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百合科Liliaceae植物多花黄精Polygonatum cyrtonema是中药材黄精的基源物种之一,根茎入药,又名姜形黄精。始载于《雷公炮炙论》,具有补气养阴、健脾、润肺、益肾等传统功效[1]。多花黄精根茎中的主要化学成分包括多糖和甾体皂苷。多糖具有免疫调节、降血糖、抗衰老、抗化学性肝损伤、保护痴呆小鼠海马区线粒体结构等活性,甾体皂苷具有降血脂、抗病毒、改善记忆障碍等作用[2-3]。黄精为常用中药材,是药食同源物种,可作为临床配方、中成药生产、保健食品配伍及药膳原料使用。由于市场需求量的增加、资源蕴藏量的减少等原因,黄精价格逐渐上涨,但其引种驯化、丰产栽培技术尚不成熟,目前药材仍主要来源于野生[4]。多花黄精广泛分布于浙江、江苏、安徽、江西、福建、四川、贵州等地,浙江省为多花黄精的主产区之一,种质资源丰富[2]。本研究通过种质资源收集、质量评价、主要有效成分质量分数与生态环境因子的逐步回归分析和相关性分析,为多花黄精的种源筛选、品种选育,规范中药材生产质量管理(good agricultural practice of medicinal plants and animals,GAP)提供研究基础,为黄精资源的可持续利用提供科学依据。
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不同种源的多花黄精根茎供试品来自浙江、安徽、湖北等地,采样点信息见表 1。利用《中药材产地适宜性分析地理信息系统》(TCMGIS),基于数字高程模型(digital elevation model,DEM)的多元线性回归插值方法,根据采样点经纬度提取气候、土壤等主要环境因子[5]。种源地采集后选择有芽的根茎,用刀切成有2~3个节的小段进行种植,于浙江省丽水市莲塘区丽水市林业科学研究院中药材种质资源圃栽培1 a,2013年11月收集地下部分(根茎),60 ℃烘干,粉碎,过60目筛,干燥器保存。
编号 采样点 纬度
N/(。)经度
E/(。)活动积
温/℃年平均
气温/℃年相对
湿度/%年日照
时数/h年降水
量/mm7月最
高温/℃7月平
均温/℃1月最
低温/℃1月平均
气温/℃1 浙江丽水莲都区 28.45 119.92 5 669.2 22.3 76.4 1 705 1 502 33.2 28.4 3.3 6.3 2 浙江丽水青田县 28.14 120.30 5 674.8 21.4 79.1 1 723 1 538 31.7 27.6 3.7 6.6 3 浙江丽水松阳县 28.45 119.49 5 653.9 22.0 78.1 1 727 1 498 33.0 28.2 2.9 6.1 4 浙江丽水庆元县 27.62 119.07 5 396.7 22.2 79.9 1 665 1 565 32.6 27.1 3.3 6.4 5 浙江丽水龙泉市 28.08 119.15 5 732.8 22.7 79.2 1 695 1 522 33.3 28.1 3.3 6.5 6 浙江金华磐安县 28.94 120.55 4 675.6 19.3 79.7 1 663 1 504 30.0 25.9 0.6 3.6 7 浙江丽水遂昌县 28.52 119.09 4 833.9 21.3 79.1 1 690 1 500 32.2 27.2 1.7 5.0 8 浙江丽水缙云县 28.82 120.26 4 929.1 20.9 78.4 1 731 1 491 32.2 27.6 2.1 4.9 9 浙江丽水景宁县 27.80 119.72 4 524.9 20.1 80.6 1 560 1 588 29.9 25.0 1.4 5.2 10 浙江衢州江山市 28.74 118.62 5 182.4 21.9 78.6 1 752 1 458 33.3 28.5 2.7 5.5 11 浙江台州天台县 29.24 121.06 4 517.1 17.6 80.9 1 591 1 509 28.0 24.0 -1.1 2.1 12 浙江温州文成县 27.87 119.84 3 898.5 19.1 80.8 1 508 1 599 28.7 23.8 0.1 4.2 13 浙江杭州淳安县 29.61 119.05 5 261.8 20.7 78.1 1 806 1 405 32.8 27.9 1.4 4.0 14 浙江湖州安吉县 30.47 119.69 4 896.0 18.7 78.4 1 876 1 365 30.5 26.4 -0.7 2.1 15 浙江绍兴新昌县 29.39 121.10 4 965.6 19.2 79.8 1 746 1 472 30.1 26.2 0.9 3.7 16 安徽池州青阳县 30.64 117.85 5 173.8 20.2 76.4 1 850 1 296 31.9 28.1 1.2 3.5 17 湖北赤壁市 29.73 113.91 5 307.8 21.2 78.7 1 741 1 267 32.9 28.8 1.5 4.3 Table 1. Climatic factors of Polygonatum cyrtonema sites
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UV 2500紫外-可见分光光度计(上海第三分析仪器厂);DK-S24型电热恒温水浴锅(上海森信实验仪器有限公司);AB104-N电子分析天平(梅特勒托利多仪器上海有限公司);SWB5200型超声波清洗仪(上海必能信超声有限公司)。D-葡萄糖、菝契皂苷对照品(中国药品生物制品检定所);甲醇、无水乙醇、浓硫酸、冰醋酸、香草醛、高氯酸均为分析纯。
