不同栽培方式下铁皮石斛有效成分和光合特性的变化

陈芳 谷晓平 梁平+于飞

摘要：采用苯酚-硫酸比色法定量测定多糖含量，比较大棚栽培铁皮石斛与仿野生栽培铁皮石斛的生物量、多糖、生物碱、氨基酸含量等主要药用成分和光合特性的差异性。结果表明，仿野生栽培的铁皮石斛多糖含量与大棚栽培差异不大，最大含量分别为39.02%、37.90%；大棚和仿野生栽培铁皮石斛的生物碱含量最高分别为0.314、0.295 mg/g，两者之间差异不显著（P<0.05），而总氨基酸含量最高分别为24.711、16.252 mg/g，两者差异较明显；铁皮石斛的光饱和点、光补偿点相对较低，仿野生栽培的光饱和点仅为327.484 μmol/（m2·s），具有明显的阴生植物特性。仿野生栽培铁皮石斛是一种较优的栽培方式，质量与野生材料相近，可作为野生铁皮石斛的替代资源加以开发利用。

关键词：铁皮石斛；多糖；生物碱；氨基酸；光合特性

中图分类号： R282.71文献标志码： A

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

铁皮石斛（Dmdrobitm officinale Kimura et Migo）别称黑节草、云南铁皮，兰科石斛属植物，为我国39种药用石斛中的特级珍品，至今已有1 500多年的历史，素有“软黄金”“千金草”之称[1]。野生铁皮石斛主要生长在悬崖峭壁阴面的崖隙中，根不入土，长年饱受风霜雨露的滋润，因其生性独特及特殊的生存环境、滋补功效被列为“中华九大仙草”之首[2]。铁皮石斛富含多糖、生物碱、氨基酸、菲类化合物等多种药用成分[3-8]，在抗肿瘤、提高人体免疫力、降血糖、延緩衰老、扩张血管、改善萎缩性胃炎、糖尿病等方面有显著疗效[2，9-10]。在长期的进化演变中，由于种子发芽率低、生长环境条件苛刻、药农的掠夺性采挖及生态环境的日益恶化，野生铁皮石斛资源已濒临灭绝[11]。1987年，铁皮石斛被列入《中华人民共和国珍稀濒危植物名录》和《濒危野生动植物种国际贸易公约CITES》，列为Ⅱ级保护植物[12]，2001年又被列入《国家重点保护野生植物名录（第2批）》，严禁采摘[13-15]。

铁皮石斛的种子极小、无胚乳，自然条件下很难用实生苗栽培，而传统的分株、扦插等方式繁殖率极低，加上人为的过度采挖和生境破坏，其资源已濒临灭绝。为保护野生资源，为铁皮枫斗加工提供充足的原料，国内20世纪70年代便开始铁皮石斛的开发研究[6，16]。本试验通过对大棚栽培与室外仿野生栽培的铁皮石斛营养成分进行系统的分析测定，分析不同栽培条件下铁皮石斛营养成分的差异，为更好地研究开发铁皮石斛这一濒危植物提供参考。

1材料与方法

1.1铁皮石斛样品采集与试验地概况

2年生铁皮石斛新鲜植株，大棚栽培的分别采自贵州省丹寨县、贞丰县、三都水族自治县等地的铁皮石斛大棚栽培基地，仿野生栽培的（附生在高大常绿乔木的树干上或长在苔藓的石缝中）分别采自贵州省安龙县、丹寨县、黎平县、从江县等地，所有样品均经过清华启迪科技园金琴满老师的鉴证。采样地均属亚热带季风湿润气候区，地跨104°58′47″～109°12′30″ E、24°59′11″～28°30′3″ N，年平均气温12.6～18.4 ℃，最冷月平均气温6.4 ℃，最热月平均气温21.9 ℃，年降水量1 195.4～1 325.9 mm，相对湿度70%～85%，年平均无霜期308 d，年日照时数1 545.0 h左右（表1）。

1.2测定内容与方法

将采回的样品清洁干净，放入烘箱60 ℃烘干，磨细，过60目筛，分别测定铁皮石斛的多糖、生物碱、氨基酸含量及铁皮石斛的茎高、茎粗（基径）、鲜质量、干质量、含水率。铁皮石斛多糖含量参照2015版《中华人民共和国药典》方法[17]测定，以无水葡萄糖为对照品，采用苯酚-硫酸法测定；总生物碱含量采用紫外法测定；氨基酸含量采用高效液相色谱法测定。

