不同種源草珊瑚生長特性及有效成分含量比較分析

聶小英，朱春曉，鄭東升，李自強，胡慶一，陳陽峰，肖深根

（1.湖南農業大學園藝學院，湖南 長沙 410128；2.湖南天地恒一現代中藥產業有限公司，湖南 衡陽 421256）

【研究意義】草珊瑚（Sarcandra glabra（Thunb.）Nakai）又名九節茶、腫節風，金粟蘭科草珊瑚屬，是我國傳統的中藥材，含酚酸、萜類、香豆素等成分［1］，具清熱涼血、祛風通絡等功效，用于血熱發斑、跌打損傷等［2］。不同地理生長環境對同一種源不同個體的形態特征和生長性狀存在顯著影響，也顯著影響藥材的品質［3-6］。因此，不同種植地區通過種源試驗來選擇適宜當地自然生長環境的地理種源具有重要研究意義?！厩叭搜芯窟M展】目前對草珊瑚的研究多集中在不同原產地篩選［7-9］、加工工藝優化［10］、藥理藥效機制［11-12］等方面。郭燁等［7］采用PHLC 法研究不同產地草珊瑚綠原酸、異嗪皮啶及迷迭香酸含量的影響，研究表明不同產地對草珊瑚有效成分含量具有顯著影響，在采收期相同情況下廣西防城港產地草珊瑚有效成分含量最高；牟大慶［8］采用HPLC法同時測定草珊瑚中的有效成分含量，結果表明不同產地腫節風3 種有效成分含量存在顯著差異，福建三元產地異嗪皮啶含量最高，江西九江迷迭香酸含量最高；潘馨等［9］測定草珊瑚9 個有效成分含量的研究結果表明，不同產地草珊瑚中有效成分含量差異顯著，在福建11 批不同產地草珊瑚藥材中，福建三元對面隴產地有效成分含量最高。

【本研究切入點】由于長期的生殖隔離和地理環境因子的共同作用，同一物種在不同立地生長環境中，不同個體和群體間形態和生長特征存在顯著差異，導致不同地理種源物種在不同區域的生長表現不同［13］。不同種源的收集與評價對植物資源保護、利用及品種選育等具有重要意義［14-16］。目前，對于不同種源草珊瑚生長特性及有效成分含量比較的研究鮮見報道?！緮M解決的關鍵問題】本研究以湖南永定、江西九江、貴州黔東南、福建三元和廣西昭平5 個不同分布區種源草珊瑚種子培育的2 年生植株為研究對象，對不同種源草珊瑚植株的生長特性、光合生理特性和有效成分含量進行測定，采用主成分分析法綜合分析各種源間生長性狀和品質的差異，以期為湖南地區草珊瑚優良種源的選擇提供參考，同時為草珊瑚種源的利用和遺傳改良工作提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的5 個草珊瑚不同地理種源分別來自湖南永定、江西九江、貴州黔東南、福建三元和廣西昭平，均由湖南天地恒一現代中藥產業有限公司提供。各種源來源情況見表1。

表1 5 個草珊瑚種質資源來源情況Table 1 Provenances of 5 Sarcandra glabra germplasm resource

1.2 試驗方法

試驗于2018 年3 月至2020 年10 月在湖南天地恒一現代中藥產業有限公司中藥產業園（27°08′N、112°46′E）進行。從播種到收獲，年均降雨量1 452 mm，年均氣溫17.9 ℃，年均無霜期289 d。

采用隨機區組試驗設計，試驗小區面積22.5 m2（畦長15 m，畦寬1.5 m）。2018 年3 月17 日，將催芽后的草珊瑚種子按100 粒/m2的種植密度播種，3 次重復。期間進行統一田間管理。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 農藝指標測定 2020 年10 月，待其生長進入緩慢期后，每種源隨機選取5 株，測定其株高、地徑［17］，葉片指標采用葉面積掃描儀測定，根系指標采用根系掃描儀測定；挖取全株，用清水洗凈根部，吸水紙吸干后稱取鮮重；各種源隨機采收1 m2內植株，測定單位面積產量，3 次重復。

1.3.2 光合參數測定 2020年8月，每個種源隨機選擇5 株健康植株，選擇連續晴天上午9:00～11:00測定，設置光強為800 μmol/m2·s，葉室溫度25℃，空氣氣流500 μmol/m2·s，CO2濃度400 μmol/m2·s，采用LI-6400便攜式光合作用儀測定從上往下數第3對功能葉的光合作用參數。3次重復。

1.3.3 浸出物測定 參照2020 年版中國藥典通則2201 進行［18］。稱取供試品4 g，置于250 mL 錐形瓶中，加入100 mL 水，密塞，稱重、靜置1 h 后，回流加熱微沸1 h，用水補足失重，搖勻過濾，取濾液25 mL，水浴蒸干，105 ℃干燥3 h，冷卻30 min，迅速稱重。3 次重復。

