不同附树栽培下铁皮石斛茎微量元素及有效成分分析

谢义春，李泽石，李从瑞，颜凤霞，黄德

(1.贵州省国有扎佐林场，贵州 贵阳 550201；2.贵州省林业科学研究院，贵州 贵阳550005 )

铁皮石斛(DendrobiumofficinaleKimura et Migo)也称林兰、铁皮兰，为兰科(Orchidaceae)石斛属(Dendrobium)多年生附生草本植物，有滋阴清热、益胃生津、抗癌和免疫调节等功效[1-2]，是一种传统名贵补益类中药材，得名“仙草”，在“神农本草经”中列为上品，为中国药典收录的典型药、食两用中草药[3]，其花姿优雅，色鲜味香，亦是一种优秀的园林观赏和造景植物[4]。野生铁皮石斛资源生长缓慢，种群小生境分布狭窄，由于其蕴藏的独特价值，人为私挖盗采严重，资源分布日益狭窄，2021年被列入国家Ⅱ级重点保护野生植物名录[5]。

近年来，近野生栽培铁皮石斛成为研究的热点，栽培模式研究集中于大棚栽培[6]、附树栽培[7]、附石栽培[8-9]。研究指出，仿野生栽培铁皮石斛是一种较优的栽培方式，品质优于大棚栽培，质量与野生相近，可作为野生铁皮石斛的替代资源加以开发利用[10]。附树栽模式已成为铁皮石斛栽培的主流方向，是最值得推广的一种铁皮石斛栽培模式[11-12]。石斛产业是贵州省农村产业革命12个特色产业之一，筛选优质种源和适生的附生树种能够为贵州省石斛产业发展提供科技支撑。本文以麻栎(QuercusacutissimaCarruth)、枫香(LiquidambaiformosanaHance)2种活树作为附生树种，对比分析不同种源铁皮石斛茎微量元素含量及总多糖、总黄酮体、总生物碱等有效成分，以期为贵州石斛产业发展筛选优良种源及适宜的附生树种。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于贵州省国有扎佐林场柏龙分场，隶属惠水县岗度镇柏栗村马沟坡(107°3′58″E，26°6′53″N)。气候属亚热带季风湿润气候，极端最低气温-3.5 ℃，最高气温35.1 ℃，≥10 ℃的有效积温为4794.5 ℃，冬无严寒，夏无酷暑，年平均气温15.8 ℃，年平均降雨量1213.4 mm，无霜期282 d，海拔1160～1230 m。优势树种为麻栎，伴生树种为枫香和柳杉(Cryptomeriafortunei)，有少量杨梅(Myricarubra)。试验地临近水源，雨季不积水，无环境污染。

1.2 供试材料

于2020年4月，在该试验基地内活树附主麻栎、枫香上绑植梵净山、安龙本地、广西九万大山高寒品种、浙江、福建闽东5个不同种源铁皮石斛6.67 hm2，绑植株数分别为7.68万丛、5.58万丛、5.58万丛、5.58万丛、5.58万丛，计30万丛。于2021年11月24日进行试验材料采收。每一种源铁皮石斛采集2株附树上的全部茎条，每个种源采集的鲜茎条1 kg左右。用枝剪平口采集后将样品分别放置于密封保鲜袋，分别标注附生树种和种源，如枫香-广西高寒大山品种(简称枫香-广西)、枫香-福建闽东种源(简称枫香-福建)、麻栎-梵净山种源(简称麻栎-梵净山)、麻栎-安龙本地种源(简称麻栎-安龙)等。

1.3 测定指标及样本数据

测定指标参照《中华人民共和国药典》(2015版)规定的相关指标，为铁皮石斛茎微量元素锰(Mn)、锌(Zn)、铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)、硒(Se)、镍(Ni)微量元素及总多糖、总黄酮、总生物碱等有效成分。样本数据由该项目的科技支撑单位贵州省林业科学研究院测定和提供。

