不同海拔高度对老山芹营养成分及形态的影响

蒋欣梅，王金华，于锡宏，刘舒娅，张颖,3

（1.东北农业大学农业部东北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，哈尔滨150030；2.黑龙江省林下经济资源研发与利用协同创新中心，哈尔滨150040；3.伊春市农业技术研究推广中心，黑龙江伊春153000）

不同海拔高度对老山芹营养成分及形态的影响

蒋欣梅1,2，王金华1，于锡宏1,2，刘舒娅1，张颖1,3

（1.东北农业大学农业部东北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，哈尔滨150030；2.黑龙江省林下经济资源研发与利用协同创新中心，哈尔滨150040；3.伊春市农业技术研究推广中心，黑龙江伊春153000）

为探究老山芹营养成分、形态指标与海拔关系，以生长在黑龙江省老爷岭山脉不同海拔高度的采食期老山芹为试验材料，常规方法测定老山芹营养成分含量和形态指标，分析海拔与营养成分、形态指标间相关性。结果表明，老山芹在黑龙江省老爷岭山脉海拔50～640 m区域内均有分布，海拔影响老山芹形态以及营养成分。多糖（P＜0.01）、脂肪（P＜0.05）、可溶性糖（P＜0.05）等与海拔高度呈正相关；可溶性蛋白（P＜0.01）、黄酮（P＜0.05）与海拔高度呈负相关；香豆素类化合物含量与海拔存在相关性，50～400 m内呈极显著正相关，400～640 m范围内呈负相关，但相关性不显著；粗纤维和皂苷含量与海拔之间相关性不显著；形态指标中株高、茎粗、叶柄长、叶形指数与海拔高度均呈极显著负相关，说明随着海拔升高，老山芹株型呈矮化趋势。

海拔；老山芹；营养成分；形态；相关性

老山芹（Heraclenm dissectum Ledeb.）为伞形科（Umbelliferae）独活属多年生草本植物，分布于海拔50～1 000 m山地混杂林缘、灌木丛中、山坡湿地和山地溪流旁[1]。老山芹作为药食兼用山野菜，具有抗疲劳、抗辐射、减肥益智等功能。老山芹中所含香豆素类化合物具有多种生物活性，如抗病毒、抗HIV、抗癌、抗菌和抗寄生虫活性；黄酮及多糖具有显著抗癌和防癌作用[2]。因过度采摘和开发，近年老山芹野生资源急剧减少，生存环境遭到严重破坏。老山芹作为一种新兴蔬菜，目前尚缺乏系统研究，主要集中在老山芹药食价值和资源利用现状方面。张学政等在人工栽培、食用方法、成分分析等方面开展相关研究[3-5]；李富恒等将老山芹生长发育过程分为宿根萌发、展叶、现蕾、抽薹、开花、种子发育及种子收获7个物候阶段，并对主要性状作相关分析[6]。老山芹发育规律、性状、营养成分、资源分布等研究仍处于初步阶段。

黑龙江省主要山脉包括西北部（东北-西南走向）大兴安岭山脉、北部（西北-东南走向）小兴安岭山脉、东南部（东北-西南走向）张广才岭、老爷岭、完达山脉。老爷岭山脉地跨黑龙江省穆棱市和东宁市，地处长白山系老爷岭低山、丘陵区，属中温带大陆性季风气候，年均温3.2℃，高于省内其他山脉，平均降雨量600 mm，东南距日本海较近，受海洋性季风气候调节，大陆性季风气候特点减弱，野生植物资源丰富，老山芹分布广泛，资源储量较多。海拔作为衡量山脉高度指标，影响温度、光照等气象因素及植物生长发育及分布[7]。随着海拔升高，环境变量如温度、生长季长度、资源有效性均减少，影响植物体内营养成分积累[8]。而关于海拔与老山芹营养成分、形态特征之间关系研究尚处于空白，为此本研究通过调查老爷岭山脉不同海拔分布的老山芹形态特征，测定食用期老山芹叶片营养成分，探究老山芹生长环境海拔高度与其营养成分、形态指标之间关系，为老山芹驯化、仿野生栽培等适宜海拔高度选择及进一步开发利用提供理论基础。

