全 文 ：
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摇 摇 第 猿猿卷 第 圆源期摇 摇 圆园员猿年 员圆月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
中国南方红壤生态系统面临的问题及对策 赵其国袁黄国勤袁马艳芹 渊苑远员缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
叶生态学基础曳院对生态学从传统向现代的推进要要要纪念 耘援孕援奥德姆诞辰 员园园周年
包庆德袁张秀芬 渊苑远圆猿冤
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食物链长度理论研究进展 张摇 欢袁何摇 亮袁张培育袁等 渊苑远猿园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
天山盘羊夏季采食地和卧息地生境选择 李摇 叶袁余玉群袁史摇 军袁等 渊苑远源源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
松果梢斑螟对虫害诱导寄主防御的抑制作用 张摇 晓袁李秀玲袁李新岗袁等 渊苑远缘员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
菹草附着物对营养盐浓度的响应及其与菹草衰亡的关系 魏宏农袁潘建林袁赵摇 凯袁等 渊苑远远员冤噎噎噎噎噎噎噎
濒危高原植物羌活化学成分与生态因子的相关性 黄林芳袁李文涛袁王摇 珍袁等 渊苑远远苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
四年 韵猿熏气对小麦根际土壤氮素微生物转化的影响 吴芳芳袁郑有飞袁吴荣军袁等 渊苑远苑怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎
重金属 悦凿圆垣和 悦怎圆垣胁迫下泥蚶消化酶活性的变化 陈肖肖袁高业田袁吴洪喜袁等 渊苑远怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
不同生境中橘小实蝇种群动态及密度的差异 郑思宁 渊苑远怨怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
亚热带樟树鄄马尾松混交林凋落物量及养分动态特征 李忠文袁闫文德袁郑摇 威袁等 渊苑苑园苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
中国陆地生态系统通量观测站点空间代表性 王绍强袁陈蝶聪袁周摇 蕾袁等 渊苑苑员缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
雅鲁藏布江流域 晕阅灾陨变化与风沙化土地演变的耦合关系 李海东袁沈渭寿袁蔡博峰袁等 渊苑苑圆怨冤噎噎噎噎噎噎
高精度遥感影像下农牧交错带小流域景观特征的粒度效应 张庆印袁樊摇 军 渊苑苑猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
高寒草原土壤有机碳及土壤碳库管理指数的变化 蔡晓布袁于宝政袁彭岳林袁等 渊苑苑源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
芦芽山亚高山草甸尧云杉林土壤有机碳尧全氮含量的小尺度空间异质性
武小钢袁郭晋平袁田旭平袁等 渊苑苑缘远冤
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湘中丘陵区不同演替阶段森林土壤活性有机碳库特征 孙伟军袁方摇 晰袁项文化袁等 渊苑苑远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
东北黑土区片蚀和沟蚀对土壤团聚体流失的影响 姜义亮袁郑粉莉袁王摇 彬袁等 渊苑苑苑源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
滇西北高原纳帕海湿地土壤氮矿化特征 解成杰袁郭雪莲袁余磊朝袁等 渊苑苑愿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
红壤区桉树人工林炼山后土壤肥力变化及其生态评价 杨尚东袁吴摇 俊袁谭宏伟袁等 渊苑苑愿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
圆园园园要圆园员园年黄河流域植被覆盖的时空变化 袁丽华袁蒋卫国袁申文明袁等 渊苑苑怨愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
庐山森林景观格局变化的长期动态模拟 梁艳艳袁周年兴袁谢慧玮袁等 渊苑愿园苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
暖温带鄄北亚热带生态过渡区物种生境相关性分析 袁志良袁陈摇 云袁韦博良袁等 渊苑愿员怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同生境和去趋势方法下的祁连圆柏径向生长对气候的响应 张瑞波袁袁玉江袁魏文寿袁等 渊苑愿圆苑冤噎噎噎噎噎
资源与产业生态
大小兴安岭生态资产变化格局 马立新袁覃雪波袁孙摇 楠袁等 渊苑愿猿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
生态环境移动数据采集系统研究与实现 申文明袁孙中平袁张摇 雪袁等 渊苑愿源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
城市遥感生态指数的创建及其应用 徐涵秋 渊苑愿缘猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
大明竹属遗传多样性 陨杂杂砸分析及 阅晕粤指纹图谱研究 黄树军袁陈礼光袁肖永太袁等 渊苑愿远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
干旱胁迫下 源 种常用植物幼苗的光合和荧光特性综合评价 卢广超袁许建新袁薛摇 立袁等 渊苑愿苑圆冤噎噎噎噎噎