采用美国LI-COR公司生产的LI-6400XT光合仪、LED红蓝光为光源，气体流速为500 μmol/s，CO2浓度为 400 μmol/mol，选择晴朗天气分别测定光照度为0、15、30、60、120、250、500、1 000、1 500、2 000 μmol/（m2·s）时铁皮石斛叶片的光合特性。

1.3数据统计与分析

采用Excel 2010软件对数据进行统计和作图，采用SPSS 21.0软件对数据进行差异显著性分析。

2结果与分析

2.1不同栽培方式对铁皮石斛生物量的影响

生物量是植物最基本的数量特征，是研究植物碳储量、生产力、物质循环和能量流动等生态问题的基础。由表2可见，不同栽培方式下铁皮石斛的生物量有所不同，大棚栽培的铁皮石斛茎含水率相差不大，在67%左右，野外仿野生栽培的铁皮石斛含水率有明显差异；大棚栽培的叶含水率与仿野生栽培有明显差异，大棚栽培的在80%左右，而仿野生栽培的叶含水率最大为75.04%；茎高与叶含水率的变化趋势基本一致，大棚栽培的普遍高于仿野生栽培。

经测定，对照品多糖的回归方程为y=0.046 3x+0.041 4（r2=0.999 2），对照品生物碱的回归方程为y=0.278 8x-0.407 0（r2=1.000 0）。由表3可见，仿野生栽培的铁皮石斛多糖含量差异明显；丹寨县大棚栽培的铁皮石斛多糖含量相对最高，为37.90%，贞丰县的相对最低，仅为 12.79%；黎平县仿野生栽培的铁皮石斛多糖含量相对最高，为39.02%，说明黎平县的气候条件非常适宜铁皮石斛的生长，荔波县的相对最低，为17.28%；仿野生栽培的铁皮石斛生物碱含量总体明显高于大棚栽培，仿野生栽培荔波县的铁皮石斛生物碱含量相对最高，为的0.314 mg/g，黎平县的相对最低，为0.238 mg/g。

由表4可见，大棚栽培与仿野生栽培的铁皮石斛氨基酸含量差异明显，从江县仿野生栽培的铁皮石斛总氨基酸含量相对最高，为24.711 mg/g，而大棚栽培的丹寨县相对最高，仅为16.252 mg/g；从氨基酸组成看，大棚栽培与仿野生栽培的铁皮石斛各种氨基酸组成基本一致，多以丝氨酸含量相对最高，其次是谷氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸。

2.4不同栽培方式对铁皮石斛光合特性的影响

2.4.1光响应曲线光响应曲线（Pn-PAR）反映植物光合速率随光照度的变化规律[18-20]。由图1、图2可知，随光照强度的增大，不同栽培方式铁皮石斛的净光合速率由负值开始不断上升；光照强度分别为200、330 μmol/（m2·s）时，大棚栽培、仿野生栽培的铁皮石斛净光合速率达到最大值；净光合速率达到光饱和点后开始逐渐下降，仿野生栽培的铁皮石斛具有较大的净光合速率。

2.4.2光合作用特征参数根据铁皮石斛的Pn-PAR响应曲线，应用非直线双曲线Farquhar模型描述铁皮石斛光响应特征：

斛多糖、生物碱、氨基酸含量最高分别为37.90%、0.295 mg/g、16.252 mg/g，2种栽培方式营养成分差异相对较小；仿野生栽培的铁皮石斛净光合速率远大于大棚栽培，仿野生栽培的铁皮石斛光饱和点为327.484 μmol/（m2·s），而大棚栽培的仅为189.520 μmol/（m2·s）。因此，无论是有效成分还是光合特性，仿野生栽培的铁皮石斛品质要好于大棚栽培。大量研究表明，无论是大棚栽培还是仿野生栽培，铁皮石斛多糖含量都非常丰富，而铁皮石斛的药用成分主要为铁皮石斛多糖，仿野生和大棚种植的铁皮石斛都具有极高的药用价值，都是优良的贵重中药材，大棚种植的铁皮石斛与仿野生铁皮石斛在药用方面等效[21-22]。

仿野生栽培的铁皮石斛含有丰富的多糖、生物碱、蛋白质、氨基酸及丰富的K、Ca、Mg等无机元素，具有较高的营养价值，可以弥补野生铁皮石斛的资源不足。我国西南山地仿野生栽培铁皮石斛意义重大，既能带来可观的经济效益，又能有效保护生态环境，是西南地区农业产业结构调整的一条有效途径。

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