1 材料及方法

1.1 材料

于2014～2015年作2年重复试验，材料为黑龙江省老爷岭山脉不同海拔（6个海拔水平分别为50、150、300、400、550、640 m）下植物学性状一致老山芹植株。

1.2 方法

调查6个不同海拔水平食用期老山芹植株形态特征，随机选取间隔5 m以上30株老山芹，采集大小基本一致嫩叶，混样测定老山芹叶片内营养成分（包括脂肪、粗纤维、可溶性糖、可溶性蛋白质）以及多糖、黄酮、皂苷和香豆素类化合物。其中，形态指标包括植株株高（自然高度）、茎粗、叶柄长及叶形指数（叶长/叶宽）。

1.3 营养成分含量测定

脂肪测定采用旋光法[9]，粗纤维测定采用重量法[10]，可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[9]，可溶性蛋白测定采用考马斯亮蓝G-250法[9]。

多糖测定采用硫酸-苯酚比色法[11]，黄酮测定采用三氯化铝法[12]，皂苷测定采用比色法[13]，香豆素类化合物采用比色法[14]。

1.3.1 多糖含量测定

标准曲线绘制：取葡萄糖标准溶液0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 mL置于干燥试管中，加水定容至1 mL，分别加入5%苯酚溶液1.6 mL摇匀，浓硫酸7.0 mL，充分摇匀，23℃室温下静置30 min，同时蒸馏水作空白对照，标准液在490 nm测定吸收值，数据处理得到回归方程：Y=0.0689X+6.1857×10-3，r=0.9986。

多糖提取：称取老山芹叶片粉末0.20 g，80%乙醇溶液浸泡12 h，于索氏提取器中用80%乙醇回流2 h，残渣挥发去除溶剂后，继续用水作溶剂回流提取2 h，反复洗至250 mL容量瓶中，定容，摇匀，制成供试品溶液备用。

样品测定：取制备好供试品溶液，依照前文方法在490 nm波长下测定吸光度，根据标准曲线计算样品中多糖含量。

1.3.2 黄酮含量测定

标准曲线绘制：分别称取芦丁标准液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL置于25 mL干燥试管中，分别加入1.50%三氯化铝8 mL和醋酸-醋酸钠缓冲液（pH 5.5）4 mL，50%乙醇溶液定容至刻度，摇匀静止30 min。在510 nm波长下测定吸光度，数据处理得到回归方程：Y=0.00064+ 0.8593X，r=0.9998。

黄酮提取：称取1.000 g干燥老山芹粉末样品放置于锥形瓶中，按照1∶75固液比，加入50%乙醇溶液，在80℃水浴下提取6 h。抽滤后将滤液转移到100 mL容量瓶中，50%乙醇溶液定容，作为供试品溶液备用。

样品测定：取制备供试品溶液，依照前文方法在510 nm波长下测定吸光度，根据标准曲线计算样品中黄酮含量。

1.3.3 皂苷含量测定

标准曲线绘制：准确精密称取人参皂苷5.60 mg，加入甲醇溶液溶解后定容至2 mL，吸取1.0、3.0、5.0、7.0、9.0 μL置于1 mL具塞试管中，静置晾干，精确加入0.3 mL浓度为50 g·L-1冰醋酸-香草醛溶液、0.8 mL高氯酸溶液，振动摇匀后60℃水浴中加热25 min，冰水冷却后，加入冰醋酸5 mL，振摇均匀，554 nm波长下测定吸光度，数据处理得到回归方程：Y=-0.0067X+ 0.0255，r=0.9998。

皂苷提取：称量老山芹干燥粉末2.1 g，置于50 mL圆底烧瓶中，加入甲醇溶液25 mL，水浴回流6 h，倒出提取液，加入甲醇20 mL，继续回流提取3 h，离心过滤，减压后浓缩，定容至10 mL，作为供试品溶液备用。

