程瑤，于錫宏, ，佟雪姣，劉漢兵，趙恒田，蔣欣梅, *

1. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)/農(nóng)業(yè)部東北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150030；

2. 林下經(jīng)濟(jì)資源研發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心，黑龍江 哈爾濱 150040

遼東楤木（Aralia lata(Miq.) Seem）是五加科楤木屬（Aralia）的一種藥食兩用植物，其嫩芽是一種名貴的山野菜，其根皮和樹皮均可入藥，中藥名“刺龍芽”，主產(chǎn)于黑龍江、吉林、遼寧。遼東楤木的主要活性成分是三萜皂苷，此外還含有黃酮、多糖、揮發(fā)油、萜類、甾體等成分（Zhang et al.，2012）。藥理學(xué)研究表明楤木皂苷具有保護(hù)神經(jīng)（Wang et al.，2014)、提高心肌功能（Lee et al.，2009）、抗炎、抗腫瘤的活性（Kim et al.，2013）。遼東楤木中的黃酮具有抗氧化作用（Zhang et al.，2013），楤木多糖可以保護(hù)心肌、抗氧化和抗輻射損傷（王麗君等，2006）。目前以遼東楤木為原料的龍牙肝泰在臨床上用于急、慢性肝炎轉(zhuǎn)氨酶偏高的輔助治療，以遼東楤木葉為原料開發(fā)的膠囊也已用于癌癥患者的輔助治療。

活性成分及其含量是衡量中藥材質(zhì)量的重要指標(biāo)。植物類中藥材的活性成分多是次級代謝產(chǎn)物，其合成積累受生態(tài)因素（如氣候、土壤、地質(zhì)等）的影響（吳慶生等，2002）。如低溫和高海拔利于景天三七黃酮的積累（任平等，2019），影響人參皂苷合成積累的主導(dǎo)生態(tài)因子是溫度（賈光林等，2012），其次是降水量和光照，光照和土壤條件影響黃芪多糖的含量（曹建軍，2006）。目前對于遼東楤木的研究主要集中化學(xué)成分和藥理活性等方面，而關(guān)于其活性成分與生態(tài)因子相關(guān)性的研究還未見報(bào)道。

因此，本研究測定了黑龍江省不同產(chǎn)地的遼東楤木的活性成分含量，運(yùn)用相關(guān)性分析和逐步回歸分析方法探討了生態(tài)因子與遼東楤木活性成分的關(guān)系，以期為遼東楤木的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化栽培及品質(zhì)劃分提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣地點(diǎn)

2016年6月15日-8月15日，在黑龍江省境內(nèi)五大山脈（老爺嶺、張廣才嶺、完達(dá)山脈、小興安嶺、大興安嶺）范圍內(nèi)選擇地理分布相對均勻、所處積溫帶不同的林區(qū)調(diào)查采樣，采樣地點(diǎn)有：第一積溫帶的東寧（DN）、阿城（AC）；第二積溫帶的海林（HL）、勃利（BL）、佳木斯（JMS）；第三積溫帶的尚志（SZ）；第四積溫帶的饒河（RH）和伊春（YC）。

1.2 氣候因子的獲取

從中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)（http://data.cma.cn/data）及當(dāng)?shù)貧庀缶肢@取各采樣點(diǎn)2016年的氣象數(shù)據(jù)，包括年平均氣壓（AAP）、年極端最高氣壓（HAP）、年極端最低氣壓（LAP）、年積溫（CT）、年平均氣溫（AT）、年平均最低氣溫（LT）、年平均最高氣溫（HT）、1月平均氣溫（JaAT）、1月最高氣溫（JaHT）、1月最低氣溫（JaLT）、7月平均氣溫（JuAT）、7月最高氣溫（JuHT）、7月最低氣溫（JuLT）、年平均相對濕度（RH）、年降水量（AP）、年最多降水量（HP）、年最少降水量（LP）、年平均風(fēng)速（WS）、年極大風(fēng)速（HWS），共19個(gè)氣候因子。

1.3 樣本采集

每個(gè)樣地采集15株以上、生長健壯的二年生植株的幼嫩葉片用于活性成分分析。同時(shí)用環(huán)刀法采集各樣點(diǎn)地表20 cm處的土壤樣本用于分析土壤的理化性質(zhì)，用GPS定位儀記錄樣地的經(jīng)緯度和海拔高度。

1.4 活性成分分析

取遼東楤木葉片洗凈，60 ℃烘干、粉碎、過100目篩后，每份樣品取1.0 g，用80%乙醇超聲提取，采用香草醛-冰醋酸比色法測定總皂苷含量，用齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，560 nm波長測定吸光值（王雪等，2014）。

