青蒿Artemisia annua L.为菊科(Compositae)艾属(Artemisia)1年生草本植物,用于预防发烧和寒战、治疗疟疾和黄疸等,对癌症也有一定的抑制作用,其有效成分包括青蒿酸、青蒿素、多酚类、黄酮类等。青蒿酸是青蒿素及其衍生物合成代谢的重要前体,双氢青蒿酸被氧化后形成青蒿素,可用于青蒿素的半合成途径。青蒿酸和双氢青蒿酸主要起抗氧化作用,同时还有协同青蒿素增强抗癌、抗疟的作用。目前,已筛选出具有高产值、高药效成分含量的青蒿品种,并对其进行了推广种植。然而,不同采收期和种植环境等因素也会影响青蒿表型特征和有效成分含量。
广西是我国青蒿的主要种植地区,拥有大面积的喀斯特山地。关于不同采收期、不同地貌种植的青蒿有效成分变化研究相对较少。本研究以传统平地及喀斯特山地种植的青蒿为研究对象,测定不同采收期青蒿的表型特征,以及青蒿酸、青蒿素、总黄酮及总多酚含量,旨在明确不同采收期、不同种植地貌青蒿表型特征和活性成分含量特点,为青蒿种植产业高质量发展提供参考。
1 材料
1.1 样品
种植样品来自广西壮族自治区药用植物园,经广西壮族自治区药用植物园中药材工程技术研究中心闫志刚主任技师鉴定为青蒿Artemisia annua L.。
1.2 试药
对照品芦丁(批号:100416-202208,纯度:97.3%)、咖啡酸(批号:110885-201703,纯度:99.7%)、青蒿素(批号:100202-202107,纯度:99.3%)均购于北京玖研科技有限公司;对照品青蒿酸(批号:O29HB199349,纯度:99.9%,上海源叶生物科技有限公司);色谱纯甲醇、乙腈购于美国赛默飞世尔科技有限公司;其他试剂均为分析纯;水为超纯水。
1.3 仪器
LC-2030 Plus型高效液相色谱仪(日本岛津公司);L5型紫外-可见分光光度计(上海仪电有限公司);LS 220A scs型千分之一电子天平(上海精科天美天平仪器有限公司)。
2 方法
2.1 种植与采收
试验地设于广西壮族自治区河池市罗城仫佬族自治县青蒿种植基地。该地属于中亚热带季风气候区,种植区域包括喀斯特山地区和传统平地区,分别命名为1区和2区,试验地地理信息及种植现场区域划分见表1、图1。青蒿传统采收期为嫩叶期至茂盛末期(6—8月),本研究分5个采收日期(表2)。采样地青蒿群落周围少有杂草,每个区域采收3株平行样品,采集后剔除根系中的泥土,测定表型特征后常温晾晒,将平行样品地上叶部分切碎后混匀,粉碎,过100目筛,装袋,密封避光保存,用于含量测定。
2.2 生长表型特征测定
在5个采收日期于不同区域分别采收3株长势均匀的青蒿,用卷尺分别测量株高和株宽,记录植物茎上的分枝数;使用电子天平称量青蒿的鲜质量和干质量。
2.3 总黄酮和总多酚含量测定
按文献[10]中硝酸铝比色法测定青蒿中总黄酮含量。按文献[11]方法测定青蒿中总多酚含量。
2.4 青蒿酸和青蒿素含量测定
按文献[12-13]方法测定青蒿中青蒿酸和青蒿素含量。青蒿酸和青蒿素分别以青蒿酸对照品和青蒿素对照品进行内标测定。
2.5 数据处理
采用Microsoft Excel 2010进行数据初步处理后,取平均值;采用Origin 2018软件绘图。
3 结果
3.1 不同地貌、不同采收期青蒿表型指标
不同地貌、不同采收期青蒿的地上表型变化见图2。随着种植时间的延长,与采收初期6月11日比较,2个分区生长的青蒿株高、株宽、分枝数等地上表型特征有不同程度的增加。同一时期生长在2区的地上青蒿表型优于1区,主要体现在株高、株宽、分枝数等特征方面。两地的地下土壤根系生长情况见表3、图3,1区的根系稀疏且为浅根系,2区的根系茂密且为深根系,表明2区的青蒿土壤根系生长情况优于1区。
种植在1区和2区的青蒿株高、株宽、分枝数、鲜质量及干质量数值变化见图4。随着采收时间的延长,植株的表型特征值呈现上升趋势,种植在喀斯特山地的青蒿株高、株宽、分支数、鲜质量及干质量的增长幅度逐渐减小,这可能是由于喀斯特山地已无法满足青蒿的继续生长要求,因此在8月24日后没有继续对两地貌上种植的青蒿进行样品采集。在5个采收日期中,8月24日的样品表型特征达到最大值。与2区种植的青蒿相比,1区种植的青蒿株高、鲜质量及干质量均较低,呈现株形矮且宽、枝条多且细的表型特征,在8月24日所有表型特征值均小于种植在2区的青蒿,表明在喀斯特山地上种植的青蒿可能受土壤环境的影响,导致株高等表型生长程度降低,而在传统平地上种植的青蒿更为枝叶繁密、粗壮,达到了长势健壮的种植要求。
