全 文 ：第 21 卷　第 2 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2001年　4 月
Vol.21　No.2　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Apr., 　2001
高山红景天年龄与根部红景天甙含量的关系
吴双秀　尚辛亥　戴绍军　阎秀峰＊＊
(东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室 ,哈尔滨　150040)
摘　要　对 1998年 8月和 1999年 7月采自吉林省长白山自然保护区内共 14个天然居群和人工
栽培于黑龙江省大兴安岭的高山红景天的年龄和根部红景天甙含量的关系进行了研究。高山红
景天的年龄根据其根茎上芽磷痕的数量判断 。结果表明 ,人工栽培的高山红景天的年龄与其根部
红景天甙的含量呈显著正相关 ,而长白山自然保护区内自然生境下的高山红景天 ,其根部的红景
天甙含量与年龄的正相关性则较弱 。
关键词　高山红景天;红景天甙;年龄
The Relationship between the Age and Salidroside Content
in the root of Rhodiola sachalinensis
＊
WU Shuang-x iu　SHANG Xin-hai　DAI Shao-jun　YAN Xiu-feng ＊＊
(Open Research Laboratory of Fo rest Plant Ecology , Nor theast Forestry University , Harbin 150040)
Abstract　The study w as carried on the relationship betw een the age and salidroside content in the
root of Rhodiola sachalinensis , which w ere collected f rom 14 populations in field in the Nature
Preservation of Chang Bai Mountain , Jilin Province in August 1998 and July 1999 and from a nursery
garden of Da Xing An Ling Area , Heilongjiang Province in 1999 , separately.The age w as judged ac-
co rding to the numbers of bud scale scar on the rhizome of Rh.sachal inensis.The age and salidro-
side content in the root of Rh .sachal inensis cultivated in the nursery g arden has the closely positive
correlation , but has the less positive correlation in field in Chang Bai M ountain.
Key words　Rhodiola sachalinensis;salidroside;age
　　植物次生代谢产物为人类的生活 、生产提供丰
富多彩的原料 ,广泛地用作药物 、香料 、调味料 、食品
添加剂和染料等[ 1 ～ 4] 。虽然一些天然化合物已经
能够通过人工方法合成 ,但是 ,更多的有价值的重要
化合物还是依靠从植物体中提取[ 5 ,6] 。尤其是在医
药工业上 , Lambie(1990)[ 7]报道现在使用的药用生
物碱(medicinal alkaloids)中有 24 种来源于植物提
取物 。据估计 ,目前市场上 25%的药物来自植物代
谢的产物 ,产值达到 226亿美元 ,预计到 2002 年可
达307亿美元[ 8] 。人类将在很长的一段时间内继续
依靠植物提供这些有价值的次生代谢物质。其原因
主要是:1 ,这些物质不但天然产量少 ,而且多具有旋
光性(也叫手性 , chiral),用人工方法很难合成或合
成物的纯度小[ 4] ;2 ,许多新的活性物质正在被不断
地从植物体中发现 ,它们不仅被人们直接利用 ,而且
是合成其他更具潜力的新型药物的原料[ 9] 。近年
的消费趋势也表明人们更乐意接受天然食品添加剂
和香料 ,这就使得来自植物代谢的天然化合物更加
第一作者简介:吴双秀(1972-),女 ,博士研究生 ,主要从事植物生理生态学研究工作。
国家自然科学基金资助项目(No.39700013)。
＊＊通讯作者(Au thor for correspondence)
收稿日期:2001-3-6
珍贵 。
高山红景天(Rhodiola sachalinensis A.Bor)是
景天科(Crassulaceae)红景天属(Rhodiola L.)的珍
贵药用植物 ,分布在中国吉林省长白山地区和黑龙
江省的张广才岭东南部的 1500 ～ 2400m 的高山地
带 ,生活环境恶劣 ,种群扩展受到限制 ,资源濒于匮
