不同种源草珊瑚生长特性及有效成分含量比较分析

聂小英，朱春晓，郑东升，李自强，胡庆一，陈阳峰，肖深根

（1.湖南农业大学园艺学院，湖南 长沙 410128；2.湖南天地恒一现代中药产业有限公司，湖南 衡阳 421256）

【研究意义】草珊瑚（Sarcandra glabra（Thunb.）Nakai）又名九节茶、肿节风，金粟兰科草珊瑚属，是我国传统的中药材，含酚酸、萜类、香豆素等成分［1］，具清热凉血、祛风通络等功效，用于血热发斑、跌打损伤等［2］。不同地理生长环境对同一种源不同个体的形态特征和生长性状存在显著影响，也显著影响药材的品质［3-6］。因此，不同种植地区通过种源试验来选择适宜当地自然生长环境的地理种源具有重要研究意义。【前人研究进展】目前对草珊瑚的研究多集中在不同原产地筛选［7-9］、加工工艺优化［10］、药理药效机制［11-12］等方面。郭烨等［7］采用PHLC 法研究不同产地草珊瑚绿原酸、异嗪皮啶及迷迭香酸含量的影响，研究表明不同产地对草珊瑚有效成分含量具有显著影响，在采收期相同情况下广西防城港产地草珊瑚有效成分含量最高；牟大庆［8］采用HPLC法同时测定草珊瑚中的有效成分含量，结果表明不同产地肿节风3 种有效成分含量存在显著差异，福建三元产地异嗪皮啶含量最高，江西九江迷迭香酸含量最高；潘馨等［9］测定草珊瑚9 个有效成分含量的研究结果表明，不同产地草珊瑚中有效成分含量差异显著，在福建11 批不同产地草珊瑚药材中，福建三元对面陇产地有效成分含量最高。

【本研究切入点】由于长期的生殖隔离和地理环境因子的共同作用，同一物种在不同立地生长环境中，不同个体和群体间形态和生长特征存在显著差异，导致不同地理种源物种在不同区域的生长表现不同［13］。不同种源的收集与评价对植物资源保护、利用及品种选育等具有重要意义［14-16］。目前，对于不同种源草珊瑚生长特性及有效成分含量比较的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】本研究以湖南永定、江西九江、贵州黔东南、福建三元和广西昭平5 个不同分布区种源草珊瑚种子培育的2 年生植株为研究对象，对不同种源草珊瑚植株的生长特性、光合生理特性和有效成分含量进行测定，采用主成分分析法综合分析各种源间生长性状和品质的差异，以期为湖南地区草珊瑚优良种源的选择提供参考，同时为草珊瑚种源的利用和遗传改良工作提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的5 个草珊瑚不同地理种源分别来自湖南永定、江西九江、贵州黔东南、福建三元和广西昭平，均由湖南天地恒一现代中药产业有限公司提供。各种源来源情况见表1。

表1 5 个草珊瑚种质资源来源情况Table 1 Provenances of 5 Sarcandra glabra germplasm resource

1.2 试验方法

试验于2018 年3 月至2020 年10 月在湖南天地恒一现代中药产业有限公司中药产业园（27°08´N、112°46´E）进行。从播种到收获，年均降雨量1 452 mm，年均气温17.9 ℃，年均无霜期289 d。

采用随机区组试验设计，试验小区面积22.5 m2（畦长15 m，畦宽1.5 m）。2018 年3 月17 日，将催芽后的草珊瑚种子按100 粒/m2的种植密度播种，3 次重复。期间进行统一田间管理。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 农艺指标测定 2020 年10 月，待其生长进入缓慢期后，每种源随机选取5 株，测定其株高、地径［17］，叶片指标采用叶面积扫描仪测定，根系指标采用根系扫描仪测定；挖取全株，用清水洗净根部，吸水纸吸干后称取鲜重；各种源随机采收1 m2内植株，测定单位面积产量，3 次重复。

1.3.2 光合参数测定 2020年8月，每个种源随机选择5 株健康植株，选择连续晴天上午9:00～11:00测定，设置光强为800 µmol/m2·s，叶室温度25℃，空气气流500 µmol/m2·s，CO2浓度400 µmol/m2·s，采用LI-6400便携式光合作用仪测定从上往下数第3对功能叶的光合作用参数。3次重复。

1.3.3 浸出物测定 参照2020 年版中国药典通则2201 进行［18］。称取供试品4 g，置于250 mL 锥形瓶中，加入100 mL 水，密塞，称重、静置1 h 后，回流加热微沸1 h，用水补足失重，摇匀过滤，取滤液25 mL，水浴蒸干，105 ℃干燥3 h，冷却30 min，迅速称重。3 次重复。

