全 文 :收稿日期:!""#$%%$"& 接受日期:!""’$"($%)
基金项目:国家科技支撑计划“有效恢复中药材生产立地条件与土壤微生态环境修复技术研究”项目(!""*+,-"&+".)资助。
作者简介:汪斌(%&’%—),男,安徽安庆人,硕士研究生,主要从事食品质量与安全—中药材方向。/01234:56"")7 891: ;91
!通讯作者 <=4:"!($’).&*!"’,/01234:>23?@7A?2B: =>B: ;A
铜、锌对丹参产量和品质的影响
汪 斌%,郭亚勤%,谈献和.,王康才!,刘德辉%,代静玉%!
(%南京农业大学资源与环境科学学院,江苏南京 !%""&(;!南京农业大学园艺学院,江苏南京 !%""&(;
.南京中医药大学药学院,江苏南京 !%"")*)
摘要:通过砂培试验研究了铜、锌对丹参根重、丹参根中 .种丹参酮的含量及其累积量的影响以及铜、锌在丹参体
内的迁移与分布规律。结果表明,丹参根重和 .种丹参酮的含量及累积量均随着铜、锌处理水平的提高而增加。
丹参根重的增加幅度以生长初期为最大,末期为最小;而丹参酮的累积量的增幅则以生长初期和前期最大。对 .
种丹参酮含量的动态监测表明,铜、锌处理后 *" >,.种丹参酮含量最低,随着时间的推移,丹参酮的含量逐渐增大,
到 %!" >达到高峰期,%(" >时又开始下降。丹参地上部和地下部铜、锌的含量均随处理浓度增高而增大,而且铜、
锌主要累积在丹参地下部分。另外,地上和地下部铜、锌的含量均随时间的推移而表现为先增大后减小,处理后
%(" >时达到最大值,%’" >时则稍有降低。
关键词:丹参;铜;锌;砂培;丹参酮类物质
中国分类号:C(*#D( E . 文献标识码:, 文章编号:%""’$("(F(!""&)"%$"!%%$"’
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丹参( 5-$12-% 32$42#++@2I-% +BAP=)是一种重要的 中药材,为唇形科鼠尾草属植物,具有活血祛瘀,调
植物营养与肥料学报 !""&,%((%):!%%$!%’
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
]42A8 HB8T3839A 2A> ^=T8343Z=T C;3=A;=
经止痛,清热安神等功效[!],广泛分布于华北、华东、
中南、西北以及西南地区。应用丹参药物及其所含
药用成分进行防病、治病日趋增多,野生资源已远
不能满足日益增多的丹参药材用量的需求,栽培丹
参弥补了野生资源的不足。近年来,为了提高栽培
丹参的产量和品质,药农将施肥作为途径之一。但
是施肥普通存在重化肥轻有机肥,重氮肥轻磷、钾
肥,重大量元素,轻中、微量元素的现象,这常使丹参
枝叶繁茂,丹参根产量不高,丹参酮含量偏低["]。
韩建萍等[#]通过盆栽和大田的试验研究表明,施用
铁、锰、锌和铜等微肥有利于丹参酮 $$%的累积;而
硼肥不利于丹参酮 $$% 的累积。赵海燕[&]研究认
为,施用氨基酸螯合微肥,能显著提高丹参酮 $$%含
量,但是对丹参酮!、隐丹参酮的影响不显著。虽然
这些研究就微量元素对丹参的有效成分的影响做出
了一些探究,但并未就微量元素对丹参产量和有效
成分产生影响的浓度范围和微量元素对丹参的安全
性影响做出评价。本研究以铜、锌为试材,通过砂培
试验来研究其对丹参的产量与品质的影响,旨在为
丹参的优质高产提供理论依据。
! 材料与方法
!"! 试验材料
丹参种苗来自山东临朐县丹参种苗基地。选用
黄沙做基质,加入 !’(的蛭石充分混匀,黄沙用自
然水冲洗。测得基质 )* 为 +,!,速效 - 为 .,".
