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Effects of Mn, Fe, Zn and Cu on growth and paeoniflorin content of Paeonia lactiflora

锰、铁、锌、铜4种微量元素对芍药生长和芍药苷含量的影响


目的:研究锰、铁、锌、铜4种元素对二、三年生芍药生长的影响。方法:采用完全随机区组,测定施用各微量元素后芍药产量等生理指标和质量指标芍药苷的变化,并用原子吸收分光光度法测定各元素在芍药根、茎、叶及土壤中的含量。结果与结论:锰、铁、锌、铜在一定水平下能显著促进芍药的生长并能提高根中芍药苷的含量,但施用过多会产生生长抑制,除锌外其他元素均不在根中积累。

Objective: To study the effects of four trace elements Mn, Fe, Zn and Cu on growth of the 2nd- and the 3rd-years’ Paeonia lactiflora. Method: The experiment was designed as randomized blocks. The data of physiological parameters such as fresh weight of root, numbers of bud and root division, length and diameter of the root and the contents of paeoniflorin in root were measured after fertilized with the four trace elements. Also the contents of the four trace elements in soil and roots, stem and leaves of P. lactiflora were detected by atomic absorption spectrometry. Result and conclusion: The growth of the P. lactiflora was improved and the content of paeoniflorin was increased by proper level of Mn, Fe, Zn and Cu, but depressed by the higher level. Only Zn can be accumulated in the roots of P. lactiflora.


全 文 :锰、铁、锌、铜4种微量元素对芍药生长和
芍药苷含量的影响
陈 暄,张雪媛,张荣荣,王康才
(南京农业大学 园艺学院,江苏 南京 210095)
[摘要] 目的:研究锰、铁、锌、铜4种元素对二、三年生芍药生长的影响。方法:采用完全随机区组,测定施用各微量元
素后芍药产量等生理指标和质量指标芍药苷的变化,并用原子吸收分光光度法测定各元素在芍药根、茎、叶及土壤中的含量。
结果与结论:锰、铁、锌、铜在一定水平下能显著促进芍药的生长并能提高根中芍药苷的含量,但施用过多会产生生长抑制,除
锌外其他元素均不在根中积累。
[关键词] 芍药;微量元素;产量;芍药苷;原子吸收分光光度法
[收稿日期] 20080804
[基金项目] 南京农业大学国家大学生创新性实验计划项目
(GJ0709)
[通信作者] 王康才,Tel:(025)84395262,Email:wangkc@njau.
edu.cn
  白芍为毛茛科芍药属植物芍药 Paeonialactiflo
rapal.的干燥根,是多年生植物,现以栽培为主,近
些年栽培面积不断扩大,浙江、安徽、四川、江苏等地
均有栽培。其味苦、酸,性微寒;归肝脾经;具有平肝
止痛,养血调经,敛阴止汗的功效[1]。
中药的疗效不仅与其有机成分有关,而且与它
们所含微量元素的种类及含量密切相关。微量元素
不仅会影响植物的根系营养及生理代谢活动,促进
植物的生长发育,还是药用植物有效成分的构成因
子,影响到植物化学成分的形成和积累[23]。长期单
一的种植会使芍药的栽培地土壤肥力的结构组成发
生变化,因此要保证芍药生产的持续稳定,除需要对
芍药及栽培土壤内的氮磷钾等大量元素进行研究
外[4],也需要对微量元素在芍药生长中的积累及其
对芍药品质的影响进行研究。
本试验以二年生和三年生芍药为材料,研究不
同水平下铜、铁、锰、锌4种元素与芍药的生长和产
量与品质的关系及微量元素在芍药中的分布,以期
得到芍药生产中各元素的最适施用浓度。
1 材料
原子吸收分光光度计(3500G型 惠谱上海分析
仪器厂),电子天平(01mg,北京赛多利斯仪器有
限公司),高效液相色谱(岛津 LC20AT)色谱柱
ShimpackVPODS型C柱(46mm×250mm)。
硝酸,硫酸,盐酸均为优级纯,锰(Mn)、铁
(Fe)、锌(Zn)、铜(Cu)质量分数9999%,MnSO4·
H2O,FeSO4·7H2O,ZnSO4·7H2O,CuSO4·5H2O
均为分析纯,重蒸水。
江苏省连云港市赣榆县门河镇天源药材公司芍
药基地,时间2007年4月10日-2007年7月,施肥
前(4月10日施肥)、施肥后40d(5月20日)和实
验结束(倒苗后)取样3次。药材基地土壤仅施过
基肥,未施用微量元素肥料。
2 方法
2.1 实验处理方案 Mn,Fe,Cu,Zn各设 3个水
平。二、三年生各施肥MnSO4·H2O,FeSO4·7H2O,
