劉焱, 黃小蘭, 鐘志松, 曾瑩, 焦青, 周濃, 祁俊生, 吳應(yīng)梅,*

土壤有效元素含量與延胡索()品質(zhì)的相關(guān)性研究

劉焱1,2, 黃小蘭1, 鐘志松2, 曾瑩3, 焦青2, 周濃1, 祁俊生1, 吳應(yīng)梅1,*

1. 重慶三峽學(xué)院生物與食品工程學(xué)院, 三峽庫區(qū)道地藥材綠色種植與深加工重慶市工程實(shí)驗(yàn)室, 重慶 404120 2. 成都和合醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)所有限公司, 成都 610101 3. 四川大學(xué)華西醫(yī)院藥劑科, 成都 610041

延胡索乙素是相關(guān)延胡索()品質(zhì)的重要化學(xué)成分, 在中國藥典中作為延胡索質(zhì)量控制指標(biāo), 分析不同產(chǎn)地延胡索中延胡索乙素含量與根際土壤有效性元素含量的相關(guān)性, 對指導(dǎo)延胡索合理化種植栽培有重要科學(xué)意義。采用土壤農(nóng)化法對不同產(chǎn)地延胡索根際土壤中10種元素(大量元素N、P、K、Ca、Mg; 微量元素Zn、Mn、Fe、Cu、B)有效性含量進(jìn)行了測定, 同時(shí)采用高效液相色譜法(High Performance Liquid Chromatography, HPLC) 測定不同產(chǎn)地延胡索中延胡索乙素含量。結(jié)果表明: 不同產(chǎn)地延胡索根際土壤中有效性元素含量存在顯著性差異(<0.05)。大量元素中, 重慶市開縣(S2)產(chǎn)地根際土壤有效磷、有效鈣含量最高, 浙江省東陽市(S4)產(chǎn)地根際土壤有效鉀、有效鎂含量最高; 微量元素中, 陜西省漢中市(S3)、浙江省磐安縣(S5)產(chǎn)地根際土壤有效鐵、有效銅含量顯著高于其他產(chǎn)地。不同產(chǎn)地延胡索塊莖中的延胡索乙素含量均達(dá)0.07%以上, 高于藥典中的限定標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)分析結(jié)果表明, 延胡索乙素含量與有效鈣含量存在極顯著正相關(guān)(=0.97,<0.01), 與有效鐵存在顯著負(fù)相關(guān)(=-0.87,<0.05), 延胡索乙素含量主要受根際土壤有效鈣含量影響。

延胡索; 不同產(chǎn)地; 有效性元素; 延胡索乙素

0 前言

延胡索(W. T. Wang), 又稱元胡, 是著名的“浙八味”之一[1], 具有活血、行氣、止痛等功效[2]。延胡索中含有生物堿、核苷、酚酸、蒽醌類等化學(xué)活性成分[3-6], 其中主要化學(xué)成分是生物堿, 而延胡索乙素是延胡索中最重要的生物堿之一, 也是延胡索最主要的活性成分, 在藥典中作為延胡索質(zhì)量控制指標(biāo), 具有多種藥理學(xué)活性[2,7-8]。元素也是延胡索藥材中發(fā)揮藥理藥效的重要成分, 關(guān)于延胡索元素的研究可追溯到上世紀(jì)八十年代。早在1989年, 湯雛清[9]等對延胡索及其種植環(huán)境的微量元素分析發(fā)現(xiàn)延胡索藥材與其種植環(huán)境有密切關(guān)系。1998年, 王兆華[10]等用等離子體發(fā)射光譜法測定了延胡索及水煎液中14種元素的含量, 其中Fe、Mg、Zn、Ca、Mn含量較高。近年來, 隨著檢測技術(shù)的不斷更新, 對延胡索元素的研究越來越深入。蘇莉等[11]用微波消解-火焰原子吸收光譜法測定延胡索中Li、Be、Mg等16種金屬元素含量, 為探討延胡索金屬元素含量與藥理關(guān)系提供了有效數(shù)據(jù)。李雅萌等[12]采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測定延胡索中Cu、Ni、Cr等9種重金屬元素含量, 為延胡索的安全性評估提供科學(xué)依據(jù)。隨著延胡索種植規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 不同生長環(huán)境、栽培技術(shù)等原因使其內(nèi)在質(zhì)量也變得參差不齊[13], 分析元素對其質(zhì)量的影響成為近年來研究熱點(diǎn)。研究表明, 延胡索中微量元素含量呈現(xiàn)一定的地域性特征[14]。徐皓等[15]研究發(fā)現(xiàn)葉面噴施Fe肥對延胡索有效成分含量的增加有促進(jìn)作用, 但Cu肥和Zn肥的作用不明顯。余順慧等[16]研究發(fā)現(xiàn)高濃度Cu2+會破壞延胡索的根系, 減弱根系對營養(yǎng)元素的吸收, 從而間接抑制延胡索塊莖中其他元素的含量。王夢苒等[17]研究發(fā)現(xiàn)延胡索幼苗期至花期末吸收K元素最多, N次之, P最少; 初花期至膨大期吸N量最高, K次之, P最低。目前對延胡索元素的研究主要集中在其藥材部位的測定, 且關(guān)于延胡索根際土壤元素有效性與延胡索品質(zhì)的相關(guān)性研究未見報(bào)道。本研究測定延胡索根際土壤中10種有效性元素及其塊莖中延胡索乙素含量, 其中10種有效元素中包括大量元素: 有效N、P、K、Ca、Mg; 微量元素: 有效Zn、Mn、Fe、Cu、B。分析根際土壤元素有效性與延胡索品質(zhì)的關(guān)系, 旨在揭示延胡索根際土壤中有效性元素的含量特征, 明確對延胡索品質(zhì)影響較大的有效性元素, 為延胡索規(guī)范化種植、科學(xué)施肥以提高延胡索品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

