和總黃酮主要集中于葉；魯芹飛等[25]對5種不同石斛研究指出鐵皮石斛多糖及甘露糖含量最高。鐵皮石斛總多糖、總生物堿等有效成分目前研究較多，受產(chǎn)地、種源、栽培方式、地理因子等影響，各研究結(jié)論不盡相同，作為鐵皮石斛品質(zhì)評價的重要指標(biāo)，總多糖、總生物堿等一直是研究熱點(diǎn)，研究成果較為成熟。

4 結(jié)論

通過對5個不同種源鐵皮石斛在麻櫟、楓香附樹栽培上莖微量元素錳(Mn)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、硒(Se)等7個指標(biāo)進(jìn)行分析可知，楓香-梵凈山在莖所含人體微量元素鐵(Fe)、鎳(Ni)排名第一，錳(Mn)、鋅(Zn)排名第二，銅(Cn)、鉻(Cr)排名第三，表現(xiàn)優(yōu)于其余各種源；其次是麻櫟-廣西在莖所含人體微量元素鋅(Zn)、銅(Cu)排名第一，鐵(Fe、鎳(Ni)、硒(Se)第二，錳(Mn)第三，鉻(Cr)含量居中，表現(xiàn)僅次于楓香-梵凈山。從莖微量元素錳(Mn)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、硒(Se)7個指標(biāo)角度出發(fā)，最適宜于該地區(qū)推廣種植的是梵凈山種源，附樹樹種楓香優(yōu)于麻櫟；其次是廣西九萬大山高寒品種，附樹樹種麻櫟優(yōu)于楓香。

通過對5個不同種源鐵皮石斛在麻櫟、楓香附樹栽培上莖有效成分總多糖、總黃酮、總生物堿、甘露糖含量進(jìn)行分析可知，楓香-廣西總多糖含量排名第一，總黃酮排名第三，總生物堿和甘露糖含量卻靠后；麻櫟-廣西總黃酮、甘露糖排名第二，總多糖排名居中，總生物堿排名靠后；麻櫟-安龍總生物堿排名第一，總多糖排名第三，總黃酮、甘露糖含量排名靠后；相對而言其余模式鐵皮石斛莖有效成分積累一般。綜合來看，從有效成分積累的角度出發(fā)，廣西九萬大山高寒品種表現(xiàn)較優(yōu)于其余4個種源，是較適宜于該地區(qū)推廣種植的栽培模式，附樹樹種麻櫟優(yōu)于楓香，優(yōu)選麻櫟；其次是麻櫟-安龍本地種源模式。