土壤无机元素化学形态与滇重楼主要有效成分相关性研究.pdf
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1、天然产物研究与开发NatProdResDev2023,35:1380-1392土壤无机元素化学形态与滇重楼主要有效成分相关性研究施志芬1?,盘付梅-?,谷文超”,王光志,周浓2成都中医药大学药学院,成都6 11130;2重庆三峡学院生物与食品工程学院三峡库区道地药材绿色种植与深加工重庆市工程实验室,重庆40 412 0摘要:探究野生和栽培产地滇重楼根际土壤中16 种无机元素的5种化学形态分布规律及其与药材品质的相关性,为滇重楼科学化种植及药效功能的开发利用提供参考依据。采用BCR顺序提取法提取不同化学形态的无机元素,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行元素含量测定,再利用SPSS软件
2、进行相关性分析。滇重楼的野生品和栽培品的根际土壤中16 种无机元素主要以残渣态为主,且野生品和栽培品在各元素含量方面差异明显,栽培品高于野生品;Ca、M g 元素在水溶态和交换态中的含量明显高于其他元素,P、M o 元素含量则较低;Ca、M g、Fe、A l 元素在有机态和铁锰氧化态中的含量明显较高,但Na元素未检测出;相关性分析表明,滇重楼中重楼皂苷的积累与根际土壤中的P、K 元素呈显著的负相关关系,与Fe、A l、Se、Ba 等元素呈显著正相关关系。综上,滇重楼根际土壤中的无机元素大部分以残渣态形式存在,P、K 元素的存在在一定程度上抑制了重楼皂苷的积累,Fe、A l、Se、Ba 等元素促
3、进了重楼皂苷的积累。关键词:滇重楼;无机元素;化学形态;重楼皂苷;相关性分析中图分类号:R282.2D0I:10.16333/j.1001-6880.2023.8.011Correlation between the chemical forms of soil inorganic elements andthe main active components of Paris polyphylla var.yunnanensisSHI Zhi-fen-2,PAN Fu-mei-2,GU Wen-chao,WANG Guang-zhil*,ZHOU Nong”2*文献标识码:A文章编号:10 0
4、 1-6 8 8 0(2 0 2 3)8-138 0-13 College of Pharmacy,Chengdu University of Traditional Chinese Medicine,Chengdu 611130,China;2The Chongqing Engineering Laboratory for Gren Culivation and Dee Procssing of the Three GorgesReservoir Areas Medicinal Herbs,College of Food and Biological Engineering,Chongqin
5、g Three Gorges University,Chongqing 404120,ChinaAbstract:To explore the distribution of five chemical forms of 16 inorganic elements in the rhizosphere soils of Paris polyphyl-la var.yunnanensis in wild and cultivated areas and their correlation with the quality of medicinal materials,so as to provi
6、de areference for the scientific planting of P.polyphylla var.yunnanensis and the development and utilization of its medicinal effi-cacy.Five elements were extracted by BCR sequential extraction method,determined by inductively coupled plasma massspectrometry,and analyzed by SPSS software.The 16 kin
7、ds of inorganic elements in the rhizosphere soil of wild and cultivatedsamples in P.polyphylla var.yunnanensis were mainly residues,and the content of wild samples and cultivated samples wassignificantly different,and the cultivated samples were higher than those of wild samples.The content of the s
8、ame element indifferent forms is also different,the content of Ca and Mg elements in water-soluble and exchange states is significantly higherthan that of other elements,the content of P and Mo elements is lower.The content of Ca,Mg,Fe and Al in organic and iron-manganese oxidation states were signi
