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Differences of saikosaponin contents in Bupleurum chinense from habitats in Dongling mountain & Wuling mountain of Beijing

北京东灵山与雾灵山地区不同生境下柴胡中柴胡皂苷的差异



全 文 :北京东灵山与雾灵山地区不同生境下
柴胡中柴胡皂苷的差异
黄玮1,2,3,张义玲1,2,乔树敏1,2,张文生1,2,王永炎1,2,冯成强1,2
(1中药资源保护与利用北京市重点实验室,北京 100875;
2北京师范大学 资源学院 中药资源与资源药物研究所,北京 100875;
3江苏省海门市三厂镇人民政府,江苏 海门 226100)
[摘要] 目的:探讨北京东灵山与雾灵山地区不同生境柴胡化学成分的差异,为认识和发展道地柴胡提供理论依据。方
法:对东灵山和雾灵山不同生境类型的柴胡居群进行取样,采用HPLC分析不同生境下柴胡皂苷a和柴胡皂苷d含量的差异。
结果:不同生境下柴胡皂苷含量差异显著,草甸生境下的柴胡皂苷含量较高,而林下生境及灌丛生境柴胡皂苷含量相对较低,
经分析柴胡皂苷含量与坡向呈正相关,通风透光的生境条件有利于柴胡皂苷的累积。结论:生境对柴胡皂苷产生与积累起着
非常重要的作用,建议考察道地药材,应突破传统区域认识,结合生境层级开展。
[关键词] 柴胡;生境;柴胡皂苷含量;东灵山;雾灵山
[收稿日期] 20090305
[基金项目] 北京教育委员会共建项目建设计划(SYS100270430)
[通信作者] 冯成强,主要从事中药资源与分子生药学研究,Tel:
(010)62205282,Email:fengcq@ires.cn
  中药是中华民族的瑰宝,以道地药材为代表的
传统中药材一直是中医防病治病最有效的武器之
一。道地药材是指在一定自然条件、生态环境的地
域内所产的药材[1]。特定的生态环境因子是道地
药材形成的最重要外在因素[2]。我国对道地药材
形成的认识经历了朴素“生境观”、小生境观及道地
“整体观”等3个阶段,是由大环境逐步深入到微生
境的过程[3]。我国古代医药学经典著作中就有“石
斛生六安山谷水旁石上”、“其地有天山,冬夏积雪,
雪中有莲,以天山峰顶者为第一”等关于道地药材
与生境类型相关的认识。可见,研究生态环境尤其
是微生境对中药材有效成分的影响对于认识和发展
道地药材具有重要意义。
柴胡BupleurumchinenseDC为多年生植物,耐
干旱、贫瘠,分布广泛,在北京东部雾灵山地区及西
部东灵山地区均有分布,上述及周边地区历来被医
家推崇为北柴胡的道地产区而备受关注。本研究以
柴胡为研究对象,分析道地产区内不同生境下柴胡
皂苷含量的差异,为进一步认识道地柴胡,提高柴胡
质量提供支持。
1 材料与方法
11 样地调查及材料采集
东灵山地区位于北京门头沟区的西部,北纬
39°48′~40°02′,东经115°24′~115°36′。东灵山地
区为暖温带大陆性季风气候[4],该区山地植被具有
明显的垂直地带性,自下而上依次为灌丛带、落叶阔
叶林带、亚高山草甸带及亚高山灌丛草甸带[5]。雾
灵山地区地处北京市密云县境东部,与河北省交界,
北纬40°29′~40°36′,东经117°17′~117°35′,属暖
温带半湿润大陆性季风气候,山地气候特点明显,是
北京与河北的多雨中心之一,年降水量 700~900
mm[6],该区气候较湿润,树木较多,自下而上依次为
落叶阔叶林带、针阔混交林带、寒温性针叶林带及山
顶次生草甸带[7]。
本研究在广泛收集资料、全面了解柴胡在地区
东灵山和雾灵山地区地理分布的基础上,按照居群
取样原则进行取样。2005年9月柴胡收获期,在东
灵山和雾灵山选取15个柴胡居群,代表不同生境类
型,见表1。实际取样时,按海拔从上到下的顺序依
次采样,分别以五点式挖取柴胡根,高度左右。采样
后,将样品和土壤带回实验室阴干,鉴别株龄后,每
个居群选取5株三年生柴胡根进行化学分析。本研
究中所有样本由北京师范大学江源教授鉴定为北柴
胡Bchinense。
12 柴胡皂苷a,d的含量测定
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表1 柴胡生长地的生境因子概况
样地编号 区域 海拔/m 坡向 坡度/° 生境类型 伴生植物 土壤pH