基于 陨栽杂圆和 员远杂 则砸晕粤的西施舌群体遗传差异分析 孟学平袁申摇 欣袁赵娜娜袁等 渊苑愿愿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
两种浒苔无机碳利用对温度响应的机制 徐军田袁王学文袁钟志海袁等 渊苑愿怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
北京山区侧柏林冠层对降雨动力学特征的影响 史摇 宇袁余新晓袁张建辉袁等 渊苑愿怨愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
学术信息与动态
景观生态学研究院传统领域的坚守与新兴领域的探索要要要圆园员猿厦门景观生态学论坛述评
杨德伟袁赵文武袁吕一河 渊苑怨园愿冤
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期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆怨远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿猿鄢圆园员猿鄄员圆
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封面图说院 黄土丘陵农牧交错带要要要黄土丘陵是中国黄土高原的主要地貌形态袁由于黄土质地疏松袁加之雨季集中袁降水强度
较大袁地表流水冲刷形成很多沟谷袁斜坡所占的面积很大遥 这里千百年来的农牧交错作业袁地表植被和生态系统均
遭受了严重的破坏遥 利用高精度影像对小流域景观的研究表明袁这里耕地尧林地和水域景观相对比较规则简单袁荒
草地和人工草地景观比较复杂遥 农牧交错带小流域景观形态具有分形特征袁各类景观斑块的分维数对粒度变化的
响应不同袁分维数随粒度的增大呈非线性下降趋势遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 33 卷第 24 期
2013年 12月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.33,No.24
Dec.,2013
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(81274013);国家自然科学基金重点资助项目(81130069);人事部留学人员择优资助项目(2009鄄 2011);
国家重大科技专项创制新药资助项目(2011ZX09307鄄002鄄01)
收稿日期:2012鄄09鄄22; 摇 摇 修订日期:2013鄄07鄄29
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: slchen@ implad.ac.cn
DOI: 10.5846 / stxb201209221337
黄林芳, 李文涛, 王珍, 付娟, 陈士林.濒危高原植物羌活化学成分与生态因子的相关性.生态学报,2013,33(24):7667鄄7678.
Huang L F, Li W T, Wang Z, Fu J, Chen S L.Correlative study between chemical constituents and ecological factors of Notopterygii Rhizoma Et Radix of
endangered plateau plant.Acta Ecologica Sinica,2013,33(24):7667鄄7678.
濒危高原植物羌活化学成分与生态因子的相关性
黄林芳, 李文涛, 王摇 珍, 付摇 娟, 陈士林*
(中国医学科学院、北京协和医院药用植物研究所资源中心,北京摇 100193)
摘要:羌活(Notopterygii Rhizoma Et Radix) 是伞形科植物羌活(N. incisum)或宽叶羌活(N. franchetii)的干燥根茎和根,为濒危高
原药用植物。 考察羌活主产地生态气象因子对其主要化学成分含量的影响,探讨气象因子与羌活品质的关系。 应用 HPLC 方
法检测羌活醇,异欧前胡素 2种主要化学成分含量。 采用中国气象科学数据共享服务网平台获得不同产地的平均气压、年降水
量、平均风速、日照时数、相对湿度、年平均温度、年最高温度、年最低温度等 9 个生态因子数据,通过偏最小二乘回归分析
(PLS)、冗余分析(RDA)分析了其化学成分含量与生态因子之间的相关性。 化学分析表明,羌活中羌活醇的含量高于异欧前胡
素,而宽叶羌活中羌活醇含量低于异欧前胡素。 经 PLS及 RDA分析,羌活中羌活醇与日照时数呈强正相关关系,其次是年降水
量和海拔。 异欧前胡素与年降水量呈强负相关关系,其次是温度。 宽叶羌活中影响羌活醇含量的主导因子分别是海拔、年降水
量,且都呈正相关。 同时 2个主导因子对异欧前胡素含量的影响呈负显著相关。 因此日照时数、海拔、年降水量是影响羌活化
学成分累积的主要因素,日照时数有利于羌活化学成分累积,在一定范围内,海拔越高,年降水量越大,越能促进羌活醇的积累,
而不利于异欧前胡素含量富集。 基于化学成分含量主成分分析(PCA)表明,羌活和宽叶羌活以四川产为最优。 研究结果对保
护濒危高原植物羌活及引种栽培奠定基础。
关键词:羌活;偏最小二乘回归;主成分分析;RDA排序;生态因子
Correlative study between chemical constituents and ecological factors of
Notopterygii Rhizoma Et Radix of endangered plateau plant
HUANG Linfang, LI Wentao, WANG Zhen, FU Juan, CHEN Shilin*
Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Beijing 100193, China
Abstract: Notopterygii Rhizoma Et Radix, a plateau endangered medicinal herbs, is the rhizoma of umbelliferous plant N.
