多伦赤芍野生植株和芽头无性栽培植株生物学性状和芍药苷含量对比研究.docx
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多伦赤芍野生植株和芽头无性栽培植株生物学性状和芍药苷含量对比研究
多伦赤芍野生植株和芽头无性栽培植株生物学性状和芍药苷含量对比研究
[摘要]该实验以多伦野生芍药和栽培芍药为研究对象,对二者的生物学性状和芍药苷含量进行了研究,旨在探讨栽培芍药是否能代替野生芍药进行药用。
结果表明,多伦赤芍野生植株的茎、叶、根颈、肉质根和细根生物量均小于芽头栽培植株,地下和地上生物量比值没有显著差异。
野生植株细根解剖结构中的维管柱直径、维管柱所占比例以及维管柱和皮层比均显著大于芽头栽培植株,但皮层厚度和皮层所占比例都小于芽头栽培植株。
肉质根中芍药苷含量在野生植株和芽头栽培植株间无显著差异。
虽然芽头栽培多伦赤芍的植株生物学性状发生了显著变化,但芍药苷含量却没有降低,因此,利用芽头这种无性繁殖方式对濒危中药材“多伦赤芍”进行保育和规模化种植是可行的。
[关键词]多伦赤芍;无性繁殖;生物量;根解剖结构;芍药苷
[Abstract]Thisstudyaimstoinvestigatewhetherthecultivationpeonycantaketheplaceofwildherbaceouspeonybycomparingthebiologicaltraitsandpaeoniflorincontentbetweenthem.Theresultshowedthatthebiomassofthestem,leaf,crown,fleshyrootandfinerootofwildplantswereallsmallerthanthatofbudasexualcultivatedplants,whiletherewasnosignificantdifferencesinbelowgroundandabovegroundbiomassratiobetweenthesetwoplants.Thestelediameter,theproportionofstele,andtheratioofstelediametertocortexthicknessofwildplantsweresignificantlyhigherthanthatofbudasexualcultivatedplants,whilethecortexthicknessandtheproportionofcortexweresignificantlysmallerthanbudasexualcultivatedplants.Althoughthebiologicaltraitsofbudasexualcultivatedplantshavechangedsignificantly,thepaeoniflorincontentinfleshyrootshasnosignificantdifferencebetweenwildandbudasexualcultivatedplants.Therefore,itisfeasibletousethebudasexualcultivationtotheconservationandlarge-scalecultivationofPaeonialaciflora,whichisanendangeredspecies.
[Keywords]DuolunPaeonialaciflora;asexualreproduction;biomass;rootanatomicalstructure;paeoniflorin
doi:
10.4268/cjcmm20152419
赤芍为毛茛科植物芍药或川赤芍的干燥根,具有清热凉血、散瘀止痛的功效,是临床上常用中药[1]。
