常思佳 任躍英 李嘉豐

摘要：采用紫外分光光度法測定6種人參的SOD、POD、CAT活性及丙二醛（MDA）、葉綠素含量，并進(jìn)行種源的系統(tǒng)聚類分析。結(jié)果顯示，供試6種人參中2種日光溫室栽培的人參品系間差異較大，2種野參品系活性最高，種質(zhì)較統(tǒng)一，但標(biāo)準(zhǔn)差較大;2種林下參品系活性較高，種質(zhì)統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)差較小;園參品系活性最低，種質(zhì)較多樣，且標(biāo)準(zhǔn)差小?？梢姡展鉁厥以詤⒌纳碇笜?biāo)差異顯著，野參品系各項(xiàng)酶活性指標(biāo)均超越其他種質(zhì)品系，即該地區(qū)較適宜推進(jìn)日光溫室栽培人參的模式。

關(guān)鍵詞：紫外分光光度法;人參;栽培模式;種質(zhì);生理指標(biāo)

中圖分類號： S567.5+10.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）17-0154-03

人參（Panax ginseng C.A.Mey）為五加科人參屬多年生草本植物，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，“味甘微寒，主補(bǔ)五臟，安精神，定魂魄，止驚悸，除邪氣，明目，開心益智?！痹谖覈?，人參歷來被稱為草本之王。如今，由于人參需求量大，價(jià)格波動較為穩(wěn)定，東北地區(qū)作為人參的道地藥材產(chǎn)區(qū)，業(yè)界學(xué)者和研究人員為此進(jìn)行了長期的努力和研究。也正因如此，各類人參種質(zhì)繁雜，栽培方式各異，因此有必要對不同種質(zhì)進(jìn)行評價(jià)，為品種選育及生產(chǎn)提供理想的種質(zhì)資源。

本試驗(yàn)在吉林省通化市東昌區(qū)金廠鎮(zhèn)龍頭村生產(chǎn)基地，采集了2種4年生野山參新品系人參、2種4年生林下參及2種4年生園參。供試人參全部栽培于由混凝土墻體、鋼管結(jié)構(gòu)支撐骨及藍(lán)色棚膜材料組成的半拱形日光溫室內(nèi)，為首次采用日光溫室栽培人參。日光溫室是我國北方地區(qū)獨(dú)有的一種溫室類型[1-2]，于2014年4月正式于該基地開始首次規(guī)模栽培人參。本研究主要針對不同種質(zhì)日光溫室栽參地上部分和地下部分的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性及丙二醛（MDA）、葉綠素含量指標(biāo)進(jìn)行測定，評價(jià)種質(zhì)間生理指標(biāo)差異，為新品系人參的選育和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試人參均采集于吉林省通化縣，41°36′N、126°0′E，海拔500 m，皆于日光溫室內(nèi)栽培。樣品采集于9月26日，全區(qū)20%左右植株進(jìn)入自然枯萎期，判定為該區(qū)域人參的枯萎期初期。采集后置于冰瓶內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室。野山參Ⅰ為引種并繁育的第3代品種。第1代于2004年7月采于長白山原始森林野生山參，并于2005年4月種植于北崗鎮(zhèn)（127°32′E、42°24′N，海拔308 m）;第2代于2008年7月采種子，于2009年4月繼續(xù)在北崗鎮(zhèn)種植;2013年7月采集第3代種子。野山參Ⅱ取自小興安嶺原始森林野山參的育種種質(zhì)，為引種并繁育的的第1代品種。林下參Ⅰ為通化地區(qū)二馬牙林下參采種后引種并繁育的第1代。林下參Ⅱ?yàn)橥ɑ貐^(qū)長脖林下參采種后引種并繁育的第1代。園參Ⅰ為引種并繁育的大馬牙農(nóng)家品種，作為對照試驗(yàn)。園參Ⅱ?yàn)榇篑R牙與二馬牙雜交的育種后代品系并進(jìn)行選育繁育，作為對照試驗(yàn)。經(jīng)吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)任躍英教授鑒定，6個(gè)品系均為4年生人參。樣品采集于9月26日，全區(qū)20%左右植株進(jìn)入自然枯萎期，判定為該區(qū)域人參的枯萎期初期。取6個(gè)品系的人參樣品各20株進(jìn)行對比及分析，采集后置于冰瓶內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室。于9月27日將樣品從冰瓶內(nèi)取出，在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)藥用植物育種實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測定。

