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Effect of different water andnitrogenon biomass and gypenosides in Gynostemma pentaphyllum

不同水分和氮素条件对栽培绞股蓝生物量和皂苷量的影响



全 文 :·1872· 中革焉 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第12期2008年12,El
Popgene软件计算所得的Nei
7s多样性分析结果、
Shannon7s信息指数表现出的分化系数表明,从总
体上来看,巴戟天的不同农家类型间虽存在较大的
遗传分化,但各类群的多态位点百分率较高
(50.00oA),有研究表明,对于植物物种水平和居群
水平上的遗传多样性而言,多态条带比率在50%
左右被认为遗传多样性是丰富[9’1引,由此看出,巴戟
天各类群间具有较高的遗传多样性。物种保护的主
要内容中其遗传多样性及进化潜力的保护,种群遗
传多样性或变异越丰富,物种对环境变化的适应能
力越强,其进化潜力也愈大,因此,遗传多样性对于
物种的生存和发展具有决定性作用,物种保护策略
的制定必须建立在对种群遗传结构及多样性分析了
解的基础上,基于巴戟天种群遗传结构分析,建议采
取下列措施进行保护:(1)由于种群间遗传分化程度
较高,任一种群遗传多样性的丢失均会导致遗传变
异的降低,因此,需就地保护所有种群,并在此基础
上恢复各种群规模,并保护其生境,促进其更新。
(2)迁地保护取样时,应考虑等位基因的丰富度,避
免近交衰退,根据自然种群的遗传结构取样,防止栽
培种群的遗传均一化。另外,可考虑建立种质资源
库,最大限度地保护巴戟天不同类群的遗传多样性
资源。 .
在巴戟天的主产地广东德庆实地调查中还发
现,另外一种假巴戟天(当地名为“巴戟公”,巴戟天
的混伪品),该植物叶型较大,地下根部皮部较薄,木
心较粗;而同属的植物鸡眼藤也是在巴戟天种植基
地中经常发现的近缘植物,外型与巴戟天极其相似。
巴戟天是多年生的藤本,世代周期长,且雌雄同花,
自然条件下主要靠花粉来传播,这在一定程度上影
响了基因的流动,在种植过程中巴戟天是否与这些
植物花粉杂交而产生目前不同的农家类型,有待进
一步深入探讨。
在前期的研究中发现,不同种质资源的巴戟天
在药材的外形及化学成分指纹图谱等方面均存在较
大的差异[3“],其中与巴戟天在栽培过程中发生的遗
传分化有直接的关系,因此,为了保证药材的质量,
应结合化学成分研究,对巴戟天不同类群的种质资
源进行优选,以保证药材的质量。
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不同水分和氮素条件对栽培绞股蓝生物量和皂苷量的影响
龙云-,杨睿2,钟章成t,谈锋p
(1.西南大学生命科学学院,三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆市三峡库区植物生态与
资源重点实验室,重庆400715;2.西南大学化学化工学院,重庆400715)
摘 要:目的 研究人工栽培条件下水分和氮素对绞股蓝Gyno盯emmapentaphyllum生物量和皂苷量的影响。方法
对野生绞股蓝扦插苗进行水分和氮素控制实验。结果在干旱和缺氮逆境下,整株植株生物量减少,但由于p-糖苷
酶活性降低,导致单位干质量叶片中绞股蓝皂苷的量增加。由于干旱使生物量减少的速率大于对皂苷积累的促进
作用,表现为干旱使总皂苷产量降低,与之相反,缺氮对生物量减少的速率小于对皂苷积累的促进作用,但是氮素
浓度过低也不利于皂苷积累。结论这意味着在人工种植的情况下,必须保证充足的水分供应和适度的氮肥供应
才有利于绞股蓝生长,保持较高的生物量和总皂苷产量。
收稿日期:2008—05—03
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30370279,30670334);西南大学科技基金资助项目(2001一Q12)
作者简介:龙云(1973),男.四JII成都人,讲师,博士研究生.主要从事植物种群生态学与药用植物生理生化研究与教学工作。
Tel:(023)68367060Fax:(023)68252365E—mail:longyr@SWU.edu.cn
*通讯作者谈 锋Tel:(023)68252698Fax:(023)68252365E—mail:tanfeng’@SWU.edu.cn
万方数据
中草焉 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第12期2008年12月1873·
关键词:绞股蓝;水分胁迫;氮索;生物量;皂苷
中图分类号:R282.2 文献标识码;A 文章编号:0253—2670(2008)12—1872—05
Effectofdifferentwaterandnitrogenonbiomassndgypenosides

