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不同栽培基质对红根草根系生长及品质的影响



全 文 :北方园艺2015(09):133~137 ·中草药·
第一作者简介:孔德鑫(1980-),男,博士,助理研究员,现主要从事
药用植物资源与利用等研究工作。E-mail:kdx411sw@163.com.
责任作者:唐辉(1972-),男,本科,研究员,现主要从事药用植物资
源评价及良种选育等研究工作。E-mail:tang.tomhui@yahoo.
com.cn.
基金项目:广西重大专项计划资助项目(桂科重1298001-1-3);广
西自然科学基金资助项目(2013GXNSFBA019172);广西科技成果
转化与推广计划资助项目(桂科转1346004-29);桂林市科技攻关
资助项目(20120105-10)。
收稿日期:2015-01-22
DOI:10.11937/bfyy.201509037
不同栽培基质对红根草根系生长及品质的影响
孔 德 鑫,王 满 莲,葛 玉 珍,邹   蓉,唐   辉
(广西植物功能物质研究与利用重点实验室,广西壮族自治区中国科学院 广西植物研究所,广西 桂林541006)
  摘 要:以红根草为试材,研究不同栽培基质对红根草根系生长及其生物量积累动态和主要
有效成分的影响,比较了4种基质中红根草1年生优良种苗根系的生长速度及生物量的积累动
态,并在生物量积累最大时期对其主要有效成分丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA进行测定。结果表明:不同
栽培基质对红根草根系生长及其干物质积累均产生了重要影响。4—6月份根长以基质A(黄土)
和基质C(园土)中增长较快,在7月后,则以基质B(园土∶灶土∶沙子=2∶1∶1)和基质D(原产
地土壤)较大;基质A中根系数明显少于其它3种基质,8月份后以基质B中根长最大;由不同部
位生物量及其生物量分配比例可知,红根草在4—5月份幼苗主要以根部生长为主,而在6—8月
份,地上部分叶片快速生长,在生物量分配上占主导地位,9—10月份又以根部占主导地位;通过
比较分析丹参酮类含量,发现丹参酮ⅡA在基质B中最高,其次是基质D,基质C中最低;丹参酮Ⅰ
在4种基质中均很低,相比较而言,以基质A含量最高,其次是基质B。该研究结果可为红根草
人工栽培与繁殖提供参考依据。
关键词:栽培基质;红根草;生物量;丹参酮;品质
中图分类号:S 567.23+9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)09-0133-05
  中药红根草为唇形科多年生草本植物黄埔鼠尾
(Salvia priontis Hance)的带根全草,是民间常用草药[1]。
其植株体内含有红根草邻醌(saprorthoquinone)、丹参酮
(tanshinone)Ⅰ、ⅡA,隐含丹参酮(cryptotanshinone)、红根草
内酯(prioketolactone,l)、新红根草酮(ne-oprionitone,2)、
二氢异丹参酮I(dihydroisotanshinone I,3)等多种化学
成分[2-3],具有良好抗菌解毒、清热除湿作用,主治菌痢、
腹泻、肠炎、肺炎、急性咽喉炎、扁桃体炎、感冒等症[4]。
20世纪80年代以来,有关医药科研部门曾对红根草等
1 227种野生植物进行了抗菌作用的筛选研究,表明红根
草其抗菌作用名列前3位[5],自杨保津等[3]首次从红根
草中分离到红根草邻醌,证实它对P388白血病细胞有
很强的抑制作用,张金生等[2]从红根草中分离出红根草
酮内酯(prioketolactone)等多个新成分,并且以红根草邻
醌为先导化合物,通过化学结构修饰后得到一个名为沙
尔威辛(salvicine)的二萜醌(diterpenequinone)类化合物,
具有较强的体内外抗肿瘤活性,此药已经广泛受到医药
界关注,目前,关于红根草的研究,主要集中在化学成
分[6]、药理药效[7-9]、组织培养与快速繁殖研究[10-11]及生
物学特性[1]等方面,这对开展红根草的系统研究有一定
指导意义。
由于缺乏对红根草栽培生态条件的了解,自然条件
下红根草繁殖能力极差,严重限制了人工引种栽培试验
顺利开展。目前,红根草药用主要以野生资源为主,但
由于红根草野生资源有限,远远不能满足生产和市场所
需。另外,近十余年来,由于经济建设的迅速发展以及
农村产业结构的调整,许多红根草野生资源区域已被拓
为建设用地或为大面积垦荒,造成红根草天然分布区域
的大量消失,并使其栖息地生态环境受到严重破坏,加
之长期以来过渡采挖而不加以保护等不合理的开发利
用方式,导致红根草野生资源逐年锐减,供求矛盾日益
显著。鉴于此背景,该研究将以1年生红根草为材料,
研究不同栽培基质红根草根系的生长速度及生物量的
积累动态变化,并在生物量积累最大时期对其主要有效
成分丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA进行测定,比较分析不同栽培基
质对红根草生长及主要有效成分的影响,以期为中药红
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·中草药· 北方园艺2015(09):133~137
根草的人工栽培及高品质生产提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
红根草(Salvia priontis Hance)种子于2011年12
月播种于苗床中,待长出2对真叶时,挑选生长健壮、大
小一致幼苗分别移栽于不同土壤基质中(3月13日)。
按照规范化栽培技术进行管理。
1.2 试验方法
试验场地设在广西桂林市广西植物研究所特色经济
植物研究中心试验场地。试验共设计4种栽培基质:黄土