精密稱取遼東楤木干燥粉末1.0 g，用65%乙醇避光提取，用比色法510 nm波長下測定吸光值，以蘆丁為對照品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線（張正康，2001）。

精密稱取遼東楤木干燥粉末1.0 g，用苯酚-硫酸比色法測定遼東楤木多糖含量，以葡萄糖制作標(biāo)準(zhǔn)曲線（張桂娟等，2016）。

1.5 土壤理化性質(zhì)分析

用土壤水分測定儀測定土壤濕度；用土壤pH計(jì)測定土壤pH；土壤總孔隙度[(1-容重/比重)×100]，圍框淹灌法測定田間持水量（徐立萍等，2013）；有機(jī)質(zhì)含量、全N、全P、全K、堿解N、速效P、速效K用土壤養(yǎng)分速測儀測定（浙江托普儀器有限公司）。

1.6 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 25.0軟件進(jìn)行ANOVO單因素方差分析、生態(tài)因子的主成分分析（PCA），用Pearson相關(guān)性分析法分析活性成分與生態(tài)因子的相關(guān)性，顯著度水平設(shè)為0.05。采用逐步多元回歸分析影響遼東楤木活性成分的主導(dǎo)生態(tài)因子，并建立多元回歸模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地遼東楤木藥用活性成分含量

由表1可知，不同產(chǎn)地遼東楤木葉片中的活性成分存在差異，阿城楤木皂苷略高于佳木斯，兩者之間差異不顯著，但顯著高于其他產(chǎn)地；東寧產(chǎn)遼東楤木黃酮含量最高，與其他產(chǎn)地差異顯著，其次為饒河、勃利、尚志、海林、西林、佳木斯、海林；伊春產(chǎn)遼東楤木多糖含量略高于饒河，兩者之間差異不顯著，二者均顯著高于其他產(chǎn)地，其次為尚志、佳木斯、海林、阿城和東寧。

2.2 遼東楤木活性成分與氣候因子的相關(guān)性分析

2.2.1 遼東楤木產(chǎn)地氣候因子的主成分分析

對采樣點(diǎn)19個(gè)氣候因子進(jìn)行PCA分析，提取5個(gè)主成分，成分1主要是溫度因子，方差貢獻(xiàn)率為47.64%，主要由年積溫、年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫、1月平均氣溫、1月最高氣溫、1月最低氣溫組成；成分2歸結(jié)為氣壓因子，方差貢獻(xiàn)率為19.84%，主要由年平均氣壓、年極端最高氣壓、年極端最低氣壓、年平均風(fēng)速組成；成分3主要是7月溫度，方差貢獻(xiàn)率為13.53%，主要由7月平均氣溫、7月最高氣溫、7月最低氣溫組成（圖1）?？梢姡鞯叵嗖钶^大的氣候因子主要有年積溫、年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫、1月平均氣溫、1月最高氣溫以及1月最低氣溫。

表1 不同產(chǎn)地遼東楤木活性成分含量 Table 1 Contents of bioactive ingredient in Aralia lata (Miq.) Seem from different origins

圖1 遼東楤木產(chǎn)地氣候因子主成分分析 Fig. 1 Principal component analysis for climatic factors of Aralia lata (Miq.) Seem origins

2.2.2 遼東楤木活性成分與主要?dú)夂蛞蜃拥南嚓P(guān)性分析

由表2可知，遼東楤木總皂苷含量與氣壓呈不顯著正相關(guān)，與年平均氣溫和1月氣溫呈不顯著負(fù)相關(guān)，與7月最高氣溫呈顯著正相關(guān)，與降水量和風(fēng)速呈不顯著正相關(guān)?？傸S酮含量與氣壓、年平均氣溫和1月氣溫呈正相關(guān)，其中與1月最高氣溫呈顯著正相關(guān)，與7月最高氣溫呈極顯著負(fù)相關(guān)。多糖含量與氣壓呈不顯著正相關(guān)，與年積溫、1月氣溫呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與7月氣溫呈不顯著負(fù)相關(guān)，與年降水量和濕度呈顯著正相關(guān)，與風(fēng)速不相關(guān)。

表2 遼東楤木活性成分與氣候因子的相關(guān)性分析 Table 2 Correlation analysis between medicinal bioactive ingredients and climatic factors

