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1土壤水分含量对丹参幼苗生长及有效成分的影响刘大会1,2，郭兰萍1*1，黄璐琦1，金航2，吴丽华2，曾艳1，张霁2，杨雁2(1.中国中医科学院中药研究所，北京，100700；2.云南省农业科学院药用植物研究所，云南昆明，650231)[摘要]目的：研究不同土壤水分含量对丹参幼苗生长和有效成分积累的影响，为丹参规范化栽培中水分管理提供理论依据。方法：采用盆栽土壤水分胁迫试验方法，对不同土壤水分含量条件下丹参植株生长发育、生物量以及有效成分丹参酮、丹酚酸B和矿质元素积累进行研究。结果：土壤严重干旱和水分过多将严重影响丹参植株生长发育，并也影响其药材产量和品质（外观和内在）的形成。轻度干旱则可显著提高丹参地上及地下的生物量，促进根部二氢丹参酮Ⅰ、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ和丹参酮ⅡA4种丹参酮组分以及丹酚酸B的合成与积累，并也增强植株对磷、钾、钙、镁、锰、锌、铜和铁等矿质元素的吸收与积累。结论：丹参苗期田间土壤水分以55%~60%为宜，生产上建议丹参种植实行起垄栽培并做好田间排灌，以保持适当土壤水分含量，提高药材产量和品质。[关键词]丹参；土壤水分；丹参酮；丹酚酸B；矿质元素丹参（SalviamiltiorrhizaBge.）是唇形科鼠尾草属植物，其干燥根及根茎为我国传统大宗中药，具有祛瘀止痛、活血通经、清心除烦的功效，并有“一味丹参，功同四物”之誉。丹参现主要为栽培药材，随着制药工业上对丹参药材需求量不断增加，其种植面积也不断扩大。如何规范丹参田间种植生产，提高栽培药材的质量和产量，特别是保证丹参中有效成分丹参酮和丹酚酸的含量稳定，现是生产上迫切需要解决的问题。土壤水分是影响植物生长发育的最重要因子之一，也是决定植物地理分布及限制农作物产量和品质的重要环境因素。随着中药资源生态学的发展，土壤水分状况和水分胁迫对药用植物生长发育、产量和品质形成的调控作用也引起大家的重视。李霞等[1]研究了水分胁迫对黄檗幼苗生长及其小檗碱、药根碱和掌叶防己碱含量的影响，发现干旱和水涝都导致黄檗幼苗生长受抑，而轻度干旱有利于上述3种生物碱的合成与积累，水涝[收稿日期][基金项目]国家博士后基金（20080440502），国家自然科学基金（81072989），国家科技重大专项（2009zx09502-026，2009zx09301-005,2009zx09308-002）[通讯作者]*郭兰萍，Tel：010-64011944，E-mail:glp01@126.com2则是导致上述3种生物碱的含量显著降低。谭勇等[2]研究了水分胁迫对菘蓝生长和有效成分积累的影响，发现水分胁迫和水分过多都不利于菘蓝根部靛玉红含量积累，而中度水分胁迫能促进靛玉红含量积累。郭巧生等[3]研究了不同水分处理对夏枯草果穗产量和品质的影响，发现80%～85%时有利于夏枯草中熊果酸的积累。高扬等[4]也研究了不同土壤水分条件下丹参植株的耗水特征与水分利用率，发现土壤水分对丹参植株生长发育和产量形成具有明显的调控作用。但至今尚缺乏土壤水分对丹参药材主要药用成分丹参酮和丹酚酸以及矿质元素积累影响的基础研究。为此，本试验通过控制土壤供水，比较了不同土壤水分含量下丹参幼苗植株生长发育和药用成分积累的差异，旨在探讨培育条件对丹参幼苗生长和药用成分的影响，为丹参规范化栽培中水分管理提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料试验于2008年在中国中医科学院中药研究所人工气候室进行，人工气候室丹参试验期间运行参数如下：温度：20℃～30℃（0~6:30时温度为20℃，6:30～14:00时温度为20℃-30℃，14:00～0时温度为30℃-20℃）；光照周期:6:30~18:30；光照强度：225~450umol.m-2.s-1（6:30~10:00时和15:00～18:30时光照强度为225umol.m-2.s-1，10:00~15:00时光照强度为450umol.m-2.s-1），大气湿度：50%~70%。