1.4 数据计算及处理

采用EXCEL2007进行数据录入、整理和图表制作。

2 结果与分析

2.1 不同附树栽培下铁皮石斛茎微量元素含量分析

对铁皮石斛茎微量元素锰、锌、铁、铜、镍、铬、硒进行分析(表1)表明，麻栎、枫香附树栽培下5个不同种源铁皮石斛茎微量元素含量具有极显著差异，如下。

表1 不同附树栽培下铁皮石斛茎微量元素含量分析 mg·kg-1

锰含量排序为：麻栎-浙江>枫香-梵净山>麻栎-广西>枫香-浙江>枫香-广西>麻栎-福建>枫香-安龙>麻栎-梵净山>麻栎-安龙>枫香-福建。其中，浙江种源和广西九万大山高寒品种在枫香、麻栎附树栽培上均超100 mg·kg-1，梵净山种源在枫香附树栽培上茎微量元素锰含量排名第二，比在麻栎附树栽培上高46.30%，枫香-安龙、麻栎-福建茎微量元素锰含量居中，枫香-福建、麻栎-安龙茎微量元素锰含量较低，含量最大的麻栎-浙江比最小的枫香-福建高76.04%。

锌含量排序为：麻栎-广西>枫香-梵净山>麻栎-福建>麻栎-浙江>枫香-福建>枫香-浙江>麻栎-安龙>枫香-安龙>枫香-广西>麻栎-梵净山。锌含量超过30 mg·kg-1的有麻栎附树栽培上的广西九万大山高寒品种、福建闽东种源、浙江种源及枫香附树栽培上的梵净山种源，最高的麻栎-广西比最小的麻栎-梵净山高200.59%。

铁含量排序为：枫香-梵净山>麻栎-广西>麻栎-浙江>麻栎-福建>麻栎-梵净山>枫香-福建>枫香-广西>麻栎-安龙>枫香-安龙>枫香-浙江。除梵净山种源外，其余4个种源在麻栎附树栽培上茎微量元素铁的含量均高于枫香附树栽培。铁含量最大的枫香-梵净山比最小的枫香-浙江高149.08%。

铜含量排序为：麻栎-广西>枫香-广西>枫香-梵净山>麻栎-安龙>麻栎-福建>枫香-福建>麻栎-浙江>枫香-浙江>枫香-安龙、麻栎-梵净山。除梵净山和安龙本地种源外，其余3个种源在2种附树栽培上茎微量元素铜的差异不大，说明附生树种对这3个种源茎微量元素铜的含量积累影响不大。广西九万大山高寒品种在麻栎、枫香附树栽培下茎微量元素含量优于其他种源，其次是枫香-梵净山、麻栎-安龙，铜含量最大的麻栎-广西比含量最小的枫香-安龙高176.90%。

镍含量排序为：枫香-梵净山>麻栎-广西>麻栎-福建>枫香-浙江>枫香-福建>枫香-广西>麻栎-浙江>麻栎-安龙>枫香-安龙>麻栎-梵净山。镍含量最高的枫香-梵净山比麻栎-梵净山高221.07%。

铬含量排序为：枫香-浙江> 麻栎-福建>枫香-梵净山>枫香-福建>麻栎-浙江>麻栎-安龙>麻栎-广西>枫香-广西>枫香-安龙>麻栎-梵净山。铬含量最高的枫香-浙江比最低的麻栎-梵净山高139.75%。

硒含量排序为：麻栎-福建>麻栎-广西>枫香-福建>枫香-梵净山>麻栎-安龙>麻栎-浙江>枫香-浙江>枫香-广西>枫香-安龙>麻栎-梵净山。福建闽东种源和广西九万大山高寒品种在麻栎附树上栽培更利于茎微量元素硒的积累，其次是福建闽东种源和梵净山种源在枫香附树栽培上硒含量次之，硒含量最大的麻栎-福建闽东比最低的麻栎-梵净山高122.76%。

2.2 不同附树栽培下铁皮石斛茎有效成分含量分析

2.2.1 总多糖含量分析

由图1可知，5个种源铁皮石斛在麻栎、枫香附树栽培上茎的总多糖含量变幅在26.16%～ 36.11%之间，排序为：枫香-广西>麻栎-浙江>麻栎-安龙>麻栎-梵净山>麻栎-广西>麻栎-福建>枫香-安龙>枫香-梵净山>枫香-浙江>枫香-福建。最大的枫香-广西比最小的枫香-福建闽东高38.06%。除广西九万大山高寒品种外，其余4个种源皆是在麻栎附树栽培上的总多糖含量高于枫香附树栽培。且广西九万大山高寒品种在枫香附树栽培下总多糖含量仅比麻栎附树栽培下高8.3%。可见，麻栎在除广西九万大山高寒品种外的4个种源铁皮石斛总多糖含量积累中可作为首选附生树种。