incisum and N. franchetii. This paper aim to investigate the correlation between ecological factors of production area of
Notopterygii Rhizoma Et Radix, and the major active components contents. HPLC was established to analyze the contents of
two chemicals(Notopterol, Isoimperatorin) .Data of 9 ecological factors,including air pressure, annual average temperature,
maximum annual temperature, minimum annual temperature,annual precipitation, average wind speed,sunshine duration,
and relative humidity, were obtained from the China Meteorological Data Service Network. And then, the relationship of
chemical compounds and ecological factors were analyzed Partial Least Squares (PLS) and Redundancy Analysis (RDA)
methods. Chemical determination shows the content of Notopterol are higer than Isoimperatorin in N. incisum, but the
content of Notopterol are belower than Isoimperatorin in N. franchetii.. Analyses by PLS and RDA, sunshine duration is the
most important eco鄄factor and is positive correlation with Notopterol in N. incisum. And the second and third is annual
precipitation and elevation. Annual precipitation is the biggest eco鄄factor and is negative correlation with Isoimperatorin in
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N. incisum,Second one is temperature. However, in N. franchetii, altitude, annual precipitation and average wind speed are
principal factors that influencing on Notopterol and positively correlation with it. Meanwhile these three main influence
factors have significant negative correlation with Isoimperatorin. The result indicated that sunshine duration altitude and
annual precipitation are primary factors influencing accumulation of chemical compounds in Notopterygii Rhizoma Et Radix,
sunshine duration enhance the accumulation of chemical compounds in Notopterygii Rhizoma Et Radix,the higher altitude,
and more annual precipitation means better accumulation of the Notopterol, On the contrary, Isoimperatorin is negative with
these two eco鄄factors. Producing regionalization based on chemical contents by principal component analysis displayed that
Sichuan was the best optimal area for N. incisum and N. franchetii. Our data provide scientific proof for protection and