D1 东灵山 2000 东坡 35 半阳坡草甸 以苔草、小红菊为主 7.07
D2 东灵山 1700 南偏东10 25 阳坡林缘草甸 以小红菊、蒙古蒿为主 5.89
D3 东灵山 1300 西坡 35 林缘 以沙棘、土庄绣线菊为主 6.28
D4 东灵山 1300 正南坡 15 油松林下 油松林、胡枝子、披针叶苔草 7.01
D5 东灵山 1100 南偏西20° 32 灌丛 荆条 7.15
D6 东灵山 1050 西坡 30 稀疏灌丛 以蒙古蒿、荆芥为主 6.58
D7 东灵山 800 北偏西30° 25 阴坡灌丛 以荆条为主 6.98
D8 东灵山 800 西坡 32 油松林下 油松林、披针叶苔草 6.96
D9 东灵山 350 北偏西10° 20 灌丛 荆条、白莲蒿 7.05
D10 东灵山 170 南偏东10° 20 荆条灌丛 荆条、蒙古蒿 6.89
W1 雾灵山 1900 南偏西10° 30 阳坡杂草、灌丛 苔草,灌丛 7.02
W2 雾灵山 1300 正南坡 15 油松林下 油松林、胡枝子、披针叶苔草 7.01
W3 雾灵山 900 东坡 35 灌丛 三亚绣线菊 6.78
W4 雾灵山 800 西坡 32 油松林下 油松林、披针叶苔草 6.96
W5 雾灵山 600 北偏西20° 35 阴坡灌丛 胡枝子、苔草 7.02
121 仪器和药品 采用美国Agilent公司出品的
Waters26952996联盟高效液相色谱仪。对照品柴
胡皂苷a,d由中国中医科学院提供。试剂甲醇色谱
纯、乙腈色谱纯、氨水分析纯等。
122 色谱条件 DiamonsilC18色谱柱(46mm×
250mm),柱温室温;检测波长 210nm;流动相乙腈
水,梯度洗脱,0~10min,乙腈10% ~25%;10~20
min,乙腈25% ~30%;20~30min,乙腈从30% ~
40%;30~40min,乙腈40% ~60%;40~60min,乙
腈60%~80%。流速 1mL·min-1。
123 对照品溶液的制备及标准曲线的建立 用
1/10万天平精密称取柴胡皂苷 a233mg,柴胡皂
苷d206mg,置10mL量瓶中,用甲醇溶解并稀释
至刻度,摇匀。分别进样1,5,10,15,20,25,30μL,
按上述色谱条件进行 HPLC分析,以峰面积为纵坐
标,进样量为横坐标进行回归处理,得峰面积与柴胡
皂苷a,d进样量(μL)的回归方程后转换得峰面积与
柴胡皂苷 a,d含量(μg)的方程分别为 Y1 =
378214X1+69937(R
2=09995);Y2=427785X2+
69937(R2=09995)。
124 样品的制备和测定 本实验采用超声萃取
技术提取柴胡皂苷,取已干燥的柴胡样品适量,粉
碎,过60目筛,再取各样品粗粉025g,精密称定,
置10mL量瓶中,加5%氨水甲醇溶液8mL,润湿
30min,定容至刻度,密闭,超声 45min,3000r·
min-1离心10min,取上清液8mL,蒸干溶剂,残渣
加适量甲醇溶解,并定量转移至5mL量瓶内,定容
至刻度。临用前用 045μm滤膜滤过,进样量 15
μL,分别计算样品中柴胡皂苷a,d的含量。
125 重复性试验 精密称取柴胡样品粗粉025
g,按上述方法制备样品溶液,按上述色谱条件分别
进样15μL,结果样品中柴胡皂苷 a,d的 RSD分别
为06%,05%。
126 精密度试验 取对照品溶液依照上述实验
条件,每次进样10μL,连续5次,每次进样15μL,
柴胡皂苷a,d的RSD分别为05%,04%。
127 回收率试验 精密称取同一样品的柴胡粗
粉0125g5份,分别精密加入混合的对照品溶液1
mL,按124方法制备所需溶液,在上述色谱条件
下分别进样15μL,柴胡皂苷 a,d的平均加样回收
率的RSD分别为21%,18%。
13 数学分析
运用Excel软件对数据进行处理与描述统计,
SPSS120软件对数据进行了回归分析和相关
分析。
2 结果与分析
21 东灵山与雾灵山柴胡群落生境类型
由表1可知,柴胡群落生境类型多样,在阳坡草
甸、林缘、油松林下、灌丛中均有分布。东灵山和雾
灵山地理位置东西差异造成了柴胡在东灵山与雾灵
山分布群落生境特征的不同。东灵山柴胡主要分布
在海拔200~2000m,除在亚高山灌丛草甸带未有
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分布外,其他3个不同植物带均有柴胡的分布;不同