图1 不同附树栽培下铁皮石斛茎总多糖含量分析

2.2.2 总黄酮含量分析

由图2可知，5个种源铁皮石斛在麻栎、枫香附树栽培上茎的总黄酮含量值区间为1.24 ～2.96 g·kg-1之间，排序为：枫香-梵净山>麻栎-广西>枫香-广西>麻栎-梵净山>枫香-安龙>枫香-福建>麻栎-安龙>枫香-浙江>麻栎-福建>麻栎-浙江。其中，枫香-梵净山、麻栎-广西、枫香-广西位列前三，且差异不显著，最大枫香-梵净山比最小的麻栎-浙江高139.76%。

图2 不同附树栽培下铁皮石斛茎总黄酮含量分析

2.2.3 总生物碱含量分析

由图3可知，5个种源铁皮石斛在麻栎、枫香附树栽培上茎总生物碱含量变幅为：0.017%～0.034%之间，排序为：麻栎-安龙>麻栎-浙江>枫香-梵净山>枫香-福建>枫香-安龙>麻栎-福建>麻栎-梵净山>枫香-广西>麻栎-广西>枫香-浙江。其中梵净山种源、福建、广西3个种源在枫香附树栽培上茎总生物碱含量高于麻栎附树栽培，安龙、浙江种源麻栎附树栽培高于枫香附树栽培。总生物碱含量最高的麻栎-安龙比最低的枫香-浙江高100%。

图3 不同附树栽培下铁皮石斛茎总生物碱含量分析

2.2.4 甘露糖含量分析

由图4可得出，5个种源铁皮石斛在麻栎、枫香附树栽培上茎甘露糖含量变幅为17.83%～26.82%，排序为：枫香-福建>麻栎-广西>枫香-梵净山>枫香-安龙>枫香-浙江>枫香-广西>麻栎-梵净山>麻栎-福建>麻栎-安龙>麻栎-浙江。除广西九万大山高寒品种外，其余4个种源皆是在枫香附树栽培上茎甘露糖含量优于麻栎附树栽培。含量最大的枫香-福建闽东比最小的麻栎-浙江高50.41%。

图4 不同附树栽培下铁皮石斛茎甘露糖含量分析

3 讨论

现代医学研究发现，铁皮石斛总生物碱和多糖是其主要药理成分[11]，并含有黄酮、甘露糖等多种生物活性物质，在降血糖、降血脂、清除活性氧和提高人体免疫力等方面具有显著疗效[13]，铁皮石斛中含有人体所需多种微量元素，包括锰(Mn)、锌(Zn)、铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)、硒(Se)、镍(Ni)等，有利于调节人体新陈代谢，促进人体健康长寿[14-15]。本研究表明，附树树种对茎微量元素及有效成分的积累有显著差异，这与文大成[16]将铁皮石斛设置在杨梅、松树(PinusmassonianaLamb.)、木荷(SchimasuperbaGardn.et Champ.)、合欢(AlbiziajulibrissinDurazz.)、板栗(Castaneamollissima)、枫香6个树种上的研究结论一致。

