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Effect of different areas,types,harvest methods on artemisinin content of Artemisia annua

不同产地与类型及采收方法对黄花蒿中青蒿素含量的影响



全 文 :广 西 植 物 Guihaia 29(6):853— 856 2009年 l1月
不同产地与类型及采收方法对
黄花蒿中青蒿素含量的影响
韦树根1一,马小军1,2 ,付金娥 ,冯世鑫1,闫志刚 ,黄荣韶0
(1.中国医学科学院 药用植物研究所 广西分所 ,南宁 530023;2.中国医学科学院
药用植物研究所 ,北京 100094;3广西大学 农学院,南宁 530005)
摘 要 :以来源于重庆、广西 、湖南、广东、江苏、陕西等省区的 72分种质资源为试验材料,研究不同产地与类
型及采收方法对黄花蒿中青蒿素含量的影响,为良种的选育和药材的采收提供科学的依据。结果表明:(1)早
熟型与中、晚熟型青蒿素含量的差异显著 ,其顺序为 :中熟型>晚熟型>早熟型;(2)在同一管理条件下不同茎
秆颜色的青蒿素含量之间差异显著,其顺序为 :白杆型)黄绿秆型>紫秆型>绿秆型 ;(3)不同产地的黄花蒿青
蒿素含量动态变化规律一致,青蒿素含量最高时期为孕蕾期,是最佳采收期 ;(4)不同部位之间青蒿素含量差
异显著,以叶片的青蒿素含量最高 。
关键词:黄花蒿 ;青蒿素 ;采收
中图分类号 :Q946 文献标识码:A 文章编号 ;1000—3142(2009)06—0856-04
Eflfect of different areas,
on artemisinin content
types,harvest methods
n ‘ 0 0
0t Artemisia nua
WEI Shu-Gen1,3,MA Xiao—Jun1,2 ,FU Jin-e1,FENG Shi-Xin1,
YAN Zhi~Gang ,HUANG Rong-Shao0
(1.Guangxi Branch of Institute of Medicinal Plant Development,Chinese Acadimy of Medical Sciences,Nanning
530023,China;2.Institute of Medicinal Plant Development,Chinese Academy of Medical Sciences,Beijing
100094,China;3.Colege of Agriculture,Guangxi University,Nanning 530005,China)
Abstract:72 wild or cultivated Artemisia an~1.ta germplasms from Chongqing,Guangxi and Hunan provinces etc.
were studied as experimental materia1.The results were as follows:(1)artemisinin content was significantly diferent
among Early-maturing,M iddle-maturing and Late-maturing.They were arranged in the following order in terms of
their artemisinin content:Middle-maturing> Late-maturing> Early-maturing;(2)Different A.annua had different
morphology even if they were planted under the same condition.Artemisinin content was significant differece in dif—
ferent colour stems,the sequence ranked:white stem>yellow and green stem>purple stem>green stem;(3)Dynam—
ic rule of artemisinin content was consistent in different germplasms.The highest content of artemisinin was pre-
flowering srage;(4)artemisinin content was significant difference in different parts,the highest content of artemisinin
was in the leaves.
Key words:Artemisia annlga;artemisinin;colection
黄花蒿(Artemisia annua)别名草蒿、臭蒿 ,中
药上习惯称为“青蒿”。为菊科蒿属 (Artemisia)一