LC-20A 型高效液相色譜儀(日本島津公司), ZEEnit 700型原子吸收光譜儀(德國耶拿分析儀器股份公司), UV-2450型紫外可見分光光度計(jì)(日本島津公司), ML 204型萬分之一分析天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司), BS-2F型振蕩培養(yǎng)箱(江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司), KQ-300DE型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司), HPL-4型離心機(jī)(金壇市鴻科儀器廠)。

1.2 試藥

延胡索乙素對照品(南京都萊生物技術(shù)有限公司, 批號: MUST-15042710); 二乙基三胺五乙酸(DTPA)、三乙胺、氯化鍶、氯化銨、酸性鉻藍(lán)K、萘酚綠B、姜黃素、草酸、硼酸、氯化鈣、乙酸銨、氨水、乙酸、95%乙醇、無水乙醇, 均為分析純; 色譜乙腈、甲醇為德國默克公司; 水為娃哈哈純凈水。

1.3 樣品來源

延胡索新鮮塊莖及根際土壤采集于重慶、陜西、浙江等地, 5個(gè)產(chǎn)地樣品隨機(jī)采自施肥及種植方式一致的當(dāng)?shù)胤N植大戶。每份藥材樣品均取自50株成熟植株塊莖以保證樣品一致性, 對應(yīng)的土壤樣品均采自相應(yīng)植株根際土壤, 藥材樣品經(jīng)三峽庫區(qū)道地藥材綠色種植與深加工重慶市工程實(shí)驗(yàn)室(重慶三峽學(xué)院)周濃教授鑒定為罌粟科植物延胡索(W. T. Wang)塊莖, 延胡索塊莖及其根際土壤采集地信息見表1。

1.4 測定方法

大量元素: 根際土壤中速效氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定; 速效磷含量采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法測定; 速效鉀含量采用醋酸銨-原子吸收法測定[18]。有效鈣(Ca)、鎂(Mg)利用乙酸銨溶液浸提, 采用原子吸收分光光度計(jì)測定。

微量元素: 有效銅(Cu)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、錳(Mn)利用DTPA浸提后, 采用原子吸收分光光度計(jì)測定[19]; 有效硼(B)利用沸水浸提-姜黃素比色, 采用可見分光光度計(jì)測定[20]。

品質(zhì)分析: 延胡索乙素采用中國藥典(2020年版一部)延胡索藥材項(xiàng)下【含量測定】進(jìn)行測定[2], 色譜條件為: 色譜柱: Durashell C18(2)柱(4.6 mm×250 mm, 5 μm);流動相: A相為甲醇, B相為0.1%磷酸溶液(三乙胺調(diào)PH為6.2); 等度洗脫(55: 45); 檢測波長: 280 nm; 柱溫: 35℃; 進(jìn)樣量: 20 uL; 流速: 1.0 mL·min-1。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行分析, 分析方法有: 方差分析(樣本均數(shù)差別的顯著性檢驗(yàn)); 系統(tǒng)聚類分析(度量標(biāo)準(zhǔn): 平方Euclidean距離; 標(biāo)準(zhǔn)化: Z得分); 回歸分析(將<0.01的因素保留在模型中, 采用穩(wěn)健逐步回歸)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地延胡索根際土壤有效元素含量