1.3.4 供試品異嗪皮啶、迷迭香酸含量測定 色譜條件：色譜柱：WondasilTMC18 柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：乙腈-0.1%磷酸水；流速1.0 mL/min，柱溫30℃，檢測波長342 nm；進樣量：10 μL。

供試品溶液制備：參照2020 版中國藥典一部腫節風藥材含量測定項下方法制備［1］。取草珊瑚樣品粉末約0.4 g，精密稱定，精密加入甲醇 25 mL，密塞稱定重，加熱回流1 h，放冷，再稱定重量，用甲醇補足失重，搖勻濾過，取濾液，備用。

對照品溶液制備：精密稱取異嗪皮啶、迷迭香酸對照品適量，加甲醇制成每1 mL 含異嗪皮啶0.1004 mg、迷迭香酸0.1013 mg 混合對照品溶液，備用。

樣品異嗪皮啶、迷迭香酸含量測定：按“1.3.4”方法分別制備各種源草珊瑚藥材供試液后進樣測定，并計算藥材中異嗪皮啶、迷迭香酸含量。

1.4 數據統計與分析

采用Excel2010 進行數據錄入與整理，采用SPSS25.0 統計軟件進行單因素方差分析，采用Duncan多重比較法進行差異顯著性分析，采用SPSS25.0 統計軟件進行綜合評價。

2 結果與分析

2.1 不同種源草珊瑚生長性狀比較

2.1.1 地上部分生長差異 由表2 可知，在5 個草珊瑚種源中，昭平種源株高最高，為35.53 cm，顯著高于黔東南和三元種源，但與永定和九江無顯著差異；九江種源地徑最粗，為4.04 mm，顯著高于永定、黔東南和三元種源，但與昭平種源無顯著差異；昭平種源葉片形態表現最好，其單株葉片數、最大葉長、最大葉寬及葉面積分別為32.00 片、127.35 mm、46.42 mm、302.99 cm2，均顯著高于永定、黔東南和三元種源。

表2 不同種源草珊瑚地上部分生長指標比較Table 2 Comparison of growth indexes of aboveground parts in Sarcandra glabra from different provenances

2.1.2 地下部分生長及生物量差異 從表3 可以看出，不同種源草珊瑚地下部分的生長存在顯著差異。昭平種源草珊瑚植株根系發達，根尖數、根平均直徑、根總長度、根總體積和表面積分別為58.80 個、1.81 mm、508.80 cm、37.50 cm3和150.43 cm2，均顯著高于永定、黔東南和三元種源，但與九江種源間無顯著差異。5 個種源中，昭平種源生物量、單位面積平均產量分別為17.06 g 和0.85 kg/cm2，均顯著高于永定、黔東南和三元種源，但與九江種源間無顯著差異。

表3 不同種源草珊瑚地下部分生長指標比較Table 3 Comparison of growth indexes of underground parts in Sarcandra glabra from different provenances

2.2 不同種源草珊瑚光合特征參數比較

由表4 可知，5 個草珊瑚種源葉片的凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導度（Gs）和蒸騰速率（Tr）在種源間存在顯著差異。其中昭平種源Pn 最大、為3.91 μmol/m2·s，最小的是三元種源、為0.84 μmol/m2·s，前者是后者的4.65倍；Ci 最大的是永定種源、為268.99 μmol/m2·s，是最小的三元種源的2.39 倍；Gs 最大的是昭平種源、為0.04 μmol/m2·s，與最小的三元種源相差達0.03 μmol/m2·s；Tr 最大的是昭平種源，是最小的黔東南種源的2.33 倍。

表4 不同種源草珊瑚光合特征參數比較Table 4 Comparison of photosynthetic characteristic parameters of Sarcandra glabra from different provenances

2.3 不同種源草珊瑚有效成分含量比較

從表5 可以看出，不同種源草珊瑚藥材中異嗪皮啶含量間差異顯著，由高到低為昭平＞九江＞三元＞黔東南＞永定，含量較高的是昭平的草珊瑚，達3.81 mg/g，分別是永定、九江、黔東南、三元草珊瑚種源的2.28、1.03、1.97、1.12 倍。草珊瑚中迷迭香酸含量由高到低為昭平＞九江＞三元＞黔東南＞永定，差異顯著，含量較高的是昭平的草珊瑚，達44.08 mg/g，分別是永定、九江、黔東南、三元的1.52、1.14、1.46、1.23 倍。浸出物含量由高到低為三元＞永定＞昭平＞九江＞黔東南，含量較高的是三元的草珊瑚，達26.52%，與九江、黔東南種源差異顯著，但與永定、昭平種源差異不顯著。

表5 不同種源草珊瑚有效成分含量比較Table 5 Comparison of the contents of effective components in Sarcandra glabra from different provenances

