有效积温对建泽泻和川泽泻抗氧化酶活性及功效物质的影响.pdf
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1、 接收日期:2023-03-20 接受日期:2023-04-23 基金项目:国家自然科学基金项目(82073958、81673534);江苏省林业科技创新与推广项目(LYKJ-常州202004);苏州市科技发展计划(农业科技创新)项目(SNG2020063);苏州市科技发展计划(SYSD2020248)#共同第一作者;*通信作者。E-mail: 有效积温对建泽泻和川泽泻抗氧化酶活性及有效积温对建泽泻和川泽泻抗氧化酶活性及 功效物质的影响功效物质的影响 郎培蕾1#,韩 赟2#,田 荣1,谷 巍1,3*,邱蓉丽1,马奇翰2,吴文庆1,刘梦雪1,鞠瑞鑫1(1.南京中医药大学,江苏 南京 210023
2、;2.南京中医药大学附属苏州市中医医院,江苏 苏州 215000;3.江苏省中药资源产业化过程协同创新中心,江苏 南京 210023)摘 要:根据泽泻道地产区福建建瓯和四川彭山近 40 年气象数据,分析建泽泻(东方泽泻 Alisma orientale)和川泽泻(泽泻 A.plantago-aquatica)大田生长期的有效积温变化范围与分布规律。模拟 2 个道地产区有效积温变化规律,比较研究有效积温对建泽泻和川泽泻的抗氧化酶活性及功效物质积累的影响。结果表明:(1)建泽泻和川泽泻所需有效积温范围分别在 10441340 d和 602962 d之间,且在不同生长阶段所需有效积温也存在显著差异;
3、(2)建泽泻与川泽泻在道地产区有效积温条件下,抗氧化能力较强,块茎中 23-乙酰泽泻醇 B 含量较高,快速积累期均出现在第 105120 天,而两种泽泻 23-乙酰泽泻醇 C 积累变化规律则相反,道地产区有效积温条件下的含量较低。以上结果表明,有效积温可显著影响建泽泻与川泽泻的抗氧化能力与功效物质积累,该研究为探究建泽泻与川泽泻道地性成因以及规范化栽培管理提供理论依据。关键词:建泽泻;川泽泻;有效积温;抗氧化酶;功效物质 Doi:10.3969/j.issn.1009-7791.2023.03.002 中图分类号:R931.2 文献标识码:A 文章编号:1009-7791(2023)03-01
4、83-08 Effects of Effective Accumulated Temperature on Antioxidant Enzyme Activities and Accumulation of Functional Substances in Alisma orientale and A.plantago-aquatica LANG Pei-lei1#,HAN Yun2#,TIAN Rong1,GU Wei1,3*,QIU Rong-li1,MA Qi-han2,WU Wen-qing1,LIU Meng-xue1,JU Rui-xin1(1.Nanjing University
5、 Of Chinese Medicine,Nanjing 210023;Jiangsu China;2.Suzhou Hospital of Traditional Chinese Medicine Affiliated to Nanjing University of Chinese Medicine,Suzhou 215000,Jiangsu China;3.Jiangsu Collaborative Innovation Center of Chinese Medicinal Resources Industrialization,Nanjing 210023,Jiangsu China
6、)Abstract:The variation range and distribution pattern of effective accumulated temperature in the field growth period were analyzed based on the meteorological data of Jian Zexie(Alisma orientale)and Chuan Zexie(A.plantago-aquatica)in Jianou,Fujian Province and Pengshan,Sichuan Province in recent 4
7、0 years.We simulated the changes of effective accumulated temperature in two genuine producing areas,and compared the effects of effective accumulated temperature on the activities of antioxidant enzymes and the accumulation of functional substances in Jian Zexie and Chuan Zexie.The results showed t
8、hat:(1)The effective accumulated temperature 2023,52(3):183190.Subtropical Plant Science 第 52 卷 184range of Jian Zexie and Chuan Zexie were 10441340 d and 602962 d,respectively,and there were significant differences in the effective accumulated temperature required at different growth stages;(2)Unde
