曹镥鑌，曹基武，彭翠英，廖德志，梁軍生，楊欣霖，王旭軍

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

多花黃精(Polygonatumcyrtonema)為天門(mén)冬科(Asparagaceae)黃精屬(Polygonatum)多年生草本植物[1]，為《中國(guó)藥典》所記載的黃精(Polygonatirhizome)藥材的基源植物之一。多花黃精是傳統(tǒng)經(jīng)典的食藥兩用物質(zhì)，具有補(bǔ)氣養(yǎng)陰、健脾、潤(rùn)肺、益腎等功效，用于緩解脾胃氣虛、體倦乏力、口干食少、肺虛燥咳等癥狀[2]，可用于治療冠心病、高血脂癥、糖尿病等多種病癥，且在抗腫瘤、降血糖、降血脂、提高免疫力和延緩衰老等方面具有顯著的療效[3-4]。研究還表明，多花黃精根莖具有不含淀粉、富含非淀粉多糖等重要特性，是一種潛力巨大且不占農(nóng)田的新興優(yōu)質(zhì)雜糧。此外，多花黃精的葉、花、果實(shí)皆可食用，開(kāi)發(fā)輔糧、菜、茶的潛力很大[5-8]。因此，隨著對(duì)多花黃精的藥用價(jià)值和保健功能價(jià)值的不斷挖掘，社會(huì)對(duì)多花黃精藥材的需求日益增加，藥材供不應(yīng)求。

近代藥物學(xué)家陳仁山等[9]所著的《藥物出產(chǎn)辯》中有“黃精，以湖南產(chǎn)者正”的記述。 而多花黃精在湖南全省廣布，生長(zhǎng)于海拔500～1 500 m的林下、山坡、草地等，非常適宜林下栽培[10]。因此，多花黃精成為湖南發(fā)展最快、規(guī)模最大、分布最廣的林下中藥材栽培品種之一。湖南省新化縣于2019年被中國(guó)林學(xué)會(huì)授予“中國(guó)黃精之鄉(xiāng)”稱(chēng)號(hào)，安化縣于2020年被中國(guó)醫(yī)藥物資協(xié)會(huì)授予“中國(guó)多花黃精之鄉(xiāng)”稱(chēng)號(hào)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2021年底，湖南省多花黃精人工栽植規(guī)模近10000hm2。但湖南地區(qū)夏秋時(shí)節(jié)季節(jié)性干旱事件頻發(fā)[11]，致使多花黃精等中藥材的生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制。由于多花黃精對(duì)干旱脅迫的耐受程度少見(jiàn)報(bào)道，因此，本文探討了干旱脅迫對(duì)多花黃精生長(zhǎng)與藥用有效成分的影響，以期對(duì)其規(guī)?；耘嗵峁├碚撘罁?jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于湖南省林業(yè)科學(xué)院國(guó)家林下經(jīng)濟(jì)示范基地(113°03′41″E，28°07′27″N)，屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，四季分明。春末夏初多雨，夏末秋季多旱。全年平均氣溫17.2℃，年積溫為5457℃，年均降水量1361.6mm，年無(wú)霜期272d。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

2020年12月，選取長(zhǎng)勢(shì)均勻、生長(zhǎng)良好且無(wú)病蟲(chóng)害的3年生多花黃精實(shí)生苗種植于盆口、盆底直徑和盆高分別為17、13.5和18 cm的棕色塑料盆中，種植基質(zhì)配比為紅壤黃心土∶泥炭土∶有機(jī)堆肥=4∶3∶3，盆栽基質(zhì)質(zhì)量保持一致。將盆栽統(tǒng)一放置于頂部透光、用塑料膜覆蓋的遮雨棚中，栽植后到試驗(yàn)前進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù)，即保證盆栽?xún)?nèi)基質(zhì)水分充足，苗木生長(zhǎng)正常，確保苗木成活和試驗(yàn)的一致性。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2021年4月1日開(kāi)始進(jìn)行干旱脅迫預(yù)處理。干旱脅迫設(shè)置為4個(gè)水分梯度，即對(duì)照(80%土壤飽和含水量，CK)、輕度干旱脅迫(65%土壤飽和含水量，T1)、中度干旱脅迫(50%土壤飽和含水量，T2)和重度干旱脅迫(35%土壤飽和含水量，T3)。首先，隨機(jī)選取60盆重量一致的多花黃精，分成4個(gè)處理組，每組重復(fù)3次。給盆栽充分澆水并靜置30 min后，土壤體積含水量不再下降，此時(shí)使用TZS-1土壤水分速測(cè)儀測(cè)量出的含水量為盆栽土壤飽和體積含水量。使用土壤水分速測(cè)儀測(cè)定所有盆土達(dá)到試驗(yàn)預(yù)設(shè)含水量后用電子秤記錄每組盆栽質(zhì)量，立即開(kāi)始控水。之后逐日使用電子秤進(jìn)行質(zhì)量標(biāo)定，當(dāng)日17：00后根據(jù)重量差值進(jìn)行補(bǔ)水處理，使各處理組土壤含水量保持在設(shè)定范圍。2021年4月15日開(kāi)始干旱脅迫試驗(yàn)，連續(xù)控水75 d后，先測(cè)定多花黃精地上部分生長(zhǎng)性狀，然后再洗去盆中泥土，剪取其根莖用于測(cè)定根莖寬、鮮重、干重及其藥用有效成分等。