ZnSO4·7H2O,CuSO4·5H2O均折合成金属元素含
量施用;FeSO4·7H2O折合成 Fe为0,15,30kg·
hm-2;CuSO4·5H2O折合成 Cu为 0,6,12kg·
hm-2;MnSO4·H2O折合成 Mn为0,225,450kg
·hm-2;ZnSO4·7H2O折合成 Zn为 0,15,30kg·
hm-2。
2.2 实验设计 实验设计完全随即区组,每小区
15m2(5m×3m),小区排列由随机数字表产生。
田间管理为实验过程中人工除草2次。
2.3 取样方法 剔除小区边际,以小区中间15颗
芍药取样求平均值,以单株最高茎上顶端第2片复
叶取样。土样以芍药根侧15cm、深15cm取样;茎
取样时选取最高茎;根取样时随机取样,重复15次。
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2.4 微量元素分析 样品烘干至恒重后磨碎过
150目筛,取05g置于坩埚中,加入45mL硝酸和
15mL硫酸,加热消化2h左右,直至剧烈反应的深
棕色的烟消失为止,冷却后加少量1%的盐酸溶解
后过滤,加入1%的盐酸定容到50mL待测;同时做
空白实验。用原子吸收分光光度法分别测定铜铁锰
锌在芍药根、茎、叶及土壤中的含量。
2.5 芍药苷测定 参照2005年版《中国药典》方
法[1]。
3 结果与分析
采收后,对芍药的鲜重、芍药头上的芽头数、根
部的分根数、最长根和最粗根径进行统计分析,4
  
种微量元素对二年生的芍药生长均有一定的影响,
尤其是在低水平时,均有不同程度的正效应,但在
较高水平时部分指标会出现负增长,如较高水平的
Mn,Fe对芍药鲜重的影响,较高水平的 Fe对芍药
根茎上芽头数的影响,较高水平的 Mn对最长根长
的影响等,但这些影响均未达到显著差异水平。低
水平即MnSO4225kg·hm
-2,FeSO415kg·hm
-2,
ZnSO415kg·hm
-2,CuSO46kg·hm
-2时各无素对
二年生的芍药鲜重分别增产 1002%,690%,
855%,367%。而Mn,Fe对产量、分根数及根粗
的影响均达到极显著效应,Zn对产量和分根数有
极显著效应,对根粗的影响显著,见表1。
表1 二年生各微量元素对芍药生长的影响(珋x±s,n=15)
处理 鲜重/g 芽头数/个 根数/根 最长根长/cm 最粗根/cm
CK 13371±1728 79±16 152±21 1820±321 134±033
MnSO4(低) 26767±21392) 187±232) 287±232) 1933±241 183±0212)
MnSO4(高) 10667±1539 87±17 313±292) 1267±195 133±018
FeSO4(低) 22600±18982) 117±181) 263±172) 1733±193 190±0242)
FeSO4(高) 10560±1184 48±19 148±13 1740±252 160±0161)
ZnSO4(低) 24800±16322) 80±19 350±222) 1733±122 160±0131)
ZnSO4(高) 15800±1737 90±12 193±20 1633±196 153±017
CuSO4(低) 18275±19552) 105±131) 168±11 2025±144 158±014
CuSO4(高) 13400±1347 97±18 150±24 2433±1201) 143±012
  注:1)差异显著;2)差异极显著(表2~4同)。
  微量元素对三年生的芍药从各种指标来看也有
一定的效应,但各种效应并不一致。各元素对产量
的影响多为正效应,但高水平的Mn,Cu对鲜重有负
影响,但与对照相比差异不显著;除低水平的Mn,Zn
对最粗根径的正效应达到显著水平,低浓度Fe对最
长根长的正效应不显著外,各元素对根长及根粗多为
负效应,但差异并不显著。施用低水平 MnSO4,
FeSO4,ZnSO4,CuSO4增产分别为 300%,347%,
455%,631%。FeSO4在高水平在增产655%,其
余各项指标有一定的波动,见表2。
表2 三年生各微量元素对芍药生长的影响(珋x±s,n=15)
处理 鲜重/g 芽头数/个 根数/条 最长根长/cm 最粗根/cm
CK 19720±2013 112±14 161±23 2367±252 208±023
MnSO4(低) 25433±19372) 177±242) 177±25 1900±319 2530±0311)
MnSO4(高) 18767±1549 107±20 193±181) 2167±208 187±018
FeSO4(低) 26567±22932) 107±16 150±19 2500±168 230±013
FeSO4(高) 32667±24352) 173±132) 353±242) 2100±294 190±016
ZnSO4(低) 28700±19332) 163±182) 210±192) 2300±322 233±0101)
ZnSO4(高) 23733±27581) 140±131) 277±172) 2167±267 203±021
CuSO4(低) 32167±25752) 93±15 200±271) 2233±274 197±011
CuSO4(高) 18567±2004 157±212) 147±20 2033±309 193±017
  综合表1,2,认为芍药生长中施用铜、铁、锰、锌应
以低水平为准,即Mn225kg·hm-2,Fe15kg·hm-2,