样品测定：取制备供试品溶液，依照前文方法在554 nm波长下测定吸光度，根据标准曲线计算样品中皂苷含量。

1.3.4 香豆素类化合物含量测定

标准曲线绘制：吸取欧前胡素1.0、3.0、5.0、7.0、9.0 mL，分布放置于10 mL干燥试管中，甲醇溶液作空白对照，在300 nm波长下测定吸光度，数据处理得到回归方程：Y=74.801×10-3X+7.103× 10-3，r=0.9999。

香豆素类化合物提取：称取老山芹干燥样品0.1500 g，置于索氏提取器中，加入90%甲醇溶液85 mL，回流提取9 h，90%甲醇溶液洗涤后定容至100 mL，过滤后即得供试品溶液，备用。

样品测定：取制备供试品溶液，依照前文方法在300 nm波长下测定吸光度，根据标准曲线计算样品中香豆素类化合物含量。

1.4 数据处理方法

Excel 2003，SPSS 20.0和SAS软件。

2 结果与分析

2.1 不同海拔高度对老山芹药用成分含量影响

由图1可知，在不同海拔高度下老山芹特殊成分含量差异显著。多糖含量随着海拔高度增加而增加，海拔640 m处老山芹叶片内多糖含量最高，为7.66%，与海拔550 m处差异不显著，均显著高于其他海拔，而海拔50 m处含量最低，为5.37%，与海拔150 m处差异不显著。黄酮含量随着海拔升高而降低，在海拔50 m处最高，为6.08%，显著高于其他海拔，海拔150～400 m分布老山芹叶片中黄酮含量差异不显著，海拔640 m处含量最低，为4.32%。皂苷含量与海拔间无明显规律性，在海拔50 m处最高，为2.20%，显著高于其他海拔水平，海拔300 m和550 m处皂苷含量较低，两者差异不显著。香豆素类化合物含量在测定海拔范围内随着海拔增高呈先增后降趋势，在海拔300～550 m处含量较高，最高达0.85%，比海拔50 m增加57.4%，300、400和550 m之间差异不显著，均显著高于其他海拔。

2.2 不同海拔高度对老山芹其他营养成分影响

由图2可知，在不同海拔高度下老山芹脂肪、可溶性糖、可溶性蛋白含量差异显著，粗纤维含量无显著性差异。脂肪、可溶性糖含量在海拔640 m处最高，分别为1.15%、3.90 mg·g-1，显著高于其他海拔水平下脂肪、可溶性糖含量，在海拔50 m处脂肪、可溶性糖含量最低，分别为0.62%、1.82 mg·g-1；可溶性蛋白含量在海拔50 m处最高，为389 mg·g-1，显著高于其他海拔水平，在海拔640 m处含量最低，为2.06 mg·g-1；粗纤维含量在3.01%～4.48%范围内。

2.3 海拔高度与老山芹营养成分相关性分析

老山芹生长海拔高度与其营养成分含量之间相关性分析（见表1）。

图1 不同海拔高度对老山芹药用成分含量影响Fig.1Effect of different altitude on the medicinal ingredientscontent of Heraclenm dissectum Ledeb.

图2 不同海拔高度对老山芹其他营养成分含量影响Fig.2Effect of different altitude on other nutrients content of Heraclenm dissectum Ledeb.

表1 海拔与老山芹营养成分相关性分析Table 1Pearson correlation coefficient between altitude and nutrient composition of Heracleum disectum Ledeb.

