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不同地理种源南方红豆杉中紫杉醇和10-DAB含量及影响因子



全 文 :不同地理种源南方红豆杉中紫杉醇和
10-DAB含量及影响因子*
柯春婷 仝 川** 王玉震 黄佳芳 倪进治 杨红玉
(福建师范大学地理科学学院 , 湿润亚热带生态地理过程省部共建教育部重点实验室 , 亚热带资源与环境省重点实验室 ,
福州 350007)
摘 要 选择福建省梁野山 、龙栖山 、闽侯旗山 、南靖书洋乡和南平大坪村南方红豆杉
(Taxuschinensisvar.marei)天然群体分布相对集中区 ,采集胸径相同的南方红豆杉的当年
生针叶和树皮并取树下土壤样品。利用超高效液相色谱分析测定南方红豆杉当年生针叶
及树皮中紫杉醇及 10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-deacetylbaccatinⅢ , 10-DAB)含量 ,另测定土
壤 pH值 、速效磷 、速效氮 、铁 、钙 、镁 、锌含量 。结果表明 ,不论是紫杉醇还是 10-DAB含量 ,
不同地理种源南方红豆杉间差异均较大 ,说明地理位置对于红豆杉中紫杉醇和 10-DAB含
量具有明显的影响;树皮中紫杉醇含量与土壤中铁含量显著相关(P<0.01);南方红豆杉当
年生针叶中及树皮中紫杉醇含量与各种源地气象因子的相关性不显著(P>0.05)。
关键词 紫杉醇含量;10-DAB含量;地理种源;南方红豆杉
中图分类号 X171.1 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2009)02-0231-06
Taxoland10-DABcontentsofdiferentprovenanceTaxuschinensisvar.mareiandrelated
affectingfactors.KEChun-ting, TONGChuan, WANGYu-zhen, HUANGJia-fang, NIJin-zhi, YANGHong-yu(KeyLaboratoryofHumidSub-tropicalEco-geographicalProcesofMinistry
ofEducation, ProvincialKeyLaboratoryofSubtropicalResourcesandEnvironment, SchoolofGeo-graphicalSciences, FujianNormalUniversity, Fuzhou350007 , China).ChineseJournalofEcolo-
gy, 2009, 28(2):231-236.Abstract:TheLiangyeMountain, LongqiMountain, QishanMountain, Shuyangvilage, and
DapingvilageinFujianProvince, whererelativelyconcentratedwithTaxuschinensisvar.marei,wereselectedasthesitestocolectthe1-year-oldneedleandbarksamplesofsameDBHT.
chinensisvar.mareitreesandthesoilsamplesunderthetrees.Thetaxoland10-DABcontentsintheneedlesandbarksweremeasuredwithUPLC, andthesoilpropertiesincludingpH, available
phosphorus, availablenitrogen, iron, calcium, magnesium, andzincweremeasured.TheresultsshowedthatdiferentprovenanceT.chinensisvar.mareihadgreaterdiferencesinthetaxoland
10-DABcontentsinits1-year-oldneedlesandbarks, suggestingtheobviousefectsofgeograph-icallocation.Thetaxolcontentinbarkshadsignificantcorelationwithsoilironcontent(P<
0.01), butthetaxoland10-DABcontentsinneedlesandbarkshadlesscorelationwiththelo-calclimateparametersoftheprovenances(P>0.05).
Keywords:taxolcontents;10-DABcontents;provenance;Taxuschinensisvar.marei.
*福建省 “十一五 ”重大科技专项前期研究资助项目(2005YZ1006)。
**通讯作者 E-mail:Tongch@fjnu.edu.cn
收稿日期:2008-09-05  接受日期:2008-11-27
  红豆杉是一种古老的裸子植物 ,为常绿乔木或
灌木 , 全世界有红豆杉属植物 11种 , 分布于北半球
温带和亚热带地区。我国有 4个种和 1个变种 , 包
括中国红豆杉(Taxuschinensis)、云南红豆杉(T.yu-
nanensis)、西藏 (喜马拉雅)红豆杉 (T.walichi-
ana)、东北红豆杉(T.cuspidata)和南方红豆杉(T.