Zn15kg·hm-2,Cu6kg·hm-2,高水平的微量元素对
芍药的生长影响复杂,对鲜重等指标有一些负影响,但
差异并不显著,其原因有待进一步深入探讨。因此按
低水平施用各微量元素后,对芍药根、茎、叶和土壤中
的4种元素进行测定,见表3(倒苗后无茎叶中含量,仅
测根中于土壤中各无素含量)。
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表3 各微量元素施用前后在不同年生芍药体内各部分及土壤中的质量分数(珋x±s,n=15) mg·kg-1
元素 时期
施肥前
根 茎 叶 土
锰 二年生 0401±0028 0441±0015 0655±0022 5908±0036
  三年生 1040±0020 1502±0013 1139±0009 6063±0027
铁 二年生 1445±1300 96500±0900 28200±1900 887000±2900
  三年生 341200±1600 120200±1000 153800±1100 8512±3500
锌 二年生 163400±0021 12946±0573 4933±0202 0924±0011
  三年生 1407±0024 21368±0320 6352±0253 0889±0017
铜 二年生 0742±0031 1483±0018 0507±0011 0623±0028
  三年生 0518±0012 3141±0022 0585±0007 0623±0023
续表3
元素 时期
施肥后40d
根 茎 叶 土
倒苗后
根 土
锰 二年生 1295±0010 1139±0019 1657±0006 9488±0052 0340±0014 7933±0011
  三年生 1471±0031 1521±0018 3886±0014 12949±0035 0590±0010 11666±0029
铁 二年生 277000±1200 335800±2100 1241400±2700 1669600±2900 103700±1100 1317700±2800
  三年生 6265±2600 352700±1800 927700±2100 1739700±1800 147700±0900 1454600±1900
锌 二年生 4220±0013 17848±0132 63926±0721 13892±0390 6173±0027 10367±0053
  三年生 4070±0021 26127±0205 35311±0172 24473±0282 6464±0017 19089±0047
铜 二年生 0894±0022 1299±0010 0890±0008 4196±0019 0523±0015 2918±0020
  三年生 0769±0018 3946±0027 1072±0016 3178±0021 0571±0009 2889±0014
  从施肥40d后的芍药各部分及土壤中微量元
素大都呈上升趋势,说明芍药对这4种元素均有一
定程度的吸收,4种元素在叶中的含量均有大幅增
长,在茎中也有不同程度的增长,叶是芍药光合器
官,也是大量生成代谢物质的器官,叶中微量元素的
积累是代谢增强的表现,结合产量等因素,各种微量
元素可能对芍药的光合作用、产物积累等有着重要
意义。最终收获的芍药根中各元素含量均又下降,
并多低于最初水平,这可能与根在一年的生长中膨
大,总质量也相应增加,相对含量则维持原有水平或
有所下降,但是Zn则例外,其在根中显著积累,倒苗
后根中含量增长4倍左右,其原因可能是芍药特殊
需求或者是根中次生代谢需要大量的Zn,需进一步
研究。
同时,在低水平应用各元素的条件下对二、三年
生芍药的根中芍药苷进行了测定,见表4。二、三年
生在施用低水平的 MnSO4,FeSO4,ZnSO4,CuSO4后,
芍药根中芍药苷含量均有所提高,二年生根中芍药
苷分别提高了923%,1046%,2492%,1476%;
三年生根中芍药苷 1446%,1692%,3077%,
1938%。经统计分析,施用Zn后,芍药苷的含量变
化与对照相比差异显著。
表4 施用Cu,Fe,Mn,Zn对二、三年生芍药根中
芍药苷的影响(珋x±s,n=15) % 
处理 二年生 三年生
CK 325±013 356±019
Cu 373±011 388±015
Fe 359±026 380±022
Mn 355±017 372±031
Zn 406±0241) 425±0341)
4 讨论
由实验可知,Mn,Fe,Zn,Cu对于芍药的生长有
着重要的作用,而且少量的施用这几种微量元素可
以提高产量并可提高根中芍药苷含量,但过量施用
可能产生负效应而降低产量。施肥后各元素在根中
的含量呈现先增高后降低的趋势,Cu,Fe,Mn的积
累降低到最初水平以下,而 Zn的积累高于最初水
平,结合芍药苷的含量考虑Zn可能对芍药苷的形成
有着关键作用。
Cu在芍药质量检测中属于重金属及有害元素,
根据《中国药典》规定不得超过20mg·kg-1,本试
验中低水平 Cu对芍药的产量与质量均有不同程度
的提高,施用后芍药根中Cu均不足1mg·kg-1,符
合《中国药典》标准,但在芍药的栽培仍需谨慎使
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用。
[参考文献]
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[2] 韩丽琴,董顺福,刘建华.16种中药中锰和总黄酮的含量测定
[J].中国中药杂志,2007,32(21):2322.
