白花前胡质量对海拔梯度的响应研究

2022-12-10罗敏徐广谭秋生郭瑀邓才富罗舜杨永东

中国野生植物资源 2022年11期

罗敏，徐广，谭秋生，郭瑀，邓才富，罗舜，杨永东

（重庆市药物种植研究所重庆市道地药材规范化生产工程技术研究中心，重庆南川 408435）

前胡（Peucedanum praeruptorum）为我国传统常用中药，已有1800多年用药历史，始载于陶弘景的《名医别录》，列为中品［1］；2020年版《中国药典》收录为伞形科植物白花前胡的干燥根［2］。其性微寒，味苦，辛；归肺、脾、肝经；具有降气化痰、清热散风等功效［3-4］，多用于痰热喘满、风热咳嗽痰多的气管与支气管炎等病症［5-7］；现代药理研究表明前胡还具有降血压、抗心衰、平喘、抗癌等作用［8-9］；其主要活性成分为白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素等多角型吡喃香豆素类成分［10-13］。

中药材作为一种特殊商品，“出产择地土，凡诸草木，各有相宜地产。气味功力，自异寻常”表明生态因子对药材性味、功效具有重要影响。前胡作为一种大宗中药材，因野生资源的枯竭和生物医药产业的发展，加之农村产业结构的调整，导致其规模化种植越来越多。但在此过程中却普遍以种植大户承接医药企业的意向性订单来带动周边百姓种植发展，以致多地自发性生产增多，对生态环境的适宜性基本未作考虑，海拔高度等重要生态因子的适宜性往往被忽视，导致市场上流通的前胡药性不足，药材品质良莠不齐，含量大都不符合药典要求，无法保障临床用药的安全与有效。研究团队在前期调查研究中发现，白花前胡目前多分布于四川、重庆、江西、浙江、安徽等地［14-16］，但种植较为随意，从海拔500 m～1200 m以上均有种植，而海拔的改变可能引起气候条件、土壤环境等的变化，进而对药材的生长与品质产生影响［17-18］。因此，为探究海拔对前胡质量的影响，挖掘前胡质量影响因子，寻找前胡乙素含量不达标的原因，本试验设置了不同海拔梯度，研究前胡指标成分含量对其的响应情况，以期为前胡的高效栽培和质量提升提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

研究区位于重庆市南川区，属于亚热带湿润季风气候，年均温16.6℃，年降雨量1185 mm，年日照时数1273 h，立体气候明显。在该地区三泉镇海拔高度650 m的人民坝、900 m的槐坪以及1200 m的莲花村，分别选择平整、朝南地块，建立150 m2的试验地。种源来源于项目团队前胡种植基地，经重庆市药物种植研究所邓才富研究员鉴定为正品白花前胡。

不同海拔统一播种，施用项目组配制的N、P、K复混肥，分3次同期施入，其余大田管理相同。于采收期每个海拔梯度采挖具有代表性的10株单株，分别编号650 m为R1～R10，900 m为H1～H10，1200 m为S1～S10；去除泥沙、冲洗干净，45℃烘干，切片粉碎过60目筛，待测。

1.2 仪器与试剂

LC-20AT高效液相色谱仪（岛津仪器有限公司），AL-104型电子天平（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司），CPA225D型电子天平（赛多利斯科学仪器（北京）有限公司），智能型纯水机（上海摩勒科学仪器有限公司），数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司），DHG电热恒温鼓风干燥箱（上海龙跃仪器有限公司）。

白花前胡甲素（批号111711-201904）、白花前胡乙素（批号111904-201804）均购自中国食品药品检定研究院；甲醇（色谱纯，批号20190901）、三氯甲烷（分析纯，批号20120702）均购自重庆川东化工（集团）有限公司；水：为临用现制的超纯水。

1.3 数据处理分析

应用Excel 2010进行数据处理，SPSS 26.0进行分析，Origin 2019作图。

2 结果与分析

2.1 单株白花前胡甲素、乙素含量在不同海拔梯度上的分布特征

由表1可知，海拔650 m的10个单株样品中白花前胡甲素达标5个，白花前胡乙素达标4个，双达标1个，双不达标2个；乙素含量高于甲素含量的有3个。海拔900 m的10个单株样品中甲素含量达标7个，乙素含量达标3个，无双达标和双不达标样品；乙素含量高于甲素含量的有2个。海拔1200 m的10个单株样品中甲素含量达标5个，乙素含量达标1个，双不达标4个，无双达标样品；乙素含量均低于甲素含量。从结果可以看出，单株白花前胡乙素的不合格率最高，且其随海拔的升高从60%上升至90%，总不合格率达73.33%。