海拔柴胡居群群落特征差异明显,群落生境类型复
杂[8],东灵山地区自上而下柴胡群落生境主要有草
甸、林缘草甸、林缘、油松林下、灌丛等。雾灵山柴胡
主要分布在500~1900m,在山顶次生草甸带鲜有
分布,雾灵山地区柴胡居群群落生境类型较为单一,
主要以油松林下与灌丛为主。
22 东灵山与雾灵山不同生境柴胡皂苷 a,d含量
分析
柴胡皂苷 a,d含量是评价柴胡道地性的重要
指标。经单因素方差分析,不同生境下柴胡皂苷
a含量 (F=8762,P<001)及柴胡皂苷 d含量
(F=24537,P<001)均表现出明显的差异。
东灵山与雾灵山不同生境下柴胡皂苷 a,d含量
见表2。在东灵山地区,海拔 1700m处(D2)的
阳坡林缘草甸生境下,柴胡皂苷 a,d含量具有较
高的水平,而低海拔地带的荆条灌丛生境下
(D10),其柴胡皂苷 a,d含量最低。相同海拔条
件下,微生境也影响着柴胡皂苷的积累,海拔 1
300m的林缘群落生境下(D3)柴胡皂苷 a,d含
量均高于同海拔的油松林生境(D4),海拔800m
的油松林下生境下(D8)柴胡皂苷 a,d含量显著
地高于同海拔的阴坡灌丛生境(D7)。本研究结
果表明,草甸生境下柴胡皂苷含量一般高于油松
林和灌丛生境,可见通风透光的群落生境有利于
柴胡皂苷的合成与积累。在雾灵山地区,柴胡皂
苷 a,d含量随着海拔的降低而升高,作者认为雾
灵山地区不同生境下柴胡皂苷 a,d含量差异可
能来源于群落生境水分条件对柴胡皂苷合成与
累积能力的影响,即低海拔阴生灌丛生境较强的
水分截留能力有利于柴胡皂苷的合成与累积。
由表2可知,东灵山柴胡皂苷含量要高于雾灵
山,其结果在于东灵山与雾灵山柴胡居群不同的
生境类型差异。
23 柴胡皂苷 a,d含量与生境因子关系分析
柴胡皂苷 a,d含量与生境因子的相关性分析
见表3。柴胡皂苷 a,d含量与坡向呈水平正相
关,表明偏阳坡的生境对柴胡皂苷 a,d的累积起
促进作用,由此证明柴胡是典型的阳生植物;海
拔和坡度对柴胡皂苷 a,d含量的累积影响效应
不显著,土壤 pH对柴胡皂苷 a,d含量的累积影
响也较小,笔者结合对柴胡生长地生境因子的调
研发现,柴胡生长的土壤一般偏酸性。
表2 东灵山与雾灵山地区不同生境柴胡
皂苷 a,d含量(珋x±s,n=5) /mg·g-1
No 柴胡皂苷 a 柴胡皂苷 d
D1 0.543±0.035bcd 0.483±0.063cde
D2 1.647±0.426a 1.738±0.253a
D3 0.485±0.025bcd 0.448±0.032cde
D4 0.414±0.040cd 0.342±0.016de
D5 0.678±0.025bc 0.555±0.029bcd
D6 0.830±0.020b 0.793±0.049b
D7 0.528±0.032bcd 0.367±0.024de
D8 0.677±0.015bc 0.693±0.092bcd
D9 0.553±0.019bcd 0.576±0.037bcd
D10 0.257±0.012d 0.239±0.017e
W1 0.273±0.010d 0.240±0.022e
W2 0.319±0.013cd 0.273±0.013e
W3 0.596±0.017bcd 0.337±0.012de
W4 0.677±0.012bc 0.632±0.044bc
W5 0.630±0.016bcd 0.566±0.045bcd
  注:表中的不同字母表示 P<005差异显著性。
表3 柴胡皂苷 a,d含量与生境因子的相关性分析
成分 海拔 坡向 坡度 土壤 pH
柴胡皂苷 a -0166 05341) -0394 0341
柴胡皂苷 d 0026 05671) -0429 0345
  注:1)P<005水平显著相关。
4 讨论
北京东灵山和雾灵山地区不同生境的柴胡
皂苷含量差异明显,草甸生境下的柴胡皂苷含量
较高,柴胡质量较好;林下生境及灌丛生境下柴
胡皂苷含量相对较低,柴胡这种化学成分的差异
性除了与坡向、温度、海拔等相关外,生境的通风
透光条件直接与之相关。本研究结果显示通风
透光的群落生境有利于柴胡皂苷的合成与积累,
东灵山地区向阳的通风透光的亚高山草甸生境
下(D2)柴胡皂苷 a,d含量最高,为其他生境条
件的数倍。这是东灵山作为道地产区的重要因
素,而雾灵山地区柴胡所在生境多为油松林下生
境与灌丛生境,通风透光性较差,不适合柴胡生
长及有效成分的累积,柴胡皂苷含量较低。不同
