不同栽培方式下鐵皮石斛有效成分和光合特性的變化

陳芳 谷曉平 梁平+于飛

摘要：采用苯酚-硫酸比色法定量測定多糖含量，比較大棚栽培鐵皮石斛與仿野生栽培鐵皮石斛的生物量、多糖、生物堿、氨基酸含量等主要藥用成分和光合特性的差異性。結(jié)果表明，仿野生栽培的鐵皮石斛多糖含量與大棚栽培差異不大，最大含量分別為39.02%、37.90%；大棚和仿野生栽培鐵皮石斛的生物堿含量最高分別為0.314、0.295 mg/g，兩者之間差異不顯著（P<0.05），而總氨基酸含量最高分別為24.711、16.252 mg/g，兩者差異較明顯；鐵皮石斛的光飽和點、光補償點相對較低，仿野生栽培的光飽和點僅為327.484 μmol/（m2·s），具有明顯的陰生植物特性。仿野生栽培鐵皮石斛是一種較優(yōu)的栽培方式，質(zhì)量與野生材料相近，可作為野生鐵皮石斛的替代資源加以開發(fā)利用。

關鍵詞：鐵皮石斛；多糖；生物堿；氨基酸；光合特性

中圖分類號： R282.71文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）11-0090-03[HS）][HT9.SS]

鐵皮石斛（Dmdrobitm officinale Kimura et Migo）別稱黑節(jié)草、云南鐵皮，蘭科石斛屬植物，為我國39種藥用石斛中的特級珍品，至今已有1 500多年的歷史，素有“軟黃金”“千金草”之稱[1]。野生鐵皮石斛主要生長在懸崖峭壁陰面的崖隙中，根不入土，長年飽受風霜雨露的滋潤，因其生性獨特及特殊的生存環(huán)境、滋補功效被列為“中華九大仙草”之首[2]。鐵皮石斛富含多糖、生物堿、氨基酸、菲類化合物等多種藥用成分[3-8]，在抗腫瘤、提高人體免疫力、降血糖、延緩衰老、擴張血管、改善萎縮性胃炎、糖尿病等方面有顯著療效[2，9-10]。在長期的進化演變中，由于種子發(fā)芽率低、生長環(huán)境條件苛刻、藥農(nóng)的掠奪性采挖及生態(tài)環(huán)境的日益惡化，野生鐵皮石斛資源已瀕臨滅絕[11]。1987年，鐵皮石斛被列入《中華人民共和國珍稀瀕危植物名錄》和《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約CITES》，列為Ⅱ級保護植物[12]，2001年又被列入《國家重點保護野生植物名錄（第2批）》，嚴禁采摘[13-15]。

鐵皮石斛的種子極小、無胚乳，自然條件下很難用實生苗栽培，而傳統(tǒng)的分株、扦插等方式繁殖率極低，加上人為的過度采挖和生境破壞，其資源已瀕臨滅絕。為保護野生資源，為鐵皮楓斗加工提供充足的原料，國內(nèi)20世紀70年代便開始鐵皮石斛的開發(fā)研究[6，16]。本試驗通過對大棚栽培與室外仿野生栽培的鐵皮石斛營養(yǎng)成分進行系統(tǒng)的分析測定，分析不同栽培條件下鐵皮石斛營養(yǎng)成分的差異，為更好地研究開發(fā)鐵皮石斛這一瀕危植物提供參考。

1材料與方法

1.1鐵皮石斛樣品采集與試驗地概況

2年生鐵皮石斛新鮮植株，大棚栽培的分別采自貴州省丹寨縣、貞豐縣、三都水族自治縣等地的鐵皮石斛大棚栽培基地，仿野生栽培的（附生在高大常綠喬木的樹干上或長在苔蘚的石縫中）分別采自貴州省安龍縣、丹寨縣、黎平縣、從江縣等地，所有樣品均經(jīng)過清華啟迪科技園金琴滿老師的鑒證。采樣地均屬亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，地跨104°58′47″～109°12′30″ E、24°59′11″～28°30′3″ N，年平均氣溫12.6～18.4 ℃，最冷月平均氣溫6.4 ℃，最熱月平均氣溫21.9 ℃，年降水量1 195.4～1 325.9 mm，相對濕度70%～85%，年平均無霜期308 d，年日照時數(shù)1 545.0 h左右（表1）。