供试丹参种子来源于陕西省商洛市天津天士力丹参GAP种植基地。试验用土壤为褐土，取自中国医学科学院药用植物研究所试验基地，基本理化性状：pH7.62，有机质1.40%，全氮0.076%，全磷0.083%，全钾2.33%，碱解氮50.90mg/kg，有效磷30.72mg/kg，速效钾95.60mg/kg，有效钙3800mg/kg，有效镁237mg/kg，有效铜2.54mg/kg，有效锌2.38mg/kg，有效铁6.76mg/kg，有效锰19.9mg/kg，土壤最大田间持水量为24%。1.2试验设计盆栽试验采用聚乙烯塑料钵（直径为10cm、盆高20cm），每盆土2.0kg。丹参播种时间为2008年10月10日，出苗后每盆留1株丹参苗。待出苗30天后，苗大小为8-10叶1心（11月17日）时进行土壤水分处理。试验设4个土壤水分处理，即土壤含水量保持在土壤最大田间持水量的15%~20%（W1，严重干旱）、35%~40%（W2，中度干旱）、55%~60%（W3，轻度干旱）、75%~80%（W4，充分供水）。采用称量法进行人工水分控制，每天下午18:00进行补水，用精度0.1g电子秤称量。试验设4次重复。土壤水分处理60天后（2009年1月17日）结束试验，进行采样分析。31.3测定指标与方法1.3.1植株生长和产量的观察测定用常规方法测定植株株高、叶片数、侧芽数、叶长、叶片大小、根长、侧根数、根粗、地上干重、地下干重以及折干率等指标。1.3.2丹参酮的测定采用HPLC指纹图谱法分析测定丹参根中丹参酮类成分。色谱条件：Waters高效液相色谱仪系统（2695泵，2996紫外检测器）；色谱柱为WatersMSC18柱(5μm，3.9mm×150mm)；流动相：乙腈-水，A：45%乙腈，B：82%乙腈；梯度洗脱，A溶液在梯度洗脱过程中的体积分数的变化如下：0-10min，90%~80%；10-12min，80%；12–13min，80%~75%；13-15min，75%~40%；15-20min，40%~0%；20-25min，0%~90%；流速为1.0mL/min；柱温：30℃；进样量：20μL；检测波长：270nm；记录时间：25min。样品测定：精密称取丹参根样品粉末0.15g，置具塞三角瓶中，加25mL甲醇，称重并浸泡12h，在30℃下超声浸提30min，放冷，补充甲醇至原重，摇匀滤过，取滤液过0.45μm滤膜超滤，并依上法测定（见图1-A）。1.二氢丹参酮Ⅰ；2.隐丹参酮；3.丹参酮Ⅰ；4.丹参酮ⅡA图1丹参药材样品（A）和丹参酮组分对照品（B）色谱图标准曲线：分别精密称取二氢丹参酮Ⅰ、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ和丹参酮ⅡA标准对照品适量，用甲醇溶解定容，并依上法测定（见图1-B）。所用标准对照品由中国药品生物制品检定所提供。1234123441.3.3丹酚酸B的测定参照《中国药典》2005版的高效液相色谱法测定丹参根中丹酚酸B含量[5]。所用丹酚酸B标准对照品由中国药品生物制品检定所提供。1.3.4矿质元素含量的测定将植物样品粉碎过20目筛，采用凯氏定氮法测定氮[6]，钼锑抗比色法测定磷[6]，火焰光度法测定钾[6]，原子吸收法测定钙、镁、铁、锰、铜、锌[6]。2结果与分析2.1土壤水分含量对丹参幼苗生长和生物量的影响从表1可知，随着土壤水分含量的提高，W1~W3处理植株的株高、叶片数、侧芽数、羽叶长、羽叶顶部小叶长和宽、主根长、主根粗和侧根数均显著大幅增加；同W1处理相比，W3处理植株上述指标分别增加了0.74、1.69、10.50、1.00、0.80、0.89、0.98、0.66和1.96倍。但充分供水（W4处理）会因土壤过湿而明显抑制了丹参地下部分生长发育，同W3处理相比，W4处理主根长、主根粗和侧根数分别降低了35.81%、42.65%和56.14%。上述结果表明，水分逆境（严重干旱和水分过多）对丹参生长发育有着较大抑制作用。