2.3 指標(biāo)測(cè)定

株高和地徑分別用卷尺和電子游標(biāo)卡尺測(cè)定，分別精確到0.1 cm和0.01 mm。

葉片形態(tài)使用美國(guó)Li-Cor公司的Li-3000C便攜式葉面積儀測(cè)定葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積。

根莖測(cè)量其根莖寬、鮮重及干重。將根莖洗凈并待其表面水分晾干后，首先用電子游標(biāo)卡尺測(cè)定根莖最粗處的寬度為根莖寬，然后用電子天平測(cè)定其鮮重(精確到0.01 g)，再將其切片放入干燥箱中以60 ℃恒溫烘干至恒重，并稱(chēng)量其干重(精確到0.01 g)，然后再研磨成細(xì)粉置于封口袋中，用于測(cè)定其根莖多糖、總黃酮、總皂苷和總酚。根莖多糖含量測(cè)定參考《中國(guó)藥典》[2]的方法。根莖總黃酮、總皂苷、總酚含量測(cè)定參考梁煥煥等[12]的方法。

2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2019軟件整理數(shù)據(jù)，使用IBM SPSS Statistics 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析和相關(guān)性分析，使用Origin 2018軟件繪制圖件。

3 結(jié)果與分析

3.1 干旱脅迫對(duì)多花黃精株高和地徑的影響

由圖1可知，多花黃精株高隨著干旱脅迫程度的加重而逐漸變矮，與CK相比，輕度、中度和重度干旱脅迫處理的株高分別減少12.01%、24.35%、27.27%，但不同處理間并無(wú)顯著性差異。由圖1還可以看到，多花黃精地徑也隨著干旱脅迫的逐漸加重而總體上呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，且各處理間也沒(méi)有顯著性差異；但在中度干旱脅迫處理時(shí)，其地徑生長(zhǎng)相對(duì)輕度干旱脅迫卻稍有回升。這可能是多花黃精地徑在面對(duì)干旱脅迫時(shí)的一種應(yīng)激性反應(yīng)。

圖1 干旱脅迫對(duì)株高、地徑的影響Fig.1 Effect of drought stress on plant height and ground diameter diameter

3.2 干旱脅迫對(duì)多花黃精葉片形態(tài)的影響

如圖2所示，多花黃精葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積等均隨著干旱脅迫程度的加重而呈逐漸下降的變化趨勢(shì)。各干旱脅迫處理的葉長(zhǎng)和葉面積與CK的葉長(zhǎng)和葉面積間均呈極顯著差異，但不同干旱脅迫處理間則無(wú)顯著差異；輕度干旱脅迫處理的葉寬與CK之間無(wú)極顯著差異，但中度、重度干旱脅迫處理則與前兩者間均具有極顯著差異。

3.3 干旱脅迫對(duì)多花黃精根莖生長(zhǎng)的影響

隨著干旱脅迫程度的加重，多花黃精根莖寬、鮮重和干重均逐漸下降(見(jiàn)圖3)。輕度干旱脅迫對(duì)多花黃精根莖寬沒(méi)有顯著影響，但中度和重度干旱脅迫處理的根莖寬則與CK間存在極顯著差異。輕度和中度干旱脅迫對(duì)其根莖鮮重、干重影響不顯著，直到重度干旱脅迫處理下，其根莖鮮重、干重才與CK間呈現(xiàn)顯著差異，且各干旱脅迫處理間無(wú)顯著差異。

圖3 干旱脅迫對(duì)根莖寬、鮮重和干重的影響Fig.3 Effect of drought stress on rhizome width,fresh weight,and dry weight

3.4 干旱脅迫對(duì)多花黃精藥用成分含量的影響

由表1可見(jiàn)，輕度干旱脅迫對(duì)多花黃精根莖多糖含量沒(méi)有顯著影響，但隨著干旱脅迫程度的加深，其對(duì)多花黃精的多糖含量的影響則逐漸加劇，中度干旱脅迫與CK之間存在顯著差異，而重度干旱脅迫處理則與CK之間存在極顯著差異，下降幅度達(dá)18.48%。然而，根莖黃酮、皂苷和總酚含量則呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)，但不同成分達(dá)到最高值的干旱脅迫處理程度并不一致，黃酮在輕度干旱脅迫時(shí)達(dá)到最高值，而皂苷和總酚含量則在中度干旱脅迫處理時(shí)達(dá)到最高值。