的生境类型体现了不同生长环境因子的不同组
合,在雾灵山地区同为郁闭度较高的林下及灌丛
生境,不同海拔生境下柴胡皂苷含量有所不同,
这可能为不同生境类型的不同水分截留能力所
引起的,至于在东灵山海拔 2000m同为通风透
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光的向阳亚高山草甸生境(D1)具有较低的柴胡
皂苷含量,作者认为这是亚高山环境趋于极端所
致。综上,选择通风透光、具有良好水分保留能
力的生境是再生道地柴胡资源、提高柴胡品质的
重要条件。
同一地区不同生长环境下,药材的有效成分
差异显著。这种有限地理范围内生境对药用植
物有效成分的影响近年来得到较为广泛的关注,
在半夏[9]、大血藤[10]、五叶灌木[11]等亦有报道。
此外,由于异质生境的存在导致小地理范围内物
种具有丰富的遗传变异,在北京东灵山地区不同
海拔柴胡居群的遗传多样性差异较大[8]。黄璐
琦认为道地药材的本质是基因型与环境饰变的
产物[12],结合本研究结果可知,有限地理范围的
异质生境一方面影响柴胡因其适应性特点而产
生的获得性遗传的种内变异[2,8];另一方面,异质
生境直接影响柴胡植物体内的生理生化反应,从
而影响到柴胡皂苷的累积。由此可见,对于中药
道地性的阐述,不能仅局限于道地产区,而应当
考虑药材的生长环境及基因型。建议考察道地
药材,应突破传统区域认识,结合生境层级开展。
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HUANGWei1,2,3,ZHANGYilin1,2,QIAOShumin1,2,ZHANGWensheng1,2,WANGYongyan1,2,FENGChengqiang1,2
(1ProtectionandUtilizationofTraditionalChineseMedicineofBeijingAreaMajorLaboratory,Beijing100875,China;
2InstituteofNaturalMedicineandChineseMedicineResources,ColegeofResourceScience&Technology,Beijing100875,China;
3GovernmentofSanchangTownfromHaimen,Haimen226100,China)
[Abstract] ThediferentgrowinghabitatsofBupleurumchinensewereinvestigatedinDonglinmountain&Wulingmoun
tainareas,thesaikosaponinaanddinsamplesofB.chinensecolectedfromdiferenthabitatsweredeterminedbyHPLC.Re
sultsshowedthatB.chinensedistributedinvarioushabitats,suchasmeadow,understoryandbrushy.Significantdiferencesof
saikosaponincontentswereobserved.Thehighersaikosaponinscontentswereshowedinsamplesfrommeadowhabitats,whilethe
lowersaikosaponinscontentsinsamplesfromunderstoryandbrushyhabitats.Theventilationsituationandlightconditionshowed
positivecorrelationwiththesaikosaponinsaccumulationinB.chinense.Itcouldbeconcludedthatgrowinghabitatsplayanim
portantroleinaccumulationofsaikosaponinsinB.chinense.
[Keywords] Bupleurumchinense;habitats;saikosaponincontents;Donglingmountain;Wulingmountain
[责任编辑 吕冬梅]
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