inGynostemmapent phyllum
LONGYunl。YANGRui2,ZHONGZhang—chen91,TANFen91
(1.KeyLaboratoryofEco—environmentsinThreeGorgesReservoirRegion,MinistryofEducation,KeyLaboratory
ofPlantEcologyandResourcesinThreeGorgesReservoirRegion。SchoolofI,ifeScience,Southwest
University,Chongqing400715,China;2.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,
SouthwestUniversity,Chongqing,400715,China)
Abstract:ObjectiveToinvestigatetheeffectofdifferentwa erandnitrogenonbiomassnd
gypenosidesinGynostemmapentaphyllum.MethodsThcuttingfG.pentaphylluminJingyunMountain
ofChongqingwasusedasmaterialsnthexperimentsbyar ificialimposedwaterstressandvariousN
availability.ResultsUndersoildroughtorN—deficitconditions,thebiomassofwholeplantdecreased,
whilethecontentoftotslaponinsinleavesondryweightbasisncreased.thecont ntoftotalsaponins
increaseddutothedecreasedctivityofpglucosidase.BecauseofthdecreasingrateofbiomassofG.
pentaphyllumwaslargerthantheaccumulatingra eoftotalsaponins,theto alyieldsoftotalsaponins
decreasedunderwaterdeficitondition.Incontrast,thedecr asingrateofbiomassofG.pentaphyllum
waslowerthantheaccumulatingra eoftotalsaponinsunderN—deficitondition,howeverthisdoesnot
meantheaccumulationof otalsaponinscanbenefitromnitrogensupplywithtoolOWconcentration.
ConclusionTherefore,toobtainthehigherbiomassccumulationofG.pentaph3’llumandmoresaponins
contenti plant,nitrogensh uldbeappliedappropriatelyandhesufficientsupplyofwaterbebeneficial
forthecultivationofG.pentaphyllum.
Keywords:Gynostemmapentaphyllum(Thunb.)Makino;waterstress;nitrogen;biomass;saponin
绞股蓝Crynostemmap nt phyllum(Thunb.)
Makino是葫芦科绞股蓝属多年生攀援草质藤本植
物,分布于我国陕西南部及长江流域以南各省区及
东亚、东南亚和南亚广大地区,生于海拔300~
3200m的地区[1]。绞股蓝茎、叶中皂苷量丰富,并
含有糖类、芦丁和商陆素及维生素和丙二酸,以及
铁、锌、硒等23种无机元素和天门冬氨酸、苏氨酸、
丝氨酸等18种氨基酸,具有抗衰老、降低血脂、抗
癌、升高血白细胞、护肝降酶、防治溃疡等显著功
效[2],是医学上有重要应用价值的药用植物。由于野
生绞股蓝产量不高,近年的大量采收使之濒临枯竭,
人工栽培是解决这一问题的重要途径。但目前绞股
蓝的研究集中在化学和药理及应用上,对绞股蓝的
生物学特征、生长生殖特征、皂苷的提取和定量测定
以及通过组织和细胞培养生产皂苷等方面也有一些
研究工作[3~7],刘世彪[8]对绞股蓝的生物学研究进
行了较为详细的综述。但对不同人工栽培环境下绞
股蓝有效成分和量是否发生变化,这种变化与皂苷
合成与分解机制是否有关研究极少。绞股蓝皂苷基