cultivation of endangered plateau Notopterygii Rhizoma Et Radix.
Key Words: Notopterygii Rhizoma Et Radix;PLS;PCA;RDA;ecological factor
我国气候生境的多样性,形成了特有的中药材多道地、多产地现象[1]。 道地药材的生长要求特定的生长
温度、湿度、降水等自然生态环境条件。 研究适宜道地药材生长的生态环境是中药资源可持续发展的重要命
题[2]。 中药资源生态学是中药资源与生态学相结合的一门新兴学科[3],中药材品质与生态因子相关性研究
是其重要组成部分[4]。 课题组前期研究表明,相对湿度和年降水量是影响黄花蒿中青蒿素积累的主导因
子[5]。 温度在人参中的皂苷类成分的积累中起着决定性作用[6]。 Jing[7]等认为土壤类型是影响枸杞多酚类
含量的主要因素。 Shuting Yang等[8]发现玄参中玄参苷的积累与温度呈正相关性。
羌活为大宗药材品种。 具有解表散寒、胜湿止痛的作用,为中、藏、羌医药体系中的常用药材[9鄄10],主要化
学成分是羌活醇和异欧前胡素[11]。 四川、青海、甘肃为羌活三大主产区[12]。 羌活主要分布于高原寒冷阴湿
地带,生长周期长[13],加之市场需求增长,野生资源已面临严重危机[14]。 《中国珍惜濒危保护植物名录》已将
羌活列为二级保护物种,并载入《中国物种红色名录》 [15]。 目前对羌活的研究集中在真伪鉴别及质量评价方
面,对羌活产地的生态因子与其化学成分的关联尚无报道。 本研究对四川、青海、甘肃羌活主产地羌活的羌活
醇和异欧前胡素进行含量测定,应用中国气象科学数据共享服务平台(http: / / cdc.cma.gov.cn / )获得了不同产
地的生态因子值,应用偏最小二乘回归分析(PLS)、冗余分析(RDA)及主成分分析(PCA)方法探讨了羌活活
性成分与产地及气候因子的关联性,研究结果为濒危物种羌活保护与利用、可持续发展及引种栽培提供参考。
1摇 材料、仪器与试剂
1.1摇 材料
栽培羌活、宽叶羌活两年生药材于 2010年 10月下旬采收自四川、甘肃、青海等省,栽培羌活 54 个样品,
宽叶羌活 11个样品共计 65个样本(图 1)。 将药材粉碎,过 3 号筛,经 HPLC 测定其含量。 原植物由中国医
学科学院药用植物研究所黄林芳副教授鉴定为羌活(N. incisum)和宽叶羌活(N. franchetii)。
1.2摇 仪器与试剂
1.2.1摇 仪器
Waters 1525 HPLC 系统(Milford, MA,USA),Waters AF 型在线脱气机, Waters 1525 HPLC 型二元泵,
Waters 717型自动进样器,恒温柱箱以及 Breeze色谱工作站。
1.2.2摇 试剂
甲醇、乙腈(Fisher,色谱纯)、磷酸(Sigma,色谱纯)、其余试剂为分析纯。
2摇 方法
2.1摇 羌活化学成分含量测定
2.1.1摇 对照品
异欧前胡素(批号: 110827)购自中国药品生物制品检定所,羌活醇(批号:0773—9607)购自上海同田生
物,纯度经高效液相色谱分析大于 98%。
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图 1摇 羌活及宽叶羌活采样点空间地理分布(银为羌活采样点,荫为宽叶羌活采样点)
Fig.1摇 Collection sites of geographic distribution for N. incisum and N. franchetii
2.1.2摇 对照品溶液制备
分别精密称取 2 mg羌活醇和异欧前胡素分别溶于甲醇中,振摇使混合均匀,配制成混合对照品储备液。
4 益冰箱储存备用。
2.1.3摇 供试品溶液的制备
分别取约 2.0 g羌活、宽叶羌活样品,精密称定,加入 25 mL甲醇至具塞锥形瓶中,称重。 超声 30min处理
后补足差重。 过滤,进样前经 0.22 滋m滤膜过滤,取续滤液,准备进样。
2.1.4摇 色谱条件
XBridge C18色谱柱(250 mm伊4.6 mm伊5 滋m i.d.,Waters, USA),柱温 35 益,流速 1.0 mL / min,样品进样体
积 10 滋L。 流动相组成乙腈(A) 和 0.01%磷酸水 (B)。 检测波长 310 nm。 色谱条件如下[11,15]:0—13 min,
13%—17% A; 13—20 min, 17%A; 20—22 min, 17%—44% A; 22—31min, 44%—57% A;31— 38 min, 57%
A; 38—45 min, 57%—100% A; 45—50 min, 100% A。
2.1.5摇 线性关系考察
分别精密吸取混合对照品储备液 2、10、40、100、200、400、600 滋L 至 1 mL 量瓶中,加甲醇至刻度,按上述
色谱条件进行 HPLC分析,以各标准品的浓度为横坐标(X),峰面积为纵坐标(Y)进行线性回归,得到各线性
回归的方程。 最小检测限(LOD)和最小定量限(LOQ)定义为信噪比分别等于 3(S / N = 3)和 10(S / N = 10)时
对应的含量(表 1)。
表 1摇 羌活醇及异欧前胡素的标准曲线, LOD and LOQ