1.3.4 供试品异嗪皮啶、迷迭香酸含量测定 色谱条件：色谱柱：WondasilTMC18 柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相：乙腈-0.1%磷酸水；流速1.0 mL/min，柱温30℃，检测波长342 nm；进样量：10 μL。

供试品溶液制备：参照2020 版中国药典一部肿节风药材含量测定项下方法制备［1］。取草珊瑚样品粉末约0.4 g，精密称定，精密加入甲醇 25 mL，密塞称定重，加热回流1 h，放冷，再称定重量，用甲醇补足失重，摇匀滤过，取滤液，备用。

对照品溶液制备：精密称取异嗪皮啶、迷迭香酸对照品适量，加甲醇制成每1 mL 含异嗪皮啶0.1004 mg、迷迭香酸0.1013 mg 混合对照品溶液，备用。

样品异嗪皮啶、迷迭香酸含量测定：按“1.3.4”方法分别制备各种源草珊瑚药材供试液后进样测定，并计算药材中异嗪皮啶、迷迭香酸含量。

1.4 数据统计与分析

采用Excel2010 进行数据录入与整理，采用SPSS25.0 统计软件进行单因素方差分析，采用Duncan多重比较法进行差异显著性分析，采用SPSS25.0 统计软件进行综合评价。

2 结果与分析

2.1 不同种源草珊瑚生长性状比较

2.1.1 地上部分生长差异 由表2 可知，在5 个草珊瑚种源中，昭平种源株高最高，为35.53 cm，显著高于黔东南和三元种源，但与永定和九江无显著差异；九江种源地径最粗，为4.04 mm，显著高于永定、黔东南和三元种源，但与昭平种源无显著差异；昭平种源叶片形态表现最好，其单株叶片数、最大叶长、最大叶宽及叶面积分别为32.00 片、127.35 mm、46.42 mm、302.99 cm2，均显著高于永定、黔东南和三元种源。

表2 不同种源草珊瑚地上部分生长指标比较Table 2 Comparison of growth indexes of aboveground parts in Sarcandra glabra from different provenances

2.1.2 地下部分生长及生物量差异 从表3 可以看出，不同种源草珊瑚地下部分的生长存在显著差异。昭平种源草珊瑚植株根系发达，根尖数、根平均直径、根总长度、根总体积和表面积分别为58.80 个、1.81 mm、508.80 cm、37.50 cm3和150.43 cm2，均显著高于永定、黔东南和三元种源，但与九江种源间无显著差异。5 个种源中，昭平种源生物量、单位面积平均产量分别为17.06 g 和0.85 kg/cm2，均显著高于永定、黔东南和三元种源，但与九江种源间无显著差异。

表3 不同种源草珊瑚地下部分生长指标比较Table 3 Comparison of growth indexes of underground parts in Sarcandra glabra from different provenances

2.2 不同种源草珊瑚光合特征参数比较

由表4 可知，5 个草珊瑚种源叶片的净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）在种源间存在显著差异。其中昭平种源Pn 最大、为3.91 µmol/m2·s，最小的是三元种源、为0.84 µmol/m2·s，前者是后者的4.65倍；Ci 最大的是永定种源、为268.99 µmol/m2·s，是最小的三元种源的2.39 倍；Gs 最大的是昭平种源、为0.04 µmol/m2·s，与最小的三元种源相差达0.03 µmol/m2·s；Tr 最大的是昭平种源，是最小的黔东南种源的2.33 倍。

表4 不同种源草珊瑚光合特征参数比较Table 4 Comparison of photosynthetic characteristic parameters of Sarcandra glabra from different provenances

2.3 不同种源草珊瑚有效成分含量比较

从表5 可以看出，不同种源草珊瑚药材中异嗪皮啶含量间差异显著，由高到低为昭平＞九江＞三元＞黔东南＞永定，含量较高的是昭平的草珊瑚，达3.81 mg/g，分别是永定、九江、黔东南、三元草珊瑚种源的2.28、1.03、1.97、1.12 倍。草珊瑚中迷迭香酸含量由高到低为昭平＞九江＞三元＞黔东南＞永定，差异显著，含量较高的是昭平的草珊瑚，达44.08 mg/g，分别是永定、九江、黔东南、三元的1.52、1.14、1.46、1.23 倍。浸出物含量由高到低为三元＞永定＞昭平＞九江＞黔东南，含量较高的是三元的草珊瑚，达26.52%，与九江、黔东南种源差异显著，但与永定、昭平种源差异不显著。

表5 不同种源草珊瑚有效成分含量比较Table 5 Comparison of the contents of effective components in Sarcandra glabra from different provenances