9、ficantly higher,but Na element were not detected.Correlation analysis showed that theaccumulation of polyphyllin in P.polyphylla var.yunnanensis showed a significant negative correlation with P and K elementsin rhizosphere soil,and Ba,Al,Fe,Se elements were positively correlated with polyphyllin.To
10、sum up,Most of the inorganicelements in the rhizosphere soil of P.polyphylla var.yunnanensis exist in the form of residues,and the presence of P and K el-收稿日期:2 0 2 2-11-18基金项目:重庆市自然科学基金(cstc2018jcyjAX0267);“成渝地区双城经济圈建设 科技创新项目(KJCX2020046)*通信作者 Tel:86-28-61800231;E-mail:wangguangzhi ,接受日期:2 0 2 3-0
11、2-15Vol.35ements inhibits the accumulation of polyphyllin to a certain extent,Fe,Al,Se,Ba and other elements promote the accumula-tion of polyphyllin.Key words:Paris polyphylla var.yunnanensis;inorganic elements;chemical form;polyphyllin;correlation analysis滇重楼(Paris polyphylla var.yunnanensis)为百合科多
12、年生草本药用植物,主要以干燥根茎人药,性寒味苦,具有清热解毒、?肝定惊、抗肿瘤、抗炎等功效 14。近些年来,由于制药产业的飞速发展,市场对滇重楼的需求成倍增加,而滇重楼药用部位生长缓慢,且繁殖率低下,导致野生滇重楼资源枯竭,因此,发展栽培种植品解决野生资源供应不足的问题已迫在眉睫。元素形态分为物理和化学两种,其中化学形态指元素在环境中实际存在的分子或离子形式,与元素的富集性、迁移性及生物可利用性等密切相关 5.6 ,主要包括水溶态、交换态(弱酸提取态)、铁锰氧化态(可还原提取态)、有机态(可氧化提取态)、残渣态等 7 。目前对土壤元素的研究主要集中对其元素全量的探讨,全量元素虽然能一定程度反映
13、土壤元素总含量的高低,但却不能直观反映出真正能被植物吸收利用的元素含量,因此分析土壤中各元素形态的含量对了解某一地区元素分布状况将具有更加全面的意义。此外,已有大量学者对中草药根际土壤中的各种重金属元素形态含量进行了探讨 8-10 1,却鲜少有对其他无机元素形态的分析。其中,Shen1研究了丹参中无机元素的吸收和迁移规律,发现丹参中的无机元素含量受根际元素形态表1林样品来源Table 1Sample sources栽培样品产地Cultivated sampleCollection locationZt-1贵州省织金县以那Zt-2贵州省紫云猫营Zt-3贵州省龙里县大冲村Zt-4四川省会东县平街村
14、Zt-5云南省嵩明县老余屯村Zt-6云南省易门县二街15组Zt-7云南省楚雄市吕合镇Zt-8云南省保山市隆阳区蒲缥镇Zt-9云南省保山市隆阳区摆菜村Zt-10云南省龙陵县龙新乡龙新村Zt-11云南省芒市江东乡大水沟村施志芬等:土壤无机元素化学形态与滇重楼主要有效成分相关性研究1381分配的影响较大,主要受根际土壤中交换态、残渣态、有机态和铁锰氧化态含量的交互影响。这为滇重楼品质、根际土壤、元素形态迁移等相关方面的研究提供了很好的示范与借鉴。本研究采用BCR顺序提取法提取各元素的化学形态,采用电感耦合等离子体质谱法(inductivelycoupled plasma mass,ICP-MS)进行
15、含量测定,探究滇重楼野生品与栽培品的根际土壤中16 种无机元素的分布规律及含量大小,并与有效成分进行相关性分析,以期为滇重楼合理施肥及规范化种植提供参考。1材料与方法1.1供试材料从云南、贵州、四川3省采集野生滇重楼11份、栽培滇重楼16 份,样品信息见表1,详细产地信息及样品前期处理方法,参照前期已有研究 12 栽培品滇重楼前期栽培株大部分为种植户自己育苗提供,因考虑到产业循环发展的需要以及对种植成本的考量,少部分为根茎切块繁殖。种植方式为遮荫网种植,并采用腐殖土、稻草、松针等进行覆盖处理,有保湿防?、冬天防冻的作用。种植期间,每年至少施加两次肥料,冬肥为氮磷钾复合肥,春肥为经腐熟处理后的农
16、家肥,每一栽培产地具体施肥量不一。野生样品Wild sampleYt-1Yt-2Yt-3Yt-4Yt-5Yt-6Yt-7Yt-8Yt-9Yt-10Yt-11产地Collection location贵州省安顺市西秀区龙宫镇贵州省安顺市西秀区安大广城贵州省清镇市卫城镇坪寨村贵州省兴仁县战马田村贵州省兴义市七舍镇马格闹村四川省会东县老君滩乡平街村云南省易门县二街15组云南省楚雄市吕合镇云南省保山市隆阳区蒲缥镇云南省昌宁县大田坝乡湾岗村云南省玉龙纳西族自治县1382续表 1(Continued Tab.1)栽培样品Cultivated sampleZt-12Zt-13Zt-14天然产物研究与开发产地
17、野生样品Collection locationWild sample云南省昌宁县大田坝乡Zt-15云南省永平县阿海寨村委会Zt-16云南省云龙县漕涧镇铁厂村Vol.35产地Collection location云南省玉龙县白沙乡玉湖村云南省剑川县羊岑乡1.2试剂16种无机元素标准溶液(10 0 0 g/mL)、3种内标单元素标准溶液(10 0 0 g/mL)皆为国家标准样品,采购于国家有色金属及电子材料分析测试中心。冰醋酸、浓硝酸、盐酸羟胺、氢氟酸、乙酸铵均为购自于成都科龙公司的优级纯。1.3元素提取与测定1.3.1形态提取方法元素形态提取采用震荡提取法,除水溶态单独提取,其余形态均采用BCR