本文对5个不同种源铁皮石斛在枫香、麻栎附树栽培上的茎微量元素锰(Mn)、锌(Zn)、铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)、硒(Se)、镍(Ni)进行测定分析，结果可知，锰(Mn)以麻栎-浙江种源最高，锌(Zn)以麻栎-广西最高，铁(Fe)以枫香-梵净山最高，铜(Cu)以麻栎-广西最高，镍(Ni)以枫香-梵净山最高，铬(Cr)以枫香-浙江最高，硒(Se)以麻栎-福建闽东最高。李龙囡等[17]对不同产地铁皮石斛的质量进行了比较研究，发现铁皮石斛中含有丰富的人体必需元素，不同产地之间以浙江产含量较高；张桂玲等[18]对两种荔波产铁皮石斛进行研究发现人体必需的7种微量元素K，Ca，Mg，Fe，Cu，Mn，Zn，Fe除外，叶片中微量元素含量明显高于茎；栾洁等[19]对不同来源铁皮石斛微量元素含量测定结果显示，两种铁皮石斛原球茎培养物的10种微量元素含量，除Ca、Mg、Sr略低于市售铁皮枫斗外，其他微量元素含量均高于铁皮枫斗；任鞾[20]研究指出：铁皮石斛含有丰富的人体必需矿质元素，不同地区铁皮石斛矿质元素含量差异显著；罗红等[21]以同时期不同种源铁皮石斛花为试验材料，分析锰、锌、硒、铁、铜5种微量元素含量在2种栽培模式和5个种源间的差异，结果表明，铁皮石斛花中微量元素铁>锰>锌>铜>硒，锌、硒含量更为丰富。可见，对铁皮石斛微量元素含量的研究广泛受到重视，本文的研究结果与前人研究结果存在差异，这是受研究对象、研究环境、研究目的等不同而造成的。

本文对5个不同种源铁皮石斛在枫香、麻栎附树栽培上茎有效成分总多糖、总黄酮、总生物碱、甘露糖含量进行测定分析，结果表明，总多糖以枫香-广西最高，总黄酮以枫香-梵净山最高，总生物碱麻栎-安龙最高，甘露糖以枫香-福建最高，本研究结论与郭英英等[22]研究得出的不同附生树种对铁皮石斛多糖含量也有极显著差异的结论相一致。杜光映[23]研究指出贵州喀斯特地区棚栽铁皮石斛中多糖含量显著高于树栽铁皮石斛；唐丽等[24]研究表明不同生长龄铁皮石斛茎与叶中总多糖、总生物碱、总黄酮的含量均有显著差异，其中总多糖主要集中于茎，总生物碱和总黄酮主要集中于叶；鲁芹飞等[25]对5种不同石斛研究指出铁皮石斛多糖及甘露糖含量最高。铁皮石斛总多糖、总生物碱等有效成分目前研究较多，受产地、种源、栽培方式、地理因子等影响，各研究结论不尽相同，作为铁皮石斛品质评价的重要指标，总多糖、总生物碱等一直是研究热点，研究成果较为成熟。

4 结论

通过对5个不同种源铁皮石斛在麻栎、枫香附树栽培上茎微量元素锰(Mn)、锌(Zn)、铁(Fe)、铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)、硒(Se)等7个指标进行分析可知，枫香-梵净山在茎所含人体微量元素铁(Fe)、镍(Ni)排名第一，锰(Mn)、锌(Zn)排名第二，铜(Cn)、铬(Cr)排名第三，表现优于其余各种源；其次是麻栎-广西在茎所含人体微量元素锌(Zn)、铜(Cu)排名第一，铁(Fe、镍(Ni)、硒(Se)第二，锰(Mn)第三，铬(Cr)含量居中，表现仅次于枫香-梵净山。从茎微量元素锰(Mn)、锌(Zn)、铁(Fe)、铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)、硒(Se)7个指标角度出发，最适宜于该地区推广种植的是梵净山种源，附树树种枫香优于麻栎；其次是广西九万大山高寒品种，附树树种麻栎优于枫香。

通过对5个不同种源铁皮石斛在麻栎、枫香附树栽培上茎有效成分总多糖、总黄酮、总生物碱、甘露糖含量进行分析可知，枫香-广西总多糖含量排名第一，总黄酮排名第三，总生物碱和甘露糖含量却靠后；麻栎-广西总黄酮、甘露糖排名第二，总多糖排名居中，总生物碱排名靠后；麻栎-安龙总生物碱排名第一，总多糖排名第三，总黄酮、甘露糖含量排名靠后；相对而言其余模式铁皮石斛茎有效成分积累一般。综合来看，从有效成分积累的角度出发，广西九万大山高寒品种表现较优于其余4个种源，是较适宜于该地区推广种植的栽培模式，附树树种麻栎优于枫香，优选麻栎；其次是麻栎-安龙本地种源模式。