Table 1摇 Standard curve of Notopterol and Isoimperatorin, LOD and LOQ
标准品
Standard substance
标准曲线
Standard curve R
2 检测范围 / (滋g / mL)
Detection range
定量限 / (滋g / mL)
Limit of quantitation
检测线 / (滋g / mL)
Limit of detection
羌活醇 Notopterol Y= 2伊107X+10094 0.9998 0.52—626.4 0.33 0.10
异欧前胡素
Isoimperatorin Y= 3伊10
7X+34114 0.999 0.54—642.0 0.29 0.11
2.1.6摇 精密度试验
分别在 1 d和连续 3 d内吸取上述混合标准储备液 400 滋L,稀释至 1 mL,进样体积 10 滋L,在所确定的
9667摇 24期 摇 摇 摇 黄林芳摇 等:濒危高原植物羌活化学成分与生态因子的相关性 摇
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HPLC条件下重复进样 6次测定,记录各成分色谱峰面积,计算其质量分数。 结果羌活醇、异欧前胡素在 72 h
内的 RSD为 2.26%,1.71%。
2.1.7摇 稳定性试验
取上述对照品溶液,分别在 0、2、4、8、12、24、36 h,按上述测定方法进行测定,记录峰面积,各对照品色谱
峰的峰面积对应的浓度的 RSD值在 1.06%和 1.02%范围内,表明样品至少在 36 h内稳定。
2.1.8摇 重现性试验
取同一批次的样品各 6 份,按供试品溶液制备方法制备,按照上述色谱条件测定,各对照色谱峰的峰面积
在 0.14%—0.55%范围内,表明此方法的重现性良好。
2.1.9摇 加样回收率
取已知含量的同一批次的样品 6份,每份约 2.0 g,精密称定,分别精密加入一定量(相当于样品中的量)
各对照品,按供试品溶液的制备方法操作,按上述色谱条件测定,各对照品的回收率在 95.57%—99.23%范
围内。
2.2摇 生态因子与化学成分分析(PLS)
2.2.1摇 生态因子获取
登录中国气象科学数据共享服务网数据查询系统,中国地面国际交换站累年年值数据集。 包括 9 个因
素:年降水量,年平均温度,年平均最低温度,年平均最高温度,年相对湿度,日照时数,海拔,年平均风速,年平
均气压(表 2,表 3)。
2.2.2摇 生态因子与化学成分 PLS分析及产地主成分分析(PCA)
应用 simca鄄p软件对生态因子和含量数据库进行建模,考虑 p 个因变量 y1,y2,…,yp,m个自变量 x1,x2,
…,xm,首先在自变量中提取第一主成分 t1,因变量中提取第一主成分 u1,使 t1 和 u1 的相关程度达到最大,
然后建立因变量 y1,y2,…,yp于 t1的回归。 如果方程已达到满意的精度,则算法终止。 选择信息提取和解释
能力较强的主成分作为典型成分。 用 Canoco软件对化学成分数据先进行去趋势对应分析(DCA),观察模型
的整体情况,然后将环境因子数据加到排序图上,进行冗余分析(RDA)。 解读排序图,两个箭头之间的夹角
的余弦值代表了之间的相关性。 余弦值的大小代表了两者之间关系的强弱。 用 Unscrambler 结合气象数据与
化学数据进行主成分分析,找出具有代表性的因子,区划最优产地。
3摇 结果
3.1摇 羌活与宽叶羌活化学成分含量分析
图 2、图 3可见,羌活中羌活醇含量较高,异欧前胡素含量较低,而在宽叶羌活中羌活醇的相对含量较低,
异欧前胡素的含量较高。 由图 3可知,羌活与宽叶羌活在不同产地中化学含量存在明显差异,四川产羌活化
学含量较青海高。 宽叶羌活中不同产地化学含量比较,异欧前胡素含量显著高于羌活醇,尤其在甘肃产宽叶
羌活中。
图 2摇 羌活及宽叶羌活中羌活醇和异欧前胡素含量
Fig.2摇 Contents of Notopterol and Isoimperatorin of N. incisum and N. franchetii
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图 3摇 不同产地中羌活及宽叶羌活化学含量
Fig.3摇 Chemical content of N. incisum and N. franchetii in different regions
3.2摇 羌活及宽叶羌活化学成分与生态因子 PLS分析
采用偏最小二乘模型回归系数的迭代计算与辅助分析技术,通过变量投影重要性指标(VIP)来评估羌活
化学成分与生态因子关联性,值越大说明解释变量的重要程度越大。 在羌活中羌活醇和异欧前胡素的回归系
数见图 4(A、C),变量投影重要性指标 VIP 见图 4(B、D)。
图 4摇 羌活中羌活醇和异欧前胡素的生态因子回归系数(A、C)及变量投影重要性指标(B、D);x1 气压;x2 年均温;x3 年最高温;x4年最低
温;x5相对湿度;x6年降水量;x7风速;x8日照时数;x9海拔
Fig.4摇 Regression coefficient of ecological factor(A,C) and Variable importance in projection values (VIP) ( B,D) of Notopterol and
