外源硒对天门冬的生长及有效成分含量的影响

2023-12-25刘孝琴姚紫妍廖英杰武芸陈晓春廖朝林

湖北农业科学 2023年11期

刘孝琴姚紫妍廖英杰武芸陈晓春廖朝林

摘要：在灌根法施加外源硒的條件下，研究天门冬［Asparagus cochinchinensis（Lour.）Merr］生长（茎长、块根数量、块根长度、块根直径、块根干重）以及天门冬块根有效成分含量的变化规律。结果表明，种植天门冬时向土壤中施加10～40 mg/L的外源硒有利于天门冬的生长。当外源硒浓度为30 mg/L时，每株天门冬块根数量最多，当外源硒浓度为50 mg/L时，对天门冬块根数量有抑制作用；当外源硒浓度为40 mg/L时，天门冬茎长、块根长度、块根直径及块根干重最佳；当外源硒浓度为10～50 mg/L时，对有效成分的积累表现为促进作用，天门冬多糖、皂苷与黄酮积累的整体最适宜外源硒浓度为30 mg/L。

关键词：天门冬［Asparagus cochinchinensis（Lour.）Merr］；外源硒；有效成分；含量；生长

中图分类号：S567.9；S143.7+1 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2023）11-0073-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.11.013 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The effects of exogenous selenium on growth and content of active ingredients

on Asparagus cochinchinensis

LIU Xiao-qin1， YAO Zi-yan2，3， LIAO Ying-jie4， WU Yun2，3， CHEN Xiao-chun4，5， LIAO Chao-lin4

（1.Hubei Academician and Expert Contact Service Center， Wuhan 430071，China；2.Hubei Key Laboratory of Biological Resources Protection and Utilization， Enshi 445000， Hubei， China；3.College of Biological and Food Engineering， Hubei Minzu University，Enshi 445000，Hubei， China；

4.Enshi Tujia and Miao Autonomous Prefecture Earth Biotechnology Research Institute， Enshi 445000， Hubei， China；5.Enshi Yuanhui Technology Development Co.， Ltd.， Enshi 445000， Hubei， China）

Abstract： Under the condition of applying exogenous selenium by root irrigation， the growth of Asparagus cochinchinensis （stem length， root number， root length， root diameter， root dry weight） and the change rule of active ingredient content in Asparagus cochinchinensis root were studied. The results showed that adding 10～40 mg/L exogenous selenium to soil during planting Asparagus cochinchinensis was beneficial to the growth of Asparagus cochinchinensis. When the concentration of exogenous selenium was 30 mg/L， the number of root tuber per plant of Asparagus cochinchinensis was the highest. When the concentration of selenium reached 50 mg/L， it had an inhibitory effect on the number of Asparagus cochinchinensis root tuber. When the concentration of exogenous selenium was 40 mg/L， the stem length， root length， root diameter and root dry weight of Asparagus cochinchinensis were the best. When the concentration of exogenous selenium was 10～50 mg/L， it could promote the accumulation of active ingredients. The overall optimal concentration of exogenous selenium for the accumulation of polysaccharides， saponins， and flavonoids in Asparagus cochinchinensis was 30 mg/L.

Key words： Asparagus cochinchinensis； exogenous selenium； active ingredient； content； growth

天门冬［Asparagus cochinchinensis（Lour.）Merr］，又名武竹、丝冬等，是百合科天冬属攀援植物，是一种传统的中药材，具有很高的药用价值［1-4］。其入药部分是地下的膨大块根，呈长纺锤形，略弯曲。中药材名称为天冬，有抗菌杀虫、清热解火的功效。其品種多样，外观优美，具有较高观赏价值。

本研究通过探讨天门冬在不同硒浓度条件下的生长情况及其块根中有效成分含量的变化规律，找出最有利于天门冬生长和天门冬块根有效成分积累的硒浓度，为天门冬栽培以及天门冬块根开发成药食兼用等保健产品提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试材天门冬采自于湖北省恩施市高桥坝天门冬试验基地。

1.1.2 试剂和仪器主要试剂：亚硒酸钠、乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠，试剂均为分析纯，由湖北乐之塬科技有限公司提供。

主要仪器：FA1004型精密电子天平，上海精密科学仪器有限公司；101型电热鼓风干燥箱，上海博讯医疗生物仪器股份有限公司；AF-20A型摇摆式粉碎机，温岭市林大机械有限公司；UV-9000S型紫外可见分光光度计，上海元析仪器有限公司。

