贵州不同来源地钩藤药材中8种矿质元素含量分析

李金玲,赵 致*, 龙安林,杨再刚,叶永丰,吴常海,王华磊,刘红昌,罗春丽,黄明进,罗夫来

(1.贵州大学，贵州省药用植物繁育与种植重点(工程)实验室，贵州 贵阳 550025；2.贵州省黔东南州剑河县科技局，贵州 凯里 556400；3.剑河县钩藤研究所，贵州 凯里 556400)

贵州不同来源地钩藤药材中8种矿质元素含量分析

李金玲1,赵 致1*, 龙安林2，3,杨再刚2，3,叶永丰2,吴常海2,王华磊1,刘红昌1,罗春丽1,黄明进1,罗夫来1

(1.贵州大学，贵州省药用植物繁育与种植重点(工程)实验室，贵州 贵阳 550025；2.贵州省黔东南州剑河县科技局，贵州 凯里 556400；3.剑河县钩藤研究所，贵州 凯里 556400)

本项目对贵州不同来源钩藤药材氮、磷、钾、钙、镁、铜、锰、锌元素含量进行分析并通过相关分析、主成分和聚类分析对其进行评价，结果表明：贵州不同来源钩藤药材中钙含量最高平均达19.57g/kg，钾含量次之；钩藤药材矿质元素含量变异系数均较大，镁变异系数最小，为16.50%，锰含量变化范围较宽，5.75～174.41mg/kg，变异系数最大为67.19%；氮与钾间极显著正相关，铜与钾、锌与钙间显著正相关；锌是钩藤药材第一主成分主要正向因子；聚类分析表现出钩藤有生态点聚类趋势；钩藤药材矿质元素含量变异程度较大。

钩藤；矿质元素；相关分析；聚类分析；主成分分析

钩藤[Uncariarhynchophylla(Miq.)Jacks]是茜草科多年生藤本植物，以干燥的带钩茎枝入药，在民间广泛应用，用于降压、护肝等。以钩藤为原药材开发的中成药天麻钩藤颗粒、复方钩藤片等。目前关于钩藤的研究主要集中在鉴定、化学成分、药理作用、资源调查、简单栽培，发芽育苗[1-7]等方面，而对于地区性钩藤药材矿质元素方面鲜见报道，为此本项目对贵州省各地区钩藤资源矿质元素含量进行分析，找出不同产地钩藤药材中无机元素的特征，对其元素之间的相关性进行分析，为钩藤药材的栽培管理及质量评价提供依据，为贵州钩藤人工栽培区划及种源筛选奠定基础。

1 材料与方法

试验于2011—2012年在贵州省贵阳地区(花溪区、乌当区、开阳县、息烽县)、黔东南州(剑河县、天柱县、锦屏县、施秉县)、遵义地区(湄潭县、凤冈县、绥阳县)、黔南州(都匀市、独山县)、铜仁地区(德江县、江口县、石阡县)及贵州大学农学院、贵州省中药材繁育与种植重点(工程)实验室进行。

野外采集钩藤资源，集中在2011年11～12月份进行。钩藤药材采集是当年生带钩的枝条。在黔东南剑河县、天柱县、锦屏县采集的人工栽培钩藤或野生保护抚育钩藤，而在其它地区采集的钩藤均为野生钩藤。

钩藤药材氮元素含量测定采用凯氏定氮法，磷元素含量测定采用钼黄比色法，钾元素含量测定采用火焰光度计法，钙、镁、铜、铁、锰、锌元素含量采用原子吸收分光光度法测定。

数据分析采用DPS7.05和Excel2007数据分析软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 贵州不同来源地钩藤药材中矿质元素含量

表1 贵州不同来源钩藤8种矿质元素含量

由表1可见，贵州不同来源钩藤药材矿质元素含量最高的是钙元素，平均含量19.57 g/kg，其次是钾元素，平均含量为14.45 g/kg，表明钙和钾是钩藤药材生长需求量较大的元素。

贵州不同来源钩藤药材矿质元素含量不同地区间差异较大，如锰元素含量最低德江钩藤5.75 mg/kg，最高锦屏3号钩藤174.41 mg/kg；同一地区不同生态点矿质元素含量也有差异，如剑河县4个生态点钾元素含量最高18.20 g/kg，最低8.17 g/kg，但是总体来看，同一地区矿质元素含量差异小于不同地区差异。