9、r the condition of effective accumulated temperature in genuine producing areas,Jian Zexie and Chuan Zexie were more resistant to oxidation and had higher alisol B 23-acetate content in tubers,and the rapid accumulation period appeared on the 105120 d,while the accumulation of 23-acetyl alisol C in
10、two types of Jian Zexie and Chuan Zexie was opposite,and the content of 23-acetyl alisol C in genuine producing areas was low.These results showed that the effective accumulated temperature could significantly affect the antioxidant capacity and the accumulation of functional substances of Jian Zexi
11、e and Chuan Zexie.This study provided a theoretical basis for investigating the genuine causes of Jian Zexie and Chuan Zexie and standardized cultivation and management.Key words:Jian Zexie;Chuan Zexie;effective accumulated temperature;antioxidant enzyme;functional substance 泽泻(Alismatis rhizoma)为泽泻
12、科植物东方泽泻Alisma orientale 或泽泻 A.plantago-aquatica 的干燥块茎1,分别习称为“建泽泻”与“川泽泻”,传统道地产区分别为福建建瓯和四川彭山。泽泻的活性成分以原萜烷型三萜为主2,其中 23-乙酰泽泻醇B 具有利尿、降血脂、保肝和抗肿瘤等生物活性35,23-乙酰泽泻醇 C 除利尿、降血脂作用外还具有抗骨质疏松的功效6,二者均被 2020 版中国药典规定为泽泻质量控制的指标性成分1。有研究表明,泽泻品质受环境因素影响,其功效物质具有明显的产地特异性7,而功效物质种类和含量差异均会影响临床疗效89。生态因子是影响道地药材生长的主导因素10。有效积温是植物生育期
13、内有效温度(日平均温度与生物学下限温度的差值)的总和11,可反映植物生长发育对热量的需求,是影响植物生长发育的重要生态因子12。在长期进化过程中,植物通过调整抗氧化酶活性和次生代谢产物以适应环境变化1314,而对产地环境的适应正是道地药材形成的生态学机制之一15。相关研究表明,不同产地的药材其功效物质含量存在显著差异,且其含量与药材生育期内有效积温显著相关16。在不同有效积温条件下,植物体内的抗氧化酶活性也存在差异17。明确有效积温对不同基原泽泻抗氧化能力及功效物质积累的影响对阐述其道地性成因具有重要意义,但目前相关研究未见报道。本文通过分析建泽泻和川泽泻主产地近 40 年气象数据,统计两地泽
14、泻大田生长期有效积温数据并进行模拟研究,分析有效积温对建泽泻和川泽泻的抗氧化能力与功效物质积累的影响差异,明确有利于两者功效物质积累的有效积温,为探究泽泻道地性成因以及规范化栽培提供理论依据。1 材料与方法 1.1 材料 实验材料为采自福建建瓯的建泽泻和四川彭山的川泽泻,经南京中医药大学谷巍教授鉴定分别为泽泻科植物东方泽泻和泽泻。实验于南京中医药大学人工气候室进行,将建泽泻和川泽泻幼苗在大田栽培一周后,选取生长良好,长势一致的幼苗,栽植于盆高 30 cm、上口径33 cm、下口径 20 cm 的塑料盆内,每盆定苗 3 株,置于人工气候室中缓苗 10 d 后开始实验处理。1.2 实验设计 将适应
15、性培养后的建泽泻和川泽泻幼苗分别放置在 2 间人工气候室中,按照两地建泽泻和川泽泻生长发育规律及其有效积温分析结果,设置整体处理时间为 120 d。具体实验分组和各组有效积温见表 1。表 1 建泽泻和川泽泻实验分组 Table 1 Experimental grouping of Jian Zexie and Chuan Zexie 序号组别 有效积温/d 种植品种 样品编号建泽泻(Ao)JAo 1 福建组(J)1186 川泽泻(Ap)JAp 建泽泻(Ao)CAo 2 四川组(C)842 川泽泻(Ap)CAp 第 3 期 郎培蕾等:有效积温对建泽泻和川泽泻抗氧化酶活性及功效物质的影响 185除
16、温度外,两间人工气候室其他实验条件均一致,光照强度 300 molm2s1,光照周期为 12 h(08:0020:00),相对湿度 80%,按照规范化种植进行栽培管理。从进行温度处理的当天开始取样,随后每隔15 d 取样一次,共取样 9 次;每组指标均进行 3 次生物学重复,结果取平均值。1.3 测定指标与方法 1.3.1 有效积温计算有效积温计算 利用 Wheat A(http:/ 19822021 年近 40 年建泽泻与川泽泻大田期(8 月下旬12 月下旬)的逐日气温资料,计算统计期间各年份建泽泻与川泽泻大田生长期10 有效积温(GDD),计算公式如下:1niiGDDe 式中,n 为统计阶