本结构为达玛烷型,一般由皂苷元和糖通过p糖苷
键组成,而当糖苷键被酶水解时,皂苷元和糖分离往
往造成其生物活性的丧失或降低。绞股蓝(皂苷)的
产量与土壤水分口1和氮素条件[93以及p糖苷酶活
性¨叫有密切关系。为此,本试验采用室内人工模拟
土壤干旱或氮素缺乏的方法处理,研究了不同干旱
程度和氮素水平对绞股蓝生物量和次生代谢产物皂
苷量及与皂苷分解有关的p葡萄糖苷酶的活性变化
的影响,以期为绞股蓝丰产栽培提供理论依据。
1研究方法
1.1 实验材料:1998年3月在重庆缙云山样地(海
拔900m,面积约50m2)同一种群采集野生绞股蓝
中段枝条,截成带腋芽的节段,每段3节,保留中间
节段一片叶,用蛭石作基质盆插,植株均用1/Z
Hoagland培养液进行浇灌,每盆每次浇培养液30
mI。,每周浇1次,待生根成活后选取进行根际干旱
和氮素水平处理。采集的绞股蓝经西南大学生命科
学学院刘玉成教授鉴定为绞股蓝Gynostemma
pentaphy,llum(Thunb.)Makino。
1.2实验方法
1.2.1水分胁迫处理[11。:于5~7月,选取80盆长
势较整齐的幼苗,随机分为4组,每组20盆(60
株,其中6盆用于生长分析,其他用于各生理指标分
析),置于朝北窗台上(25℃、大气湿度70%~
80%、自然散射光照射),通过控制灌水量进行缓慢
万方数据
·1874· 中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第12期2008年12月
干旱处理。每组每次浇水量分别为36mL(对照)、
24、12、5mL,每周浇1次。当浇水量为5mI.组的植
株出现缺水症状(叶片萎蔫)时,分别取样进行测
定。缺水程度按Hsiao[1纠的标准划分:相对含水量减
低8%~10%为轻度缺水,减低10%~20%为中
度缺水,减低20%以上为严重缺水。
1.2.2不同氮素水平处理:于5~7月,选取80盆
长势较整齐的幼苗,取出用自来水冲净,再用去离子
水漂洗后栽种于自来水冲净、去离子水漂洗过的河
沙中,随机分为4组,每组20盆,每盆3株,置于朝
北窗台上(25C、大气湿度70%~80%,自然散射
光照射),通过控制浇不同氮水平培养液进行不同氮
素水平处理。每组分别用不同氮水平[以NO。一浓度
表示分别为15(对照)、7.5、1.5、0mmol/I。]的
Hoagland培养液浇灌(培养液中减少的NO。一改用
Cl_代替),每盆每次浇培养液30mL,每周浇一次,
其问视情况补浇去离子水。当浇0mmol/L组的植
株出现缺氮症状(植株浅绿、基部叶片发黄)时,分别
取样进行测定。
1.3取样方法:采样在8:30~9:00时进行。试样
均取自从茎尖第1片完全展开叶往下数第3~8片
功能叶。
生物量采用烘干称质量法测定,实验开始时每组
取生长状况相似的幼苗,部分用于测定干、鲜质量,另
一部分称取鲜质量后用于生长分析,试验结束时取绞
股蓝全株鲜样洗净擦干后称鲜质量,85C、72h烘干
后称干质量。用不同程度各处理下生物量的相对变化
率[(处理后生物量~处理前生物量)/处理前生物量]
与对照的比值,反映绞股蓝受各处理水平影响的程
度。皂苷产量的相对变化率计算方法相似。
皂苷的量用香草醛一高氯酸比色法f.1s,14]测定,p
葡萄糖苷酶活性测定用对硝基苯一陆D一吡喃葡萄糖
苷(PNPG)法u5J引,每一处理重复5株。
所得数据用SPSS软件做统计分析。
2结果与分析
2.1 不同水分和氮素水平对绞股蓝皂苷量的影响:
绞股蓝皂苷在植株中以叶片的量最高。在图1中,绞
股蓝叶片皂苷的量按干质量计算,随着土壤含水量
减少而逐渐增加,当土壤含水量低于15%时皂苷
的量急剧增加。
氮素处理也明显影响绞股蓝叶片中皂苷的量。
叶片中皂苷的量随培养液中氮素浓度降低而增加。
当培养液中氮素浓度由15mmol/I。降低为7.5
mmol/L时,每克干叶中绞股蓝皂苷的量迅速上升,
但进一步降低氮素浓度皂苷量变化不大,而完全缺
氮时,皂苷的量又小幅上升(图2)。
2.2 不同水分和氮素水平对绞股蓝生物量和皂苷产
量的影响:绞股蓝对干旱的反应,最终表现在生物量
上。图3中,水分胁迫的加强,导致绞股蓝整株生物量
增加比率明显降低,整株干物质积累的增加值与土壤
含水量呈显著正相关(,.=0.9836,‘P不同氮素水平处理下生物量的相对变化率,反
映绞股蓝受氮素营养水平影响的程度。图4表明,培
养液中氮素的量越高,绞股蓝整株生物量越大,且整
10 15 20
上壤含水量/%
图1水分胁迫对绞股蓝叶片总皂苷量的影响
Fig.1Effectofwaterstressoncontentoftotal
saponinsinG.pentaphyllumleaves
70
k 60
0D
邑50