chinensisvar.marei)(包维楷和陈庆恒 , 1998)。由
于从红豆杉中提取的紫杉醇可用于治疗晚期卵巢
癌 ,国内外对于红豆杉的研究逐渐增多 ,研究领域包
括红豆杉属不同红豆杉群体紫杉醇含量比较
(Németh-kissetal., 1996;郑德勇 , 2003);红豆杉群
体不同植物构件紫杉醇含量的分析 (Witherup
生态学杂志 ChineseJournalofEcology 2009, 28(2):231-236             
etal., 1990;苏应娟等 , 2000),遮光对南方红豆杉
生长和紫杉醇含量的影响(王昌伟等 , 2008)以及红
豆杉的生态学特征(Busingetal., 1995;李先琨等 ,
2004)等 。
南方红豆杉是红豆杉属植物在中国分布最广泛
的一种 , 主要分布于长江流域 、南岭山脉山区及河
南 、陕西等省的山地或溪谷 。关于南方红豆杉群体
的研究也相对较为深入 ,包括南方红豆杉种群结构
研究和生命表 (洪伟等 , 2004;李先琨等 , 2004);南
方红豆杉种子特征 (张志权等 , 2006);南方红豆杉
不同部位紫杉醇含量检测(苏应娟等 , 2000)。苏建
荣等(2005)对不同地理种源的云南红豆杉紫杉醇
含量的变化 ,程广有等(2005)对东北红豆杉群体紫
杉醇含量的变化的研究均发现 ,不同地理种源红豆
杉群体之间的紫杉醇含量存在显著性的差异 ,差异
高达数倍。但是 ,关于不同地理种源的南方红豆杉
中紫杉醇和 10-DAB含量的差异变化还未见报道 。
另外 ,关于南方红豆杉中紫杉醇和 10-DAB含量对
于土壤中养分和金属元素含量的响应关系也未见报
道 。因此 ,研究不同地理种源南方红豆杉群体紫杉
醇和 10-DAB含量的差异及其对不同环境因子的响
应 ,具有重要的理论和实践价值 。
1 材料与方法
1.1 不同地理种源南方红豆杉取样
2007年 9月 10— 25日 ,在福建省南方红豆杉
天然群体集中分布的龙栖山 、梁野山 、闽侯旗山 、南
平市延平区大坪村及南靖书洋乡 ,集中进行采样 ,采
样点地理位置和气象条件见表 1。为了消除胸径
(也可认为是年龄因素)对于南方红豆杉中紫杉醇
含量的影响 ,以便比较不同产地的南方红豆杉中紫
杉醇含量 ,在不同的样地采样时均选取胸径约为 32
cm的天然南方红豆杉植株 ,在主干距离地面 1.3 m
处剥取极少量树皮 ,同时摘取约 500 g当年生针叶 。
为了消除个体之间的差异 ,对于各地点 ,分别从选取
2 ~ 3株南方红豆杉上采集样品 ,并对采集到的样品
分别进行混合 。
1.2 土壤样品取样和分析
在 5个地理种源采样地 ,采集植物样品的同时 ,
还采集各南方红豆杉取样植株下的土壤样品 ,在各
取样植株下挖土壤剖面(0 ~ 25 cm)取土样 ,并对每
个采样地所取土样分别进行均匀混合 ,带回实验室
分析 。土壤 pH用酸度计奥立龙 868测定 、碱解氮
用碱解-扩散方法测定 ,速效磷 P用比色法测定 ,速
效钾用火焰光度计法测定 ,钙 、镁 、铁和锌消煮后用
原子吸收仪(岛津 AA-6300)测定。
1.3 紫杉醇和 10-DAB含量的测定
1.3.1 药品与仪器设备  紫杉醇 、10-DAB标准品
(云南汉德公司 ,纯度大于 99.9%);甲醇 (禹王试
剂 ,色谱纯 ,山东禹王实业有限公司化工分公司);
乙腈(色谱纯 ,西格玛 -奥德里奇(上海)贸易有限公
司),水(超纯水)。
WatersACQUITYUPLCTM超高效液相色谱分析
系统和 ACQUITYUPLCTUV检测器;旋转蒸发仪
(BUCHI), TDL-40B台式离心机(上海安亭科学仪
器厂);固相萃取柱(WatersC18小柱 , 200 mg);KQ-
500DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限
