全 文 ：世界科学技术一中医药现代化★中药研究
不同温度对茅苍术生长发育
及挥发油组介的影响 “
口曾 燕 郭兰萍 中国中医科学院中药研究所
陈保冬 中国科学院生态环境中心 北京
李红岭 北京市农业局小汤山特菜基地 北京
林淑芳 吴志刚 中国中医科学院中药研究所 北京
北京
摘 要 目的 研究不同温度对苍术生长发育及挥发油组分的影响 。方法 设置低温组 、适宜
温度组 、高温组 组 ,各重复 个 ,生长 个月 ,收苗。采用 检验比较生物量 一 分析 、鉴
定苍术根茎挥发油中所含的有机化合物 微平板每孔颜色平均变化率检测苍术根际微生物
群落功能多样性。以此观察苍术挥发油组分及根际环境的综合变化 。结果 ①不同温度下生长的苍术
的株高和总生物量有显著差异 尸 。②不同温度下苍术根茎挥发油中归一化百分含量大于
的组分相差较大。三者共有组分有 个。其中 处理鉴定出 个组分 , 处理鉴定出 个组
分 , 。处理鉴定出 个组分 挥发油总含量 ·一, 。③ ,和
使得 升高 , ,使得 降低 , 和 ,均使 升高。④不同温度下苍术土壤微生物群落
代谢剖面 发生一定程度的变化 ,其变化程度与培育的时间及不同温度环境有关。 , 、
条件的 较 低 。结论 不同温度对苍术生长发育 、挥发油成分 、叶片酶活性和土壤微生物群落
均有影响。
关键词 苍术 温度胁迫 生长发育 挥发油
一
苍术来源于菊科苍术属植物茅苍术 、 的干燥根茎 ,为我国常用中药材 ,具有燥
口几。。 或北苍术 。 湿健脾 、祛风散寒 、明目的功效 。挥发油成分是苍术
— 的主要活性成分川。收稿日期 一 一
修回日期 一 一
国家自然科学基金项目 环境胁迫下 影响苍术质量的机理研究 , 负责人 郭兰萍 国家自然科学基金项目 基于
技术的中药道地性研究及空间信息分析数据库的构建 ,负责人 郭兰萍 国家科技支撑计划 以拓 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 ,负责人 郭兰萍 国家中医药管理局行业专项 苍术等道地药材鉴别特征提取 , 负责
人 邹兰萍 国家重汽基础研究发展计划 中药药性理论继承与创新研究 , 负责人 黄璐琦 。
联系人 曾燕 ,博士生 ,主要研究方向 中药资源 , 一 卜 , 一 郭兰萍 ,研究员 ,硕士生导师 ,主要研
究方向 中药资源生态学研究 , 一 一 , 一 · 。
〔 郡柑 七以衍 功耐 腕 以 司 刀
2010 第一二卷 第五期
传统认为江苏茅山地区的苍术质量最好 , 为道
地药材。该区域在苍术整个分布区中属于温度最高 、
湿度最大的地带 。长期的生产实践和对苍术的生态
生物学的研究表明 ,苍术喜温暖 、通气 、凉爽 、较干燥
气候 ,耐寒 ,怕高温高湿。郭兰萍等卜研究表明 ,苍术
挥发油组分积累的气候适宜区与其生长发育的气候
适宜区并不一致 , ℃以上的高温是苍术生长发育的
限制因子 ,但有利于苍术挥发油的积累 ,并提出茅山
地区的苍术在生长发育中受到高温的胁迫 , 其道地
药材的形成具有逆境效应 。
中药的有效成分通常是植物次生代谢产物 ,有
学者认为植物次生代谢产物的产生多是植物对抗逆
境的结果 ,其含量随逆境强度增加而增加 。一般来
说 ,环境温度对植物的生长发育 、代谢以及根际环境
都会有一系列的影响 , 本实验以不同温度下生长的
苍术为材料 ,考察苍术生长发育 、挥发油积累 、根际
微生物等方面的变化 , 以期寻找出温度对苍术生长
发育及挥发油组分的影响 , 并为揭示苍术道地药材
形成的逆境效应提供思路 , 同时为中药材栽培地的
选择提供参考。
一 、材料与方法
苍术材料
供试土壤采自北京小汤山。苍术种子采自江苏
茅山 , 经中国中医科学院中药研究所黄璐琦研究员
鉴定为茅苍术 州 , 。。 的种
子 。将苍术种子催芽 ,挑取长势好且比较一致的苍术
苗移栽于塑料花盆 中 ,每盆种 棵 ,分别