Isoimperatorin of N. incisum.x1 Air pressure;x2 Average annual Temperature;x3 Maximum annual Temperature;x4 Minimum annual
Temperature;x5 Relative humidity;x6 Annual precipitation;x7 Wind speed;x8 Sunshine duration;x9 Elevation
由图 4(A)可知,羌活中日照时数与羌活醇含量的正回归系数绝对值最大,其次是年降水量,相关度的排
序为日照时数>降水量>年最高温度>海拔>年均温度>年最低温度。 风速与羌活醇的负回归系数绝对值最大,
其次是气压和湿度。 图 4(B)的 VIP 直方图,日照时数和年降水量的权重系数与其它变量相比影响最大,其
后依次是海拔>年最高温>风速>气压>年均温>年最低温>湿度。 综合图 4(A)和(B)可知,日照时数和年降水
量是影响羌活中羌活醇含量的最主要因素,且为正相关。 海拔与年最高温度也与羌活醇呈正相关。 羌活中另
一个主要化学成分异欧前胡素的生态因子系数回归图如图 4(C)所示,日照时数与异欧前胡素的含量回归系
数为正值,其余生态因子都为负值。 其中年降水量的负回归系数绝对值最大。 年均温、年最高温、年最低温与
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异欧前胡素的负回归系数排在第二,湿度和气压的负回归系数排在第三。 图 4(D)的异欧前胡素 VIP 生态因
子直方图中,年降水量的权重系数最大排在第一,其次为年最高温抑年均温抑年最低温排>气压抑风速抑海
拔抑湿度>日照时数。 年降水量和温度因素是影响异欧前胡素含量的主要因素,皆为负相关。 通过 4 个图比
较,发现在羌活中影响羌活醇和异欧前胡素含量的生态因子呈相反的趋势,如日照和年降水量、海拔、温度与
羌活醇都为正相关,而与异欧前胡素呈负相关。
图 5摇 宽叶羌活羌活中羌活醇和异欧前胡素的生态因子回归系数(A、C)及变量投影重要性指标(B、D); x1气压;x2年均温;x3年最高温;
x4年最低温;x5相对湿度;x6年降水量;x7风速;x8日照时数;x9海拔
Fig.5摇 Regression coefficient of ecological facter ( A,C) and Variable importance in projection values ( VIP) ( B,D) of Notopterol and
Isoimperatorin of N. franchetii; x1 Air pressure;x2 Average annual Temperature;x3 Maximum annual Temperature;x4 Minimum annual
Temperature;x5 Relative humidity;x6 Annual precipitation;x7 Wind speed;x8 Sunshine duration;x9 Elevation
宽叶羌活中羌活醇和异欧前胡素的生态因子回归系数见图 5(A,C)和变量投影最要性指标 VIP 见图 5
(B,D).从图 5(A)中可看出,在宽叶羌活中海拔与羌活醇含量呈正相关,且回归系数最大,其后依次是年降水
量>风速>湿度>日照。 气压与羌活醇的负回归系数绝对值最大,呈强负相关关系,其次是年均温>年最高温>
年最低温。 图 5(B)的 VIP 直方图可见,海拔、风速和年降水量分别排在前 3 位,是影响宽叶羌活中羌活醇的
主要因素,其次为气压>年均温>年最低温>年最高温>日照>湿度,宽叶羌活中高海拔,和高风速,高降水有利
于羌活醇的积累。 结果同影响羌活中羌活醇的生态因子相一致。 图 5(C)宽叶羌活异欧前胡素的系数回归图
中,海拔的负回归系数绝对值最大。 年降水量,风速和湿度排在其次。 年最高温,年最低温,年均温负回归系
数最小。 日照时数和气压与其呈正相关。 图 5(D)中,海拔、年降水量和风速对异欧前胡素含量的影响最大。
年最高温、年均温、年最低温、湿度、气压、日照对异欧前胡素的影响排在其次。
3.3摇 不同产地羌活和宽叶羌活含量与生态因子的 RDA双向排序图
如图 6(A)所示,图中的蓝色箭头代表羌活的化学含量,红色箭头代表生态因子。 以羌活中的羌活醇为
例,其与日照时长,和平均风速的夹角分别为 琢,茁,前者是个锐角,后者是个钝角,相应的余弦值代表了之间的
相关性,羌活醇与日照时长呈现了较好的正相关,与平均风速呈现了较好的负相关。 年降水量、年平均温度、
年最高温度、年最低温度、海拔都与羌活醇呈较好的正相关。 气压、相对湿度与羌活醇呈较好的负相关,与 3.1
的研究结果相符合。 异欧前胡素与相对湿度,平均风速,气压呈现较好的正相关,与日照时数呈现微弱的正相
关,与海拔、年最高温度、年最低温度、年均温度、年降水量呈现较好的负相关,与上述结果有细微的差别,可能
是不同分析方法所致,Canoco 先对模型进行去趋势对应分析(DCA),选中合适的模型,然后采用冗余分析