公司);Waters20孔真空固相萃取装置。
1.3.2 测试方法 1)色谱柱:ACQUITYUPLCBEH
ShieldRP18 (1.7 μm, 2.1 m×50 mm);柱温 40
℃;流速:0.4 ml· min-1;进样量:1 μl;紫外检测波
长:228nm。流动相:v(甲醇)∶v(水)=1∶9。该色
谱条件下紫杉醇和 10-DAB均能达到基线分离 ,样
品分析时间为 8 min。
标准溶液配制:精密称取一定量的紫杉醇及
10-DAB对照品并用甲醇色谱纯分别配制成浓度为
1.004和 1.0019 mg· ml-1的标准品溶液 ,置冰箱低
温保存 ,使用时各取一定量配成混标 ,并用色谱纯甲
表 1 研究地气象条件
Tab.1 Climateparametersatsamplingplots
样地 地点 经度(E) 纬度(N) 海拔高度(m) 年平均气温(℃) 年平均降水(mm) ≥ 10℃积温(℃) 年日照时数(h) 年相对湿度(%)
1 大坪村 118°05′54″ 26°24′51″ 493 19.4 2000 6157 1820 79
2 龙栖山 117°15′59″ 26°30′45″ 701 18.8 1797 5666 1702 84
3 梁野山 116°12′10″ 25°10′41″ 848 19.6 1707 5450 1699 78
4 旗山 119°06′04″ 25°58′21″ 692 20.0 1500 6414 1840 77
5 书洋乡 117°04′22″ 24°35′10″ 957 18.4 1840 7391 1974 79
数据来源于保护区考察报告或距样地最近的县城的统计年鉴。
232                           生态学杂志 第 28卷 第 2期 
醇稀释配成绘制工作曲线的系列溶液 。
2)将室温阴干的南方红豆杉针叶粉碎。称取
3 g(干质量)粉末样品于 50ml玻璃离心瓶中 , 加入
25 ml70%甲醇水溶液 , 摇匀 , 超声波处理 60 min,
1500r·min-1的速度离心 5min,倒出上清液于圆底
烧瓶中 ,滤渣继续用 25ml70%甲醇浸提 2次 , 超声
30 min, 离心 ,弃去滤渣 ,合并 3次所得滤液于 60℃
下减压浓缩 ,残渣用 5 ml甲醇溶解并定容至 25 ml,
过滤 ,待用。
3)将 C18固相萃取柱用 100%甲醇浸泡 30 min,
然后依次用 100%甲醇和超纯水淋洗 10 ml,进样前
在萃取柱上部需保留约 1 ~ 2ml水 。吸取 2ml提取
液加入固相萃取柱中 ,然后分别用 10 ml超纯水和
20%甲醇淋洗 ,弃去洗脱液 。最后用 5 ml80%甲醇
进行洗脱 ,收集洗脱液即为待测液。
4)重复以上步骤 2和 3,获得 3份待测液 。
5)对每一份待测液 ,取 1 μl注入超高效液相色
谱分析仪进行检测 ,标准曲线外标法定量 , 分别计
算紫杉醇 、10-DAB质量分数 。
1.4 数据处理
用 SPSS11.5统计分析软件中的最小显著差数
多重方差分析(leastsignificantdiference, LSD)检验
不同样地间紫杉醇含量及 10-DAB含量的差异显著
性 ,用 SPSS11.5中的线性回归分析检验药用成分含
量与土壤中元素含量的相关关系及相关系数的显著
性水平 。
2 结果与分析
2.1 样地土壤营养元素和金属元素含量
不同采样点土壤主要营养元素和金属元素含量
见表 2。土壤呈酸性 ,碱解氮 、速效 P和速效钾含量
范围分别为 61.90 ~ 399.48、0.73 ~ 13.69和 76.42
~ 863.14mg· kg-1 , 梁野山样地土壤碱解氮和速
效钾含量在所有样地中最高;不同样地的钙 、镁 、铁
和锌各元素含量差距较大 ,总体看 ,梁野山样地土壤
中以上 4种金属元素含量较高 。
2.2 不同地理种源南方红豆杉中紫杉醇和 10-DAB
含量