由表1可知，50～640 m海拔范围内，除老山芹叶片中皂苷和粗纤维含量外，其他指标与海拔均有相关性，多糖、脂肪和可溶性糖含量与海拔高度呈正相关，黄酮和可溶性蛋白含量与海拔呈负相关性；其中多糖含量与海拔高度为极显著正相关（P＜0.01），脂肪、可溶性糖含量与海拔为显著正相关（P＜0.05），可溶性蛋白含量与海拔高度为极显著负相关（P＜0.01），黄酮含量与海拔为显著负相关（P＜0.05）。

海拔与老山芹香豆素类化合物含量相关性（见表2），香豆素类化合物含量与海拔高度50～400 m呈极显著正相关（P＜0.01），相关系数r=0.997，与海拔高度400～640 m范围呈负相关，但相关性不显著。

2.4 海拔高度与老山芹形态指标相关性分析

由图3可知，老山芹植株株高、茎粗、叶柄长和叶形指数均随着海拔高度升高而下降。海拔50～640 m范围内，老山芹株高19.78～23.47 cm，叶柄长18.03～21.48 cm，茎粗1.87～2.27 cm，叶形指数0.61～0.88。低海拔处老山芹生长相对较高、茎较粗、叶片较细长，随着海拔升高，植株偏矮、茎较细、叶片变小且渐宽。老山芹形态指标与海拔高度相关分析结果（见表3），老山芹株高、茎粗、叶柄长、叶形指数与海拔高度均呈现极显著负相关（P＜0.01），相关系数r分别为0.984、0.952、0.955、0.940。

表2 海拔与老老山芹香豆素类化合物含量相关性Table 2Pearson correlation coefficient between altitude and coumarin compounds ofHeracleum disectum Ledeb.

图3 不同海拔高度老山芹形态指标Fig.3Investigation of character index of Heracleum disectum Ledeb.at different altitudes

表3 海拔与老山芹形态指标相关系数Table 3Pearson correlation coefficient between altitude and character index of Heracleum disectum Ledeb.

3 讨论与结论

3.1 不同海拔对老山芹营养成分影响

海拔是影响植物品质形成重要环境因素之一[15-16]，随着海拔增加，大气温度降低，薄雾天气增多，影响植物生长的环境因子发生变化，对植物营养成分积累产生影响[17]。刘雷等发现不同海拔高度鱼腥草挥发油的化学成分含量不同[18]。刘国林等研究海拔高度与甘松有效成分含量相关性，发现甘松总黄酮含量与海拔呈负相关，与本研究结果一致[19]。马生祥等发现野生金露梅黄酮含量随海拔升高而增加[20]，说明不同海拔的环境差异对植物体内黄酮影响因植物种类而异。高海拔下，温度下降，糖类作为一种保护物质，其含量增加可增强植株抗冷性[21]。本研究也发现随着海拔高度增加，老山芹体内多糖、脂肪、可溶性糖含量增加。一般植物光合作用固定的碳中2%转化成黄酮，不同海拔高度影响植株光合作用，而光合作用最佳条件也因植物种类而异。光合作用或逆境形成的碳水化合物供植株生长，在植株体内碳水化合物一定条件下，转化成黄酮越多，则碳水化合物含量越少，本研究老山芹体内黄酮增多时多糖、脂肪、可溶性糖含量均减少。

张运达等研究不同海拔对向日葵粗蛋白及氨基酸含量影响发现，利于蛋白质积累气象条件不利脂肪形成，高海拔利于脂肪而不利于粗蛋白积累，与本研究高海拔老山芹可溶性蛋白质含量降低结果一致[22]。

本研究在测定不同海拔下老山芹叶片中香豆素类化合物含量变化时发现，随着海拔升高，老山芹香豆素类化合物含量先增后降。海拔50～400 m范围内，香豆素类化合物含量与海拔呈极显著正相关（P＜0.01），而400～640 m范围内，香豆素类化合物含量与海拔相关性不显著。香豆素类化合物中成分合成所需环境条件不同，香豆素类化合物是一种生理、药理及生物活性较强的天然产物，香豆素母核为苯骈α-吡喃酮，环上有羟基、烷氧基、苯基和异戊烯基等取代基，其中异戊烯基活泼双键与苯环上邻位羟基可形成呋喃环或者吡喃环结构。根据环上取代基及其位置不同，香豆素分为简单香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素和其他香豆素等。在50～400 m范围内，海拔增加有利于香豆素类化合物各组分合成，而400～640 m范围内，海拔越高不利于香豆素类化合物各组分合成。