/0 1 20、速效 3 为 ’,#4 /0 1 20、速效 5 为 #4,+4
/0 1 20,67、89、:、8;、<=、>9分别为 ’,"’、’,#"、’,’#、
’,’!、’,’"、’,’& /0 1 20。营养液配方,即每升(?)
*;@0A@9B营养液中含成分:C&4 /0 <@(-D#)·&*"D、
E’+ /0 5-D#、!#E /0 5*"3D&、&C#/0 80FD&·+*"D。
!"# 试验设计
根据预备试验(水培)的结果:外源施入的铜、
锌能对丹参根中 #种丹参酮的累积产生影响,但当
铜、锌浓度达到 !,4 /0 1 ?时就会对丹参产生毒害作
用,并结合江苏省土壤中有效微量元素对作物产生
作用的浓度范围,本试验设铜、锌处理各 &个水平,
即施入铜(<=)的含量为 ’、’,"、’,&、’,. /0 1盆;施
入锌(>9)的含量为 ’、’,4、!,’、!,4 /0 1盆。每月施 !
次,共计 E次,其累积施入量见表 !。
表 ! 试验处理中施入 $%、&’的累积浓度(() * +))
,-./0 ! ,10 -22%(%/-345’ 56 $%、&’ 25’20’37-345’ 4’ 370-3(0’3
浓度(/0 1 );G) 处理后天数 H@IJ @KG7L GL7@G/79G(B)
<;9M79GL@GN;9 #’ E’ C’ !"’ !4’ !.’
<= ’,’ ’,’’ ’,’’ ’,’’ ’,’’ ’,’’ ’,’’
<= ’," ’,’& ’,’+ ’,!! ’,!4 ’,!. ’,""
<= ’,& ’,’+ ’,!4 ’,"" ’,"C ’,#E ’,&&
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>9 !,’ ’,!. ’,#E ’,44 ’,+# ’,C! !,’C
>9 !,4 ’,"+ ’,44 ’,." !,’C !,#E !,E&
选用高 "# M/,直径 "’ M/的塑料盆,每盆装入
4,4 20基质。于 "’’E年 4月 !!日,选育长势一致的
丹参苗,移栽入盆,每盆 !株,.处理共 !&&盆。先后
用水和 ! 1 .、! 1 E、! 1 &、! 1 "、全浓度的 *;@0A@9B营养液
浇泼,驯化 #周后,于 E月初开始浇灌处理。每次每
盆浇灌 *;@0A@9B 营养液 !?,并将微量元素溶于
*;@0A@9B营养液中浇灌入盆。每次每盆中 <=、>9的
施入量按设计要求进行。为了保证丹参的正常生
长,在铜、锌的各处理中分别施入 67 .,"4、89 ",.#、
: ’,C"、8; ’,"! /0 1盆。另外,由于铜处理中缺少
锌,锌处理中缺少铜,因此在各铜处理中每次施 >9
!,’ /0 1盆,在各锌处理中每次施 <= ’,& /0 1盆。试
验期间保持基质水分为田间持水量的 E4(!+’(。
!"8 测定项目与方法
分别于处理后 #’、E’、C’、!"’、!4’、!.’ B时破坏
性采样(每次每处理 # 盆)。测定生物学性状指标
后,采集丹参根部分样品,用液氮冷冻 " O后,放入
冷藏柜储存,待测酶活性;剩下的丹参根样品,置 C’
P下杀青 #’ /N9,4’P烘干,粉碎过 ’,4 //筛,用封
口袋避光保存。
丹参中铜、锌的含量:用硝酸Q高氯酸消煮,原
子吸收法(R@SN%9T""’ 原子吸收分光光度计)测
"!" 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !4卷