群40

30
培养液N索点}/(mmo!·L“)
图2不同氮素水平处理对绞股蓝叶片总皂苷量的影响
Fig.2Effectunderdifferentl velsofNoncontent
oftotalsaponinsinG.pentaphyllumleaves






S



00
90
80
70
60
50
40
30
lO 15 20 25
土壤含水量/%
00F
90篓
80靶

70蠡
60碑
图3水分胁迫对绞股蓝单株生杨量和皂苷产量
增加比率的影响
Fig.3Effectofwaterstressonincreasingrate
ofbiomassndgypenosidesproduction
inG.pentaphyllumleaves


:合



一l-∞.89一\缸砷躅
万方数据
中草菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第12期2008年12月·1875·
株干物质的增加值与氮素营养水平呈显著正相关
(,-一0.9807,‘P<0.05)。
虽然水分胁迫对绞股蓝皂苷的积累有一定的促
进作用,但由于整体植株生物量减少,单株的皂苷产
量也随之下降,见图3,以对照组为100%时,中度
胁迫使皂苷产量降至67.51%,但严重胁迫单株皂
苷产量下降趋势减缓(67.19%)。
氮素营养水平降低对绞股蓝皂苷的积累有一定
的促进作用,但氮素水平过低使整体植株生物量减
少,单株的皂苷产量也随之下降,见图4,以NO。一为
15.0mmol/L皂苷产量为100%时,No。一为7.5
mmol/I.时使皂苷产量增至159.06%,但进一步的
氮素缺乏使单株皂苷产量下降。
$160
褥140
岂120
鑫.00
霉80
墓60
母40
-2 0 2 4 6 8 J0 12 J4 16
培养液N素量/(mmol·L-1)
160

140蒋
120茎
100磐
80翟
60嚣
40
图4不同氦幕水平处理对绞股蓝单株生物量和皂苷严■
增加比率的影响
Fig.4Effectunderdifferentl velsofNonincreasing
rateofbiomassndgypenosidesproduction
inG.pentaphyllumleaves
2.3不同水分和氮素对绞股蓝p糖苷酶活性的影
响:水分处理对p糖苷酶活性有一定影响,随着土壤
含水量的减少而逐渐降低,当土壤含水量低于15%
时p糖苷酶活性急剧降低。见图5、6。
氮素处理和水分处理有相同的趋势,p糖苷酶
活性随着培养液中氮素浓度降低而降低,当培养液
中氮素浓度由15mmol/L降低为7.5mmol/L时,
10 15 20 25
土壤含水蕾/%
图5 水分胁迫对绞股蓝叶片p一葡萄糖苷酶活性的影响
Fig.5Effectofwaterstressonactivityofp
glucosidasenG.p ntaph)’llumleaves
:、
k
E
o