年生草本植物(中国植物志编委会,1998)。药用部
位为叶片、嫩枝、花蕾,其有效成分青蒿素是治疗各
种疟疾的有效药物。2004年 WHO把青蒿素类药
物代替奎宁列为治疗疟疾的首选药物,此后全球欣
收稿日期:2009—06—10 修回日期:2009—09—24
基金项目:广西科技攻关(桂科攻053701 7—1)[Supported by Key Technologies Research and Development Program of Guang)d(0537Ol 1)]
作者简介:韦树根(1980一),男 ,广西灵山人 ,硕士,主要从事药用植物育种研究。
通讯作者(Author for c0rresp0ndence,E-mail:xjma@public.bta.net.cn)
854 广 西 植 物 29卷
起了研究黄花蒿的热潮。
黄花蒿属 自交不亲和植物 ,长期的 自然杂交使
得植株的形态和青蒿素有很大的差异。因此,人们
在种质资源(杨水平等 ,2004)、栽培技术(王满莲等,
2009;Bacachi等,1997;Ferreira等,1997)、品种选
育(Walart等,1999)、采收加工(卫云等,2000;谷安
宇等,2008;Singh等,1998)等方面如何提高青蒿素
含量做了很多的研究。不 同产地不同种质之间青蒿
素含量有很大 的差 异 (韦树根等 ,2008;Laughlin,
1994),通过特定的栽培技术和采收加工方法能有效
地提高青蒿素含量和产量(Woerdenbag等,1994;
Ram等,1997),但在青蒿素含量与种质类型的相关
性研究很少 ,特别是对不同种质类型资源进行归纳
和分类 ,并寻找不同类型与青蒿素含量的研究未见
报道 。本研究通过收集不同产地的种质在同一条件
下进行种质资源评价,根据植株的生育期和茎秆颜
色划分类型 ,可为黄花蒿 良种 的选育提供直接的选
择依据,对提高育种准确率,加快育种的进程有重要
的意义 ;对不同种质青蒿素含量动态变化、采收部位
进行研究,将为生产上确定最佳收获期、采收部位提
供更科学的依据。
1 材料与方法
1.1材料
收集野生或栽培黄花蒿 (Artemisia annua)种
质72份,标本由广西植物研究所韦霄研究员与广西
药用植物园韦树根、冯世 鑫、吴庆华、黄秋银等共同
采集,马小军研究员鉴定,凭证标本存放于广西药用
植物园。
表 1 黄花蒿种质资源
Table 1 Germplasm resources of Artemisia annua
编号 凭证标本号 来源 编号 凭证标本号 来源 编号 凭证标本号 来源
Number Specimen number Origin Number Specimen number Origin Number Specimen number Origin
1 Aa2004001 广西靖西县 25 Aa2004028 湖南吉首 49 Aa2005022 广西大新县
2 Aa2004002 广西靖西县 26 Aa2004029 湖南吉首 50 Aa2005023 广西金城江
3 Aa2004003 广西靖西县 27 Aa2004030 湖南吉首 51 Aa2005024 广西宜州市
4 Aa2004004 广西靖西县 28 Aa2005001 广西北海市 52 Aa2005025 广西大化县
5 Aa2004005 广西靖西县 29 Aa2005002 广西资源县 53 Aa2005026 广西都安县
6 Aa2004006 广西崇左市 3O Aa2005003 广西灌阳县 54 Aa2005027 广西天峨县
7 Aa2004007 广西都安县 31 Aa2005004 广西龙胜县 55 Aa2005028 广西富JII县
8 Aa2004008 广西玉林市 32 Aa2005005 广西全卅l县 56 Aa2005029 广西钟山县
9 Aa2004009 广西临桂县 33 Aa2005006 广西兴安县 57 Aa2005030 广西贺州市
10 Aa2004011 重庆酉阳 34 Aa2005007 广西平乐县 58 Aa2005031 广西苍梧县
】1 Aa2004012 广西田林县 35 Aa2005008 广西阳朔县 59 Aa2005032 广西芩溪县
12 Aa2004013 广西乐业县 36 Aa2005009 广西荔蒲县 60 Aa2005033 广西隆林县
13 Aa2004014 广西西林县 37 Aa2005010 广西恭城县 61 Aa2005034 广西田林县
14 Aa2004015 广西德保县 38 Aa2005011 广西柳州市 62 Aa2005035 广西玉林市
15 Aa2004016 广西 临桂县 39 Aa2005012 广 西武宣 县 63 Aa2005036 广西博 白县
16 Aa2004018 广西药用植物园 4O Aa2005013 广西金秀县 64 Aa2005037 广西贵港市
l7 Aa2004020 广西临桂县 41 Aa2005014 广西象州县 65 Aa2005038 广西容县
18 Aa2004021 广西植物研究所 42 Aa200501 5 广西三江县 66 Aa2005039 广西钦州市