表1 干旱脅迫對(duì)多花黃精藥用成分的影響Tab.1 Effect of drought stress on the medicinal components處理多糖含量/%黃酮含量/(mg·g-1)皂苷含量/(mg·g-1)總酚含量/(mg·g-1)CK8.66±0.08 Aa6.00±0.71 Aa29.18±9.40 Aa5.86±0.41 AaT18.65±0.10 Aa6.26±0.47 Aa29.56±6.54 Aa6.47±0.15 AaT28.32±0.11 Ab5.18±0.09 Bb34.86±6.86 Aa6.21±0.53 AaT37.06±0.23 Bc4.38±0.19 Cc31.26±4.04 Aa4.81±0.99 Bb注:表中的數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。同一列中不同大小寫(xiě)字母分別代表在0.01、0.05水平上差異顯著。

4 結(jié)論與討論

4.1 干旱脅迫對(duì)多花黃精生長(zhǎng)的影響

植物體的一切生命活動(dòng)都離不開(kāi)水的參與，植物對(duì)水分的需求及對(duì)水分虧缺的反應(yīng)是與植物本身地上、地下部分的外部形態(tài)特征、生長(zhǎng)狀況及生態(tài)條件密切相關(guān)的[13]。本研究顯示，干旱脅迫對(duì)多花黃精植株的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，這與陳平等[14]對(duì)決明子(Catsiatora)和菘藍(lán)(Isatisindigotica)的干旱脅迫響應(yīng)研究結(jié)論基本一致。干旱脅迫處理下對(duì)照組與輕度、中度、重度干旱脅迫處理組的葉長(zhǎng)和葉面積均有極顯著性差異，特別是對(duì)照組葉寬指標(biāo)與中度和重度干旱脅迫組呈極顯著差異，這表明了中度和重度干旱脅迫處理對(duì)多花黃精葉片的生長(zhǎng)產(chǎn)生了明顯的抑制作用，這也就直接減弱了該處理下多花黃精葉片的光合能力，從而導(dǎo)致有機(jī)物的積累也同樣減少。同時(shí)根莖寬這一性狀的變化也正好印證了這一結(jié)論，與對(duì)照組相比，中度和重度干旱脅迫處理的根莖寬分別減少了40.70%和49.18%，而且對(duì)照組與重度干旱脅迫處理下的根莖鮮重和干重均存在極顯著差異，這也再次表明重度干旱脅迫處理已經(jīng)對(duì)多花黃精根部的生物量積累產(chǎn)生了嚴(yán)重的抑制作用，這與王元忠等[15]對(duì)不同種源滇重樓(Parispolyphyllavar.yunnanensis)在不同土壤水分下根部性狀的研究結(jié)論一致。

4.2 干旱脅迫對(duì)多花黃精藥用成分的影響

藥用植物的活性成分主要是次級(jí)代謝產(chǎn)物[16-17]，次級(jí)代謝產(chǎn)物是植物為響應(yīng)環(huán)境變化而產(chǎn)生的一類(lèi)細(xì)胞生命活動(dòng)或植物生長(zhǎng)發(fā)育正常運(yùn)行非必需的小分子有機(jī)化合物，主要包括生物堿、黃酮、萜類(lèi)、酚類(lèi)和皂苷等小分子有機(jī)化合物[18-20]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著干旱脅迫程度的加深，多花黃精多糖含量逐漸降低，這與賈向榮等[21]、苑璐[22]對(duì)黃精的研究基本一致。而皂苷、黃酮和總酚這三種次級(jí)代謝產(chǎn)物含量出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，黃酮和總酚含量均在輕度干旱脅迫處理下達(dá)到最大值，而在重度干旱脅迫處理均與其他3組存在極顯著差異，這表明適度的干旱有助于多花黃精黃酮和總酚的積累，這與李光躍等[23]、梁宗鎖等[24]的研究結(jié)果一致，也印證了“適度干旱脅迫能促進(jìn)藥用植物次生代謝物的積累”這一觀點(diǎn)，同時(shí)也暗示了中度干旱脅迫可能是干旱對(duì)多花黃精產(chǎn)生傷害的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在中度干旱脅迫處理后完全抑制了多花黃精的生長(zhǎng)，從而使參與代謝途徑的酶失活，導(dǎo)致了次級(jí)代謝產(chǎn)物無(wú)法正常積累。對(duì)于多花黃精多糖的積累，較重的干旱脅迫便產(chǎn)生了明顯的抑制作用。而對(duì)于多花黃精黃酮、皂苷和總酚的積累則可以控制在土壤含水量為50%以下條件的中度干旱脅迫，這對(duì)于多花黃精的栽培管理具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。