定[!]。
根部丹参酮(丹参酮 ""#、丹参酮 "、隐丹参酮)
的含量用甲醇 $ 二氯甲烷(分析纯)超声萃取,用
%&’($高效液相色谱仪,日本岛津公司,’($)*#泵,
+&,$)*#- 紫外检测器,./0123451 (67 色谱柱()!*
88 9 :;< 88,!!8)测定
[<]。
试验数据差异显著性检验用 ,/=0>= 法。
! 结果与分析
!"# 不同铜、锌水平对丹参根产量的影响
在 <个取样中,丹参根重均随 (/、?=水平的提
高而增大(表 ))。为了以下叙述方便,将丹参生长
期人为划分为初期(处理后 @*!<* A)、前期(处理后
<*!B* A)、中期(处理后 B*!6)* A)、后期(处理后
6)*!6!* A)、末期(处理后 6!*!67* A)! 个时期。
从表 )可看出,丹参生长的中期、后期、末期,施 (/、
?=处理丹参根重与对照存在显著差异;而生长初
期、前期,只在 (/ *;7和 ?= 6;!水平时,丹参根重与
对照的差异才达显著水平。另外,与对照比较,从处
理后 @*!67* A的 <个取样期,施 (/处理丹参根重
分别增加 7*C! )*DC、7C! )7C、B:C! 6@7C、
度的 (/、?=能大幅提高丹参根的重量。
表 ! 铜、锌对丹参根重的影响($ % &’(,)*)
+,-./ ! 011/2( ’1 34 ,56 75 ’5 !"#$%"& ’%#(%)**+%,"& 8’’( 9/:$;(
浓度(8E F G3H) 处理后天数(A),>I4 >JH2K HK2>H82=H
(3=02=HK>H53= @* <* B* 6)* 6!* 67*
(/ *;* *;:! L *;6* 0 :;<< L *;:B M D;B! L *;<< 0 6);D< L 6;@< A ));!< L 6;B* A @);:: L );*B A
(/ *;) *;76 L *;*< M !;*6 L *;@* M 6!;:) L *;76 M )6;!@ L 6;7* 0 @!;@* L );!D 0 :7;76 L @;*6 0
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(/ *;7 6;@7 L *;@* > !;B! L *;@! > 67;B* L 6;*) > @!;6B L );)< > !6;:: L @;)! > D!;7! L :;:: >
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?= 6;* 6;*< L *;6! M !;*7 L *;D! >M 6:;D6 L 6;*7 > )@;B! L 6;@@ M @:;7< L );:D M !@;*6 L @;*) >
?= 6;! 6;!) L *;@! > !;B! L *; 6!;*6 L *; )B;6! L ); :6;B6 L @;67 > !7;7@ L @;:< >
注(.3H2):同列中不同小写字母表示差异达 !C显著水平,下同 ,5JJ2K2=H 12HH2K4 5= HN2 4>82 031/8= 82>= 45E=5J50>=H >H !C 12O21 P -N2 4>82 M213QP
表 )还表明,随着丹参生长时间的延长,其根重
逐渐增大,处理后 67* A时达到最大;但增加幅度则
以生长初期为最大,末期为最小。丹参生长初期(@*
!<* A),(/、?=处理,丹参根重分别增长了 @;@!