由变异系数可见，不同来源钩藤药材矿质元素含量变异程度均较大；镁含量变异系数最小，为16.50%，含量平均值9.81 mg/kg，变异范围8.05～15.42 mg/kg，最高值比最低值高了91.55%；锰含量变异系数最大，为67.19%，平均含量为75.79 mg/kg，变异范围为5.75～174.41 mg/kg，最高值比最低值高近30倍，表明不同来源钩藤药材锰元素含量差异非常大。不同来源钩藤药材矿质元素含量变异程度最大的是锰，其次是锌、铜和钾，三种元素变异系数相差不大；氮元素再次之变异系数为26.07%；磷、钙和镁元素变异程度相对较低，变异系数均低于20%。

2.2 贵州不同来源地钩藤药材中矿质元素相关性分析

不同来源钩藤药材矿质元素间相关分析见表2，氮与钾元素间极显著正相关，铜与钾、锌与钙元素间显著正相关，其它矿质元素间相关性均未达到显著水平。钙和钾作为钩藤药材中含量最高的两种元素，其含量的高低与氮、铜、锌含量正相关，表明两类元素间存在协同作用或促进吸收积累关系。

表2 8种矿质元素间相关系数

注: *表示在0. 05水平上显著相关；**表示在0. 01水平上极显著相关。

2.3 贵州不同来源地钩藤药材中矿质元素主成分分析

由表3可见，前3个特征值累计贡献率已达到70%，已能用它们来对所研究矿质元素的8个元素所提供的信息进行分类。但由于植物矿质元素含量受自然界多种因素的影响，所以前三个主成分只能代表29个植株样本8个元素测定值全部信息的70%。

各主成分的特征向量分别代表8个元素在该主成分中的权系数。对于第一主成分，锌元素是唯一的具有较强的正向负荷，与锌相斥的氮、镁具有较强的逆向负荷，表明这两类元素在钩藤植株中具有相反的吸收趋势；对于第二主成分，铜和镁具有较强的正向负荷，表明这两个元素有一定的内在联系。

表3 8种矿质元素主成分分析

2.4 贵州不同来源地钩藤药材中矿质元素聚类分析

采用聚类分析法对贵州不同来源钩藤药材矿质元素含量进行综合评价，结果见图1，当距离相似尺度取22.37阈值时，可将不同来源钩藤药材分成三类，一类是锦屏3号钩藤，一类是天柱、锦屏1、2号、开阳1号钩藤，另一类是其它地区钩藤，从分成3类钩藤的状况看，主要由于锰元素含量的差异；同时，锦屏3个生态点钩藤矿质元素差异较大，3号是抚育钩藤，1和2号是栽培钩藤，可能与钩藤栽培抚育过程中人们的田间管理和钩藤生长地土壤的差异有关；栽培钩藤除了天柱和锦屏外，剑河4个生态点钩藤相似尺度较近，可能同一地区生态环境相似，导致矿质元素差异不大。从聚类分析总体看，钩藤药材表现出生态点聚类趋势。

图1 不同来源钩藤药材聚类分析

3 结论与讨论

药材中矿质元素的含量与组成比例由药材植物自身的基因决定，同时受环境生态因子的影响。植物营养学中氮磷钾属于大量元素，钙镁属于中量元素，而不同来源的钩藤药材中钙元素含量最高，钾元素含量次之，可能是钩藤植物自身基因决定的；同时，不同来源的钩藤药材中各元素变异程度均较大，其中锰元素含量变化较大，5.75～174.41mg/kg，变异系数最大为67.19%，可能生态环境因子导致不同来源钩藤药材矿质元素含量差异。

环境生态因子诱导了药用植物蛋白质组表达的变化，进而影响次生代谢产物发生质或量的变化，从而造成不同产地药材品质的差异。李金玲等[8]研究贵州不同来源钩藤药材品质分析与评价，得出剑河县钩藤药材浸出物含量高于其它地区，下一步需对钩藤矿质元素含量、比例与浸出物及其有效成分之间相关性进行研究，探讨矿质元素与植物次生代谢产物的关系。

道地药材的形成是特定的基因型，在特定的生境下受到复杂的调控，导致某些代谢过程的关键酶基因的表达产生了时空差异的产物。各种外界因素的诱导都能影响一些关键酶的表达水平从而调节次生代谢产物的合成，如环境胁迫、光照、伤害、诱导剂，甚至代谢过程的中间产物。可见环境生态因子对次生代谢产物合成与积累的影响是间接的，二者之间可能并不存在简单的量的对应关系[9]。本试验中试验材料来源于不同生态环境，保证了采收时间和当年生钩藤枝条的基本一致性，而植株的年龄无法确定，可能给本试验带来了干扰因素。为此本团队对不同生态环境的钩藤种子进行了收集，育苗，在贵州剑河县(2011年贵州剑河钩藤成为国家地理标志保护产品)同一生态环境进行了种植，准备研究其药材矿质元素及各品质指标，为揭示药材的道地性奠定基础。

[1] 何昱,黄家卫,杨维.钩藤HPLC指纹图谱的构建[J].中国药房，2011,22(11):1007-1009.