19 Aa2004022 广西植物研究所 43 Aa200501 6 广西融水县 67 Aa2005040 广西上思县
20 Aa2004023 湖南韶山 44 Aa2005017 广西融安县 68 Aa2005041 湖南衡阳
21 Aa2004024 湖南湘潭 45 Aa2005018 广西马山县 69 Aa2005042 湖南沅陵
22 Aa2004025 重庆酉阳中药研究院 46 Aa2005019 广西武呜县 70 Aa2005043 广东英德
23 Aa2004026 重庆酉阳 47 Aa2005020 广西崇左市 71 Aa2005044 陕西平利
24 Aa2004027 湖南吉首 48 Aa2005021 广西宾阳县 72 Aa2005045 江苏南京
1.2方法
1.2.1田间试验设计 试验采用随机区组设计,重
复 3次,小 区面积 10 1TI ,种植密度 为 30 cm×40
CITI。2月中旬播种 ,出苗 30 d后,用浓度 2 的尿素
浇根,5月份施复合肥 750 kg·hm-。。其余管理措
施与常规栽培相同。
1.2.2不同生育期划分 生育周期短于230 d的为
早熟型,在 230~255 d之间的为中熟型,长于 255 d
的为晚熟型。
1.2.3样采集品 于黄花蒿现蕾期从植株顶部往下
6期 韦树根等 :不同产地与类型及采收方法对黄花蒿中青蒿素含量的影响 855
1 1TI处剪取长约 50 em的枝条晒干 ,将其 叶片和花
蕾打落装置封口袋待测。
1.2.4青蒿素含量测定 (1)用超声波法提取青蒿
素(李典鹏等,1995),紫外分光光度法测定(赵兵等 ,
2O0O)。所用仪器为岛津 1206型紫外分光光度计,
试剂均为分析纯(AR),水为超纯水 ,每个样品重复
3次。样品测定在广西大学农学院植物系实验室进
行。(2)青蒿素提取:将样品粉碎过 60目筛,称取 1
g置 于 100 mL三角 瓶 中,人 3O。~ 60。石油 醚 4O
mL,用 75赫兹的超声波连续提取 3次。(3)标准曲
线制备:青蒿素标准品为 中国医学科学 院药用植物
研究所提供的纯度 为 99.8 的青蒿素成品。精确
称取 5 mg青 蒿素标准 品 于 50 mL容 量瓶 中,用
95 乙醇溶解至刻度 。分别 吸取 0,1,2,3,4,5 mL
置 25 mL容量瓶 ,以 95 乙醇补充至 5 mL,补加
0.2 NaOH溶液至刻度。置(50±1)℃水浴中反
应30 rain,流水冷却至室温。在 292 nm处测吸光
值(表 2)。标 准 曲线 的线 性 回归方 程 为 Y一
0.0175z—O.00003,相关 系数 r一0.9999。青蒿素
浓度 C可按下式计算 :C=0.0175A一0.00003(rag/
mL)(A为吸光值)。
表 2 吸光度与青蒿素浓度关系
Table 2 Relation of absorbance and
的计 算 公 式 为:E—M/W × 100 一2.1875A一
0.00375(%),W 一1 000 mg为原料用量 。每一样
液重复测定 3次,取平均值。
2 结果与分析
2.1不同类型青蒿素含量
2.1.1不同生育期类型青蒿素含量 2006年在广
西靖西县新靖镇那唐村建立黄花蒿种质圃,2月下
旬选择在阴天播种,观察不同种质的物候期(表 3)。
从表 3发现 ,来源于广西临桂县和兴安县的黄花蒿
种质(编号 23、33、53)的生育期均 比其 它种质早 ,整
个生育期约 230 d,这 3份种质为早熟 型;编号 8、
11、16、21、22的 4份种 质各生育期均 比其它种质
长,整个生育期长达275 d,为晚熟型,这几份种质均
来源于湖南;其余 65份种质如编号为 1、2、5的分别
来源于广西桂林市、广西靖西县、广西崇左市等地的
种质整个生长周期约 255 d,为 中熟型 ,这一类种质
占多数。黄花蒿的生育期差异很大,早熟型比中熟
型早约 25 d,比晚熟型早约 45 d,而中熟型比晚熟型
早约 20 d。早熟型与中、晚熟型青蒿素含量的差异
显著 ,而中熟型与晚熟型之间青蒿素含量差异不显
著 ,青蒿素含量顺序 :中熟型>晚熟型>早熟型。
表 3 不同生育期类型青蒿素含量
青蒿素浓度 Concentratio(mg/mI ) 吸光度 Absorbance(ABS) Table 3 Artemisinin content of different strains
0.000
0.004
0.008
0.012
0.016
0.020
0.000
0.232
0.461
0.685
O.925
1.142
(4)样液处理及青蒿素含量测定 :样液置于分液
漏斗中,加 2 NaOH 溶液 ,弃去下层碱液 ,并蒸馏
水洗涤。经水洗后的提取液置于圆底烧瓶 中,55℃
减压蒸馏,得到含青蒿素的浸膏,在 45℃的烘箱中
烘 1 h,将残余的石油醚彻底挥干。以 95 乙醇溶
解浸膏,并定容于 5O mL容量瓶 中备测 。吸取样液
l mL置 25 mL容量瓶 中,加入 95 乙醇 4 mL后,
加入 0.2 NaOH溶液至刻度,(50±1)℃水浴中
反应 3O min后取出,流水冷却至室温,292 nm处测
吸收峰值。样品青蒿素提取量(M)的计算公式:M