(基质A)、混合土(基质B,园土∶灶土∶沙子=2∶1∶1)、
园土(基质C)及原土(基质D,原产地土壤)等,每个处理
150盆,每盆栽1株红根草幼苗。土壤基质农机化性状
的pH在5.6~7.2,有机质含量4.36~31.05g/kg,全氮
含量0.63~1.67g/kg,速效磷含量1.77~92.84mg/kg,
速效钾含量117.76~150.00mg/kg(表1)。
表1 不同栽培基质土壤的农机化性状比较
  Table 1 Comparison of the agricultural mechanization properties of
soils in diferent cultivated substrates
名称
Item
pH值
pH
value
有机质
Organic matter
/(g·kg-1)
全氮
Total nitrogen
/(g·kg-1)
速效磷
Rapid available
phosphorus
/(mg·kg-1)
速效钾
Rapid available
potassium
/(mg·kg-1)
基质A  5.6  4.36  0.63  1.77  130.00
基质B  7.2  30.38  1.62  61.89  128.82
基质C  5.8  31.05  1.67  92.84  117.76
基质D  5.2  19.92  1.56  1.99  150.00
1.3 项目测定
待幼苗成活后,从2012年4月13日开始,每隔1个
月,每处理随机选10株生长正常,无病虫危害的红根草
植株,分别破盆,带到实验室洗净根系和植株上的泥土,
测定不同栽培基质红根草叶片数、根数、最大根长、叶片
生物量、根系生物量。丹参酮Ⅰ和ⅡA含量测定采用反相
高效液相色谱法,色谱柱为KromasilTMC18(250mm×
4.6mm,5μm),流动相为甲醇 -水(75∶25),流速为
1mL/min,检测波长为270nm,柱温为30℃,进样量为
10μL,外标法定量。土壤有机质含量采用 H2SO4-
K4CrO4水合热法测定;全氮含量采用凯氏定氮法消煮-流
动注射分析仪测定;全磷含量采用H2SO4-H2O2 联合消
煮-钼蓝法测定;全钾含量采用H2SO4-H2O2 联合消煮-
火焰光度计测定;速效磷含量采用Olsen法测定;土壤速
效钾含量采用1mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法测定。
1.4 数据分析
试验数据采用SPSS 18.0软件进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 栽培基质对红根草根系形态的影响
红根草主要以根入药,根的生长直接关系红根草药
材的产量和质量优劣。栽培基质是植物根系生长过程
中营养供应的源泉,土壤栽培基质的营养水平直接决定
了植物根系和植株的生长状况。由图1可知,不同土壤
基质对红根草根系形态生长有较大影响。在根粗上,随
生长时间推进,4种基质中除基质B外,红根草根粗增长
基本呈“S”曲线增长,但是,不同基质中的增长速率有明
显差异,具体说来,基质A中4—6月增长缓慢,6—7月
快速增长并在7月达最大值,基质B中根粗4—8月一
直直线增长并在8月达最大值。基质C和D中,4—7
月增长规律基本一致,呈先快后慢规律,但是,二者在
7—9月的变化规律明显不同,基质C中红根草根系7月
份达最大值,而在基质D在7月份根粗增长速度明显加
快,在8月份达到最大值。随生长时间推移不同栽培基
质中根长的变化规律基本均呈单“S”曲线增长,基本表
现“快-慢-快”的增长速度,由图2可以看出,从幼苗成活
后4—6月,基质A、C、D中根长均快速增长,6—7月根
长增长缓慢,到7—8月又快速增长并在8月达到最大
值,而基质B中,根系生命力最高,在4—7月根长一直
  
图1 不同基质红根草根粗变化比较
Fig.1 Comparison analysis the variation root diameter from
S.priontisin diferent cultivated substrates
图2 不同基质红根草根长变化比较
Fig.2 Comparison analysis the root length of variation from
S.priontisin diferent cultivated substrates
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北方园艺2015(09):133~137 ·中草药·
图3 不同基质红根草根系数变化比较
Fig.3 Comparison analysis the variation of root numbers from
S.priontisin diferent cultivated substrates
旺盛生长,7—8月份增长速度稍缓慢,8—9月又旺盛生
长,直到10月份还在缓慢增长。到了10月份,根长以基
质B中最长,其次是基质D,最短是基质A。在不同基质
中,根系数量变化趋势同根长的变化基本一致,增长
速率上基本呈现先快后慢的变化规律,从4种基质来
看,基质B、C、D中根系数明显多于基质A中的根系
数,而且在3种基质中根系数在4—7月份相差不大,
但是在9月份后基质B、C中的根系数明显多于另外
2种基质。
2.2 栽培基质对红根草地上部分和根系生物量积累的
影响
由图4可知,叶片生物量在不同基质中,随着红根
草生长时间推移,均呈先增后降趋势,但在不同基质中
红根草叶片生物量的积累规律有明显差异。基质A由
于土壤黏性较大,从统计数据来看,4—10月叶片生物量
增长比较缓慢,略呈先增加后降低趋势,在9月份达到
最大值。随着生育时间的推进,在基质B、C和D中,叶
片生物量均有显著提高。具体变化规律为:在4—5月