1.2 试验准备

1.2.1 种植地的选择恩施市四季分明，气候温暖湿润，适合天门冬生长繁殖。试验田设在恩施市高桥坝，距离学校较近，便于照看试验苗，进行试验。

1.2.2 亚硒酸钠溶液的配制精确称取亚硒酸钠 2 g，配制成2 g/L的亚硒酸钠母液。由母液配制所需要的硒浓度梯度，硒浓度分别为10、20、30、40、50 mg/L。

1.3 方法

1.3.1 田间试验 2021年初春移栽2年生的天门冬试验苗，次年4月采收进行试验。栽培过程采用灌根法对天门冬的根部施加外源硒。将外源硒按10 mg/L浓度梯度从0～50 mg/L区分为6组，每组处理试验材料为10株，每株浇灌200 mL不同硒浓度的亚硒酸钠溶液，试验周期内对天门冬苗共施加3次外源硒。试验350 d后，采收天门冬。

1.3.2 天门冬的生长状况测定

1）茎长测定。测量采收后的天门冬茎长，每组10株，记录各组天门冬茎长数据，将所得数据进行处理分析。

2）块根数量测定。将采收后的天门冬用去离子水冲洗干净，每组10株，分别记录各组每株天门冬的块根数量，将所得的每株天门冬块根数量进行分析、对比。

3）块根长度测定。从用去离子水冲洗干净的块根中找出每组中最长的天门冬块根，作为各组天门冬块根的长度数据，并对各组数据进行分析。

4）块根直径测定。从用去离子水冲洗干净的块根中找出每组中最粗的天门冬块根，作为各组天门冬块根的直径，并将各组数据进行对比。

5）块根干重测定。将测定了茎长，块根数量、长度及直径的天门冬样品放入60 ℃的烘箱中烘干，烘干后将其用粉碎机粉碎。冷却后，用分析天平测定天门冬块根粉的重量。分别记录每组天门冬粉末的重量，并对这些数据进行对比。

1.3.3 天门冬块根富硒含量的测定将天门冬块根粉末取出，称量后放入50 mL消化管中。加入10 mL混酸［硝酸与高氯酸比例为9∶1（V∶V）］混合并盖上盖子。室温下在石墨炉中放置过夜，加上冷凝管，然后在120 ℃下消解1 h，随后将温度升高到170 ℃，继续消解至溶液变得澄清透明并且体积缩小至约 2 mL，温度保持在140 ℃直到缩小至1 mL左右，冷却后加入6 mol/L盐酸5 mL，在100 ℃条件下反应10 min。冷却后加入足量的去离子水，调整总体积为50 mL。

配制50 μg/L硒标准液，取10 mL样品液，加入4 mL 6 mol/L盐酸和1 mL铁氰化钾定容至25 mL。利用原子荧光分光光度计对消解后天门冬样品中含硒量进行测量。

1.3.4 天门冬块根有效成分的测定

1）多糖含量测定。在本试验中，以超声为主要手段对多糖进行萃取，可显著提高萃取效率。称取天门冬粉末样品，每个样品0.500 g，每组称取3个样品作为对照，放入100 mL锥形瓶中并做好标记，加入80%的乙醇溶液后在60 ℃条件下超声波提取30 min。提取完成后过滤，滤渣用80%的热乙醇溶液冲洗3次，完成后收集滤渣，置于100 mL锥形瓶加70 mL去离子水在60 ℃条件下提取30 min，提取完成后再次过滤，滤渣用热去离子水冲洗，冲洗完成后弃去滤渣，将滤液用100 mL容量瓶定容。取1.0 mL样品液加入试管，依次加入1.0 mL去离子水、1.0 mL的5%苯酚溶液和10.0 mL浓硫酸，待其反应5 min后在100 ℃条件下水浴加热2 min。待其冷却至室温后以去离子水为对照，在485 nm处测定各组样品吸光度并做好数据记录。

2）皂苷含量测定。称取1.000 g天门冬粉末，加入30.0 mL 70%的乙醇溶液，在60 ℃条件下超声提取20 min，在4 000 r/min条件下离心15 min，取上清液用70%乙醇溶液定容至50 mL，再取1 mL定容至10 mL。取1 mL定容后的溶液，在65 ℃条件下水浴加热挥干溶剂，加入0.4 mL 50 g/L香草醛-冰醋酸和1.6 mL高氯酸，在60 ℃条件下水浴加热15 min，冷却后加入5 mL冰醋酸。以天门冬皂苷标准溶液为对照，在540 nm处测定各组天门冬样品吸光度，并做好数据记录。