5個(gè)不同產(chǎn)地延胡索根際土壤中10種有效元素含量測定結(jié)果見表2, 結(jié)果顯示不同產(chǎn)地延胡索根際土壤有效性元素含量存在顯著性差異(<0.05)。其中大量元素含量比較發(fā)現(xiàn): 重慶市開縣郭家鎮(zhèn)盆豐村(S2)產(chǎn)地根際土壤有效磷、有效鈣含量最高, 特別是有效鈣含量達(dá)5 117.231 mg·kg-1, 顯著高于其他產(chǎn)地; 浙江省東陽市千祥鎮(zhèn)東王村(S4)產(chǎn)地根際土壤有效鉀、有效鎂含量最高; 浙江省磐安縣新渥鎮(zhèn)古竹村(S5)產(chǎn)地根際土壤有效氮含量最高。而微量元素含量比較發(fā)現(xiàn): 重慶市開縣郭家鎮(zhèn)盆豐村(S2)、陜西省漢中市城固縣(S3)、浙江省東陽市千祥鎮(zhèn)東王村(S4)產(chǎn)地根際土壤有效鋅含量相當(dāng),含量均在3.000 mg·kg-1以上, 顯著高于重慶市萬州區(qū)百安壩街道天星村(S1)、浙江省磐安縣新渥鎮(zhèn)古竹村(S5) 產(chǎn)地; 但重慶市萬(S1)產(chǎn)地根際土壤有效錳含量與其他產(chǎn)地相比含量極高, 達(dá)45.435 mg·kg-1, 顯著高于5個(gè)產(chǎn)地平均含量(23.606 mg·kg-1); 陜西省漢中市城固縣(S3)、浙江省磐安縣新渥鎮(zhèn)古竹村(S5)產(chǎn)地根際土壤中有效鐵與有效銅含量較高, 顯著高于其他產(chǎn)地。整體來看, 每個(gè)產(chǎn)地的10種有效元素含量差異較大, 這可能與當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境有關(guān)。

表1 延胡索樣品信息

表2 延胡索根際土壤有效性元素含量/(mg·kg-1)

注:=3, 同列不同小寫字母表示在<0.05水平差異顯著。

2.2 不同產(chǎn)地延胡索塊莖中延胡索乙素含量

采用HPLC對不同產(chǎn)地延胡索塊莖中延胡索乙素含量進(jìn)行了測定, 結(jié)果見圖1。結(jié)果表明, 5個(gè)產(chǎn)地延胡索塊莖中延胡索乙素含量范圍在0.711—0.765 mg·g-1之間, 含量均符合2020年版《中國藥典》一部中延胡索(元胡)藥材項(xiàng)下[含量測定]的限定標(biāo)準(zhǔn)(按干燥品計(jì)算, 延胡索乙素不得少于0.05%)[2]。其中, S2(重慶市開縣郭家鎮(zhèn)盆豐村)延胡索塊莖中延胡索乙素最高, S3(陜西省漢中市城固縣)延胡索塊莖中延胡索乙素相對較低。

2.3 延胡索根際土壤元素有效性與延胡索乙素相關(guān)性分析

對5個(gè)不同產(chǎn)地延胡索塊莖中延胡索乙素含量與其對應(yīng)的根際土壤中10種元素有效性含量進(jìn)行相關(guān)分析, 結(jié)果見表3?？梢钥闯? 延胡索塊莖中延胡索乙素含量與根際土壤中10種有效性元素含量之間存在一定的相關(guān)性, 延胡索乙素與有效鈣存在極顯著正相關(guān)(=0.97,<0.01); 與有效鐵存在顯著負(fù)相關(guān)(=-0.87,<0.05)。同時(shí), 各有效元素之間也存在一定的相關(guān)性, 其中, 有效氮與有效硼存在顯著負(fù)相關(guān)(=-0.82,<0.05); 有效鉀與有效鎂存在顯著正相關(guān)(=0.86,<0.05); 有效鈣與有效鐵存在顯著負(fù)相關(guān)(=-0.88,<0.05)。

