干旱胁迫对盆栽川丹参1号生理指标的影响

干旱胁迫对盆栽“川丹参1号”生理指标及主要活性成分含量的影响

 

摘要采用聚乙二醇（PEG-6000）对盆栽“川丹参1号”（CDS-1）模拟长期干旱胁迫，研究干旱胁迫对其生长情况、生理指标及主要活性成分积累的影响。结果表明，干旱胁迫显著降低CDS-1叶片中叶绿素含量，可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量随干旱程度增加呈上升趋势，干旱胁迫下丙二醛含量显著增加，抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性随干旱胁迫程度增加而增加。

活性成分分析表明，干旱胁迫后CDS-1根中酚酸和丹参酮类含量均有所上升，迷迭香酸和丹酚酸A含量在PEG-6000浓度为150g/L时最高，分别为CK的145%和175%，丹参酮类含量在PEG-6000浓度为50g/L时最高，增幅超60%。CDS-1在干旱胁迫下表现出适应性变化，轻度和中度干旱胁迫（PEG-6000浓度为50~100g/L）有利于CDS-1中酚酸和丹参酮类活性成分的积累，在实际生产中可通过科学控水保证和提高丹参药材的品质。

 

近年来，随着全球气候变化，干旱频发，已经成为严重影响农作物产量的农业气象灾害之一。干旱会抑制植物正常生长和光合作用[1-2]，从而影响植物次生代谢产物积累和产量[3]。植物在进化过程中为了适应干旱等逆境，演化出了相应的适应机制，通过调节渗透调节物质和保护酶体系等，以抵御或耐受干旱环境的影响，这也是药用植物规范化种植领域研究的热点之一[4]。

 

丹参（SalviamiltiorrhizaBge.）为唇形科鼠尾草属多年生草本植物，别名血参、赤参以及红根，是我国常用大宗中药材[5]。《中华人民共和国药典》（2015版）以丹参干燥的根及根茎入药，具活血祛瘀、通经止痛、清心除烦和凉血消痈之功效[6]。现代药理研究表明丹参在治疗心脑血管疾病[7]、抗癌[8-9]、抗炎[10-11]、抗氧化[8]和保肝[12-13]等方面都具有良好的效果。2010年，复方丹参滴丸成为我国第一例通过美国食品和药品监督管理局（FDA）Ⅱ期临床试验并进入FDAⅢ期临床研究的中成药[14]。

“川丹参1号”（CDS-1）（川审药2011002），是四川农业大学张利教授团队在四川省中江县栽培丹参混杂群体中通过近9年的系统选育而成的高产优质丹参品种，是第一个真正意义上经审定的川丹参品种。CDS-1具有出苗早、生育周期长、产量与上级率高、品质优良、区域适应性和抗逆性强等特点[15]。丹参主要活性成分为脂溶性的二萜醌类化合物（丹参酮类）和水溶性的酚酸类[16-17]。

川丹参栽培区四川省中江县每年都会有较严重的春旱和伏旱发生，严重影响川丹参的正常生长及丹参药材的产量和质量，目前未见有关CDS-1抗旱能力和干旱适应性的研究。因此，开展CDS-1的抗旱能力研究，有利于在规范化种植中通过科学控水，保证CDS-1的产量和品质，也可以为其在川东北地区的进一步推广种植提供理论依据。

 

本研究以项目组具有自主知识产权的CDS-1为材料（由四川农业大学张利教授提供），利用不同浓度的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫，研究CDS-1在不同程度干旱胁迫下的形态和生理指标变化规律，并采用HPLC法同时测定不同干旱处理下CDS-1主要活性成分含量的变化。探讨CDS-1抗旱能力及干旱对丹参药材品质的影响，以期为CDS-1的引种栽培及规范化种植中的田间水分管理提供科学依据。

 

1材料与方法

 

1.1试验设计

 

供试材料为项目组自主培育的CDS-1。于2018年1月，选择粗细均匀且无病虫害的CDS-1根条，剪成约5cm的小段种植于花盆中（每盆土壤的质量相等），置于实验室露台培养，待丹参长出6~8片叶时（2018年6月1日）开始用Hoagland营养液配制的不同浓度PEG-6000溶液模拟长期干旱胁迫（表1），胁迫处理持续至2019年1月丹参收获。设置4个模拟干旱处理组和1个对照组CK，每组5个重复。

 

1.2试剂

 

试验所用标准品迷迭香酸、丹酚酸B、丹酚酸A、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ和丹参酮ⅡA（纯度＞98%，HPLC）购自成都曼思特生物科技有限公司；甲醇（HPLC级）和乙腈（HPLC级）购自美国FisherScientific公司；其他常用试剂均为分析纯，购自成都科隆化学品有限公司。

 

1.3CDS-1生理指标的测定

 

于2018年10月中旬采摘经模拟干旱胁迫处理的CDS-1茎中部的叶片，测定不同处理样品的生理指标：采用乙醇－丙酮混合液浸泡法测定叶绿素含量[18]；采用氯化硝基四氮唑蓝（NBT）光化还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性，采用紫外吸收法测定过氧化氢酶（CAT）活性，采用酸性茚三酮法测定脯氨酸（Pro）含量，以上均是在李合生等[19]的方法基础上进行适当修改；采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛（MAD）含量[20]；采用考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白含量，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[21]。

 

1.4CDS-1活性成分的测定

 

1.4.1样品溶液的制备

 

于2019年1月采收各处理CDS-1的根，去除须根和泥土，阴干2d，40℃条件下烘干72h，粉碎过40目筛，于阴凉干燥处密封储存。称取干燥丹参粉约0.15g，置具塞锥形瓶中，加入80%甲醇50mL，密塞，称重，超声提取（140W，42kHz）30min，冷却后，用80%甲醇补足减失的重量，摇匀后过滤，量取续滤液5mL，移至10mL量瓶中，加80%甲醇定容至刻度，然后摇匀，过滤，取续滤液，即得样品溶液。

 

1.4.2色谱条件

 

采用HPLC同时测定CDS-1中6种活性成分含量，色谱条件：色谱柱AgilentEclipseXDB-C18（5μm，4.6×250mm），流速1mg/mL，柱温40℃，流动相0.1%磷酸水（A）－乙腈（B），进样量10μL，检测波长270nm，具体洗脱程序：0~5min，20%B；5~15min，20%~25%B；15~25min，25%~61%B；25~40min，61%~90%B；后运行5min。

1.4.3标准曲线的绘制

分别称取迷迭香酸、丹酚酸B、丹酚酸A、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ和丹参酮ⅡA对照品，制得迷迭香酸0.0250mg/mL、丹酚酸B0.1160mg/mL、丹酚酸A0.0025mg/mL、隐丹参酮0.0050mg/mL、丹参酮Ⅰ0.0050mg/mL和丹参酮ⅡA0.0037mg/mL的混合对照品溶液。在上述色谱条件下，分别进样不同体积混合标准溶液进行测定，以浓度（X，mg/mL）为横坐标，峰面积（Y）为纵坐标，绘制标准曲线（表2）。

 

1.5数据处理

 

所有试验处理完全随机，采用MicrosoftExcel2016和IBMSPSSStatistics20进行数据处理和绘图。