乏[ 10 , 11] 。以红景天甙(salidroside)为主的次生代谢
产物具有抗疲劳 、抗缺氧 、抗衰老及抗辐射等显著功
效 ,是在军事医学 、航天医学及运动医学上有十分重
要应用价值的环境适应药物[ 12 ～ 14] 。
近 30年来 ,为了保护珍贵野生药用植物资源和
提高更有价值的次生代谢物质的产量 ,次生代谢物
质的生物合成途径和代谢特征的研究越来越受到关
注[ 4] 。虽然植物次生代谢产物在植物体中的生理
作用现在并不十分清楚 ,但许多研究表明 ,植物次生
代谢的积累与植株的生理年龄[ 15 ～ 17] 、细胞分化 、组
织类型(t issue type)、发育阶段和环境因素的关系特
别紧密[ 1 ,4] 。例如 ,在 Ammi visnaga (Apiaceae)的
幼苗中仅通过 polyketide代谢途径合成少量的 fura-
nochromes ,而在开花结实的成年阶段通过 phenyl-
propane代谢途径积累大量的 pyranocoumarine 脂类
化合物[ 1] 。某些次生代谢物质只有在花粉成熟时
才能被合成[ 18] 。本文主要研究高山红景天根部红
景天甙含量与植株年龄的关系 ,以了解红景天甙积
累特点 ,对于指导高山红景天药材采收和人工引种
栽培高山红景天时提高红景天甙产量具有重要的参
考价值。
1　实验地自然概况
1.1　长白山野外实验地[ 13]
长白山自然保护区位于我国东北东部吉林境
内 ,本区地貌形态复杂多样 ,山高岭峻 ,一般海拔多
在 800 ～ 1000 m 以上 ,相对高度在 500 m以上。
长白山地区临近日本海 ,气候具有海洋型(湿润
型)温带季风气候的特征。由于地处中纬偏高的位
置 ,地表单位面积所获得的热量较少 ,所以春季温度
偏低 ,短暂;夏季温暖而多雨;秋季凉爽多晴朗天气;
冬季漫长而寒冷 。但夏季却能获得丰富的日照射量
和较长的白昼 。太阳辐射总量一般为 460 ～ 502 千
焦/cm2 ,作物生长期为 100 ～ 138 kJ/cm2。本区年
平均气温为 2 ～ 4℃, 7 月份最热的平均温度不足
10℃,一月份绝对最低温度可达-40.2℃。全年降
水量在800 mm 左右 ,多发生在 6 、7 、8 、三个月 ,约占
全年降水量的 60%左右。
1.2　大兴安岭人工栽培实验地[ 19]
大兴安岭林区是我国最靠北的一个林区 ,跨北
纬46°26′～ 53°34′,东经 119°30′～ 127°。全区北低
南高 ,北部海拔高度为 700 ～ 800m ,中部高约 1000
～ 1200m ,南部高约 1200 ～ 1500m 。
大兴安岭地区属寒温带季风区 。冬季漫长而寒
冷 ,一月份平均气温-20 ～ -30℃,七月份平均气温
17 ～ 20℃,日温持续≥10℃的时期为 70 ～ 100天 ,全
年平均温度为-2 ～ -4℃。年温差大。在寒冷而干
燥的蒙古高压下 ,全区气候干燥 , 相对湿度 70 ～
75%,全年降水量为 350 ～ 500mm ,主要集中在夏
季 ,占全年降水量的 85%～ 90%。区内各地的水热
条件亦有一定的差异 ,主脉东侧因为可以接受较多
的东南湿气流 ,降水量较大;而西侧因直接受蒙古-
西伯利亚气流的影响而较干冷 。
2　研究方法
2.1　野外实验样地的选择及样品采集
1998年 8月和 1999年 7 月分别于吉林省长白
山自然保护区内按不同海拔高度和不同生境选择采
样样地。
天文峰样地:海拔 2300m ,位于长白山天文峰的
高山苔原带。
树线样地:海拔 2000m ,位于森林与苔原交界的
苔原地带 。
温泉样地:海拔 1800m ,位于温泉附近的岳桦林
旁。
岳桦林样地:海拔 1700m ,位于温泉附近的岳桦
林下
松江河 1样地:海拔 2350m ,高山苔原带。
松江河 2样地:海拔 2100m ,高山苔原带。
松江河 3样地:海拔 2000m ,高山苔原带。
1998年每个样地采集高山红景天植株样品为 3
～ 5株。1999年每个样地采集高山红景天植株样品
为 6 ～ 30株不等。
样品采集时注意保持植株的完整性 ,根部附带
一定量的土壤置于简易冷藏箱内带回实验室 。迅速
确定植株的年龄 、测定植株高度 、地上茎数和果实数
量 、成熟度 。再将植株的根部洗净 、烘干 、密封干燥
保存 ,用于红景天甙含量的测定 。样本选取的同时
考虑样本生长的小生境的典型性 、同一种群小生境
的一致性 、代表性及植株生长状态和发育阶段等多
方面因素 。
2.2　人工栽培高山红景天样品观测
1999年从 5月初至 9月末 ,在大兴安岭高山红
景天人工栽培地中每 30天左右采集一次生长 1 ～ 4
2532 期　　　　　　　　　　　　　　吴双秀等:高山红景天年龄与根部红景天甙含量的关系
年的高山红景天样品 ,测定根部红景天甙含量 。
2.3 红景天甙年龄的测定
高山红景天年龄的确定是依据其根茎上的芽鳞
痕的多少来判断[ 20] 。高山红景天为多年生草本植
物 ,根部粗壮 ,宿存 ,根部与地上植株靠多年生的根
茎连接。每年冬季 ,地上部分的茎叶枯死 ,在多年生
的根茎顶端留下痕迹 。根茎上有休眠芽 ,在芽鳞的
保护下越冬 ,到第二年春天萌发并长成新的地上植
株。到了冬季 ,地上植株又枯死 ,在根茎上又留下一
圈痕迹。根据根茎上痕迹的多少可以判断高山红景
天的年龄。有时 ,高山红景天的地上植株可能会因