1.2 測定方法

超氧化物歧化酶活性的測定采用鄰苯三酚自氧化法[1];過氧化物酶活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法[2];過氧化氫酶活性、丙二醛含量及葉綠素含量的測定參照文獻(xiàn)[3]方法。

1.3 聚類分析

以測定的SOD、POD、CAT活性及MDA、葉綠素含量為變量，分別標(biāo)記樣品。野參Ⅰ共20株，記為1～20號;野參Ⅱ共20株，記為21～40號;林下參Ⅰ共20株，記為41～60號;林下參Ⅱ共20株，記為61～80號;園參Ⅰ共20株，記為81～100號;園參Ⅱ共20株，記為101～120號。運(yùn)用SPSS 22.0軟件和采用歐氏距離的統(tǒng)計(jì)方法對120株供試人參樣品進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 超氧化物歧化酶活性差異

6個(gè)品系人參活性葉片與根的超氧化物歧化酶活性如圖1所示。供試的人參品系內(nèi)SOD活性差異較小，品系間有較大差異。野參 Ⅰ 的SOD活性最高，葉片均值達(dá)到710.42 U/g，2個(gè)野參品系的酶活性均高于林下參品系，顯著高于園參品系。2種野參的標(biāo)準(zhǔn)差都較大，這可能是由于該品系預(yù)期作為新品種馴化種植，各項(xiàng)數(shù)據(jù)較不穩(wěn)定，變異程度相對較大。林下參品系內(nèi)活性差異不顯著，品系Ⅱ略高于品系Ⅰ，標(biāo)準(zhǔn)差較野參小，與園參相近;園參品系內(nèi)活性差異較小，品系Ⅱ略高于品系Ⅰ，且標(biāo)準(zhǔn)差較小。

2.2 過氧化物酶的活性比較

6個(gè)品系人參中，葉片與根的過氧化物酶活性如圖2所示。供試的人參品系內(nèi)POD活性差異較小，品系間有較大差異。2種野參品系酶活性高于林下參品系，顯著高于園參品系。其中，野參Ⅱ葉片的POD活性遠(yuǎn)高于其他參種，達(dá)到528.41 U/（g·min），接近園參Ⅱ的2倍，但其標(biāo)準(zhǔn)差較大，活性指標(biāo)較為不穩(wěn)定。

2.3 過氧化氫酶的活性比較

6個(gè)品系人參葉片和根的過氧化氫酶活性如圖3所示。供試的野參和林下參品系內(nèi)、品系間差異均較小，且4個(gè)品系的酶活性均顯著高于園參品系。但野參2個(gè)品系與其余幾個(gè)品系相比具有較大的標(biāo)準(zhǔn)差，活性水平較為不穩(wěn)定;林下參的2個(gè)品系活性均值較高且標(biāo)準(zhǔn)差較小，是CAT活性較高且水平相對穩(wěn)定的品系;園參2個(gè)品系的活性水平較低、方差較小，可能是由于長期于大棚內(nèi)穩(wěn)定栽培，致使變異程度不大。

2.4 丙二醛含量的活性差異

6個(gè)品系人參葉片和根的丙二醛含量如圖4所示。野參Ⅰ與野參Ⅱ品系差異較大，野參Ⅱ的葉片及根丙二醛含量較高，達(dá)到1.12 mmol/g，是園參品系的2倍以上;野參Ⅰ較林下參Ⅰ略高，但野參Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)差較大，提供了選優(yōu)培育、提高指標(biāo)水平的條件;林下參與園參品系內(nèi)MDA含量差異不大，品系間對比較為明顯，標(biāo)準(zhǔn)差均較小，含量比較穩(wěn)定。

2.5 葉綠素的含量比較

6個(gè)品系人參葉綠素含量如圖5所示。野參品系的葉綠素含量均高于林下參品系，顯著高于園參品系。其中，野參Ⅱ的葉綠素含量最高，野參Ⅰ的葉綠素指標(biāo)也明顯優(yōu)于其他品系，且標(biāo)準(zhǔn)差較大;林下參品系葉綠素含量差異不大;園參品系葉綠素含量較低。

2.6 聚類分析

由圖6可見，以距離小于5進(jìn)行分類，可分為5類。y軸0～60段、40～80號參種較為集中，為林下參Ⅰ、Ⅱ，其中摻雜較多其他種質(zhì)，8～29、55～59段40～60號參種較為集中，33～42段60～80號參種較為集中;62～77段80～100號參種較為集中，為園參Ⅰ;78～101段100～120號參種較為集中，為園參Ⅱ;102～110段1～20號參種較為集中，為野參Ⅰ;111～120段20～40號參種較為集中，為野參Ⅱ。