B;:、);B!7;7倍;而在丹参生长末期(6!*!67* A),
则只增长了 *;:!*;!、*;@!*;!倍。这可能是由于
在丹参生长的初期和中期,它对营养物质的需求量
大,因而施入的 (/、?=能大大促进其生长,使得丹参
根重增幅较大;而生长末期由于丹参自身的衰老,
对营养物质的吸收减少,施入的 (/、?=对其生长的
影响较小,根重增幅降低。
!"! 不同铜、锌水平对丹参根中 <种丹参酮含量的
影响
表 @看出,@ 种丹参酮的含量均随 (/、?= 水平
的提高而增大。其中,以施入最高水平的处理,@种
丹参酮的含量与对照比较存在显著差异,只有施 (/
处理后 @* A时,隐丹参酮含量差异不明显。从处理
后 @* A到 67* A 的 <个取样期,施 (/处理丹参根中
隐丹参酮、丹参酮"、丹参酮##的含量分别比对照
增加
@种丹参酮的含量,且对隐丹参酮、丹参酮##的含
量影响更显著。
相同处理水平 <个采样时间比较,处理后 <* A
时 @种丹参酮含量最低,随着时间的推移,含量逐渐
增大,到 6)* A时达到高峰期,6!* A时又开始下降。
说明 @种丹参酮的含量与丹参的生长时期关系密
切。有研究表明,根直径的大小与丹参酮##的含
量呈负相关[D]。在丹参酮##含量高峰期,丹参根
系尚未膨大,单位重量的根表皮面积相对较大,所以
丹参酮##的含量高。随着根径长粗,丹参酮##
的含量逐渐降低。本试验 @种丹参酮的含量呈现先
增后降的趋势,处理 6)* A 后达到高峰期,6!* A 后
@6)6期 汪斌,等:铜、锌对丹参产量和品质的影响
开始下降,可能就是由此原因所致。韩建萍[!]等人
就微量元素对丹参的生长发育以及有效成分的影响
结果表明,丹参酮!"在丹参苗移栽 #$% &后达到最
大值,随后又开始下降,这也与本试验结果基本一
致。
表 ! 铜、锌对丹参根中 !种丹参酮含量的影响(")
#$%&’ ! ())’*+ ,) *,--’. $/0 12/* ,/ +3.’’ +$/432/,/’4 *,/+’/+4 2/ !"#$%"& ’%#(%)**+%,"& .,,+
丹参酮种类 浓度(’( ) *+,) 处理后天数 -./0 .1,23 ,32.,’24,(&)
5.40674+42 ,/*20 8+4924,3.,7+4 !% :% ;% #<% #$% #=%
隐丹参酮 8> %?% %?#$# @ %?%<# . %?%#A @ %?%%A 9 %?#!= @ %?%%; B %?!%$ @ %?%83/*,+,.40674+42 8> %?< %?#:% @ %?%#; . %?%<: @ %?%%$ 9 %?#$A @ %?%%$ . %?!!; @ %?%%; B %?
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D4 %?% %?#C# @ %?%#C B %?%#: @ %?%%C 9 %?#%$ @ %?%%= 9 %?
D4 #?% %?#:; @ %?%#% .B %?%:% @ %?%%: B %?#C; @ %?%%A . %?!$# @ %?%<% B %?<$A @ %?%%= B %?#A# @ %?%#= B
D4 #?$ %?#;A @ %?%<$ . %?%=: @ %?%## . %?#$; @ %?%%$ . %?!=A @ %?%#A . %?
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D4 %?% %?%<: @ %?%%< 9 %?%#A @ %?%%# 9 %?%<$ @ %?%%< B %?%C< @ %?%%C 9 %?%!! @ %?%%< B %?%<; @ %?%%! 9
D4 %?$ %?%!! @ %?%%! B %?%D4 #?% %?%!: @ %?%%< .B %?%
丹参酮!" 8> %?% %?##$ @ %?%%; & %?%#< @ %?%%C 9 %?%;; @ %?%#% B %?!:: @ %?%## 9 %?
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D4 #?% %?#:= @ %?%#C . %?%C: @ %?%#< B %?##$ @ %?%%C .B %?C!C @ %?%#$ B %?!
的影响
丹参酮的累积量为不同铜、锌水平的丹参根重
乘以三种丹参酮的含量。图 #—图 !看出,不同 8>、
D4处理,: 个取样期中,! 种丹参酮的累积量均随
8>、D4水平的提高而增大;且 8>、D4水平最高时累
积量最大。与对照比较,从处理后 !% &到 #=% &,当
8>水平最高时,隐丹参酮、丹参酮"、丹参酮!"的
累积量分别增加了 #?;!C?=、#?C!!?C、#?;!A?:
倍;而当 D4水平最高时隐丹参酮、丹参酮"、丹参
酮!"的累积量则分别增加了 #?A!!?;、#?C!C?!