18、顺序提取 13-15,微波消解升温程序参照Lan 等 16 方法进行。1.3.2含量测定以Ge、Rh、Bi 为内标元素,采用ICP-MS对各提取液中的P、K、Na、M g、A l、Ca、Fe、Cu 等元素含量进行测定。ICP-MS使用参数设置:射频功率140 0 W;载气流速:1.2 2 4L/min;辅助气流量:1.0 L/min;冷却气流速:14.0 L/min;雾化温度:2.0;蠕动泵工作转速:30 r/min;采样深度3.91mm;分析时长26 s。Table 2Content of water soluble fraction elements in rhizosphere soil
19、 of P.polyphylla var.yunnanensis野生样品Wild sample元素变幅ElementRangeability(g/g)P0.188 7.419K27.660 135.038Na8.918 37.124Mg2.168 244.813A11.236 79.864Ca1.002 1 287.052Fe0.414 38.705Cu0.010 0.202Zn0.020 1.023Mn0.108 5.0681.4数据分析采用Microsoft Excel 2010和SPSS20.0软件进行数据处理。2结果与分析2.1滇重楼根际土壤水溶态元素含量分析滇重楼根际土壤水溶态元素含
20、量统计结果见表2。由表可知,无论野生滇重楼还是栽培滇重楼,其土壤水溶态中含量居于前四位的都是K、M g、Ca 和Na元素。此外,通过对两分组的对比,发现P、Na、K、Cu、Ca、Ba、M o 等元素在栽培滇重楼根际土壤水溶态中的含量总体高于野生滇重楼。与野生滇重楼相比,栽培滇重楼中的主要营养元素K和P都有了极大的提升,其中K元素含量增加2 18.53%,P元素含量增加了7 34.2 4%。从变异系数(coefficient ofvariation,CV)(变异系数=数据的标准差/数据的平均值,用以反映数据的离散程度)来看,Al、Fe 元素在样品根际土壤水溶态中的变异系数皆超过100%,表明水溶
21、态Al、Fe 元素含量易受所在地环境影响。表2 滇重楼根际土壤水溶态元素含量统计极差均值RangeMean(g/g)(g/g)7.2312.167107.37860.90928.20622.741242.64571.78878.62812.9801 286.05435.02138.2917.1650.1920.0831.0030.3314.9602.702栽培样品 Cultivated sample变异系数变幅CVRangeability(%)(g/g)136.880.717 53.83951.8033.534535.02537.3511.777 72.910112.9811.445 146.
22、941175.030.191 33.191109.2257.12 1 562.031157.320.032 20.68867.410.051 0.33687.500.041 1.33567.440.169 3.429极差Range(g/g)53.122501.491 61.133135.49633.0001 504.9120.6560.2851.2943.260均值Mean(g/g)18.078194.01526.76660.1377.050550.0044.6790.1360.3171.186变异系数CV(%)79.0070.6655.5558.87134.8891.24112.0255.0
23、494.2677.33Vol.35续表 2(Continued Tab.2)元素变幅ElementRangeability(g/g)Ba0.023 0.340Co0.005 0.079Ni0.034 0.181Se0.012 0.050Mo0.003 0.079Sb0.018 0.108施志芬等:土壤无机元素化学形态与滇重楼主要有效成分相关性研究野生样品Wild sample极差Range(g/g)0.3170.0740.1470.0380.0760.0091383栽培样品Cultivated sample均值变异系数MeanCV(g/g)(%)0.18152.440.020104.740.0
24、6968.810.02745.300.03176.720.07936.20变幅Rangeability(g/g)0.049 2.0340.005 0.0340.026 0.0740.007 0.0690.005 0.4830.007 0.117极差Range(g/g)1.9850.0290.0480.0620.4780.110均值Mean(g/g)0.3440.0140.0520.0210.0880.029变异系数CV(%)141.1351.7427.4276.59136.26106.702.2滇重楼根际土壤交换态元素含量分析滇重楼根际土壤交换态中各元素含量统计情况见表3。由表可知,滇重楼根际
25、土壤交换态中,Ca、Mg、A l 元素含量较高,交换态Mo元素在所有产地的检测中均未发现。此外,除Na、Co、M g、M n、Ni、Se元素以外,栽培滇重楼中其余元素均高于野生滇重Table 3Content of exchangeable fraction elements in rhizosphere soil of P.polyphylla var.yunnanensis野生样品Wild sample元素变幅ElementRangeability(g/g)P0.327 90.726K0.094 0.458Na15.842 81.809Mg74.021 5 745.330AI16.104
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