17、段连续天数(i=1,2,3.,n);当天有效积温 ei计算方式如下:0ibiibibtTetTtT 式中,ti表示日均温,Tb(生物学零度)定为 10。1.3.2 保护酶与丙二醛活性测定保护酶与丙二醛活性测定 选取泽泻从内向外第三片完全展开功能叶,除去叶脉,剪碎混匀,精确称量 1.0 g 置于预冷的研钵中,加入 2 mL 磷酸缓冲液(pH 7.0)和石英砂在冰浴下研磨匀浆后,在 4 下 15 000 rmin-1离心 15 min,收集上清液待用。以愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)活性18、紫外吸收法测定过氧化氢酶(CAT)活性18、总超氧化物歧化酶(T-SOD)测试盒测定超氧化物歧化酶(S
18、OD)活性。精确称取叶片 1.0 g 置于预冷的研钵中,加入10%TCA 10 mL,研磨后将所得匀浆于 4000 rmin-1离心 10 min 后收集上清液备用。采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法测定丙二醛(MDA)含量18。1.3.3 功效物质含量测定功效物质含量测定 于各时间点取泽泻块茎,洗去表面泥土,于60 下烘干并研磨成粉(过 5 号筛),按中国药典(2020 年版)方法测定 23-乙酰泽泻醇 B 和 23-乙酰泽泻醇 C 含量1。1.4 数据统计分析 采用 Excle 2019、SPSS 24.0 等软件进行图表绘制和数据分析。2 结果与分析 2.1 近 40 年建泽泻与川泽泻大田
19、生长期有效积温及其差异分析 通过分析近 40 年建泽泻和川泽泻大田生长期有效积温,发现建泽泻大田生长期有效积温范围在10441340 d之间;川泽泻大田生长期有效积温范围在 602962 d之间,二者有效积温具有显著差异(P 0.05)(图 1)。建泽泻与川泽泻在各生长阶段所需有效积温不同,两者地上部分生长期为 8 月下旬至10月,有效积温分别在8151103 d和539784 d之间,块茎积累期在 11 月至 12 月下旬,有效积温范围分别为 96285 d和 30158 d。图 1 近 40 年建泽泻与川泽泻大田生长期有效积温分布趋势 Fig.1 The GDD trends in Jia
20、nou and Pengshan in recent 40 years 根据近 40 年建泽泻与川泽泻大田期每日平均温度和有效积温范围,分别设置福建组(J)和四川组(C)温度处理,即依据两地昼夜温差平均值,两组处理的昼夜温差均设为 8(图 2)。2.2 在不同有效积温条件下泽泻保护酶活性差异 建泽泻和川泽泻 SOD、POD 和 CAT 酶活性变化趋势均呈“M”型(图 3)。其中 SOD 在处理期间变化平稳,川泽泻和建泽泻 SOD 活性第二次升高后变化趋势略有不同,四川组川泽泻(CAp)SOD 活性第二次升高的最高点出现在 105 d,随后快速下降,福建组川泽泻(JAp)SOD活性则在75 d时
21、达到高点,第 52 卷 186 图 2 实验期间福建组、四川组每日平均温度设置及有效积温变化 Fig.2 Variation of daily mean temperature and effective accumulated temperature in Fujian and Sichuan formations during the experiment 随后缓慢降低。福建组建泽泻(JAo)和四川组建泽泻(CAo)SOD活性分别在105 d和90 d时到达最高点,随后快速下降(图 3A)。在整个处理期间,建泽泻和川泽泻 POD 酶活性均在道地产区有效积温条件下较高(图 3B)。两组泽泻
22、POD 酶活性升至最高的时间点也略有差异,其中福建组建泽泻(JAo)和川泽泻(JAp)及四川组川泽泻(CAp)叶片中 POD 活性均在 105 d 时增至最大,而四川组建泽泻(CAo)叶片 POD 活性在 90 d 升至最高,随后降低。建泽泻和川泽泻 CAT 活性有初始差异,但在处理 60 d 时两组泽泻的 CAT 酶活性均下降至最低值,随着处理时间的延长和温度降低,CAT 活性在 90 d达到最高,此时在道地产区有效积温条件下的建泽泻和川泽泻中 CAT 活性分别较四川组建泽泻(CAo)和福建组川泽泻(JAp)高 19.86%和 30.01%,随后在处理末期降至最低。在整个实验期间建泽泻和川泽
23、泻 CAT 酶活性均在道地产区有效积温条件下较高(图 3C)。图 3 不同有效积温条件下建泽泻和川泽泻抗氧化酶活性 Fig.3 Effect of GDD on the activities of protective enzymes in Jian Zexie and Chuan Zexie 2.3 不同有效积温条件下泽泻 MDA 含量差异 建泽泻和川泽泻中 MDA 含量均呈先上升后下降再上升的变化趋势,但变化幅度随品种和有效积温的不同而略有差异。福建组建泽泻(JAo)与四川组川泽泻(CAp)中 MDA 含量变化较为平稳,而四川组建泽泻(CAo)和福建组川泽泻(JAp)中 MDA 含量变化幅
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