6個(gè)品系中，野參Ⅱ段的分類構(gòu)成比較單一，即種質(zhì)來源相對統(tǒng)一，且與其他5種人參親緣關(guān)系較遠(yuǎn);園參品系段的分類構(gòu)成較為復(fù)雜，囊括了幾種分散的類別，可能由于種質(zhì)來源比較繁雜。野參Ⅰ，林下參Ⅰ、Ⅱ各自成一類，但在距離15以內(nèi)則與園參品系成一大類，這是由產(chǎn)地相近所致。該結(jié)果可用于評判各品系種質(zhì)來源是否統(tǒng)一。

3 結(jié)論與討論

前人對各類人參的生理指標(biāo)進(jìn)行了諸多研究，其中清除自由基、抗氧化還原能力等方面有較多研究[4-8]。左應(yīng)梅等認(rèn)為，人參酶活性在人參生長及抗病抗氧化方面有著決定性作用[9];葉豆丹等發(fā)現(xiàn)，人參酶活性對于人參的質(zhì)量評價(jià)有著至關(guān)重要的作用[10];王曼瑩等發(fā)現(xiàn)，園參和不同年限林下參的根組織形態(tài)存在差別，這種差別可能是由于人參內(nèi)部代謝活動的變化所導(dǎo)致的[11]。

通過本試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，供試人參的種質(zhì)來源較為統(tǒng)一，且不同種質(zhì)日光溫室栽參生理指標(biāo)差異顯著。其中，野參Ⅱ各項(xiàng)指標(biāo)均超過預(yù)期，野參Ⅰ活性水平略高于林下參Ⅱ，野參品系所有指標(biāo)水平均顯著高于園參品系。結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，日光溫室栽培模式下的人參生理指標(biāo)都達(dá)到且超越了普通園參，即該地區(qū)較適宜推進(jìn)日光溫室栽培人參的模式。另外，野參品系各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值較大，經(jīng)過選優(yōu)后理應(yīng)有較大程度的品質(zhì)提升。

本研究對6種不同種質(zhì)日光溫室栽參進(jìn)行了生理指標(biāo)的對比及種源的系統(tǒng)聚類分析，為日光溫室栽參今后的培育及前景作出初步的分析和評估，為人參的栽培提供更為豐富的理論依據(jù)，也為人參種源的鑒定提供一定的參考。在研究中也發(fā)現(xiàn)一些問題，如新品種人參馴化不完善、培育年份較短等，導(dǎo)致人參品系內(nèi)質(zhì)量差異明顯，活性指標(biāo)波動較大，因此建議在今后的培育中能夠及時(shí)選優(yōu)培育。

參考文獻(xiàn)：

[1]Li X C. Improved pyrogallol autoxidation method：a reliable and cheap superoxide-scavenging assay suitable for all antioxidants[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2012，60（25）：6418-6424.

[2]李合生. 現(xiàn)代植物生理學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2002：25-30.

[3]張志良，李小方. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 5版.北京：高等教育出版社，2016：121-142.

[4]楊 莉，劉芳君，張一鳴，等. 人參根系分泌物對其根源愈傷組織生長及保護(hù)酶活性的影響[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36（5）：586-590.

[5]郝建勛. 人參產(chǎn)品的質(zhì)量評價(jià)及其影響因素[D]. 長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[6]鐘方麗. 林下參化學(xué)成分及其生物活性的研究[D]. 長春：吉林大學(xué)，2008.

[7]李紅艷，趙 雨，張 鑫，等. 不同產(chǎn)地、不同生長年限人參SOD的比較[J]. 中國醫(yī)院藥學(xué)雜志，2010，30（12）：994-996.

[8]孫 海，張亞玉，宋曉霞. 運(yùn)用典型相關(guān)分析對農(nóng)田栽參和林下參土壤養(yǎng)分和酶活性的研究[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，25（增刊1）：242-248.

[9]左應(yīng)梅，楊維澤，楊天梅，等. 干旱脅迫下4種人參屬植物抗性生理指標(biāo)的比較[J]. 作物雜志，2016，3（3）：84-88.

[10]葉豆丹，趙 雨，王思明，等. 15個(gè)不同產(chǎn)地人參中4種酶的活力比較[J]. 中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué)，2013，30（3）：264-267.

[11]王曼瑩，靳雯棋，郭海洋，等. 人參根組織形態(tài)及其生理生化活性成分相關(guān)性研究[J]. 華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，49（3）：428-433.