福建省不同地理种源地南方红豆杉树皮和当年
生针叶(干质量)中紫杉醇和 10-DAB含量分别见图
1。对于紫杉醇和 10-DAB含量 ,不同地理种源的南
方红豆杉群体之间的差异均很大 ,且多数样地间南
方红豆杉群体之间紫杉醇含量差异性显著 (P<
0.05)。 5个样地南方红豆杉树皮中紫杉醇含量平
均值为 0.0241%, 当年生针叶为 0.0010%;5个样
地南方红豆杉树皮中 10-DAB含量平均值为
0.0680%,当年生针叶为 0.0230%。书洋乡南方红
豆杉树皮中紫杉醇含量最高 ,大坪村南方红豆杉树
皮中 10-DAB含量最高;龙栖山南方红豆杉针叶中
紫杉醇含量最高 , 10-DAB含量最低 。
2.3 不同地理种源南方红豆杉中紫杉醇和 10-DAB
含量与土壤元素含量的相关性
南方红豆杉中紫杉醇和 10-DAB含量与土壤中
主要营养元素和金属元素含量的相关关系见表 3。
相关分析结果表明 , 南方红豆杉树皮和针叶中紫杉
醇含量与土壤 pH值呈负相关 (但不显著 ),
这与南方红豆杉天然分布区土壤多为酸性 、弱酸性
表 2 样地土壤中营养元素和金属元素含量
Tab.2 Nutrientandmetalcontentsofsoilindifferent
samplingplots
样地 pH
碱解氮(mg·
kg-1)
速效P(mg·
kg-1)
速效钾(mg·
kg-1)
钙(mg·
g-1)
镁(mg·
g-1)
铁(mg·
g-1)
锌(mg·
g-1)
1 5.16 174.29 1.47 76.42 1.17 0.28 76.90 0.0024
2 4.79 111.41 8.69 195.08 1.55 0.25 180.11 0.0033
3 5.38 399.48 0.87 863.14 1.51 0.57 271.25 0.0102
4 5.49 275.80 13.69 114.48 1.36 0.10 135.32 0.0086
5 4.87 61.90 0.73 93.78 1.09 0.23 642.42 0.0127
表 3 当年生针叶中紫杉醇和 10-DAB含量与土壤中不同元素含量的相关性
Tab.3 Correlationbetweencontentsoftaxoland10-DABinbarksand1-year-oldneedlesofT.chinensissvar.mareiwith
contentsofsoilelements
项目 pH 碱解氮 速效 P 速效 K 钙 镁 铁 锌
针叶 10-DAB r 0.458 0.629 -0.712 0.603 0.702 0.617 -0.079 0.097
P 0.438 0.256 0.177 0.282 0.186 0.267 0.900 0.876
针叶紫杉醇 r -0.811 -0.701 0.297 -0.356 -0.902* -0.238 0.280 -0.118
P 0.096 0.187 0.628 0.556 0.037 0.700 0.648 0.850
树皮 10-DAB r -0.048 -0.122 -0.731 -0.216 0.282 -0.082 0.181 -0.030
P 0.940 0.845 0.161 0.728 0.645 0.896 0.771 0.962
树皮紫杉醇 r -0.639 -0.333 -0.530 -0.156 -0.208 0.055 0.961** 0.592
P 0.246 0.584 0.358 0.802 0.737 0.930 0.009 0.293
233柯春婷等:不同地理种源南方红豆杉中紫杉醇和 10-DAB含量及影响因子
图 1 红豆杉当年生针叶和树皮中紫杉酸和 10-DAB含量Fig.1 Contensof10-DABandtaxolinbarksand1-year-
oldneedlsofT.chinensissvar.marei