3.2 不同地貌、不同采收期青蒿的总黄酮和总多酚含量变化
不同地貌、不同采收期的青蒿总黄酮质量分数和总多酚质量分数见图5。随着青蒿种植时间的延长,1区和2区青蒿的总黄酮质量分数呈先上升后下降的趋势,2个种植区均在7月27日时达到最大值,分别为4.855%、4.975%,且2区青蒿总黄酮质量分数大于1区,而在8月24日,2个种植区青蒿总黄酮质量分数可能受到土壤养分及环境等因素影响而受到了抑制,导致总黄酮质量分数降低。1区和2区青蒿的总多酚质量分数与测量各表型指标结果的趋势相似,均随着采收时间的延长,呈现逐渐上升的趋势,8月24日采收的青蒿总多酚质量分数达到最大值,分别为1.051%、1.239%,与8月24日青蒿各表型指标的最大值对应,与1区比较,2区的总多酚质量分数较高。
3.3 不同地貌、不同采收期青蒿的青蒿素和青蒿酸含量变化
不同地貌、不同采收期青蒿的青蒿素和青蒿酸质量分数的变化见图6。随着种植时间的延长,2个地貌区青蒿的青蒿素和青蒿酸质量分数呈先升高后平稳变化且有下降的趋势。相比于其他采收日期,在7月27日2个种植区青蒿的青蒿素和青蒿酸质量分数达到最大值,1区、2区的青蒿素质量分数分别为1.739%、1.954%,青蒿酸质量分数分别为0.422%、0.520%。在同一采收期条件下,种植在2区的青蒿中青蒿素和青蒿酸质量分数虽然高于1区,但差异无统计学意义,表明与传统种植地比较,虽然喀斯特山地土壤发育缓慢、土层浅薄、水土流失严重,限制了植株生长,但在该地区也可种植青蒿。
4 讨论与结论
本研究探讨了在喀斯特山地区和平原地区不同采收期青蒿的生长表型及有效成分含量变化,为了解青蒿在不同环境、不同采收期的种植规律,实现价值最大化提供了理论基础。张小波等报道广西北部的丘陵和山区最适合种植青蒿,本研究在此结论的基础上,选择广西北部河池市罗城仫佬族自治县作为种植青蒿的试验地。结果表明,在土壤性质存在差异的传统平地和喀斯特山地上种植的青蒿均能正常生长,证实了青蒿对种植土壤环境具有较强适应性,这有利于喀斯特山地的开发利用。与种植在平原地区的青蒿品质比较,由于喀斯特山地种植区具有土层浅薄、土壤肥力贫瘠,营养供给不足且不平衡,土体贮水能力低等异质性,导致青蒿根系生长受到影响,根系提供营养的能力差,根系稀疏,抑制了地上部分生长,最终导致青蒿品质下降。Yun等研究表明,生长季节的不同对青蒿提取物的抗氧化有效成分的影响也不同;Özgüven等通过测定4种不同氮肥土壤条件下种植的青蒿产量、生长表型及青蒿素含量等指标,发现青蒿受不同土壤条件影响很大。在本研究中,因采收期不同,青蒿有效成分含量也有差异。
韦树根等报道了青蒿在生长的孕蕾期(7月)青蒿素含量最大,现蕾期(8月初)青蒿素含量开始下降;张玲等在探究不同采收期青蒿总黄酮含量变化时发现,7月末总黄酮含量最高,而在8月末总黄酮含量下降,产生以上变化趋势的原因可能是季节、光照和温度对植株成分含量有明显的调节作用,同样在研究中证实了青蒿在7月表现出较强的生物活性。在本研究中,无论是在传统平地还是在喀斯特山地,7月末采收的青蒿总黄酮、青蒿素、青蒿酸质量分数都较高,8月末呈下降趋势,其动态变化规律与上述研究结果一致。传统平地种植青蒿的表型生长情况最佳,其中平地种植的青蒿总黄酮、青蒿素、青蒿酸质量分数高于具有一定海拔坡度的喀斯特山地,而随着种植时间的增加,与喀斯特山地种植区比较,平地种植区青蒿总多酚质量分数呈先低后高的趋势,这与Luo等的研究中青蒿素含量随海拔升高显著升高、青蒿酸和总多酚含量随海拔升高显著降低的结果相反,其原因可能是贵州地区喀斯特山地为高山高原类型且海拔较高,以及种植的土壤类型、气候等因素与本研究种植区地貌类型及气候环境不一致。综上所述,青蒿在传统平地和喀斯特山地均能种植,平地优于喀斯特山地。青蒿在喀斯特山地种植将明显提高广西西北地区喀斯特山地的利用率,有助于喀斯特山地的水土保持及生态恢复。研究结果还表明,7月中下旬为当地青蒿的最佳采收期。
参考文献(略)
引用格式:
覃雅,韦莹,潘丽梅,等.不同采收期和种植地貌青蒿的品质分析[J].中国现代中药,2024,26(11):1947-1952.
来源:《中国现代中药》2024年11期
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排版:史琳
核稿:戴玮