表1 不同海拔白花前胡甲素、乙素含量及变异系数Tab.1 Contents and variation coefficients of praeruptorin A and praeruptorin B at different altitudes

海拔650 m的白花前胡甲素含量变化范围为0.35%～1.57%，极大值为极小值的4.52倍，变异系数（CV）为42.92%；乙素含量范围为0.09%～1.49%，极大值为极小值的17.31倍，CV为123.12%。海拔900 m的甲素含量变化范围为0.46%～1.73%，极大值为极小值的3.76倍，CV为38.82%；乙素含量范围为0.08%～0.71%，极大值为极小值的9.32倍，CV为83.62%。海拔1200 m的甲素含量变化范围为0.48%～1.38%，极大值为极小值的2.89倍，CV为32.66%；乙素含量范围为0.05%～0.42%，极大值为极小值的8.63倍，CV为79.30%。由3个不同海拔梯度的白花前胡甲素、乙素含量的变异情况表明，白花前胡单株质量的差异普遍存在；每个海拔梯度甲素含量的变异系数均小于白花前胡乙素，表明单株间乙素含量的差异更大；白花前胡甲素、乙素含量的变异系数呈现随海拔的增高而降低的趋势。

本次试验的白花前胡甲素含量的最大值（1.73%）出现在海拔900 m的植株（H2），最小值（0.35%）出现在海拔650 m的植株（R5）；每个海拔的最大值随海拔升高而先上升后下降，最小值则随海拔升高而上升；白花前胡乙素含量的最大值（1.49%）出现在海拔650 m的植株（R3），最小值（0.05%）出现在海拔1200 m的植株（S9）。每个海拔乙素含量的最大值与最小值均随海拔的升高而降低。

2.2 白花前胡甲素、乙素间关系对海拔的响应

从表2可知，不同海拔梯度下，白花前胡甲素含量与乙素含量呈负相关关系，该相关程度随海拔升高呈先增加后降低趋势，且在900 m时达极显著水平（P＜0.01）；综合不同海拔梯度而言，二者的负相关关系亦达显著水平（P＜0.05）。不同海拔梯度下，甲素含量与二者总量呈正相关关系，该相关程度随海拔升高呈上升趋势，在650 m时未达显著水平，而900 m和1200 m时均达极显著水平（P＜0.01）；综合不同海拔梯度而言，甲素含量与二者总量的正相关关系达极显著水平（P＜0.01）。不同海拔梯度下，乙素含量与总量的相关程度随海拔升高呈降低趋势，二者关系在650 m时达显著水平（P＜0.05）；综合不同海拔梯度而言，乙素含量与二者总量的正相关关系达显著水平（P＜0.05）。

表2 不同海拔白花前胡甲素与乙素的关系Tab.2 Relationship between praeruptorin A and praeruptorin B at different altitudes

进一步对二者关系进行回归分析，以甲素为y，乙素为x，得到不同海拔的回归方程如表3所示。650 m拟合的一元一次函数与一元二次函数均未达统计学要求，拟合度较低；而在900 m时均具有统计学意义，且以线性关系为佳，甲素含量随乙素含量的降低而升高；1200 m时二者关系则是一条开口向下的抛物线，说明在一定范围内，随着乙素含量的增加，甲素含量增加，但超过该范围时则呈下降趋势。以3个海拔整体分析而言，拟合的一元一次函数与一元二次函数均具有统计学意义，但以线性关系拟合度最高。以上结果表明，白花前胡甲素与乙素含量间的关系对海拔的变化会产生积极的响应，说明不同海拔高度对白花前胡甲素和乙素二者之间含量的关系具有一定的影响。

表3 不同海拔白花前胡甲素与乙素的回归拟合Tab.3 Regression fitting of praeruptorin A and praeruptorin B at different altitudes