的山地红壤和山地黄壤 , pH值在 5.5 ~ 6.5,偏爱酸
性土壤一致(高兆蔚等 , 2003);此外 ,树皮和针叶中
紫杉醇含量与土壤碱解氮含量也呈较大的负相关
(但也不显著)。树皮中紫杉醇含量与土壤中铁元
素含量呈极显著性正相关(P<0.01),针叶中的紫
杉醇含量与土壤中的钙元素含量呈显著负相关(P
<0.05)。
南方红豆杉中紫杉醇和 10-DAB含量与主要气
象因子的相关关系见表 4。相关分析表明 ,南方红
豆杉中紫杉醇和 10-DAB含量与年均积温存在着一
定的负相关性 ,但相关性不显著 ,其他气象因子与紫
表 4 南方红豆杉树皮和当年生针叶中紫杉醇和 10-DAB含
量与主要气象因子的相关性
Tab.4 Correlationbetwecncontentsoftaxoland10-DAB
inbarksand1-year-oldneedlesofT.chinensissvar.marei
withmainclimateparameters
组分 年均温(℃)
年平均降水(mm)
≥10℃积温(℃)
年日照时数(h)
年相对湿度(%)
针叶 10- r 0.320 0.321 -0.271 -0.156 -0.521
DAB P 0.599 0.599 0.660 0.803 0.368
针叶紫 r -0.688 0.034 0.120 -0.019 0.835
杉醇 P 0.199 0.957 0.847 0.976 0.079
树皮 10- r -0.178 0.733 0.407 0.506 -0.345
DAB P 0.775 0.159 0.496 0.384 0.569
树皮紫 r -0.858 0.332 0.706 0.646 0.114
杉醇 P 0.063 0.586 0.182 0.239 0.855
杉醇和 10-DAB的含量间相关性也均不显著 ,应该
说南方红豆杉中紫杉醇及 10-DAB的含量是不同环
境因子综合影响的结果 ,很难单独考察单个气象因
子的影响 。
2.4 南方红豆杉紫杉醇含量与国内外其他红豆杉
品种紫杉醇含量的比较
全球红豆杉属植物共 11个种 ,其中国外研究较
多的品种包括曼地亚红豆杉 、欧洲红豆杉和太平洋
红豆杉。 vanRozendaal等(2000)从英国和荷兰的 5
个不同地方采集了 750个红豆杉枝叶样本 ,分析了
每个样本中紫杉醇的含量 ,结果显示紫杉醇含量最
高的样品采集自一些罕见的品种 , 如佛罗里达红豆
杉(T.floridana)。 Németh-Kiss等(1996)检测了匈
牙利不同红豆杉品种枝叶中紫杉醇的含量 , 结论为
欧洲红豆杉(T.baccata)枝叶中紫杉醇的含量最高。
我国有 4个红豆杉品种和 1个变种 ,郑德勇(2003)
比较我国 3种红豆杉品种针叶中的紫杉醇的含量 ,
分别为南方红豆杉 (0.0047%), 东北红豆杉
(0.0039%), 云南红豆杉 (0.0045%)。吴江等
(2006)测定西藏红豆杉针叶紫杉 醇含量为
0.0061%。本研究中南方红豆杉针叶和树皮中紫杉
醇含量的平均含量为 0.0010%和 0.0241%。根据
相关文献报道 ,本文比较了国内外红豆杉品种树皮
和针叶中紫杉醇的含量(表 5)。我们认为 ,以上数
据只能作为一个粗略的参考 ,因为红豆杉中的紫杉
醇含量与很多的影响因素相关 (包括成长的环境 、
年龄 、采集季节 、保存条件等),在目前已见报道的
研究中并未统一所有取样条件 ,因此 ,不同文献的紫
杉醇含量数据结果之间的比较应谨慎。
234                           生态学杂志 第 28卷 第 2期 
表 5 不同红豆杉品种针叶和树皮中紫杉醇含量比较(%)
Tab.5 Comparisonbetwecnthecontentsoftaxolinnee-
dlesandbarksfromdifferentTaxusspp.