3）黄酮含量测定。①将烘干并称重后的天门冬块根粉进行密封处理，以备后续试验的使用。②绘制标准曲线。分别取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL芦丁标准液于试管中，分别加入70%乙醇溶液2.0、1.8、1.6、1.4、1.0 mL。加入质量分数为5%的亚硝酸钠溶液0.4 mL，混匀，静置6 min。随后，加入质量分数为10%的硝酸铝溶液0.4 mL，混匀，静置6 min。随后，加入质量分数为4%的氢氧化钠溶液4 mL，静置15 min。测定其吸光度（A），根据所得数据，绘制标准曲线（图1）。

4）待测天门冬块根的处理和测定。根据艾洪超等［5］研究优化的黄酮乙醇溶液浸泡提取法确定的提取参数：乙醇溶液质量分数70%，料液比（g∶mL）1∶35，温度65 ℃，提取时间75 min进行的天门冬块根黄酮的提取。用万分之一天平精准称取天门冬块根粉 1 g，置于高脚烧杯中，加入35 mL质量分数70%的乙醇溶液，65 ℃恒温水浴锅提取75 min。冷却后定容至100 mL，取适量定容后的溶液于4 000 r/min离心15 min，上清液备用，同时设置空白试验。

移取1 mL离心管中的样品于试管中，根据上述标准曲线的测定方法按步骤加入试剂，进行试验。打开仪器，设定参数，测定所有待测液的吸光度，记录数据。

根据所得数据，按照式（1）计算各组天门冬块根的总黄酮含量。

Y=（C×Vt/Vs）/Wt×1 000 （1）

式中，Y为天门冬块根总黄酮含量（μg/mg）；C为标准曲线值（μg）；Vt为提取液总体积（mL）；Wt为样品鲜重（g）；Vs为测定时加样量（mL）。

2 结果与分析

2.1 外源硒对天门冬块根中硒含量的影响

试验结果（图2）表明，外源硒对天门冬块根中硒含量有明显促进作用，并且表现为随着外源硒浓度的升高天门冬块根中硒含量逐渐增加。当硒浓度为0～10 mg/L时，天门冬块根中硒含量变化明显，相对于对照组硒含量升高了30.57%；当硒浓度为20～50 mg/L时，天门冬块根中硒含量增加速率逐渐减慢，但仍表现为增加趋势。根据富硒食品标准中规定，食品中总硒最低含量必须满足≥0.02 mg/kg，可见试验中天门冬样品均达到富硒标准。

2.2 外源硒对天门冬生长的影响

2.2.1 不同硒浓度对天门冬茎长的影响试验结果（图3）表明，外源硒能够促进天门冬地上茎伸长，促进效果与硒浓度有关。当硒浓度为0～40 mg/L时，天门冬茎长随着硒浓度的上升而增大；当硒浓度为40 mg/L时，天门冬茎长生长效果最佳；在硒浓度为40～50 mg/L时对天门冬茎长的促进效果减弱。

2.2.2 不同硒浓度对天门冬块根数量的影响由图4可知，外源硒对天门冬块根数量的作用表现为两重性。当外源硒浓度为0～40 mg/L时，能够促进天门冬块根数量的增长；且在硒浓度为0～30 mg/L时，随着外源硒浓度的不断升高，天门冬块根数量也逐渐增加；当外源硒浓度为30～40 mg/L时，对天门冬块根数量还是表现为促进作用，但效果下降；当外源硒浓度上升至40～50 mg/L时，外源硒则会抑制天门冬块根数量的增长。

2.2.3 不同硒浓度对天门冬块根长度的影响由图5可知，外源硒能够促进天门冬块根伸长，促进效果与硒浓度有关。当外源硒浓度为0～40 mg/L时，天门冬块根长度随着外源硒浓度的逐渐升高而增大。当外源硒浓度为40 mg/L时促进效果最明显，块根长度达到最大；当外源硒浓度上升到50 mg/L时，则对天门冬块根长度的促进效果减弱。

2.2.4 不同硒浓度对天门冬块根直径的影响由图6可知，外源硒对天门冬块根直径整体上有促进作用，但是随着硒浓度的升高促进效果减弱。当外源硒浓度为0～40 mg/L时，天门冬块根直径随着外源硒浓度的逐渐升高而增大；当外源硒浓度为40 mg/L时块根直径达到最大；当外源硒浓度为50 mg/L时，对天门冬块根直径的促进效果逐渐减弱。