为干旱 、病虫害或人为破坏的干扰而未到冬季就死
亡 ,根茎上的其他休眠芽又萌发出新的地上植株而
接续生长至冬季再枯亡 ,这样在同一年中会留下多
于一圈的芽磷痕 ,给准确的年龄判断造成干扰 。由
于本实验的高山红景天样品采自于然保护区内 ,人
为干扰的机会很少 ,仅剩下自然因素对高山红景天
生长的影响 ,大大降低了年龄判断误差的机会 。因
此 ,用此种方法可以较准确地判断野生高山红景天
的生长年龄。
2.4　红景天甙含量测定
采用王洋等[ 21]的方法用高效液相色谱法测定
高山红景天含量 。
3　结果与分析
3.1　自然生境下高山红景天年龄与根部红景天甙
含量的关系
为了消除不同居群间环境差别的影响 ,每个居
群分别分析高山红景天年龄与根部红景天甙含量的
关系 。对 1998年 8月采集的年龄为 2 ～ 9年之间的
样品进行分析发现 ,高山红景天根部红景天甙的含
量随年龄增加而升高 ,在年龄约为 9年左右时 ,红景
天甙含量达到很高水平 ,为 0.903%～ 0.994%。植
株的年龄为 12 ～ 15年时 ,根部红景天甙水平下降至
0.465%(表 1)。在此次采集样品过程中 ,没有采到
9 ～ 12 年生的植株 ,所以无法知道在这一年龄段的
高山红景天根部红景天甙积累的水平。根据年龄为
2 ～ 9年和 12 ～ 15年的植株的红景天甙含量的变化
特点 ,推测其根部红景天甙含量可能在 10年左右时
达到最高水平 。此次采样每个实验样地中采样数量
只有 3 ～ 5株 ,对于统计分析红景天甙与年龄的相关
性来说 , 样本数量过少 , 结果缺乏可信度 。于是 ,
1999年 7月在长白山自然保护区相应的实验样地
内又进行了较大量的高山红景天植株样品采集 ,收
集了代表不同海拔高度 、不同光照条件和不同土壤
条件的样地共 6个。将每个实验地中的植株年龄与
根部红景天甙含量进行线性回归分析(图 1),发现
无论在何种立地环境的样地中 ,植株年龄与红景天
甙都呈现出一定程度的正相关性 。不过相关系数
(R2)最大的只有 0.0618 ,表明这种正相关性较弱 。
　　表 1 1998年 8月采集于长白山自然保护区内的高山红景天年龄与根部红景天甙的关系
Table 1 The relationship between the age and salidroside content in the root of
Rh .sachalinensis in the Nature Preservation of the Chang Bai Mountain , in August 1998.
样地及海拔
Plo t and
altitude / m
年龄
Age
/ year
植株高度
Height of plant
/ cm×stems
生长状况
Grow th
situation
样品保存情况
Preservation
红景天甙含量
Salidroside content
/ %
天文峰样地 12 ～ 15 10 ～ 18 ×3 健壮 较好 0.465
2300m 8 ～ 9 12 ～ 16 ×6 健壮 好 0.994
5 ～ 6 8 ～ 15 ×4 健壮 好 0.510
7 ～ 9 34～ 38×5 健壮 良好 0.903
树线样地 6 ～ 8 11～ 15×3 壮 良好 0.519
2000m 6 ～ 8 11 ～ 27×10 健壮 较好 0.489
5 ～ 7 12 ～ 27×14 健壮 好 0.253
5 ～ 7 20～ 24×5 健壮 一般 0.341
3 ～ 5 10～ 30×3 健壮 良好 0.301
温泉样地 3 ～ 4 20～ 24×7 健壮 较好 0.288
1800m 3 ～ 4 7 ～ 13×2 健壮 良好 0.233
2 ～ 3 7 ～ 14 ×5 健壮 良好 0.144
岳桦林样地 7 ～ 8 11～ 14×3 良好 良好 0.368
1700m 6 ～ 7 10～ 15×2 良好 好 0.502
5 ～ 6 12～ 23×7 良好 好 0.306
254 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　21 卷
图 1　长白山野生高山红景天植株年龄与根部红景天甙的相关性
Fig.1 The relationship between the age and salidroside content in the root
of Rh.sachalienesis of Chang Bai Mountain
3.2　栽培条件下高山红景天根部红景天甙含量与
年龄的关系
为了近一步证实高山红景天根部红景天甙与年
龄的关系 ,于 1999 年 5月初至 9 月末 ,对大兴安岭
人工栽培的 1 ～ 4年生的高山红景天根部红景天甙
含量进行了跟踪测定 。采样时间约每一个月左右一
次 ,从春末至秋末的一个生长季节中 ,一共采集了 6
次数据(图 2)。结果表明在所有季节中 ,年龄大的
植株根部红景天甙的积累都比年龄小的高 ,尤其是
年龄为 3 ～ 4年生的植株(0.29%～ 0.38%),远比 1
年生植株中红景天甙含量高(0.11%)。在各个生育
时期 ,不同年龄间的植株根部的红景天甙含量间的
差别都特别显著 ,红景天甙含量与年龄之间表现出
明显的相关性(各个生育时期的相关系数分别为 0.