2.2.3 生態(tài)因子與遼東楤木活性成分的逐步多元回歸分析

以不同產(chǎn)區(qū)遼東楤木的活性成分皂苷、黃酮和多糖為因變量Y，以19個(gè)氣候因子為自變量，對氣候因子與遼東楤木活性成分含量進(jìn)行逐步多元回歸分析，得到楤木皂苷與氣候因子回歸方程為：Y=17.347+0.823X1，X1：7月最高氣溫（℃），t=4.3527，P=0.000；R=0.953，R2=0.931；F=21.521，P=0.000；黃酮與氣候因子回歸方程為：Y=21.018-0.807X1，X1：7月最高氣溫（℃），t=-3.4228，P=0.000；R=0.878，R2=0.846；F=40.103，P=0.000；多糖與氣候因子回歸方程為：Y=11.078-0.823X1+0.281X2，X1：年平均氣溫（℃），t=-0.8917，P=0.000；X2：年降水量（mm），t=3.044，P=0.029，R=0.983，R2=0.966；F=71.491，P=0.000。

逐步多元回歸分析結(jié)果表明，影響楤木皂苷和黃酮含量的主導(dǎo)氣候因子為7月最高氣溫，年平均氣溫和年降水量是影響遼東楤木多糖含量的主導(dǎo)氣候因子，與其他生態(tài)因子無顯著相關(guān)。

2.3 遼東楤木活性成分與土壤因子的相關(guān)性分析

2.3.1 遼東楤木產(chǎn)地土壤因子的主成分分析

由表3可見，遼東楤木適生于疏松肥沃的中性或偏酸性土壤。分析提取3個(gè)主成分（圖2），成分1的方差貢獻(xiàn)率為34.10%，主要由pH、有機(jī)質(zhì)、速效P；成分2的方差貢獻(xiàn)率為28.45%，主要總孔隙度、全N、速效K組成；成分3的方差貢獻(xiàn)率為16.84%，主要由全磷組成。可見，各地相差較大的土壤理化因子主要有pH、有機(jī)質(zhì)和速效P。

表3 不同地區(qū)土壤理化性質(zhì) Table 3 Soil physicochemical properties of different origns

圖2 遼東楤木產(chǎn)地土壤理化性質(zhì)的主成分分析 Fig. 2 Principal component analysis for soil physicochemical properties of Aralia lata (Miq.) Seem origns

2.3.2 遼東楤木活性成分與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

遼東楤木活性成分與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果表明，皂苷含量與土壤pH和速效鉀呈顯著正相關(guān)，與全氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（表4），即適當(dāng)提高土壤pH、增施鉀肥、減少氮肥的施用可以提高楤木皂苷的含量。黃酮含量與土壤堿解氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，生產(chǎn)中減少氮肥的施用可以提高黃酮的含量。多糖含量與有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)而與其他土壤因子無明顯相關(guān)性。

2.3.3 土壤因子與遼東楤木活性成分的逐步多元回歸分析

以不同產(chǎn)區(qū)遼東楤木的藥用活性成分皂苷、黃酮和多糖為因變量Y，以10個(gè)土壤因子為自變量，對生態(tài)因子與遼東楤木活性成分含量進(jìn)行逐步多元回歸分析，得到楤木皂苷與土壤因子回歸方程為：Y=10.598-0.976X1，X1：土壤全N，t=-11.085，P=0.000；R=0.976，R2=0.946；F=122.886，P=0.0001；黃酮與土壤因子的回歸方程為：Y=21.506-0.047X1+ 0.15X2，X1：土壤堿解N，t=-25.512，P=0.000；X2：土壤速效P，t=4.001，P=0.01，R=0.996，R2=0.990；F=16.004，P=0.01；多糖與土壤因子的回歸方程為：Y=11.596-0.868X1，X1：土壤有機(jī)質(zhì)含量，t=-4.274，P=0.00；R=0.868，R2=0.712；F=18.267，P=0.005。

逐步多元回歸分析表明，土壤全氮是影響遼東楤木皂苷含量的主導(dǎo)土壤因子，土壤堿解N和土壤速效P是影響遼東楤木黃酮含量的主導(dǎo)土壤因子，影響多糖含量的主導(dǎo)土壤因子是有機(jī)質(zhì)含量，其他土壤因子與遼東楤木活性成分無顯著關(guān)系。