间叶片生物量增长缓慢,到5月以后,根系生长速度明
显加快,但3种基质中由于营养状况差异,生物量积累
峰值明显不同。在基质B中7—8月均维持较高生物
量,而在8月份以后叶片生物量明显下降;基质C中,叶
片生物量在7月份达到最大值,然后随着生育期延长迅
速降低;基质D中叶片生物量增长一直持续到9月份,
随后明显降低。
由图5可知,红根草在4种基质中,根生物量同
叶片生物量变化趋势一致,随生长时间推移,呈先增
加后降低趋势,但是,不同基质变化规律有明显差异,
其中,基质A中根生物量积累十分缓慢,整个生育期
中生物量在4个基质中均处于最低值,9月份达到最
大值,10月明显降低;基质B中红根草生长旺盛,一
图4 不同基质红根草叶片生物量积累动态比较
Fig.4 Comparison analysis the accumulation dynamics of leaf
biomass fromS.priontisin diferent cultivated substrates
直持续到9月份,生物量积累达最大值,10月明显降
低;基质C中根系生物量在7月份达最大值,之后一
直呈降低趋势;基质D中红根草生物量积累8月份
达最大值,9、10月明显降低。
图5 不同基质红根草根系生物量变化比较
Fig.5 Comparison analysis the accumulation dynamics of root
biomass fromS.priontisin diferent cultivated substrates
2.3 栽培基质对红根草全株生物量及其生物量分配的
影响
由图6可知,不同基质中,红根草全株生物量积累
趋势比较一致,变化规律与地上部分生物量积累规律较
相似。除了基质A外,移栽成活后在基质B、C、D中,从
4—10月生物量积累动态均呈明显先增加后降低趋势。
从曲线变化趋势看,5—7月红根草生长速度较快,干物
质积累较多,但是,不同基质中干物质积累速度和峰值
明显不同。基质A中,生物量变化不大,从积累值分析
看,红根草干物质积累一直处于缓慢增长中,到9月份
达最大值,随后明显降低。在基质B、D中,生物量均在8
月达到最大值,而在8月份以后基质B生物量降低速度
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图6 不同基质红根草全株生物量积累动态比较
Fig.6 Comparison analysis the accumulation dynamics of plant
biomass fromS.priontisin diferent cultivated substrates
明显较基质D慢;在基质C中,7月份生物量积累达到
最大值。由图7可知,不同基质中,4—5月红根草根系
干物质积累速度较地上部分快,从5月开始一直到7月
份,红根草地上部分生长速度明显加快,干物质积累明
显超过了根系,然而,从8月份以后,由于红根草成熟老
叶不断枯死,地上部分生物量明显降低,导致根系生物
量占主导地位。
图7 不同基质红根草根及地上部干重比变化
Fig.7 Comparison analysis the root and
aboveground weight ratio of S.priontisin
diferent cultivated substrates
2.4 栽培基质对红根草主要有效成分的影响
为更好的评价不同栽培基质中红根草的品质,在8
月底对不同栽培基质中红根草根系丹参酮类化学成分
含量进行比较分析,由图8可知,4种基质中,丹参酮ⅡA
的含量明显高于丹参酮Ⅰ的含量。4个基质中,丹参酮Ⅰ
在基质A中含量最高,在基质C中最低,几乎检测不到。
丹参酮ⅡA以基质B中含量最高,其次是基质D,而基质
C中含量最低。为进一步探讨不同基质中营养元素对
红根草主要有效成分的相关性,以土壤中营养元素为因
变量,即:pH值、有机质、全氮、速效磷、速效钾分别为
X1、X2、X3、X4、X5,应用SPSS 18.0软件,采用逐步向后
法建立多元线性回归方程进行分析,得出丹参酮Ⅰ含量与
土壤营养元素方程为Y=0.0197+0.036X1-0.113X3,
相关系数为0.976;丹参酮ⅡA含量与土壤基质中营养元
素相关方程为:Y=-4.439+0.410X1+0.021X5,相关
系数为0.994;由方程可知,丹参酮Ⅰ与土壤中pH值呈明
显正相关,与土壤中全氮含量呈负相关,而丹参酮ⅡA与
土壤中pH值和速效钾含量呈明显正相关。
图8 不同基质红根草主要有效成分比较
Fig.8 Comparison of efective components contents from
S.priontisin diferent cultivated medium
3 结论与讨论
虽然中药红根草有重要的药用价值,具有极大的开
发潜力,但由于其原生地生态环境不断遭到人为活动破
坏,野生资源明显不能满足市场需求,开展红根草引种
驯化和人工繁殖工作已迫在眉睫。从结果可知,不同土
壤基质中红根草根系形态生长状况有较大差异,根粗、
根长及根系数目明显不同,可能由于不同的土壤基质的
通气性及所含营养成分差异所致。随着季节气候变化,
在红根草新、老叶片有明显更替现象。所以,研究红根
草的生物量积累,对确定药材最佳采收期有重要意义。
从该研究结果可知,5—7月红根草生长速度较快,干物
质积累较多,7月份后生长速度则明显变慢,达到生物量
积累最大值,但是,不同基质红根草生长速度有明显差
异,导致生物量达到峰值时间不一样。如:在基质B、D
中,生物量均在8月达到最大值,在基质C中,7月份生
物量积累达到最大值。因此,在栽培管理上5—7月份
应注意肥水管理和病虫害防治,确保红根长快速生长过
程中营养及时供应。如果以生物量来确定红根草的采
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收期,B、D基质中红根草在8月份采收比较合适,C基质