8611 、0.9188 、0.9602 、0.8360 、0.8739 、0.9762)。由
于人工栽培的高山红景天长到 4年时就收获 ,所以
更高年龄的高山红景天根部的红景天甙积累的趋势
还不清楚 。
4　讨论与结论
植物次生代谢不仅有日变化[ 22] 、年变化[ 23] 规
律 ,还受周围温度 、光照[ 23] 和土壤条件[ 1 ,4]等的影
响。在大兴安岭林场中栽培的高山红景天与长白山
自然保护区内野生的相比 ,由于人为的经营管理 ,土
壤条件比较均一 ,光照条件一致 ,气候条件稳定 ,而
且大大减少了病虫害等对高山红景天个体的不良影
响 ,个体间的生长发育比较一致 。在这样相对一致
的外界环境条件下 ,环境因素对所有植株的影响是
2552 期　　　　　　　　　　　　　　吴双秀等:高山红景天年龄与根部红景天甙含量的关系
一致的 ,植株年龄对红景天甙积累的影响就很明显
的反映出来。因此人工栽培的高山红景天根部的红
景天甙含量与植株的年龄呈现明显的相关性 ,而在
图 2　栽培条件下的 1～ 4 年生高山红景天在一年中根部红景天甙含量与年龄的关系
Fig.2　The relationship between the age and salidroside content in the root
of Rh.sachalinensis of 1～ 4 year s old in cultivated condition during one year
长白山自然环境中的相关性较弱。
植物次生代谢与植物细胞分化有密切关系[ 15] 。
通常 ,植物的形态分化与生物化学分化是紧密相联
的[ 16 , 17] 。植物组织和细胞培养的研究结果表明 ,大
多数能够生产植物次生代谢物质的愈伤组织并不是
形态 、结构均一的薄壁组织 ,而是具有一定分化程度
的愈伤组织块[ 25] ;远离分生组织的细胞能产生较多
的次生代谢物质[ 25] ;对 Lupinus 属和 Cyt isus 属等
植物的研究发现 ,喹嗪(quinolizidine)含量在分化的
组织中是在脱分化的细胞中的 2 ～ 3 倍[ 1] 。Fura-
nochromes(呋喃类色素)在 Ammi visnaga 幼苗中几
乎不积累 ,而在开花结实的成年植株中可以大量被
合成[ 1] 。经过对烟草(Nicotiana tobacum)的研究发
现 ,参与植物次生代谢物质合成酶的酶谱在植物生
长发育不同阶段 ,其活性表达不同 ,在分化的成熟细
胞中活性最大[ 26] 。Hilton(1988)也报道了次生代谢
物质是在细胞成熟期后开始积累[ 27] 。植株处在幼
苗时期时 ,各器官中的分生组织占主要成分 ,高度脱
分化的分生组织不利于次生代谢物质的合成和积
累。因此 ,幼苗阶段的高山红景天根部红景天甙含
量很低 。随着植株年龄的增长 ,细胞不断分化并成
熟 ,次生代谢物质的合成不断增加并积累。这可能
是高山红景天根部中红景天甙含量随年龄增长而升
高的原因。当植株的年龄达到一定时 ,生理代谢能
力减弱 ,次生代谢物质的合成减少 ,而且代谢物质的
降解速度加快 ,可能导致了过高年龄的高山红景天
根部红景天甙的含量下降 。
经过分别对生长在长白山自然保护区内的野生
高山红景天和大兴安岭林场内人工栽培的高山红景
天根部红景天甙含量与年龄的关系的分析 ,发现在
自然生境中的高山红景天根部红景天甙含量与年龄
呈现弱的正相关 ,在人工栽培条件下的则呈现明显
的正相关。在一定年龄阶段内 ,高山红景天植株根
部的红景天甙含量随年龄增高而升高。在生长至
10年左右时 ,红景天甙含量达到最高 ,之后红景天
甙含量又开始下降。因此 ,在人工种植高山红景天
和采收药材时应该注意植株的年龄 。
参　考　文　献
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