2.3 海拔对白花前胡甲素、乙素含量的影响

白花前胡甲素与乙素含量随海拔的整体表现如图1所示。白花前胡甲素含量在海拔900 m最高，分别比海拔650 m和1200 m提高35.06%和26.36%，但差异均未达显著水平。白花前胡乙素含量在海拔650 m最高，分别比海拔900 m和1200 m提高31.88%和148.81%，并显著高于1200 m。二者总量在海拔900 m最高，分别比海拔650 m和1200 m提高18.26%和34.47%，并显著高于1200 m。可见，海拔900 m环境较有利于白花前胡甲素的积累，而相对低海拔环境则有利于白花前胡乙素的积累。

图1 不同海拔白花前胡质量的影响Fig.1 Effects of different altitudes on quality of Peucedanum praeruptorum

相关性分析结果表明，在本试验范围内，白花前胡甲素含量与海拔高度呈正相关（0.135），该关系未达显著水平（P＞0.05），但海拔过高反而不利于白花前胡甲素的合成；白花前胡乙素含量与海拔呈显著负相关（P＜0.05），相关系数为-0.579，随海拔高度的升高而降低，说明低海拔高度有利于白花前胡乙素的合成。二者总量与海拔呈负相关（-0.301），但未达显著水平（P＞0.05）。可见，海拔高度对白花前胡乙素含量的影响大于白花前胡甲素。

3 讨论

本文基于前胡栽培群体中丰富的植株类型，未以传统的混合取样方式，而是以不同栽培类型单株为研究对象，围绕其药材质量对海拔梯度的响应情况展开探讨，从而研究海拔因子对白花前胡质量的影响效应。这是对研究前胡质量主要影响因素的有力补充，同时对前胡的高效栽培和质量提升具有实际指导意义。

白花前胡不宜种植于持续高温的平坝或过度荫蔽地区，其喜欢冷凉湿润的气候，野生前胡多分布于海拔1000～1500 m的山地向阳坡，土壤以土层深厚、疏松、肥沃的夹砂土为好［19-21］。相关研究结果表明，不同海拔对前胡含量的影响较大，高海拔地区（700～1500 m）前胡的白花前胡甲素和白花前胡乙素含量普遍高于低海拔地区（100～400 m），并推测海拔是影响前胡质量的主要因素［22］。从本试验结果看出，不同海拔不仅对前胡甲素、前胡乙素含量的影响较大，而且对二者间的关系也存在一定影响。在本试验范围内，海拔900 m较海拔650 m、1200 m更有利于白花前胡甲素的生成与积累，而海拔650 m则更有利于白花前胡乙素的生成与积累，达标率也最高；整体而言，海拔对白花前胡乙素含量的影响大于白花前胡甲素。以上结论与杨柳等［22］的研究有所差异，这可能与试验条件设置及样本的选择有关。本研究是在统一种源、统一施肥等栽培管理措施的条件下进行，尽量统一可控因素的情况下重点分析海拔的影响。但药用植物在生长发育过程中受诸多环境因素的影响，而各环境因素间往往具有复杂的关联性。因此，对于海拔究竟如何影响前胡质量，以及对前胡产量及其他主要化学成分的综合影响仍需要开展深入研究。

从本研究中单株的质量变化可以发现，不同海拔梯度白花前胡甲素与白花前胡乙素的变异系数均较大，且乙素含量不达标情况极为普遍，说明单株间质量差异较大，尤以白花前胡乙素表现最为突出，即使同一地块、相同管理的情况下不同植株间白花前胡乙素仍存在广泛的变异，从而无法保证乙素含量整体的稳定性，导致乙素不达标问题突出。因此，有必要进一步开展植株类型间农艺性状的差异与质量的相关性和稳定性研究，有助于筛选出含量高且稳定的植株，从种植源头提升栽培前胡的质量水平，亦可为进一步的种质挖掘和良种选育奠定基础。

同时，在本试验范围内还发现，白花前胡甲素含量与白花前胡乙素含量之间存在一种此消彼长的现象，且在海拔900 m时具有极显著的负相关性，由此推测白花前胡甲素与白花前胡乙素是否可以相互转化，抑或在某些影响因素的作用下发生转化，项目团队将结合其它质量影响因子的研究与分析以进一步验证这一推论，为白花前胡的质量控制和评价研究提供科学依据。另外，前胡的用药是以混合群体的样品进行使用，结合本试验过程中白花前胡甲素与白花前胡乙素含量之间存在的此消彼长现象，是否可以考虑以白花前胡甲素与乙素的总含量作为白花前胡的质量考察指标，以上均有必要作进一步的详细研究加以科学解释。