赤芍中起作用的物质主要是芍药苷,芍药苷是芍药多糖中含量最高的成分,具有抗炎和免疫调节的作用,通过Th细胞(辅助性T细胞)起作用[2]。
赤芍主产于我国的内蒙古、东北、华北地区,历史上以内蒙古多伦产者质量最佳[3]。
长久以来市场流通的赤芍均为野生品,并以内蒙古多伦县出产赤芍为道地药材,俗称“多伦赤芍”,具有糟皮粉渣、芍药苷含量高的特性[4-5]。
但是由于人们的乱挖烂采导致野生赤芍逐年减少[6],多伦赤芍现已被列为区内濒危植物,禁止采挖[7]。
为填补野生赤芍的空缺,人们以药用栽培芍药的根代替野生赤芍,因此,随着赤芍野生资源的逐渐减少,栽培可能是今后发展赤芍资源的方向。
但研究表明,芍药野生品种和栽培品种在植株形态[8]、解剖结构[9]、生理特性[10-11]、药学成分[12-13]、遗传特性[14]等方面都存在差异。
赤芍的繁殖通常以种子进行有性繁殖或以芽头进行无性繁殖。
然而,目前还不了解用芽头进行无性栽培的赤芍与野生赤芍在生物学性状和药学成分方面的差异。
因此,本研究以多伦赤芍野生和人工无性栽培植株为材料,通过对比二者在生物量、根解剖结构和芍药苷含量方面的差异,为确认人工芽头无性栽培赤芍是否能代替野生赤芍提供依据。
1材料
实验所用赤芍样品均来自于内蒙古多伦县(E115°30′―116°55′,N41°45′―42°39′),于2014年8月底采集,全株采集。
野生赤芍采自内蒙古多伦县蔡木山,栽培赤芍采自多伦芍药栽培园。
该园栽培的芍药是2009年春天,将多伦野生赤芍挖回,用芽头进行分芽栽培得到植株,栽培地点也位于多伦县蔡木山。
挖取完整的野生和栽培植株各6株,每个植株随机选取5~10个细根根段,立即放入FAA固定液中,按植株分别装于PET小瓶中,做好标记。
样品采回后,除去表面杂质,根洗净,将茎、叶、根颈、肉质根、细根(直径小于2mm)分开,在105℃下杀青0.5h,然后转移到65℃烘箱烘干。
2方法
2.1生物量测定
将烘干的赤芍茎、叶、根颈、肉质根和细根用百分之一电子天平分别进行称重。
2.2根系解剖结构的测定
每个植株取3~5个经FAA固定液固定后的根段,经酒精脱水、二甲苯透明后,用石蜡包埋,将包埋好的蜡块修理成梯形(中央有根段)后进行切片(厚度为6μm),展片,经番红-固绿染色后,制成永久性切片。
用与相机相连的显微镜查看切片并拍照,图片用ImageJ测量根系的解剖结构,包括根系直径、维管柱直径、皮层厚度,并计算维管柱所占比例、皮层所占比例,维管柱、皮层比。
2.3芍药苷含量测定
2.3.1色谱条件用高效液相色谱仪(HPLC)对赤芍根中的芍药苷含量进行测定,色谱柱为AgilentTC-C18(4.6mm×250mm,5μm);流动相为甲醇(A)-0.05%磷酸二氢钾溶液(B)(40∶60),流速1mL?
min-1,柱温25℃;洗脱时间20min,进样量10μL。
检测器为紫外检测器,检测波长230nm。
2.3.2对照品溶液的制备取经五氧化磷减压干燥器中干燥36h的芍药苷对照品适量,精密称取5.00mg,置10mL棕色量瓶中,加适量甲醇溶液并稀释至刻度,摇匀即得。
2.3.3供试品溶液的制备取本品粉末(过100目筛)约0.500g,置具塞锥形瓶中,精密加入甲醇25mL,称重,浸泡4h,超声处理30min,放冷,再次称重,用甲醇补足失重,摇匀,过滤,取滤液,即得。
2.3.4测定方法分别吸取对照品溶液及供试品溶液10μL,注入高效液相色谱仪中,测定,即得。
根据《中国药典》2010年版的要求,赤芍的芍药苷(C23H28O11)量不得小于1.8%,白芍的芍药苷干燥品量应不小于1.6%,饮片量不小于1.2%。
2.4统计分析
应用Excel2010和SPSS16.0统计软件对数据进行作图及方差分析。
3结果与分析
3.1多伦赤芍野生植株和无性栽培植株生物量比较