2.4 延胡索根際土壤元素有效性與延胡索乙素聚類分析

對5個(gè)不同產(chǎn)地延胡索塊莖中延胡索乙素含量和根際土壤中10種有效性元素分別進(jìn)行聚類分析, 根際土壤有效性元素聚類分析與延胡索乙素聚類分析分別見圖2、圖3。由圖2可以看出, 在歐式距離為15處時(shí), 根際土壤中10種元素有效性含量水平聚為3類, 第I類產(chǎn)地包括S5和S3; 第II類產(chǎn)地有S1; 第III類產(chǎn)地包括S4和S2。表明浙江省磐安縣新渥鎮(zhèn)古竹村(S5)和陜西省漢中市城固縣(S3)根際土壤元素有效性含量相近; 浙江省東陽市千祥鎮(zhèn)東王村(S4)與重慶市開縣郭家鎮(zhèn)盆豐村(S2)根際土壤元素有效性含量相近。由圖3可以看出, 在歐式距離為15處時(shí), 延胡索塊莖中延胡索乙素含量水平聚為2類, 第I類產(chǎn)地為S2; 第II類產(chǎn)地包括S3、S1、S4、S5。表明重慶市開縣郭家鎮(zhèn)盆豐村(S2)產(chǎn)延胡索塊莖中的延胡索乙素含量與剩余4地延胡索乙素含量差別較大, 與2.2重慶市開縣郭家鎮(zhèn)盆豐村(S2)產(chǎn)延胡索塊莖中的延胡索乙素含量最高相互印證。

注: 不同小寫字母表示在P<0.05水平差異顯著。

Figure 1 Analysis of the content of tetrahydropalmatine in

表3 延胡索根際土壤有效性與其藥材質(zhì)量的相關(guān)性分析

注: *表示顯著相關(guān)(<0.05), **表示極顯著相關(guān)(<0.01)。

2.5 延胡索根際土壤元素有效性與延胡索乙素回歸分析

為找出影響延胡索藥材質(zhì)量的重要有效性元素,對5個(gè)不同產(chǎn)地延胡索根際土壤有效性元素與延胡索乙素進(jìn)行回歸分析[21], 將<0.01的因素保留在模型中。采用穩(wěn)健逐步回歸獲得了以下回歸方程:

圖2 延胡索根際土壤有效性元素聚類分析

Figure 2 Cluster analysis of available elements in rhizosphere soil of

圖3 延胡索延胡索乙素聚類分析

Figure 3 Cluster analysis of tetrahydropalmatine in

延胡索乙素=1.69210-5Ca+0.675,2=0.940

結(jié)果表明, 根際土壤有效鈣對延胡索塊莖中延胡索乙素含量影響較大, 與2.3相關(guān)性分析結(jié)果一致。

3 討論

根際土壤中大量元素和微量元素是植物生長環(huán)境的重要因子之一, 其含量高低直接關(guān)系到植物的生長發(fā)育, 也反映出土壤對植物礦物質(zhì)營養(yǎng)的供給水平[22]。研究不同產(chǎn)地延胡索根際土壤中不同種類的有效元素含量, 可以知道延胡索根系生長環(huán)境及土壤肥沃程度。大量元素是植物生長發(fā)育所需的基本組成成分之一, 本研究中5個(gè)產(chǎn)地延胡索根際土壤中的大量有效性元素比較發(fā)現(xiàn), S4(浙江省東陽市千祥鎮(zhèn)東王村)和S5(浙江省磐安縣新渥鎮(zhèn)古竹村)的有效氮、有效磷、有效鉀總量較高, 表明這兩個(gè)地區(qū)土壤較其他地區(qū)土壤相對肥沃, 更有利于延胡索植株的生長發(fā)育。鐵、錳、鋅、銅、硼是植物體內(nèi)重要的微量元素, 研究發(fā)現(xiàn), 缺鐵會引起果樹出現(xiàn)黃葉病, 缺錳則會出現(xiàn)黃斑癥, 缺硼花而不實(shí), 缺鋅可能導(dǎo)致植物出現(xiàn)花白葉病和小葉病等[23]。本研究5個(gè)產(chǎn)地延胡索根際土壤微量元素比較發(fā)現(xiàn), S3(陜西省漢中市城固縣)根際土壤有效鐵、有效鋅、有效硼較為豐富, S1(重慶市萬州區(qū)百安壩街道天星村)根際土壤有效錳較為豐富, S5(浙江省磐安縣新渥鎮(zhèn)古竹村)根際土壤有效銅較為豐富。