中红根草应在7月采收比较合适。
比较几种基质中的生物量积累值和丹参酮含量差
异发现,无论根系生物量还是总生物量均以基质B中最
大;丹参酮ⅡA含量以基质B中最高,丹参酮Ⅰ在4种基质
中均很低,相比较而言,以基质A含量最高,其次是基质
B。综合4种基质中生物量积累值和丹参酮含量,可以很
明显看出红根草比较适合在基质B,即:园土∶灶土∶沙
子=2∶1∶1的土壤类型中生长。
韩建萍等[12]研究表明,土壤基质中氮肥与丹参根系
中丹参酮ⅡA的积累表现了负面的效应。红根草与丹参
属于同一科植物,该研究分析土壤基质元素与红根草主
要有效成分积累关系时,也得出类似规律,丹参酮Ⅰ与土
壤中pH值呈明显正相关,与土壤中全氮含量呈负相关,
而丹参酮ⅡA与土壤中pH值和速效钾含量呈明显正相
关。所以在红根草栽培中尽量多施磷、钾肥来抵制过多
的氮肥影响丹参酮类化学成分积累。
参考文献
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Effect of Different Culture Mediums on Root Growth and Quality of Salvia priontis
KONG De-xin,WANG Man-lian,GE Yu-zhen,ZOU Rong,TANG Hui
(Guangxi Key Laboratory of Functional Phytochemicals Research and Utilization,Guangxi Institue of Botany,Guangxi Zhuang Autonomous
Region and Chinese Academy of Sciences,Guilin,Guangxi 541006)
Abstract:Taking Salvia priontis as test materials,in order to provide theoretical basis for cultivating Salvia priontis,the
efect of diferent cultivated mediums on root growth and biomass accumulation dynamics as wel as the mainly efective
components such as tanshinoneⅠand tanshinoneⅡA of S.priontis were studied.The results showed that the root growth
and biomass accumulation of S.priontis were influenced significantly in diferent culture mediums,the root length were
grown faster both in matrix A(loess)and matrix C(garden soil)during in April and June,while the root length were
grown faster in matrix B(garden soil∶focal soil∶sand=2∶1∶1)and D(origin soil)after July;the numbers of root in
matrix was less than the other three matrixs,but the numbers of root was most in matrixs B among the four matrix after
August;when compare with the biomass and the biomass alocation proportion from diferent parts,both in April and
May root grown faster than above ground parts,and the biomass accumulation in root was rapider,while in June and
August the above ground parts such as leave grown faster than below ground parts and the biomass accumulation were
more than above ground parts,but when got to September the biomass were dominated by root;through analyze
tanshinone content in 4matrix,the results indicated that tanshinoneⅡA in matrix B was the highest,folowed by the
matrix D,the lowest was in matrix C,the content of tanshinoneⅠin four kinds of substrate were relative less than
tanshinoneⅡA,when compared with four sorts of matrixs the content of tanshinoneⅠin matrix A was the highest,
folowed by the matrix B.
Keywords:cultivated matrix;Salvia priontis;biomass;tanshinone;quality
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