从表1还可知，丹参对土壤水分含量要求较高，轻度干旱处理（W3）丹参幼苗叶重、根重和总重均较高，水分逆境则是明显限制了丹参各部位生物量的提高。丹参根部折干率和根/冠比一般是随着土壤水分含量的提高，呈大幅降低的趋势，这表明土壤水分对丹参地上与地下部分同化物质的分配具有明显的调控作用。表1还表明，土壤水分过多（W4）对丹参地下部分生长和生物量有着严重的抑制作用，同W3处理相比，W4处理地上部分叶重仅下降了15.60%，但地下部分根重、根部折干率和根/冠比则是分别下降了65.16%、30.88%和58.44%，这表明土壤水分过多将会导致丹参只长茎叶而不长根。而且，试验中还发现充分供水处理丹参根部因水分过多，还导致其根表皮开裂且根皮颜色发白，降低了丹参药材外观品质。3.2土壤水分含量对丹参植株丹参酮组分和丹酚酸B的影响表2表明，土壤水分含量对丹参根部二氢丹参酮Ⅰ、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ和丹参酮ⅡA4种丹参酮组分的含量和累积量也有显著影响。W1~W3处理的4种丹参酮组分的含量和累积量及其丹参酮组分总累积量，随着土壤水分含量的提高呈逐步增加的趋势；其中，W3处理4种丹参酮组分含量比W1处理分别增加了118.71%、14.15%、99.24%和582.25%，累积量分别增加了7.36、3.25、5.69和4.85倍，而4种丹参酮的总累积量则是增加了4.68倍。但土壤水分过多后（W4）则会导致丹参根部4种丹参酮组分含量和累积量及丹参酮组分的总累积量显著大幅降低，甚至各项指标比严重干旱处理（W1）还低（除丹参酮ⅡA累积量略高外）。上述结果表明，轻度干旱有助于丹参植株丹参酮的合成与累积，土壤严重干旱和水分过多均对丹参植株丹参酮合成与累积有明显抑制作用。表1土壤水分含量对丹参幼苗生长发育及生物量的影响（x±s,n=4）处理株高/cm叶片数/个侧芽数/个羽叶长/cm羽叶顶部小叶大小主根长/cm长/cm宽/cmW19.98±3.05b22.00±5.89c0.00±0.00b8.86±2.13c3.81±0.89b3.49±0.93b9.13±1.70cW215.12±2.36a37.00±12.91bc8.50±2.38a12.56±1.24b5.62±0.24ab4.58±0.65a15.90±4.91abW317.32±2.46a59.25±7.18a10.50±1.68a17.73±0.53a6.86±1.92a6.61±1.12a18.07±3.81aW416.25±0.90a50.50±10.03ab9.00±0.00a13.98±0.98b6.03±1.12a5.13±0.88a11.60±2.18bc处理主根粗/cm侧根数/个叶重/g/株根重/g/株总重/g/株根部折干率/%根/冠比W10.82±0.03b6.50±3.70b1.59±0.31c1.79±0.38b3.39±0.69c21.82±2.41a1.12±0.02aW21.10±0.16ab11.00±4.97b5.23±1.33b4.58±1.58a9.58±0.62b18.00±2.25b0.92±0.02bW31.36±0.25a19.25±8.54a8.78±0.89a6.86±1.91a15.65±1.02a18.46±1.50ab0.77±0.26abW40.78±0.06b8.25±2.22b7.41±1.37ab2.39±0.40b9.81±1.76b12.76±1.17c0.32±0.02c表2土壤水分含量对丹参根中丹参酮组分及丹酚酸B含量和累积量的影响（x±s,n=4）处理二氢丹参酮Ⅰ隐丹参酮丹参酮Ⅰ质量分数/%累积量/mg/株质量分数/%累积量/mg/株质量分数/%累积量/mg/株W10.0155±0.0008bc0.28±0.06c0.0643±0.0153ab1.17±0.42bc0.0262±0.0047b0.51±0.12bW20.0194±0.0028b0.88±0.28b0.0457±0.0133bc1.84±0.89b0.0272±0.0087b1.15±0.69bW30.0339±0.00