3 討論

三萜皂苷是遼東楤木主要入藥成分，其含量高低影響著藥材質(zhì)量，通過環(huán)境調(diào)控可以提高三萜皂苷含量。研究表明，一定的環(huán)境脅迫有利于藥用植物次生成分的積累（孟祥才等，2011）。在本研究結(jié)果顯示，皂苷含量與1月氣溫呈負(fù)相關(guān)，與7月氣溫呈正相關(guān)，這與遼東楤木皂苷分布規(guī)律以及林紅梅的研究結(jié)果一致（黃福山等，2014；林紅梅，2016）。不同藥用植物對土壤質(zhì)地，尤其是土壤pH的要求不同。遼東楤木適宜生長在pH 6.0-7.0微酸性土壤中，研究結(jié)果表明，土壤pH與總皂苷含量呈顯著正相關(guān)，表明提高土壤pH會促進(jìn)皂苷的合成，這也與林紅梅的研究結(jié)果一致。推測提高土壤pH，會對植物造成生長脅迫，植株體內(nèi)活性氧含量增加，從而促進(jìn)了三萜皂苷的積累。土壤肥力對皂苷的合成與積累具有重要影響，趙英等（2012）研究指出，土壤增施磷肥、鉀肥有利于提高人參皂苷含量。林紅梅（2016）的研究中也發(fā)現(xiàn)土壤K元素含量與人參總皂苷含量呈顯著正相關(guān)，因此，在人工栽培中，增施鉀肥和磷肥利于皂苷的積累。

表4 遼東楤木活性成分與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析 Table 4 Correlation analysis between bioactive ingredients of and soil physicochemical properties

黃酮類化合物是植物中重要的次生代謝產(chǎn)物，在植物生長發(fā)育和抗逆等過程中發(fā)揮著重要作用（Coimbra et al.，2006；Carlsen et al.，2008）。植物體內(nèi)黃酮含量隨季節(jié)表現(xiàn)出規(guī)律性的變化趨勢，李春明（2007）發(fā)現(xiàn)楊樹葉片中黃酮含量從5月末呈現(xiàn)下降趨勢，至8月末達(dá)到最低后又呈顯著上升趨勢，總黃酮含量與溫度呈負(fù)相關(guān)，表明黃酮在抵御低溫脅迫方面發(fā)揮著一定作用，低溫條件下利于黃酮積累，該結(jié)論與本研究結(jié)果一致。在本研究發(fā)現(xiàn)，黃酮含量與土壤堿解氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，符合“碳素/營養(yǎng)平衡假說”，即植物體內(nèi)以碳為基礎(chǔ)的次生代謝物質(zhì)（如黃酮、萜烯類等）與植株體內(nèi)的氮含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（Koricheva，2002；Hamilton et al.，2010），同樣的研究結(jié)果在柔毛淫羊霍（孔璐等，2008）和短亭飛蓬（Song et al.，2009）中也曾報(bào)道過。以上研究結(jié)果證明，土壤中氮含量較少時(shí)更有利于以碳為基礎(chǔ)的次生代謝產(chǎn)物形成。

多糖是生命有機(jī)體的重要組成成分，也是維持生命所必須的結(jié)構(gòu)材料，參與細(xì)胞生命的各種活動，如能量的儲存和傳遞、細(xì)胞識別等（Zhang et al.，2013）。植物多糖因其特殊的生物活性，被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)研究（Liu et al.，2016）。目前對植物多糖的研究多集中在其藥理作用方面，關(guān)于多糖與生態(tài)因子相關(guān)性的研究較少。牛艷（2005）和溫美佳（2010）在生態(tài)因子與枸杞多糖的相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)，枸杞多糖含量與年平均氣溫、1月氣溫和7月氣溫均存在顯著負(fù)相關(guān)，在本研究中楤木多糖與氣溫也呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明氣溫升高時(shí)，呼吸作用大于光合作用，加速了植株體內(nèi)多糖的分解，所以高溫不利于多糖的積累。土壤因子中有機(jī)質(zhì)是影響楤木多糖的主導(dǎo)生態(tài)因子，且多糖與有機(jī)質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，該結(jié)果表明，增加土壤肥力雖然可以增加植物的生物量，但是會限制多糖的合成。

4 結(jié)論

本文對遼東楤木中總皂苷、黃酮和多糖3種有效活性成分與氣候因子和土壤因子進(jìn)行了相關(guān)性分析，并構(gòu)建了逐步多元回歸模型。結(jié)果表明，7月最高氣溫和土壤全氮水平是影響皂苷含量的主導(dǎo)生態(tài)因子；7月平均最高氣溫、土壤堿解N和速效P含量對黃酮含量有較大影響；年平均氣溫、年降水量和有機(jī)質(zhì)含量是影響遼東楤木多糖含量的主導(dǎo)因子。