(RDA)进行排序,主要采用排列方法学的生态模型。 如图 6(B)所示宽叶羌活中的羌活醇与年降水量、海拔、
风速、日照时数的夹角为锐角,呈现出良好的正相关,与相对湿度呈微弱的正相关。 并且与年平均温,年最高
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温,年最低温,气压的夹角是钝角,呈现出负相关。 异欧前胡素与气压,年最高温,年最低温,年均温夹角为锐
角,呈正相关。 与相对湿度,日照时数,年降水量,海拔的夹角为钝角,呈负相关。 与上述 PLS 结果有些差别,
虽然温度因子在两种计算方法中出现了相反的趋势,不过由于温度因子的解释变量的重要性小于海拔和年降
水量,对分析结果影响不大,主导的生态因子通过两种软件的分析结果的相同的。
图 6摇 羌活(A)和宽叶羌活(B)含量与生态因子 RDA双向排序图
Fig.6摇 RDA two鄄way rank on content and ecological factors of N. incisum(A) and N. franchetii(B)
sh,日照时数;aw,风速;alt,海拔;apr,年降水量;rh,湿度;ap,气压;agt,年均温;mht,年最高温;mlt,年最低温;
sh,Sunshine duration; aw, Wind speed; alt, Elevation; apr, Annual precipitation; rh, Relative humidity; ap, Air pressure; agt, Average annual
Temperature;mht,Minimum annual Temperature;mlt,Minimum annual Temperature
图 7摇 羌活(A)与宽叶羌活(B)化学成分含量主成分分析
Fig.7摇 PCA for content of N. incisum(A) and N. franchetii(B)
3.4摇 基于羌活化学成分的 PCA分析
利用 simca鄄p软件包对不同产地羌活中羌活醇和异欧前胡素进行主成分(PCA)分析(图 7A),发现四川
的样品主要集中在 PCA三维图的左下半部分,青海的样品主要集中在左上半部分,并且比四川的样品更为密
集。 这与采样点的分布极为相似,根据不同产地之间成分的差异能很好的区分开来。 四川产地的样本主要集
中在 PC1的一侧,说明其贡献率在第一主成分比例很高,四川产羌活的羌活醇和异欧前胡素要高于青海省,
验证了其道地产区的特点。 宽叶羌活化学成分含量 PCA分析发现,四川的产地亦主要集中在 PCA三维图的
左下半部分(图 7B)。 甘肃的产地主要集中在左上半部分,与羌活产地的分布相类似,四川产地集中在第一主
成分的一侧,表明其含量要高于甘肃产地。
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4摇 讨论
生态环境对中药材的品质有一定影响[16]。 根据产地羌活可分为川羌和西羌[9],川羌主产于四川省阿坝
藏族自治州小金、松潘、甘孜藏族自治州。 西羌主产于青海,甘肃等。 化学成分含量测定结果表明羌活中羌活
醇含量高于异欧前胡素,而宽叶羌活相反。 两种羌活的化学成分含量都以川羌最高。 羌活化学成分与生态环
境、地理分布密切相关,羌活药材品质是基于特有生态条件与栽培技术的综合体现。 诸如日照时数、年降水
量、海拔有利于羌活中羌活醇含量的积累,而年降水量与海拔则不利于异欧前胡素含量的积累,从而影响药材
品质。
4.1摇 活性成分与日照时数生态因子的关系
活性成分与日照时数均呈正相关关系。 通过对图 4(A,C)比较发现,日照时数与羌活中羌活醇的正回归
系数大于异欧前胡素,而在图 5(A,C)宽叶羌活中,日照时数与羌活中羌活醇的正回归系数小于异欧前胡素。
羌活为短日照植物,怕强光,羌活与宽叶羌活对光照的适应能力均较强,同一海拔地区的自然光强平均值介于
21000—28000lx,羌活植株在该地区上方的光强平均介于 1080—1320lx[17],这与其在弱光的生长条件下相吻
合。 研究表明[18],羌活的表观量子率显著高于宽叶羌活,说明羌活对弱光的利用能力强于宽叶羌活。 羌活较
宽叶羌活多生长在较高的海拔,其多分布在较为隐蔽和冰冷的生境中,而宽叶羌活生长在相对较为开阔、光照
较好的灌丛或者针阔混交林一带,即隐蔽的生境下弱光更弱,曝露的生境中强光更强。 高海拔时羌活接受弱
光日照时数长,羌活醇的积累高于异欧前胡素。 而在相对海拔较低时,宽叶羌活接受强光日照时数长,异欧前
胡素的富集高于羌活醇。 羌活醇与异欧前胡素累积与光照强弱的相关性,有待进一步研究。
4.2摇 活性成分与年降水量、海拔生态因子的关系
通过图 5(A,C)比较发现,年降水量及海拔均能促进羌活及宽叶羌活中羌活醇含量积累,不利于异欧前
胡素积累。 羌活主要分布在高海拔地区(3700m以上),降水多,有利于羌活醇含量积累。 宽叶羌活则主要分
布在 1600m中海拔区,海拔、年降水量相对较低,有利于异欧前胡素的富集。 四川为羌活道地产区,尤以小
金、理县、黑水、道孚、炉霍等县较多,该地区属亚热带气候,高原地形,降水量大,空气湿润,季节变化及昼夜温
差大。 适宜种植羌活。 在川西高原川藏交界的一些河谷、甘南和青海等省的部分耕地充足,光热条件优越的