倍、#?C!C?;倍。表明施用一定浓度的 8>、D4能显
著提高丹参根中 !种丹参酮的累积量。
不同采样时间比较可以看出,随处理时间的延
长 ! 种丹参酮的累积量逐渐增大,以处理后 #=% &
的累积量最大。但隐丹参酮和丹参酮!"累积量的
增加则以生长前期最大;丹参酮"以生长初期最
大。在丹参生长前期,8>、D4 处理后 ;% &比 :% &隐
丹参酮的累积量分别增加了 $?;!#:?:、!?A!;?<
倍,丹参酮!" 的累积量则增加了 C?!!#!?!、C?%
!;?$倍;在丹参生长初期,8>、D4处理的 :% &比 !%
&的丹参酮"的累积量增加了 倍。表明丹参酮类物质积累量的增幅则以丹参生长
的初期和前期为最大。
C#< 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 #$卷
图 ! 铜、锌对隐丹参酮累积量的影响
"#$%! &’’()* +’ )+,,(- ./0 1#/) +/ )-2,*+*./34#/+/( .))5657.*#+/ )+/*(/*
图 8 铜、锌对丹参酮!累积量的影响
"#$%8 &’’()* +’ )+,,(- ./0 1#/) +/ *+*./34#/+/( 9 .))5657.*#+/ )+/*(/*
图 : 铜、锌对丹参酮";累积量的影响
"#$%: &’’()* +’ )+,,(- ./0 1#/) +/ *./34#/+/( "; .))5657.*#+/ )+/*(/*
8<= 铜、锌自丹参根向地上器官的迁移
丹参根向地上器官的迁移情况(图 !—图 ")看
出,不同 #$、%&处理地上部分和地下部分 #$、%&含
量,均随 #$、%&水平的提高而逐渐增大,且地下部含
量高于地上部。处理后 ’( )到 *+( ),#$、%&处理地
下部 #$、%& 含量分别是地上部分的 ,-!!"-. 倍、
,-/!’-0倍。
/个采样时间比较,地上和地下部分 #$、%& 含
量均随时间的推移而呈现出先增后降趋势,处理后
*"( )时达到最大值,*+( )时稍有降低,这可能是外
界环境以及自身生长等的原因。处理后 *+( ) 时,
丹参地下部分生物量大于处理后 *"( ) 时的丹参地
"*,*期 汪斌,等:铜、锌对丹参产量和品质的影响
图 ! 不同施铜浓度对丹参地上和地下部铜含量的影响
"#$%! &’’()* +’ ,- )+.)(.*/0*#+. +. ,- )+.*(.*1 #. -22(/ $/+-.3 0.3 -.3(/ $/+-.3 +’ !"#$%"& ’%#(%)**+%,"&
图 4 不同施锌浓度对丹参地上和地下部铜含量的影响
"#$%4 &’’()* +’ 5. )+.)(.*/0*#+. +. 5. )+.*(.* #. -22(/ $/+-.3 0.3 -.3(/ $/+-.3 +’ !"#$%"& ’%#(%)**+%,"&
下部分生物量,因而使其单位含量下降,而对照则表
现为随时间的延长而减小。
6 讨论
药用植物生长发育过程中不仅需要大量元素,
也需要微量元素。许多研究表明,微量元素是药用
植物体内许多酶的成份或是酶的活化剂,主要影响
其体内的代谢过程。适量施用微量元素,对作物增
产和提高品质起到很大的作用。铜、锌是植物正常
生命活动所必需的微量矿质元素,广泛参与各种生
命活动。铜在电子传递和酶促反应中起作用。铜参
与酪氨酸酶、虫漆酶和抗坏血酸氧化酶系统,在细胞
色素氧化酶的末端起氧化作用;参与质体蓝素介导
的光合电子传递,对形成根瘤有间接影响。铜对叶
绿素有稳定作用,可防止叶绿素过早破坏,参与蛋白