-2 0 2 4 6 8 10 12 1416
培养液N素量/(mmol·L‘‘)
图6 不同氯素水平处理对绞股蓝叶片葡萄糖苷酶活性的影响
Fig.6Effectunderdifferentl velsofNonactivity
ofglucosidasenG.pentaphyllumleaves
p糖苷酶活性迅速降低,随着氮素浓度的进一步降
低,p糖苷酶活性降低速率则趋于缓和,在氮素浓度
低于2mmol/L时,p糖苷酶活性又急剧降低。
3讨论
水分是植物生长最重要的制约因素,我国有
50%以上的土地有不同程度的干旱,不仅限制了绞
股蓝的分布,还对其产量和品质产生不利影响。在本
研究中,水分胁迫对绞股蓝皂苷的积累有一定的促
进作用。但由于干旱使生物量减少的速率大于对皂
苷积累的促进作用,使单株的总皂苷产量也随之下
降。说明保证充足的水分供应有利于绞股蓝生长,保
持较高的生物量和总皂苷产量。
氮是植物维持正常生命活动的生命元素,孟宪
局等[171的研究表明,随着氮素营养水平的升高,人
参皂苷的量也随之增大,但氮素水平过高则不利于
皂苷的积累。本研究也发现,氮素营养水平降低对绞
股蓝皂苷的积累有一定的促进作用,且缺氮对生物
量减少的速率小于对皂苷积累的促进作用,但是氮
素水平过低则使整个植株生物量减少,单株的皂苷
产量也随之下降。这意味着人工种植时,保证一定水
平的氮肥供应有利于绞股蓝生长,保持较高的生物
量和总皂苷产量。但氮素水平过高时,尽管生物量有
所增加,却不利于皂苷积累。
关于p葡萄糖苷酶的研究大多集中在酶的提取
纯化、性质和生理作用上,对于不同生长条件对其活
性的影响未见报道。已知生长素能促进肛葡萄糖苷
酶活性[1胡;}葡萄糖苷酶能水解细胞分裂素在支链
末端与葡萄糖的结合体,释放游离态细胞分裂素,增
加其活性。p葡萄糖苷酶存在时某些酚苷类才能作
为影响吲哚乙酸氧化酶的有效辅助因素或抑制剂影
响其活性。p葡萄糖苷酶将根皮苷转化为根皮素,促
进苹果发芽。在植物受到微生物侵染时通常发生p
葡萄糖苷酶在植物体内的积累,导致黄酮类化合物
2