[3] 赵 军,金日光,罗 璐.8味抗艾滋病中药的性味与微量元素
的相关性[J].北京化工大学学报:自然科学版,2007,46(5):
467.
[4] 陈 暄,王康才,吴美丽,等.正交法研究芍药生长过程中氮磷
钾的平衡施用[J].中药材,2008,31(6):805.
EfectsofMn,Fe,ZnandCuongrowthandpaeoniflorincontent
ofPaeonialactiflora
CHENXuan,ZHANGXueyuan,ZHANGRongrong,WANGKangcai
(ColegeofHorticulture,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)
[Abstract] Objective:TostudytheefectsoffourtraceelementsMn,Fe,ZnandCuongrowthofthe2ndandthe3rdyears’
Paeonialactiflora.Method:Theexperimentwasdesignedasrandomizedblocks.Thedataofphysiologicalparameterssuchasfresh
weightofroot,numbersofbudandrootdivision,lengthanddiameteroftherootandthecontentsofpaeoniflorininrootweremeasured
afterfertilizedwiththefourtraceelements.Alsothecontentsofthefourtraceelementsinsoilandroots,stemandleavesofP.lactiflo
raweredetectedbyatomicabsorptionspectrometry.Resultandconclusion:ThegrowthoftheP.lactiflorawasimprovedandthecon
tentofpaeoniflorinwasincreasedbyproperlevelofMn,Fe,ZnandCu,butdepressedbythehigherlevel.OnlyZncanbeaccumula
tedintherootsofP.lactiflora.
[Keywords] Paeonialactiflora;traceelements;yield;paeoniflorin;atomicabsorptionspectrometry
[责任编辑 吕冬梅]
全国第八次中医药创新与发展学术研讨会暨首届新世纪中药科技创新论坛征文通知
由中华中医药学会主办、《中华中医药杂志》社承办的“全国第八次中医药创新与发展学术研讨会”将于2009年7月在辽
宁丹东举行。会议将邀请著名中医药专家、国家级课题组负责人、相关政策法规制定部门的领导做专题报告。现将有关征文
事宜通知如下:
一、征文内容:(1)读经典作临床的心得体会;(2)全国第一、二、三、四批名老中医、省级名老中医临床经验总结;(3)中医
药学科基础研究的新方法、新进展;(4)中医药学科临床研究的新思路;(5)名老中医用药心得,民间偏方、验方验案分析;(6)
中医药独特诊疗技术的发掘与应用;(7)中医药学科科研思路与方法学的研究;(8)中医药医疗器具、器械、设备的开发及临床
应用研究;(9)药用植物与中药(含民族医药,下同)鉴定新技术研究、中药资源开发与可持续利用发展研究及中药材规范化种
植(GAP)研究;(10)中药化学成分及有效成分的提取、分离、鉴定及分析研究,中药制剂技术、工艺及质量标准评价和稳定性
研究,中药炮制创新技术及规范化研究,中药药理、毒理及中药临床应用研究;(11)药事管理与法律法规研究;(12)中医药医
疗、教学及科研管理研究;(13)国家级、省部级、局级科研课题的最新研究进展及成果展示。
二、征文要求:(1)未正式公开发表过的论文。(2)论文力求主题鲜明、论据充分、资料详实。(3)稿件篇幅在4000字以
内,关键词3~8个,注明作者姓名、职称、单位、具体通讯地址、邮政编码、电子信箱等。(4)论文请寄打印稿并网络发送电子
版,请在信封上注明“丹东会议征文”,邮件以“作者姓名 +丹东会议征文”命名。请用 word文档以附件的形式发送,收到必
复,若无回复,请与编辑部联系。(5)每篇论文共收审稿费、版面费380元,稿件请自留底稿,恕不退稿。投稿时请同时寄出审
稿费及版面费,截止日期:2009年5月30日。
三、其他事宜:稿件经审稿录用后将在国家级中文核心期刊《中华中医药杂志》(原《中国医药学报》)2009年增刊上刊出。
参加大会学术交流者,由中华中医药学会颁发论文证书和国家Ⅰ类继续教育学分。如有意参会,请自备因私护照。
四、联系方式:北京市朝阳区和平街北口樱花路甲4号《中华中医药杂志》社(收);邮编:100029;电话:01064216650;E
mail:64216650@163.com。
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