1.2測定內(nèi)容與方法

將采回的樣品清潔干凈，放入烘箱60 ℃烘干，磨細，過60目篩，分別測定鐵皮石斛的多糖、生物堿、氨基酸含量及鐵皮石斛的莖高、莖粗（基徑）、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、含水率。鐵皮石斛多糖含量參照2015版《中華人民共和國藥典》方法[17]測定，以無水葡萄糖為對照品，采用苯酚-硫酸法測定；總生物堿含量采用紫外法測定；氨基酸含量采用高效液相色譜法測定。

采用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400XT光合儀、LED紅藍光為光源，氣體流速為500 μmol/s，CO2濃度為 400 μmol/mol，選擇晴朗天氣分別測定光照度為0、15、30、60、120、250、500、1 000、1 500、2 000 μmol/（m2·s）時鐵皮石斛葉片的光合特性。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和作圖，采用SPSS 21.0軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同栽培方式對鐵皮石斛生物量的影響

生物量是植物最基本的數(shù)量特征，是研究植物碳儲量、生產(chǎn)力、物質(zhì)循環(huán)和能量流動等生態(tài)問題的基礎。由表2可見，不同栽培方式下鐵皮石斛的生物量有所不同，大棚栽培的鐵皮石斛莖含水率相差不大，在67%左右，野外仿野生栽培的鐵皮石斛含水率有明顯差異；大棚栽培的葉含水率與仿野生栽培有明顯差異，大棚栽培的在80%左右，而仿野生栽培的葉含水率最大為75.04%；莖高與葉含水率的變化趨勢基本一致，大棚栽培的普遍高于仿野生栽培。

經(jīng)測定，對照品多糖的回歸方程為y=0.046 3x+0.041 4（r2=0.999 2），對照品生物堿的回歸方程為y=0.278 8x-0.407 0（r2=1.000 0）。由表3可見，仿野生栽培的鐵皮石斛多糖含量差異明顯；丹寨縣大棚栽培的鐵皮石斛多糖含量相對最高，為37.90%，貞豐縣的相對最低，僅為 12.79%；黎平縣仿野生栽培的鐵皮石斛多糖含量相對最高，為39.02%，說明黎平縣的氣候條件非常適宜鐵皮石斛的生長，荔波縣的相對最低，為17.28%；仿野生栽培的鐵皮石斛生物堿含量總體明顯高于大棚栽培，仿野生栽培荔波縣的鐵皮石斛生物堿含量相對最高，為的0.314 mg/g，黎平縣的相對最低，為0.238 mg/g。

由表4可見，大棚栽培與仿野生栽培的鐵皮石斛氨基酸含量差異明顯，從江縣仿野生栽培的鐵皮石斛總氨基酸含量相對最高，為24.711 mg/g，而大棚栽培的丹寨縣相對最高，僅為16.252 mg/g；從氨基酸組成看，大棚栽培與仿野生栽培的鐵皮石斛各種氨基酸組成基本一致，多以絲氨酸含量相對最高，其次是谷氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸。

2.4不同栽培方式對鐵皮石斛光合特性的影響

2.4.1光響應曲線光響應曲線（Pn-PAR）反映植物光合速率隨光照度的變化規(guī)律[18-20]。由圖1、圖2可知，隨光照強度的增大，不同栽培方式鐵皮石斛的凈光合速率由負值開始不斷上升；光照強度分別為200、330 μmol/（m2·s）時，大棚栽培、仿野生栽培的鐵皮石斛凈光合速率達到最大值；凈光合速率達到光飽和點后開始逐漸下降，仿野生栽培的鐵皮石斛具有較大的凈光合速率。

2.4.2光合作用特征參數(shù)根據(jù)鐵皮石斛的Pn-PAR響應曲線，應用非直線雙曲線Farquhar模型描述鐵皮石斛光響應特征：

斛多糖、生物堿、氨基酸含量最高分別為37.90%、0.295 mg/g、16.252 mg/g，2種栽培方式營養(yǎng)成分差異相對較??；仿野生栽培的鐵皮石斛凈光合速率遠大于大棚栽培，仿野生栽培的鐵皮石斛光飽和點為327.484 μmol/（m2·s），而大棚栽培的僅為189.520 μmol/（m2·s）。因此，無論是有效成分還是光合特性，仿野生栽培的鐵皮石斛品質(zhì)要好于大棚栽培。大量研究表明，無論是大棚栽培還是仿野生栽培，鐵皮石斛多糖含量都非常豐富，而鐵皮石斛的藥用成分主要為鐵皮石斛多糖，仿野生和大棚種植的鐵皮石斛都具有極高的藥用價值，都是優(yōu)良的貴重中藥材，大棚種植的鐵皮石斛與仿野生鐵皮石斛在藥用方面等效[21-22]。