[2] 陶刚,刘涛,朱英,等.贵州中药材钩藤属植物的分子鉴定[J].中药材.2008,31(6):825-828.

[3] 余再柏,舒光明,秦松云,等.国产钩藤类中药资源调查研究[J].中国中药杂志,1999,24(4):198-201,254.

[4] 杨武亮,林谋信.钩藤的驯化栽培[J].中药材,1992,15(1):9-10.

[5] Liu Tao, Jiu Zuoyi, He Dingxiang, et al. Study on Germination Rate of Uncaria rhynchophylla (Miq. )Jacks[J]. Agricultural Science & Technology, 2008, 9(4): 96-98,117.

[6] 辛文波,顾平,侴桂新,等.毛钩藤叶生物碱成分的研究[J].中国中药杂志,2008,33(17):2124-2128.

[7] 杨俊轼,钩藤的种子育苗技术[J].中国野生植物资源,2007,26(1):66-67.

[8] 李金玲,赵致,龙安林,等.贵州不同来源钩藤药材品质分析与评价[J].贵州农业科学,2013(3):40-42.

[9] 魏英勤,孟乡,王永炎.蛋白质组学在中药材道地性研究中的应用展望[J].时珍国医国药,2012,23(2):457-459.

Analysis on Contents of Eight Kinds of Mineral Elements inUncariarhynchophylla(Miq.) Jacks from DifferentCollection Sites of Guizhou

Lin Jinling1,Zhao Zhi1,Long Anlin2,3,Yang Zaigang2,3,Ye Yongfeng2,Wu Changhai2,Wang Hualei1,Liu Hongchang1,Luo Chunli1,Huang Mingjin1，Luo Fulai1

(1.Guizhou University，Key Laboratory about Breeding and Planting of Traditional Chinese Medicine in Guizhou, Guiyang 550025，China；2.Jianhe County Science and Technology Bureau in Southeast Guizhou, Kaili 556400，China; 3.Cat’s Claw Research Institute in Jianhe County, Kaili 556400，China)

Contents of nitrogen， phosphorus， potassium， calcium， magnesium， copper， manganese， and zinc elements inUncariarhynchophylla(Miq.)Jacks were studied from different collection sites of Guizhou. Mineral elements were assessed by correlation analysis,cluster analysis and principal component analysis. The results showed that the calcium content was the highest and the mean content was 19.57g/kg. The potassium content was second. The variable coefficient of the whole mineral elements were wide. The coefficient of variation in magnesium was the least. The numerical value was 16.50%. The range of manganese content was from 5.75 to 174.41mg/kg widely and the variable coefficient was the highest, 67.19%. The nitrogen and potassium was the significant positive correlation. The copper and potassium, zinc and calcium were positive correlation. Zinc was the main positively acting components of first principal component. Cluster analysis showed the trend of ecological point clustering. Mineral elements contents variation of different collection sites of Guizhou was greater.

Uncariarhynchophylla(Miq.)Jacks；contents of mineral elements；correlation analysis；cluster analysis；principal component analysis

10.3969/j.issn.1006-9690.2015.01.007

2014-07-18

贵州省科技厅重点实验室计划项目(黔科合计Z字[2010]4015)；贵州省发展和改革委员会高技术产业化示范工程项目(黔发改高技[2009]2805)；贵州省科技厅创新人才团队建设项目(黔科合人才团队[2010]4006)；贵州省药用植物繁育与种植人才基地(黔人领发[2013]15号)； 贵州省科技厅中药现代化项目(黔科合中药字[2011]5040号)；贵州省科技厅中药现代化项目(黔科合中药字[2010]5036号)。

李金玲(1980-)，女，从事药用植物栽培及营养生理与施肥研究。

*通讯作者：赵致(1959-)，男，从事药用植物生产理论与技术方面的研究。

R284.1；Q946.91+5

A

1006-9690(2015)01-0022-04