2.4 草珊瑚种源主成分分析

以草珊瑚生长指标及异嗪皮啶、迷迭香酸和浸出物含量为评价指标，采用主成分分析法对5个种源草珊瑚进行综合评价。以特征值≥1 为提取主成分的标准，共提取出3 个主成分，累计贡献率达98.098%，主成分的特征向量和贡献率见表6。

表6 主成分特征值及贡献率Table 6 Eigenvalues and contribution rates of principal components

通过3 个主成分的得分和其对应权重构建综合评价模型，公式为F ＝0.74049F1＋0.14872F2＋0.09178F3，F 为各种质资源草珊瑚综合得分，F1、F2、F3分别为各主成分得分。根据上述主成分综合评价模型得出各种源草珊瑚的综合得分并进行排名（表7）。可以看出，第1 主成分中排名靠前的是昭平、九江；第2 主成分中排名靠前的是三元、昭平；第3 主成分排名靠前的是永定、三元；综合得分靠前的是昭平、九江。

表7 不同种源草珊瑚综合得分及排序Table 7 Comprehensive scores and ranking of Sarcandra glabra from different provenances

3 讨论

株高和地径是植物生长状况最直接的表现，是优良种源选择的重要指标。曹宇［19］对不同种源元宝槭树的研究表明，元宝槭树株高、地径及地上部分的生长与植株生物量紧密相关。本研究结果表明，广西昭平种源生长表现最好，具有较高的生物量，福建三元最差，而本地湖南永定种源优势不明显，导致这种差异的主要原因可能是由于在长期的地理隔离过程中，不同种源为更好地适应其所生长的地理环境，而形成一定的基因表达差异。叶片是植物进行光合作用的主要场所。李鑫等［20］研究表明不同种源云南松叶长、叶宽及叶面积与植株生长具有一定相关性，云南松通过扩大叶片光合面积，以获取更多的光能，促进植物生长。本研究结果也呈现相同规律，广西昭平种源叶面积是福建三元种源的2.98 倍，生物量是福建三元的4.08 倍，说明广西昭平种源对光能的吸收和转化能力高于福建三元种源，其对环境的适应能力更强。根系是植物吸收水分和养分的重要植物器官，其生长直接决定植物吸取营养的能力［21］。许文花等［22］研究表明，根系发达能够提高根系养分吸收能力、积累养分，促进植物生长。本研究结果表明，广西昭平种源根系长度最长，表面积最大，根系发达能够加强根系对土壤中的水分和养分的吸收和积累，为植株生长提供所需的水分和养分，从而促进植株的生长。

气孔作为植物气体交换的通道，气孔导度直接影响叶片的光合作用，胞间CO2浓度受气孔导度影响大，两者呈正相关，Ci 越高，越有利于于光合作用碳固定，但蒸腾速率也会越大，水分散失加快［23］。本研究对5 个种源草珊瑚的光合参数进行分析，不同种源间光合参数差异显著。与本地种源相比，福建三元和贵州黔东南种源气孔导度较小，主要通过降低蒸腾速率来提高水分利用，可能是由于福建三元和贵州黔东南产地海拔较高，相对湿度较小，主要通过降低蒸腾速率减少水分散失，提高水分利用效率。广西昭平和江西九江种源净光合速率较高、光合能力较强，能够促进植株生物量的积累，这与谭长强等［24］在不同种源火力楠高净光合速率一定程度上具有较高生物量的观点一致。

草珊瑚作为药用植物，除生物量以外，还必须考虑其有效成分含量。本研究结果表明，不同种源对草珊瑚有效成分含量影响显著。与本地种源相比，广西昭平、江西九江、福建三元种源异嗪皮啶和迷迭香酸含量均显著高于湖南永定，说明产地生长环境长期作用下草珊瑚的基因产生了一定变化，对草珊瑚的有效成分含量存在一定相关性，与潘鑫等［9］研究结论一致，郭烨等［7］在不同产地对草珊瑚有效成分含量影响的研究中得到一致结果。说明草珊瑚有效成分含量受地理变异和遗传变异的共同影响。

4 结论

综上所述，为科学合理的筛选出适宜湖南地区生长的草珊瑚种源，本研究综合考虑了草珊瑚地上、地下部分生长情况、光合作用参数及有效成分含量，采用主成分分析法，将5 个种源草珊瑚生长情况及成分含量进行综合评价，不同种源综合排名为广西昭平种源＞江西九江种源＞湖南永定种源＞福建三元种源＞贵州黔东南种源，综合得出结论，广西昭平种源和江西九江种源植株枝叶繁茂、根系发达，在湖南地区生长表现较好，且有效成分含量较高，是5 个种源中引种的首选种源。