放于蔬菜低温棚 士 ℃,设定为 ,样品 、适宜温度
棚 士 ℃,设定为 样品 、高温棚 士 ℃,设定为
样品 。各设 个重复 ,共 个样品 ,栽培时间为
年 月 日 , 年 月 日收获苍术 ,洗
净待用 。
挥发油总量及组分分析
挥发油的提取 。
分别取 , 、 、毛根及其根茎样品 ,按 《中国药典 》
版附录 挥发油测定法甲法进行苍术挥总发
油提取 。提取完毕后 ,用乙酸乙醋定容至 ,利用
一 进行分析 。
根茎挥发油含量的测定及 一 分析 。
实验条件 一 气质联用仪
器 。石英毛细管色谱柱 一 , ,
林 ,程序升温 ℃, ℃· 一, ,进样温度
℃,检测温度 ℃。载气 氦气 ,进样量 林 ,分
流比 ,载气流速 · 一`。质谱电离方式 ,
电子能量 ,离子源温度 ℃,全扫描 ,扫描范围
一 。 谱图库检索 。
酶活性测定
苍术栽培 个月后采叶片 , 采用氮蓝四哇法测
定超氧物歧化酶 活性 紫外吸收法测定过氧化
氢酶 活性 愈创木酚法测定过氧化物酶
活性 紫外吸收法测定抗坏血酸过氧化物酶 活
」胜。
根际土壤微生物功能多样性的分析
收获苍术的同时 , 收集根际土壤 , 采用
法进行 检测 ,测定苍术根际微生物群落功
能多样性 。具体操作 ①称取相当于 烘干土壤的
新鲜土壤加人到装有 灭菌 的生理盐水
的 三角瓶中 , 在旋涡震荡机上震荡
②取 上述土壤浸提液加人 灭菌的
生理盐水 中 ,重复一次 ,将稀释 倍后的
菌液加人 板中 ,每孔用排枪加 林 ③将接种
的微孔板在 ℃培养 , 分别于 、 、 、 、
和 在 处读取数据。
数据分析
使用 软件 , 检验比较生物量 。根际微
生物群落功能采用班 微平板每孔颜色平均变
化率 , 来描
述 , 值 艺 一 ,其中 是所测得的
个反应孔的吸光值 , 是对照孔 的吸光值 。
软件计算土壤微生物多样性指数 。
二 、结果与分析
不同温度对苍术生长发育的影响
对 组样品的平均株高 、叶片数 、单株须根数和
单株总生物量进行单因素方差分析 见表 不同温
度条件下生长的苍术在株高和总生物量都有显著性
表 不同温度条件对苍术植株生长发育的影响
处理 株高 叶片数 平均单株总生物量
一
,
、
注 同一列标用不同字母表示处理间差异显著 。
〔 邵观 坛 口己功 山 〕
世界科学技术一中医药现代化★中药研究
差异 尸 ,其中 处理
组长势最好 。
不同温度度对苍术挥
发油总量和组分的影响
对 、 、 共 个样品进
行挥发油分析 ,测得挥发油总
含量 ·一, ,
。
苍术地下部分挥发油
一 分析显示 见表 ,不
同温度条件下的 组苍术根
茎挥发油中归一化百分含量
相对较大的主要组分变异较
大。对挥发油进行 一 分
析 ,共鉴定出 个化合物 见
表 。其中 处理鉴定出
个化合物 ,爪处理鉴定出
个化合物 ,毛处理鉴定出
个组分 。 、卫 、 三者共有组
分有 个 一 、 一 ,
」一一 , 一 一一
一一 一
、 一 一 一 一 、
, , , , , 一 一 ,
一 一 一 一
一
、 、 一
、 一 一
。
, 温度胁迫对苍术叶片
酶活性的影响 见表
不同温度环境对植物保
护酶的含量影响很大 ,如以适
宜温度 作为对照 , 高温环
境的毛处理 , 使得苍术植物
保护酶含量增高 , 其中使
、 、 显著增高
, 这是植物抗逆境的反
应 ,有利于植物生长 。
不同温度对苍术根 际
土壤微生物功能多样性的影
响 见表
表 不同温度条件下生长的苍术挥发油组分 一 分析鉴定出的化合物
处理 编号 含量 化合物
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2010 第一二卷 第五期
续表
处理 编号 含量 化合物
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一一
在整个培养过程中 ,不同
温度土壤微生物群落