1.1. 试验材料
1.2. 仪器与试药
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不同种源多花黄精根茎多糖及皂苷质量分数存在显著差异(P<0.05)(表 2),多糖质量分数范围为97.0~363.2 mg·g-1,皂苷质量分数的范围为24.0~62.6 mg·g-1。来自浙江金华磐安县种源的多花黄精根茎多糖质量分数最高,安徽池州青阳县、浙江丽水景宁县和浙江温州文成县次之,浙江丽水莲都区的多糖质量分数最低但皂苷质量分数最高,安徽池州市青阳县和浙江金华磐安县盘峰乡的皂苷质量分数最低。
编号 种源地 多糖/(mg·g-1) 皂苷/(mg·g-1) 1 浙江丽水莲都区 97.0±2.9g 62.6±4.6a 2 浙江丽水青田县 104.4±6.1g 54.0±0.4 b 3 浙江丽水松阳县 153.6±10.8 f 31.9±2.8fg 4 浙江丽水庆元县 210.5±2.3e 32.0±1.6fg 5 浙江丽水龙泉市 210.7±12.4e 40.5±1.7d 6 浙江金华磐安县 363.2±14.2 a 24.1±1.3i 7 浙江丽水遂昌县 143.2±7.1f 41.3±0.7d 8 浙江丽水缙云县 212.1±4.4e 27.1±0.4hi 9 浙江丽水景宁县 300.7±3.0 b 52.7±2.1b 10 浙江衢州江山市 239.1±12.4cd 37.1±3.8 de 11 浙江台州天台县 226.7±9.7 de 47.0±1.4 c 12 浙江温州文成县 299.9±15.9 b 34.3 :1.9 ef 13 浙江杭州淳安县 254.8±8.0 c 27.2±0.7 hi 14 浙江湖州安吉县 214.2±9.9e 46.6±0.4 c 15 浙江绍兴新昌县 217.7±8.9 e 38.1±3.8 de 16 安徽池州青阳县 302.3±11.5 b 24.0±0.2i 17 湖北赤壁市 226.1±12.3de 28.0±2.0 ghi 说明:同一列所注不同小写英文字母表示新复极差测验5%显著水平。 Table 2. Contents of polysaccharides and saponins of Polygonaturn cyrtonema from different provenances (x±s, n=3)
相关性分析表明,多花黄精根茎多糖和皂苷质量分数呈显著的负相关关系(P=0.018),表明多花黄精根茎中这2类有效成分质量分数均高的种源难以兼得,引种驯化及优良品种选育时需注意多指标综合评价,而临床及生产应用时应根据适应症及质量控制指标进行原料药材的筛选。
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将12个生态因子分别规定为x1(经度),x2(纬度),x3(活动积温),x4(年平均气温),x5(平均相对湿度),x6(年日照时数),x7(年降水量),x8(土壤),x9(7月最高温),x10(7月平均气温),x11(1月最低温),x12(1月平均气温)。设y1为多糖质量分数,y2为皂苷质量分数。
以种源地的生态因子为自变量,17个样品的多糖和皂苷质量分数为因变量,采用逐步回归分析方法,剔除没有显著效应的自变量,建立比较简化和相对准确的多元线性回归方程:y1=66.948-0.000 9 x3(r=0.618,P=0.008),表明多花黄精根茎中多糖质量分数与活动积温呈极显著(P<0.01)负相关关系。
由多花黄精根茎中多糖、皂苷质量分数与环境因子的相关系数统计分析(表 3)可知,多花黄精根茎中多糖积累明显与温度有关,包括活动积温(P=0.008),年平均气温(P=0.038),7月最高温(P=0.064),7月平均气温(P=0.075),1月最低温(P=0.024),1月平均气温(P=0.037);而皂苷质量分数与12个生态环境因子均无显著相关性,其积累变异规律有待进一步研究。
成分 项目 经度 纬度 活动积温 年平均气温 年相对湿度 年日照时数 年降水量 土壤 7月最高温 7月平均气温 1月最低温 1月平均气温 多糖 Person相关性 -0.056 0.217 -0.618** -0.507* 0.328 -0.194 -0.096 -0.185 -0.459 -0.443 -0.545* -0.508* 显著性(双侧) 0.830 0.402 0.008 0.038 0.199 0.455 0.713 0.476 0.064 0.075 0.024 0.037 皂苷 Person相关性 0.349 -0.319 0.117 0.041 0.058 -0.225 0.386 0.050 -0.129 -0.163 0.140 0.231 显著性(双侧) 0.170 0.212 0.654 0.876 0.824 0.386 0.126 0.848 0.622 0.531 0.592 0.372 说明: **表示1%显著水平;*表示5%显著水平。 Table 3. Correlation analysis between contents of 2 kinds of main effective constituents and environmental factors