仿野生栽培的鐵皮石斛含有豐富的多糖、生物堿、蛋白質(zhì)、氨基酸及豐富的K、Ca、Mg等無機元素，具有較高的營養(yǎng)價值，可以彌補野生鐵皮石斛的資源不足。我國西南山地仿野生栽培鐵皮石斛意義重大，既能帶來可觀的經(jīng)濟效益，又能有效保護生態(tài)環(huán)境，是西南地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的一條有效途徑。

參考文獻：

[1]徐琳娜. 茂蘭喀斯特鐵皮石斛環(huán)境適應性研究[D]. 貴陽：貴州師范大學，2008.

[2]張澤錦. 鐵皮石斛的光合碳同化途徑及其對環(huán)境變化的生理響應[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學，2014.[HJ1.7mm]

[3]華允芬. 鐵皮石斛多糖成分研究[D]. 杭州：浙江大學，2005.

[4]鄺俊維. 石蒜、鐵皮石斛化學成分研究[D]. 長沙：中南大學，2013.

[5]郭孟璧，封良燕，田茂軍，等. 人工培養(yǎng)鐵皮石斛營養(yǎng)成分分析研究[J]. 云南化工，2006，33（2）：15-16，43.

[6]黎萬奎，胡之璧，周吉燕，等. 人工栽培鐵皮石斛與其他來源鐵皮石斛中氨基酸與多糖及微量元素的比較分析[J]. 上海中醫(yī)藥大學學報，2008，22（4）：80-83.

[7]馬國祥，徐國鈞，徐珞珊，等. 鼓槌石斛及其化學成分的抗腫瘤活性作用[J]. 中國藥科大學學報，1994，25（3）：188-189.

[8]馬國祥，徐國鈞，徐絡珊，等. 鼓槌石斛中一新的聯(lián)芐類化合物——鼓槌石斛素[J]. 藥學學報，1996，31（3）：222-225.

[9]柳蓮芳. 鐵皮石斛的最新研究進展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40（11）：6426-6428，6430.[ZK）]

[10]陳曉梅，郭順星. 石斛屬植物化學成分和藥理作用的研究進展[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2001，13（1）：70-75.

[11]吳建，王建方，方玲，等. 國內(nèi)鐵皮石斛研究概況[J]. 中國藥學雜志，2013，48（19）：1610-1613.[ZK）][HT][HJ][HT][FL）][LM]

[HT8.]

[12]Jia X，Li A，Jun J，et al. Investigation on the morphological characteristics of dendrobium officinale plantlets propagated from different explants[J]. Agricultural Biotechnology，2014，36（5）：11-14.

[13]趙菊潤，張治國. 鐵皮石斛產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J]. 中國現(xiàn)代中藥，2014，16（4）：277-279，286.

[14]羅金明. 鐵皮石斛產(chǎn)業(yè)及市場發(fā)展初探[J]. 中國中藥雜志，2013，38（4）：472-474.

[15]吳韻琴，斯金平. 鐵皮石斛產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及可持續(xù)發(fā)展的探討[J]. 中國中藥雜志，2010，35（15）：2033-2037.

[16]姜武，陳松林，吳志剛，等. 人工栽培鐵皮石斛品質(zhì)評價[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學，2016，57（6）：836-837.

[17]國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2009：266-267.

[18]呂獻康，徐春華，舒小英. 3種石斛的光合特性研究[J]. 中草藥，2004，35（11）：1296-1298.

[19]沈宗根，陳翠琴，王嵐嵐，等. 3種石斛光合作用和葉綠素熒光特性的比較研究[J]. 西北植物學報，2010，30（10）：2067-2073.

[20]張玲菊，高亭亭，章曉玲，等. 5個種源鐵皮石斛的光合特性[J]. 浙江農(nóng)林大學學報，2013，30（3）：359-363.

[21]姜殿強，劉再華，申宏崗，等. 巖溶生態(tài)環(huán)境條件下不同生境鐵皮石斛多糖含量的比較研究[J]. 中國巖溶，2007，26（3）：226-229.

[22]姜殿強. 巖溶生態(tài)環(huán)境條件下石生和樹生鐵皮石斛生長的對比研究[D]. 桂林：廣西師范大學，2007.[ZK）][HT][HJ][FL）]