O
9
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7
6
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9
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万方数据
·1876· 中草喃 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第12期2008年12,El
浓度增加,从而抑制菌类生长,可见p糖苷酶对植物
生长及次生代谢有多方面的影响,绞股蓝皂苷是皂
苷配基通过糖苷键与单糖或小分子多糖(主要是葡
萄糖)结合的产物,而p糖苷酶可使皂苷分解。因此
p糖苷酶活性降低有利于皂苷积累。本实验中,由于
水分亏缺和氮素不足,p糖苷酶活性降低,从而导致
绞股蓝皂苷的量反而增加。
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内生真菌对离体培养的福建金线莲生长的影响
唐明娟,孟志霞,于雪梅,郭顺星‘
(中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所,北京100193)
摘要:目的研究离体培养时瘤菌根菌属(Epulorhizasp.)真菌AR一15和AR一18对福建金线莲生长的影响。方
法采用琼脂作支持物,考察真菌对福建金线莲鲜质量和增高的影响;采用蛭石作支持物,考察真菌和营养液对金
线莲鲜质嚣和增高的影响。结果在琼脂培养基上,与对照相比,接菌AR一15和AR一18可使金线莲苗的增高分别
提高97%和81.5%(P高(P(P<0.01),显著促进金线莲增高1.17倍(尸<0.05)。真菌AR一18和蒸馏水组合极显著促进金线莲鲜质量的增加
和苗的增高(P<0.01),分别是不接菌的3.86倍和1.45倍;真菌AR一18和营养液组合极显著促进金线莲增质量
1.96倍(P促进福建金线莲的生长;在人工栽培金线莲的过程中,使用真菌AR一15和AR一18为菌肥,有可能取得较好的效果。
关键词:福建金线莲;真菌;离体培养
中图分类号:R282.2 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2008)12—1876一05
EffectofendophyticfungiongrowthofA咒。口cfDc|}lfZ口sroxburghiiinvitroculture
TANGMing—juan,MENGZhi—xia,YUXue—mei,GUoShun—xing
(InstituteofMedicinalPl ntsDevelopment。ChineseAcademyofMedicalSciences
andPekingUnionMedicalCo lege,Beijing100193。China)
Abstract:ObjectiveTostudyth ffectoffungiAR一15andAR一18(Epulorhizasp.)onthegrowth
ofAnoectochilusroxb rghiiinv troculture.MethodsEffectoffungiAR一15andAR一18onfreshweight
andplantheightofA.roxburghiiwerestudiednvitroculture.whenagarwasusedasrest,andeffectof
fungiandnutrientso freshweightandplantheightofA.roxburghiiwerestudiednvitroculture,when
收稿日期:2008—05—08
基金项目:围家杰出青年科学基金资助项目(30325047)
作者简介:唐明娟(1972~),女.四川I达县人,博上,从事植物分子生物学研究。
*通讯作者郭顺星Tel:(010)62829619E—mail:sxgu02006@yahoo.tom.eft
万方数据
不同水分和氮素条件对栽培绞股蓝生物量和皂苷量的影响
作者: 龙云, 杨睿, 钟章成, 谈锋, LONG Yan, YANG Rui, ZHONG Zhang-cheng, TAN Feng
作者单位: 龙云,钟章成,谈锋,LONG Yan,ZHONG Zhang-cheng,TAN Feng(西南大学生命科学学院,三峡库
区生态环境教育部重点实验室,重庆市三峡库区植物生态与资源重点实验室,重庆,400715)
, 杨睿,YANG Rui(西南大学化学化工学院,重庆,400715)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2008,39(12)
被引用次数: 3次

参考文献(18条)
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1. 毕玉霞.王红军 绞股蓝的药理作用及其优质高产栽培技术[期刊论文]-安徽农业科学2005,33(3)
2. 陈华荣 绞股蓝栽培技术[期刊论文]-安徽林业2008(1)
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同生境的绞股蓝营养器官解剖特征及品质分析[期刊论文]-热带作物学报2008,29(4)
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研究[期刊论文]-中国药业2007,16(13)
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8. 孙万森.吴喜利.乔成林.杨成志 绞股蓝总皂苷防治多脏器损伤的药理研究进展[期刊论文]-中药材2007,30(2)
9. 胡正海.刘世彪 绞股蓝结构、发育和光照与绞股蓝总皂苷积累的关系[会议论文]-2005
10. 尹祥敏 阿司匹林与绞股蓝皂苷合用对血小板聚集的影响[期刊论文]-中国医院药学杂志2001,21(8)

引证文献(3条)
1.吴永朋.肖娅萍.原雅玲.张珂 不同处理对绞股蓝生根的影响[期刊论文]-陕西林业科技 2009(5)
2.郭巧生.周黎君.武征.张志远 不同水分处理对夏枯草花期生长和生理特性的影响[期刊论文]-中草药 2010(10)
3.勇应辉.戴传超.高伏康.杨启银.赵沫 大戟内生真菌对其生长和两种萜类物质量的影响[期刊论文]-中草药
2009(7)


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