2.2.5 不同硒浓度对天门冬块根干重的影响由图7可知，外源硒对天门冬块根干重有促进作用。当外源硒浓度为0～40 mg/L时，对天门冬块根干重的促进作用随着外源硒浓度的逐渐升高而增加，在外源硒浓度为40 mg/L时块根干重达到最大；当外源硒浓度为50 mg/L时对天门冬块根干重的促进效果减弱。

综上所述，施加外源硒肥对天门冬生长产生明显影响，当外源硒浓度为0～40 mg/L时有助于天门冬的生长，在此浓度范围内，天门冬的茎长、块根长度、块根直径、块根数量、块根干重均高于对照，且随着外源硒浓度的逐渐升高，促进效果也更明显；当外源硒濃度为30 mg/L时，每株天门冬块根数量最多；当外源硒浓度为40 mg/L时，天门冬茎长、块根长度、块根直径及块根干重最佳；当外源硒浓度为40～50 mg/L时，对天门冬的块根直径、块根长度、茎长、块根干重的促进作用减弱，而对天门冬块根数量有抑制作用。

2.3 外源硒对天门冬有效成分含量的影响

2.3.1 外源硒对天门冬块根多糖含量的影响由图8可知，添加10 mg/L外源硒后，其多糖含量比对照高1倍。当外源硒浓度为10～40 mg/L时，天门冬块根多糖含量呈递增趋势。当外源硒浓度为40 mg/L时，天门冬块根多糖含量最高，达30.82 mg/g。然而，当外源硒浓度为40～50 mg/L时，浓度的增加对天门冬块根多糖含量的促进作用减缓，但相对于对照仍有促进作用。

2.3.2 外源硒对天门冬块根总皂苷提取量的影响由图9可知，外源硒可明显促进天门冬块根总皂苷提取量的增加。与对照相比，当外源硒浓度为10 mg/L时，天门冬块根总皂苷提取量提高了10.1个百分点；当外源硒浓度为10～30 mg/L时，天门冬块根总皂苷提取量逐渐下降，但仍表现出促进作用；当外源硒浓度为30～50 mg/L时，天门冬块根总皂苷提取量与外源硒浓度呈正相关。整体而言，当外源硒浓度为10～50 mg/L时，天门冬块根总皂苷提取量呈先降后升的趋势。

2.3.3 外源硒对天门冬块根黄酮含量的影响由图10可知，外源硒对天门冬块根黄酮含量有促进作用，但是随着外源硒浓度的升高，促进效果先升高后降低。当外源硒浓度为0～30 mg/L时，天门冬块根中黄酮含量随着硒浓度的逐渐升高而增加，当外源硒浓度为30 mg/L时，天门冬块根中黄酮含量最高；当外源硒浓度为30～50 mg/L时，对天门冬块根中黄酮含量促进效果减弱，但仍高于对照。

综上所述，当外源硒浓度为10～50 mg/L时，天门冬块根黄酮含量均高于对照，外源硒对天门冬块根的总黄酮含量的富集表现为促进作用。

3 小结与展望

3.1 小结

通过研究灌根施加外源硒的方法，探讨了天门冬生长（茎长、块根数量、块根长度、块根直径、块根干重）的变化规律。当外源硒浓度为0～40 mg/L时有助于天门冬生长。综合考虑，最有利于天门冬生长的外源硒浓度为40 mg/L，此时，天门冬生长的上述指标达到最佳。

在不同外源硒浓度灌根条件下，研究了天门冬块根有效成分含量的变化规律。结果表明，当外源硒浓度为10～50 mg/L时，对天门冬块根总有效成分的积累表现为促进作用，且在浓度为30 mg/L时促进效果达到最佳。

在施加外源硒浓度为40 mg/L时，天门冬的块根数量、直径、长度、干重最佳。该硒浓度下栽种的天门冬可获得较大的经济效益，为优化天门冬的栽培提供科学可行的依据。

3.2 展望

目前，植物的硒肥栽培已是研究热点［6-11］。值得注意的是百合科植物对外源硒灵敏度高，能够很好地吸收利用土壤中的硒，促进自身生长。天门冬与硒的结合能促进天门冬的生长，提升天门冬块根有效成分的含量，提高天门冬品质。

本试验研究的天门冬品种单一，且施硒浓度梯度稍大，样本偏少，今后对天门冬的研究可以将施硒的浓度梯度更细化，并选取不同的天门冬品种进行更加深入的研究。

参考文献：

［1］牛茵茵，唐巧玉，周大寨，等.壶瓶碎米荠富硒油脂理化特征及体外抗氧化活性的研究［J］.中国粮油学报，2022，37（2）：110-117.

［2］中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志［M］.北京：科学出版社，1995.