— C×Vs×n。Vs一25 mL,为被测样品体积;n一
50,为稀释倍数;因此,M一(0.0175A一0.00003)×
1250—21.875A一0.0375(mg)。青高素百分含量 E
注 :a、b表示在 5 水平差异
Note:a and b meaned significant difference at 5 level
2.1.2不同茎秆颜色青蒿素含量 同一种质的黄花
蒿单株之间茎秆颜色有很大差异,有白杆、黄绿秆、
紫秆、绿秆等。在黄花蒿孕蕾期按茎秆颜色各采样
1O株 ,测定其青蒿素含量(表 4)。从表 4看出,其青
蒿素含量大小顺序为 :白杆 >黄绿 秆>紫秆>绿秆,
白秆型的青蒿素含量分别比紫秆和绿秆的青蒿素含
量高 10 和 18 。
2.2采收方法
2.2.1不同种质青蒿素含量动态变化 以编号为2、
13、51的种质为材料,在植株生长的不同时期采其
叶片测定青蒿素的含量,青蒿素含量的动态变化(图
856 广 西 植 物 29卷
1)。从图1看出,3份种质的青蒿素含量从 2006年
6月 1日至 7月 31日,青蒿素含量不断上升。编号
为13和 51的种质在 7月 31日(孕蕾期)青蒿素含
量累积达到最大值,现蕾后青蒿素含量开始下降,但
7月 31日至 8月 2O日(现蕾期)下降的速度较为缓
慢 ,到 8月 20日开花后青蒿 素含量下降较快;而编
号为 2的种质青蒿素含量 累积达到最大值在 8月
10日(现蕾期),到 8月 2O日开花后青蒿素含量也
下降较快。
表 4 不同茎秆颜色青蒿素含量
Table 4 Artemisinin content of different colour stems
类型 Types 青蒿素含量(%)Artemisinin content
白秆型
黄绿秆型
紫秆型
绿秆 型
0.968a
0.916b
0.878c
0.820d
注 :a、b、C、d表示在 5 水平差异 ,下同。
Note:a,b,C,d meaned significant difference at 5% level,the same
below.
1·2
1·0
0.8
0 2
O
6—1 6—21 7—1 1 7-31 8-10 8-20 9-9
日期(月一日)
图 l 不同种质青蒿素含量动态变化
Fig.1 Dynamic changes of artemisinin content of
different germplasins at different stages
表 5 不同部位青蒿素含量
Table 5 Artemisinin content of different parts
部位 Parts 青蒿素含量 Artemisinin content( )
叶片 I eaf
花蕾 Bud
嫩枝 Younger branch
成熟枝条 Older branch
O.573 a
O.52O b
0.290 C
O.183 d
2.2.2不同采收部位青蒿素含量比较 黄花蒿的现
蕾期,采收同一单株上的叶片、花蕾、嫩枝、成熟枝条
在太阳光下曝晒干至恒重,分别测定其青蒿素含量
(表 5)。从表 5看出,同一植株上不同的部位其青
蒿素含量差异很大 ,不同部位之间青蒿素含量差异
显著。以叶片的青蒿素含量最高,成熟枝条的最低。
叶片的青蒿素含量比花蕾高 1O 、是嫩枝、成熟枝
条的 0.96和 2.13倍。
3 讨论
(1)在黄花蒿生物学特性研究方面,已对株高、
一 级分枝数 、冠幅等性状和生育期作 了初步的研究
(韦霄等,1997),但没有对黄花蒿的形态和生育期进
行归纳和分类。本研究根据黄花蒿的生育期不同把
其划分早熟型、中熟型、晚熟型为 3大类,早熟型与
中、晚熟型青蒿素含量的差异显著 ,而中熟型与晚熟
型之间青蒿素含量差异不显著,中熟型青蒿素含量
最高,研究结果可为不同 目标性状的选育提供依据。
本课题组曾利用早熟型种质采用单株选育的方法选
育 出了早熟高含量新品种“桂蒿 1号”,其采收期比
其它栽培品种可提前 1个月。(2)在同一栽培管理
条件下不同种质的形态特征差异较大,性状变异比
较丰富。按茎秆的颜色划分 ,黄花蒿一般有白杆、黄
绿秆、紫秆、绿秆等四种类型,其青蒿素含量之间差
异显著 ,其顺序为:白杆>黄绿秆>紫秆>绿秆。为
选育高含量的黄花蒿新品种提供了直接依据,在选
育时,可根据其茎秆颜色进行初步的选择,加快了育
种进程。(3)青蒿素含量的动态变一直以来是人们
研 究 的 焦 点 (Woerdenbag 等,1994;Singh等,
1998),到 目前为止,对于黄花蒿最佳采收期还没有
形成统一的意见。本研究 以不同产地的多份种质为
材料,研究其最佳采收时期更 ,结果更具科学性。结
果表明:不同种质不同时期青蒿素含量动态变化虽
有所不同,但基本规律趋于一致 ,青蒿素含量最高时
期为孕蕾期 ,在孕蕾期采收会获得较高的青蒿素含
量与产量。(4)不同部位之间青蒿素含量差异显著,
以叶片的青蒿素含量最高,成熟枝条的最低 ,采收部
位的不同将会影响到药材的质量 。因此,在采收过
程中应加以规范,去除老熟枝梗,保证药材的质量。
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