延胡索乙素是延胡索中最重要活性成分, 具有良好的鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜和催眠等藥理作用[24]。本研究中, 所有產(chǎn)地延胡索塊莖中延胡索乙素含量均達(dá)0.07%以上, 高于藥典中的限定標(biāo)準(zhǔn)(按干燥品計(jì)算, 延胡索乙素不得少于0.05%), 表明這5個(gè)產(chǎn)地的延胡索塊莖均能作為原料藥滿足臨床用藥需求。相關(guān)性分析、回歸分析結(jié)果表明, 延胡索中延胡索乙素含量與根際土壤中有效鈣含量呈極顯著正相關(guān), 說明有效鈣是影響延胡索乙素合成積累的重要因素。大量元素與微量元素之間也存在一定的關(guān)聯(lián), 其中有效氮與有效硼之間、有效鈣與有效鐵之間均存在顯著的負(fù)相關(guān), 原因可能與土壤的pH有關(guān)[25], 延胡索栽培管理過程中肥料應(yīng)在土壤各元素之間尋求一種平衡, 按照土壤元素豐缺程度控肥是值得重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)。

本研究采用土壤農(nóng)化法和HPLC法測定了不同產(chǎn)地延胡索根際土壤有效元素含量(包括大量元素和微量元素)及延胡索乙素含量, 通過相關(guān)性分析總結(jié)根際土壤有效元素含量與延胡索有效成分含量之間的規(guī)律, 為研究延胡索藥材品質(zhì)形成機(jī)制, 掌握延胡索對土壤元素吸收利用規(guī)律, 科學(xué)合理地開展配方施肥奠定基礎(chǔ)。

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Study on the correlation between the content of soil available elements and the quality of

LIU Yan1,2, HUANG Xiaolan1, ZHONG Zhisong2, ZENG Ying3, JIAO Qin2, ZHOU Nong1, QI Junsheng1, WU Yingmei1,*

1. Laboratory for Green Cultivation and Deep Processing of Three Gorges Reservoir Area’s Medicinal Herbs, College of Life Science and Food Engineering, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404120, China 2. Chengdu Hehe Medical Laboratory Limited Liability Company, Chengdu 610101, China 3. Department of Pharmacy, West China Hospital, Sichuan University, Chengdu 610041, China

Tetrahydropalmatine is an important chemical component related to the quality ofwhich is used as a quality control indexofin Chinese pharmacopoeia. Thus, to analyze the correlation between tetrahydropalmatine content and the content of available elements in rhizosphere soil is a great scientific significance to guide the rational cultivation of. The available contents of 10 elements (major elements: N, P, K, Ca, Mg; trace elements: Zn, Mn, Fe, Cu, B) in rhizosphere soil offrom different producing areas were determined by soil agrochemical method, and the content of tetrahydropalmatine inwas performed by high performance liquid chromatography (HPLC) in the study. The results showed that there were significant differences in the content of available elements in rhizosphere soil offrom different producing areas (< 0.05). The contents of available P and Ca in rhizosphere soil of Kaixian Chongqing (S2), as well as the contents of available K and Mg in rhizosphere soil of Dongyang Zhejiang (S4) were highest of all producing areas. Among trace elements, the contents of available iron and copper in rhizosphere soil of Hanzhong Shanxi (S3) and Pan'an Zhejiang (S5) were higher than that of other producing areas. Furthemore, the content of tetrahydropalmatine intuber was above 0.07%, which was higher than the limit standard in Pharmacopoeia. In addition, correlation analysis showed that the content of tetrahydropalmatine was positively related to the available Ca (= 0.97,< 0.01), while negatively related to the available Fe (= -0.87,< 0.05), and the content of tetrahydropalmatine was mainly affected by the content of available Ca in rhizosphere soil.

; different areas; available elements; tetrahydropalmatine

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.02.013

R282.2

A

1008-8873(2022)02-108-06

2020-06-23;

2020-08-11

重慶市技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用示范重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(cstc2018jscx-mszdX0093); 重慶市技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用示范一般項(xiàng)目(cstc2018jscx-msybX0370) ; 重慶市自然科學(xué)基金聯(lián)合實(shí)施項(xiàng)目(cstc2018jcyjAX0770); 重慶市教委青年項(xiàng)目(KJQN201801216)

劉焱(1989—), 女, 碩士研究生, 主要從事藥用植物栽培學(xué)研究, E-mail: 977863867@qq.com

通信作者:吳應(yīng)梅(1981—), 女, 博士在讀, 實(shí)驗(yàn)師, 主要從事藥用植物栽培與質(zhì)量控制研究, E-mail: wuyingmei0927@126.com

劉焱, 黃小蘭, 鐘志松,等. 土壤有效元素含量與延胡索()品質(zhì)的相關(guān)性研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(2): 108–113.

LIU Yan, HUANG Xiaolan, ZHONG Zhisong, et al. Study on the correlation between the content of soil available elements and the quality of[J]. Ecological Science, 2022, 41(2): 108–113.