研究发现老山芹皂苷、粗纤维含量与海拔无显著相关性，说明海拔并非影响老山芹皂苷、粗纤维含量变化主导因子。多糖、可溶性蛋白、香豆素类化合物含量与海拔之间极显著相关（P＜0.01），黄酮、脂肪、可溶性糖与海拔之间显著相关（P＜0.05），说明海拔高度对于老山芹多糖、可溶性蛋白、香豆素类化合物合成有重要影响。

3.2 不同海拔对老山芹植株形态影响

老山芹植株形态对海拔高度变化较敏感。高海拔下，温度下降，影响植株生长速度。本试验中无论株高、茎粗还是叶柄长均随海拔增加而下降，与海拔呈极显著负相关（P＜0.01），形态指标与海拔相关性强弱为株高＞叶柄长＞茎粗＞叶形指数，说明随着海拔变化，老山芹株高变化最为敏感。这与索默研究云南野生莲瓣兰[23]、方延庆研究黄山松幼苗[24]结果一致。本研究中叶形指数随着海拔高度增加而降低，说明高海拔下叶片宽度大于长度方向生长速度。长期生长在高海拔逆境中，老山芹通过植株矮化、形态变小适应环境。

不同海拔下积温、光照、湿度、土壤理化性状等因素是否影响老山芹株高、茎粗等植物学性状，仍需进一步研究验证。

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Effect of different altitude on nutrients and character indexes of Heraclenm dissectumLedeb.

/JIANG Xinmei1,2,WANG Jinhua1,YU Xihong1,2,LIU Shu

In order to research the relation between content of nutrientsubstance,character indexes ofHeraclenm dissectumLedeb.and altitude,the feeding period ofHeraclenm dissectum Ledeb.from Laoyeling mountain in Heilongjiang Province at different altitudes were used as the test material.The nutrient content and morphological indexes of celery were determined by conventional method,the relationship between altitude and content of nutrientsubstance,character index were analyzed.The results showed thatHeraclenm dissectum Ledeb.was distributed in the range of 50-140 m above sea level in Laoyingling Mountain of Heilongjiang Province.The altitude had the effect on the content of nutrientsubstance and character indexes ofHeraclenm dissectum Ledeb..The polysaccharide(P＜0.01),fat(P＜0.05)and soluble sugar(P＜0.05)were positively correlated with altitude;Soluble protein(P＜0.01),flavonoid(P＜0.05)were negatively correlated with altitude.There was a significant positive correlation between coumarin compounds content and altitude in the range of 50-400 m, negative correlation in the range of 400-640 m,but the correlation was not significant.The correlation between the crude fiber,the saponin content and altitude was not significant.The plant height,stem diameter,petiole length,leaf shape index and altitude were significantly negative correlation,indicated that with the increase of altitude,Heraclenm dissectum Ledeb.plant type showed a trend of dwarfing.

altitude;Heraclenm dissectum Ledeb.;nutritional composition;character;correlation

S636.3

A

1005-9369（2017）05-0021-07

时间2017-5-23 12:24:20[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170523.1224.006.html

蒋欣梅,王金华,于锡宏,等.不同海拔高度对老山芹营养成分及形态的影响[J].东北农业大学学报,2017,48(5):21-27.

Jiang Xinmei,Wang Jinhua,Yu Xihong,et al.Effect of different altitude on nutrients and character indexes ofHeraclenm dissectumLedeb.[J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(5):21-27.(in Chinese with English abstract)

2017-03-23

国家重点研发计划子课题（2016YFC0500307-06）；林下经济资源研发与利用协同创新中心项目

蒋欣梅（1968-），女，副研究员，博士，硕士生导师，研究方向为蔬菜栽培与生理。E-mail:jxm0917@163.com

ya1,ZHANG Ying1,3(1.Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops, Northeast Region,Ministry of Agriculture,Northeast Agriculture University,Harbin 150030,China; 2.Collaborative Innovation Center for Development and Utilization of Forest Resources,Harbin 150040,China;3.Yichun Agricultural Technology Research and Extension Center,Yichun Heilongjiang 153000,China)