2.4 草珊瑚種源主成分分析

以草珊瑚生長指標及異嗪皮啶、迷迭香酸和浸出物含量為評價指標，采用主成分分析法對5個種源草珊瑚進行綜合評價。以特征值≥1 為提取主成分的標準，共提取出3 個主成分，累計貢獻率達98.098%，主成分的特征向量和貢獻率見表6。

表6 主成分特征值及貢獻率Table 6 Eigenvalues and contribution rates of principal components

通過3 個主成分的得分和其對應權重構建綜合評價模型，公式為F ＝0.74049F1＋0.14872F2＋0.09178F3，F 為各種質資源草珊瑚綜合得分，F1、F2、F3分別為各主成分得分。根據上述主成分綜合評價模型得出各種源草珊瑚的綜合得分并進行排名（表7）?？梢钥闯?，第1 主成分中排名靠前的是昭平、九江；第2 主成分中排名靠前的是三元、昭平；第3 主成分排名靠前的是永定、三元；綜合得分靠前的是昭平、九江。

表7 不同種源草珊瑚綜合得分及排序Table 7 Comprehensive scores and ranking of Sarcandra glabra from different provenances

3 討論

株高和地徑是植物生長狀況最直接的表現，是優良種源選擇的重要指標。曹宇［19］對不同種源元寶槭樹的研究表明，元寶槭樹株高、地徑及地上部分的生長與植株生物量緊密相關。本研究結果表明，廣西昭平種源生長表現最好，具有較高的生物量，福建三元最差，而本地湖南永定種源優勢不明顯，導致這種差異的主要原因可能是由于在長期的地理隔離過程中，不同種源為更好地適應其所生長的地理環境，而形成一定的基因表達差異。葉片是植物進行光合作用的主要場所。李鑫等［20］研究表明不同種源云南松葉長、葉寬及葉面積與植株生長具有一定相關性，云南松通過擴大葉片光合面積，以獲取更多的光能，促進植物生長。本研究結果也呈現相同規律，廣西昭平種源葉面積是福建三元種源的2.98 倍，生物量是福建三元的4.08 倍，說明廣西昭平種源對光能的吸收和轉化能力高于福建三元種源，其對環境的適應能力更強。根系是植物吸收水分和養分的重要植物器官，其生長直接決定植物吸取營養的能力［21］。許文花等［22］研究表明，根系發達能夠提高根系養分吸收能力、積累養分，促進植物生長。本研究結果表明，廣西昭平種源根系長度最長，表面積最大，根系發達能夠加強根系對土壤中的水分和養分的吸收和積累，為植株生長提供所需的水分和養分，從而促進植株的生長。

氣孔作為植物氣體交換的通道，氣孔導度直接影響葉片的光合作用，胞間CO2濃度受氣孔導度影響大，兩者呈正相關，Ci 越高，越有利于于光合作用碳固定，但蒸騰速率也會越大，水分散失加快［23］。本研究對5 個種源草珊瑚的光合參數進行分析，不同種源間光合參數差異顯著。與本地種源相比，福建三元和貴州黔東南種源氣孔導度較小，主要通過降低蒸騰速率來提高水分利用，可能是由于福建三元和貴州黔東南產地海拔較高，相對濕度較小，主要通過降低蒸騰速率減少水分散失，提高水分利用效率。廣西昭平和江西九江種源凈光合速率較高、光合能力較強，能夠促進植株生物量的積累，這與譚長強等［24］在不同種源火力楠高凈光合速率一定程度上具有較高生物量的觀點一致。

草珊瑚作為藥用植物，除生物量以外，還必須考慮其有效成分含量。本研究結果表明，不同種源對草珊瑚有效成分含量影響顯著。與本地種源相比，廣西昭平、江西九江、福建三元種源異嗪皮啶和迷迭香酸含量均顯著高于湖南永定，說明產地生長環境長期作用下草珊瑚的基因產生了一定變化，對草珊瑚的有效成分含量存在一定相關性，與潘鑫等［9］研究結論一致，郭燁等［7］在不同產地對草珊瑚有效成分含量影響的研究中得到一致結果。說明草珊瑚有效成分含量受地理變異和遺傳變異的共同影響。

4 結論

綜上所述，為科學合理的篩選出適宜湖南地區生長的草珊瑚種源，本研究綜合考慮了草珊瑚地上、地下部分生長情況、光合作用參數及有效成分含量，采用主成分分析法，將5 個種源草珊瑚生長情況及成分含量進行綜合評價，不同種源綜合排名為廣西昭平種源＞江西九江種源＞湖南永定種源＞福建三元種源＞貴州黔東南種源，綜合得出結論，廣西昭平種源和江西九江種源植株枝葉繁茂、根系發達，在湖南地區生長表現較好，且有效成分含量較高，是5 個種源中引種的首選種源。