低海拔地区适宜种植宽叶羌活。
综上所述,本文首次应用 PLS, RDA双序排序等方法分析了生态因子对含量的影响以及相关性。 揭示了
日照时数、年降水量及海拔对羌活、宽叶羌活中活性成分累积起重要作用。 探讨了弱光更利于羌活醇含量积
累,强光适于异欧前胡素累积。 在一定范围内,海拔越高,年降水量越大,越能促进羌活醇的积累,而不利于异
欧前胡素含量富集。 研究结果对保护濒危高原药用植物羌活、加强引种栽培及其资源可持续发展提供科学
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粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤 灾燥造援猿猿袁晕燥援圆源 阅藻糟援袁圆园员猿渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠冤
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孕燥责怎造葬贼蚤燥灶 凿赠灶葬皂蚤糟泽 葬灶凿 凿藻灶泽蚤贼赠 燥枣 月葬糟贼则燥糟藻则葬 凿燥则泽葬造蚤泽 渊匀藻灶凿藻造冤 蚤灶 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 澡葬遭蚤贼葬贼泽 在匀耘晕郧 杂蚤灶蚤灶早 渊苑远怨怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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郧藻灶藻贼蚤糟 凿蚤增藻则泽蚤贼赠 葬灶凿 阅晕粤 枣蚤灶早藻则责则蚤灶贼 燥枣 孕造藻蚤燥遭造葬泽贼怎泽 遭赠 陨杂杂砸 匀哉粤晕郧 杂澡怎躁怎灶袁 悦匀耘晕 蕴蚤早怎葬灶早袁 载陨粤韵 再燥灶早贼葬蚤袁 藻贼 葬造 渊苑愿远猿冤噎噎噎
悦燥皂责则藻澡藻灶泽蚤增藻 藻增葬造怎葬贼蚤燥灶 燥灶 责澡燥贼燥泽赠灶贼澡藻贼蚤糟 葬灶凿 枣造怎燥则藻泽糟藻灶糟藻 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 蚤灶 泽藻藻凿造蚤灶早泽 燥枣 源 凿则燥怎早澡贼 则藻泽蚤泽贼葬灶糟藻 泽责藻糟蚤藻泽
蕴哉 郧怎葬灶早糟澡葬燥袁 载哉 允蚤葬灶曾蚤灶袁 载哉耘 蕴蚤袁 藻贼 葬造 渊苑愿苑圆冤
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杂贼燥糟噪 凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻 燥枣 悦燥藻造燥皂葬糟贼则葬 葬灶贼蚤择怎葬贼葬 遭葬泽藻凿 燥灶 灶怎糟造藻葬则 渊陨栽杂圆冤 葬灶凿 皂蚤贼燥糟澡燥灶凿则蚤葬造 渊员远杂 则砸晕粤冤 阅晕粤 泽藻择怎藻灶糟藻 葬灶凿 泽藻糟燥灶鄄
凿葬则赠 泽贼则怎糟贼怎则藻 酝耘晕郧 载怎藻责蚤灶早袁 杂匀耘晕 载蚤灶袁 在匀粤韵 晕葬灶葬袁 藻贼 葬造 渊苑愿愿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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园员怨苑 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿猿卷摇
叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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标准刊号院陨杂杂晕 员园园园鄄园怨猿猿摇 摇 悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝
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通讯地址院 员园园园愿缘 北京海淀区双清路 员愿号摇 电摇 摇 话院 渊园员园冤远圆怨源员园怨怨曰 远圆愿源猿猿远圆
耘鄄皂葬蚤造院 泽澡藻灶早贼葬蚤曾怎藻遭葬燥岳 则糟藻藻泽援葬糟援糟灶摇 网摇 摇 址院 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
本期责任副主编摇 丁摇 平摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
第 猿猿卷摇 第 圆源期摇 渊圆园员猿年 员圆月冤
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤摇渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠袁杂贼葬则贼藻凿 蚤灶 员怨愿员冤摇灾燥造郾 猿猿摇 晕燥郾 圆源 渊阅藻糟藻皂遭藻则袁 圆园员猿冤
编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
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