红豆杉品种 树皮 针叶 文献来源
曼地亚红豆杉
(Taxusmedia)
0.0051 0.0068 元英进等 , 2003
欧洲红豆杉
(T.bacata)
0.0068 0.0063 张骁等 , 2006
元英进等 , 2003
太平洋红豆杉
(T.brevifolia)
0.003 0.02 张骁等 , 2006
Baleroetal., 2003
加拿大红豆杉
(T.canadensis)
0.029 0.0019 卢建新 , 2007
浆果红豆杉
(T.bataca)
0.026 0.0065 元英进等 , 2003
佛罗里达红豆杉
(T.floridana)
0.046 0.0012 元英进等 , 2003
中国红豆杉
(T.chinensis)
0.0418 0.0074 赵春芳等 , 2005
元英进等 , 2003
西藏红豆杉
(T.walichiana)
0.0225 0.0083 元英进等 , 2003
云南红豆杉
(T.yunnanensis)
0.05 0.0068 王达明等 , 2004
元英进等 , 2003
东北红豆杉
(T.cuspidata)
0.03 0.0073 郑德勇 , 2003
元英进等 , 2003
南方红豆杉
(T.chinensisvar.mairei)
0.0241 0.0010 本研究
3 讨 论
3.1 不同地理种源红豆杉中紫杉醇含量的差异
关于不同地理种源间红豆杉紫杉醇含量变化的
研究较少 ,苏建荣等(2005)对不同地理种源云南红
豆杉中紫杉醇含量变化的研究表明 ,不同地理种源
间云南红豆杉当年生针叶 , 3年生小枝 ,树皮中紫杉
醇含量差异显著 ,最高值与最低值之间分别相差
49、12.7和 11.2倍 ,其中 ,以当年生针叶紫杉醇含
量变异程度最大 ,变异系数达到 84.7%, 3年生小枝
次之。程广有等(2005)在对中国境内东北红豆杉
天然群体紫杉醇含量的变异规律的研究中也发现 ,
不同群体之间紫杉醇含量存在极显著差异 ,群体间
差异高达 2.7倍。本研究表明:即使年龄(胸径)相
同 、采样时间相同 ,采样组织部位相同 ,南方红豆杉
由于生长的地理位置和环境的不同 , 其紫杉醇和
10-DAB含量差异也较大 。不同地理种源地的红豆
杉中紫杉醇含量差异较大的原因很复杂 ,需要结合
遗传 、生理生态等方面的深入研究才能得出准确的
结论和解释(苏建荣等 , 2005)。影响红豆杉中紫杉
醇含量的因子很多 ,既包括植物个体自身代谢能力
的差异 ,也包括一些环境因素对它的影响 ,如光照
等 ,对于这种差异的解释需要更多更深入的科学研
究加以探索 。
3.2 南方红豆杉中紫杉醇含量与土壤中元素含量
的关系
一些细胞培养研究表明 ,某些金属离子在适当
的浓度下可以促进组织和细胞的生长 ,提高紫杉醇
及其衍生物的含量 。郭志刚等(2000)研究发现 ,
Mg2+和 Fe2 +可影响紫杉醇生物合成 ,低浓度或高浓
度的 Mg2+有利于紫杉醇的合成 ,适量的 Fe2 +可以
促进紫杉醇的合成 ,但没有解释原因 。但土壤中主
要营养元素和金属元素的含量对于红豆杉中紫杉醇
及其衍生物含量的定量影响还未见文献报道 。苏建
荣等(2005)在对云南红豆杉的研究发现 ,土壤有机
质含量 、全 N含量 、全 P含量 、水解 N含量均与云南
红豆杉生长紫杉醇含量呈正相关。 Balero等
(2003)研究表明 ,土壤性质与紫杉醇及其衍生物的
含量并不存在相关关系 。本研究对南方红豆杉当年
生针叶中紫杉醇和 10-DAB含量与土壤中一些元素
含量的相关分析也表明 ,南方红豆杉树皮中紫杉醇
含量与土壤大多数元素含量没有显著相关关系 ,只
有树皮中紫杉醇的含量与土壤中铁元素含量呈显著
正相关 ,这与 Fe2+可影响紫杉醇生物合成的结论
(郭志刚等 , 2000)相吻合 ,但南方红豆杉针叶中紫
杉醇含量与土壤中钙元素含量呈显著负相关 ,还无
法解释 ,有待于进一步研究。
参考文献
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分布 、生境和栽培技术研究.华东森林经理 , 17(2):6
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作者简介 柯春婷 ,女 , 1984年生 , 硕士研究生 , 主要从事红
豆杉植物资源与生态学研究。 E-mail:kechunting@163.com
责任编辑 王 伟
236                           生态学杂志 第 28卷 第 2期