分别对野生和芽头栽培植株的根、茎、叶生物量进行统计分析(表1,2),结果表明芽头栽培植株的茎、叶、茎叶比和地上生物量都显著高于野生植株(P<0.01,表1)。
根颈、肉质根、细根(直径小于2mm)和地下生物量也同样是芽头栽培植株显著高于野生植株(P<0.01,表2)。
但芽头栽培植株和野生植株的地下和地上生物量分配比例没有显著变化(表2)。
3.2根横切面对比
分别对野生和芽头栽培赤芍的细根进行了根系解剖分析,发现野生赤芍的维管柱直径、维管柱所占比例都显著高于芽头栽培的赤芍;而皮层厚度、皮层所占比例都显著低于芽头栽培赤芍(P<0.01,表3)。
野生赤芍的维管柱与皮层比显著高于芽头栽培赤芍(P<0.01,表3)。
此外,根横切面的导管排列方式也存在差异,野生赤芍有明显的中央木质部,木质部导管较多,而芽头栽培赤芍大部分无中央木质部,导管分布无规则(图1)。
3.3芍药苷含量差异
多伦赤芍的芍药苷含量测定结果表明,野生植株肉质根中芍药苷的平均质量分数为3.45%,芽头栽培植株肉质根中的芍药苷质量分数平均为3.73%,二者无显著差异。
4结论与讨论
4.1多伦赤芍野生植株和芽头栽培植株生物量差异及其意义
多伦赤芍野生植株和栽培植株的生物量之间存在显著差异,野生品的叶片、茎、根颈、肉质根和细根的生物量均小于芽头栽培植株,说明野生赤芍的植株较小,这可能与其生长的土壤环境有关。
研究表明,温度、降雨、地形、海拔、土壤肥力和灌溉水pH等都会影响芍药的生长[15-17]。
这就说明芽头栽培赤芍的土壤养分可能比野生植株生长地土壤养分含量高,或者芽头栽培的赤芍松动了土壤有利于植株生长。
但从地下与地上生物量分配比例看,芽头栽培赤芍并没有改变向地下的碳分配比例。
4.2多伦赤芍野生植株和芽头栽培植株细根结构差异
本研究中,多伦赤芍野生植株和栽培植株的细根解剖结构存在显著差异,野生植株的维管柱直径、维管柱所占比例以及维管柱均大于芽头栽培植株,说明野生植株在营养运输方面投入较大,这可能与野生植株生长的土壤相对较贫瘠有关。
芽头栽培植株的皮层所占比例大于野生植株,皮层细胞大且多,有利于贮存营养物质和水分,还利于通气,可能是因为其生长的土壤养分条件较好。
这与周红涛等的研究结果一致,野生植株根横切面单位面积淀粉粒含量小于栽培植株[18]。
从导管排列方式看,野生植株具有明显的中央木质部,导管较多,而芽头栽培植株大部分没有中央木质部,导管无规则排列,野生植株中较多的导管有利于水分和无机盐的运输,这是与其生长环境适应的结果。
4.3多伦赤芍野生植株和芽头栽培植株肉质根芍药苷含量
多伦赤芍野生植株肉质根中的芍药苷含量均符合《中国药典》对赤芍芍药苷大于1.8%的要求,大部分栽培植株也符合要求,这可能是市场上栽培品代替野生品的原因,因为在《中国药典》中,芍药苷是区分同一物种来源的赤芍和白芍的唯一定量标准[19]。
野生植株的芍药苷含量和芽头栽培植株相近,这与之前的研究结果不一致。
胡世林、胡媛等的研究表明,野生赤芍的芍药苷含量大于栽培芍药[12,20]。
本研究中野生植株的芍药苷含量与栽培植株相近的原因可能有以下几方面:
本研究中的芽头栽培植株和野生植株都是多伦赤芍一个品种,并且都生长在同一区域;所采样品的生长年限较长,本研究所用芽头栽培植株生长年限达到了5年。
简在友等的研究表明,芍药苷可能在叶片中合成,经茎运向根部[21],但本研究发现芽头栽培植株虽然叶和茎的生物量都显著地高于野生植株,但肉质根芍药苷含量却没有显著地高于野生赤芍。
因此,利用芽头这种无性繁殖的方式对濒危中药材“多伦赤芍”进行保育和规模化种植是可行的。
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[责任编辑吕冬梅]
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