代谢剖面 发生一定
程度的变化 , 值在
之前未表现出明显的变化 ,培
育 后开始出现差异 。由于
反应的初始浓度较低 , 种处
理土壤微生物群落代谢剖面
均未到达平台期 。三
者 值在整个温育过程
, 和 差异不显著 ,叽在反
应 后始终 、
和 值最大 ,在
反应 后 , 、 、 组的
土 壤 值 分 别 达 到
、 和 , 的
值最大 。在整个过程
中 , 多 样 性 指 数 、
均匀度指 数 、
多样 性指 数 和
、均匀度指数四者变化趋
势一致 。
在反应 后 , 的各项
指标均高于 、毛 , 说明爪有
利于土壤微生物群落功能多
样性的提高。可见 ,不同温度
处理对于增强苍术土壤微生
物群落的生理代谢活性 ,增强
其碳源利用程度有一定影响 ,
毛有利于土壤微生物群落功
能多样性的提高 ,是苍术的最
适宜生长温度 。
…伪`
,`
巧
三 、讨 论
本研究发现 ,随着苍术生
长环境温度的变化 ,植株产生
了一系列的生理生化反应 。植
株本身产生了一系列的抗逆
境生理反应 ,最终导致了苍术
的生长 、挥发油和根际分泌物
的一系列变化 。对于作为药材
的苍术来讲 , 环境虽然是植
巧
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乃 『 切邵视 。 动 口 以 ` 山汉 以 〕
世界科学技术一中医药现代化★中药研究
物生长的适宜温度 ,更利于植物总生物量的积累 ,但
高温却更有利于其药用成分挥发油总量的积累 。
据报道 ,温度的胁迫是影响苍术生长发育的生
态限制因子之一 , 其结果将影响植物的生长发育与
有效成分的积累。苍术挥发油积累所需的生境与其
生长发育的适宜条件可能并不一致 , 高温胁迫有利
于苍术药效成分挥发油的积累 , 苍术药材品质的形
成体现出明显的逆境效应。
环境胁迫是环境梯度中离开了梯度中间的 、植
物生活的最适点而靠近最高点或最低点的那种环
境 。由于环境胁迫造成植物外部形态和生理上的影
响 ,在生长发育上多抑制植物生长 ,如高温胁迫影响
植物的光合作用 、呼吸作用 、蒸腾作用等生理活动 ,
从而影响植物的生长 一 同时 ,多数植物会以代谢物
的含量或分布部位产生生理补偿效应 ` ,次生代谢产
物的产生多是植物对抗逆境的结果 一 ,对于药用植
物 ,则主要表现出药用成分的变化上 。不少学者发现
次生代谢物随逆境强度增加而增加 ”一 ,如干旱胁迫
对银杏中懈皮素含量的提高有促进作用 ` 雷公藤幼
苗在环境胁迫条件下根系中雷公藤红素的含量分别
提高了 、 和 , 其中光照对雷公藤
红素含量的增加最明显 。
本研究对于中药材栽培有一定的指导意义 。药
用植物生长的最佳适宜区并不一定是优质中药材形
成的最佳适宜区 , 只有通过相关的科学研究 , 在产
量 、质量和效益之间找到最佳平衡点 ,才能确定中药
材种植的最佳适宜区 ,才能更好地开展中药材栽培 ,
带动地方经济。
但是 ,由于中药材栽培时间一般较长 ,受实验条
件所限 ,本实验苍术只生长了 个月 ,而苍术药材的
实际栽培时间一般为 年 , 实验结果对于生产的实
际指导意义有待于进一步的研究 。
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毛叭
注 同一列标用不同字母表示处理间差异显著
表 不同温度对苍术根际土壤微生物功能多样性的影响 检测结果
指标 处理 培养时间
多样性指数
均匀度指数
,
多样性指数
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均匀度指数 料 ,
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责任编辑 李沙沙 ,责任译审 张立威
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