质和糖代谢,与呼吸作用密切相关[!]。锌对生物体
内 "##多种酶起调节、稳定和催化作用。在高等植
物体内的酶促反应中,锌既可作为酶的金属组分,也
可作为酶在结构功能及调节方面的辅助因子,是植
物体内蛋白质、核酸、激素代谢、光合作用和呼吸作
用所必需的[$]。王兴文等[%#]的研究表明,施硫酸锌
&硫酸锰可提高阳春砂仁的产量和质量,挥发油含
量比平均值大 ’(!#),比对照提高 *(*+),氨基酸
也比对照显著提高。徐继振等[%%]报道,栽培当归中
施用钼、锰、锌、硼微肥均有一定的增产效果,而以施
钼作用最大,达 %,(+$);施用钼、锰微肥能提高当
归中挥发油、多糖、-#) 醇溶物和阿魏酸含量,提高
药材质量。
微量元素单一及复合施用时对作物的影响是有
很大差异的。李新兰等[%"]报道,以 +-&.为基本培
养基培养的人参组织中皂贰含量为 %($!);但培养
基中添加微量元素铜、锌、钼等后,组织培养物中皂
贰含量大多数有提高,尤其是两种微量元素配合添
加的提高较明显。介晓磊等[%’]就锌、锰微肥对苜蓿
生产的效应研究表明,锌肥与锰肥的互作可以增强
锌肥的利用效果,最佳互作组合为:/012, ’!#
34 5 64和 7012, ,’# 34 5 64。可使牧草产量提高
%#(-),种子产量提高 %’(-)。赵永厚等[%,]就锌、
硼微肥对甘蓝产量和品质的影响研究表明,不论是
单独喷施还是混合喷施,锌、硼都能明显提高甘蓝
+%" 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 %*卷
!" 含量、可溶性糖含量,但混合施用与单独施用相
比差异不显著。这些资料表明,微量元素的交互作
用是非常复杂的,它因植物的种类、微量元素的种类
及其浓度等不同均有差异。本试验结果显示,铜、锌
对丹参的产量和品质的影响呈现一致性,表明单独
施用一定浓度的铜、锌微肥,其产生的效果具有一致
性。然而在实际的生产中,铜、锌多为同时施入,由
于金属离子之间存在协同或颉颃作用,势必会影响
植物对 #$% &、’(% &的吸收,从而影响了铜、锌对作物
产量和品质的影响。因此,铜、锌单一施用与配合施
用对丹参的影响,还有待进一步研究。
药用植物的有效成分是其次生代谢的产物,其
代谢、积累除与自身的种质和遗传因素有关外,在很
大程度上受生长环境、气候、土壤等因素的直接或间
接影响。研究者曾系统地分析了药用植物有效成分
含量差异的原因[)*],并认为在这些环境因素中,土
壤是影响有效成分种类和含量的主要因素。土壤中
的矿质元素作为植物的营养库,对次生代谢物的种
类、数量产生很大的影响[)+]。郭肖红等[),]运用组
培丹参试验表明,高含量的铜、镁离子促进丹参不定
根的增值,铜、锌离子抑制原儿茶醛的合成,低含量
的铜、锌、镁以及高含量的铁、锰离子促进丹参酮!
-的合成。.$ 等[)/]研究表明,施用硼肥能显著提
高(! 0 12*)龙胆中龙胆苦苷的含量,与对照相比增
加 ,234,铁肥则增加 54,而锌肥降低 62)4。这
些结果与本试验的结论均表明,矿质元素对植物的
次生代谢产生很大的影响,然而其内在机理有待进
一步研究。
铜、锌既是微量元素,又是重金属元素,当丹参
体内其含量超过一定浓度时,食用后就会对人体产
生不利影响。《药用植物及制剂进出口绿色行业标
准》中规定铜的含量应小于 %1 78 9 :8(未规定锌的
安全标准)。本试验条件下,丹参根的最高含铜量为
)/23* 78 9 :8,属于安全标准之内。
参 考 文 献:
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