文章信息
- 安娜娜, 姜琳, 李希凡, 冯建明, 王兰芳, 李天祥
- AN Nana, JIANG Lin, LI Xifan, FENG Jianming, WANG Lanfang, LI Tianxiang
- 10个产地不同生态型种质薄荷引种于天津地区的培育研究
- Study on cultivation of Mentha haplocalyx with different ecotype germplasm from 10 regions introduced in Tianjin
- 天津中医药大学学报, 2021, 40(6): 764-769
- Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, 2021, 40(6): 764-769
- http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1673-9043.2021.06.19
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文章历史
收稿日期: 2021-08-09
2. 中国人民解放军联勤保障部队天津康复疗养中心, 天津 300381
2. Emergency Department, Center of Rehabilitation and Recuperation in Tianjin, Joint Service Support Force of Chinese People's Liberation Army, Tianjin 300381, China
薄荷为唇形科植物薄荷Mentha haplocalyx Briq. 的干燥地上部分。味辛,凉,归肺、肝经,具有疏散风热,清利头目,解郁,利咽,透疹,疏肝行气的疗效[1],是临床常用的大宗中药之一。同时,也广泛应用于食品,工业等领域。
薄荷对不同生长环境适应性强,分布区域较广。目前薄荷的主要产区有江苏、河南、河北等地。薄荷无性繁殖和杂交现象普遍,品种(生态型)繁多,不同品种和不同产地外部形态和化学成分含量变化较大。同时,随着人工培植的推广,出现了大量薄荷品种混杂、退化的严重现象[2-3]。近年来,随着对薄荷育种研究不断深入,对于薄荷的资源评价已经从单一方面评价转为综合评价,不但重视薄荷资源经济性状的优劣,同时也更加关注遗传多样性、药效成分差异等方面的系统综合评价。薄荷为沼生湿性植物,天津位于海滨,土壤湿润,适合薄荷的生长。于2017年开始引种薄荷于天津,并相继考察不同居群引种于天津薄荷外观性状差异,拟揭示不同薄荷种质资源的药效活性成分变化规律,最终筛选优良薄荷品种,以生产优质药材。研究通过考察引种于天津不同种质薄荷的外观性状特征,阐明不同产地薄荷的外观形态差异特征,基于薄荷在药典指标成分、其他重要药效成分及生物量为质量考察指标,对不同产地来源品种引种后的药材品质进行系统质量评价,确定优良品种,为进一步开展薄荷选种育种和在天津规模推广种植奠定科学的基础。
1 仪器、试剂与材料 1.1 仪器高效液相色谱仪(配置B05型高压梯度泵,UV 1000型全波段可编程紫外可见检测器,CSChrom Plus色谱工作站,美国Alltech科技有限公司)、YHG-600-BS-Ⅱ型远红外快速干燥箱(上海贺德实验设备有限公司)、UV-6100型紫外可见分光光度计(上海美普达有限公司)、调温电热套(山东省鄄城永兴仪器厂)、FA 2104电子天平(上海舜宇恒平科技仪器有限公司)、十万分之一天平(BT25S,赛多利斯科学仪器有限公司)、SB25-12DT超声波清洗机(宁波新芝生物科技股份有限公司)、移液枪(赛默飞世尔科技有限公司)、挥发油提取器。
1.2 试剂芦丁对照品(北京索莱宝科技有限公司,NO1009H022)、咖啡酸对照品(北京索莱宝科技有限公司,NO806D025)、迷迭香酸对照品(北京索莱宝科技有限公司,NO228B022)、甲醇(色谱纯,天津市康科德科技有限公司)、甲醇(分析纯,天津市康科德科技有限公司)、乙腈(色谱纯,天津市康科德科技有限公司)、磷酸(色谱纯,天津市光复精细化工研究所)、95%乙醇(分析纯,天津市康科德科技有限公司)、硝酸铝(分析纯,天津市大茂化学试剂厂)、氢氧化钠(分析纯,天津市江天化工技术有限公司)、亚硝酸钠(分析纯,天津市江天化工技术有限公司)、娃哈哈纯净水(天津娃哈哈食品有限公司)。
1.3 引种种源和材料收集自中国主产区江苏盐城、江苏南京、广东广州、河南焦作等10个不同地区的栽培生态型薄荷,经天津中医药大学李天祥教授鉴定,为唇形科植物薄荷Mentha haplocalyx Briq.的根茎,留种于天津中医药大学种质资源圃,2019年春季统一种植。样品信息见表 1。
1.4 引种地概况本实验地点位于天津市静海区天津中医药大学种质资源圃,位处暖温带半湿润大陆性季风气候区,年降水量500~700 mm,年日照时数2 610~3 090 h,年均温12 ℃左右[4],实验田土壤类型为盐化潮土。土壤基本理化性状为pH 5.57,有机质6.01 g/kg,全氮0.90 g/kg,全磷0.089 g/kg,全钾20.00 g/kg,铵态氮46.40 mg/kg,速效磷8.10 mg/kg,速效钾56.10 mg/kg。
2 方法 2.1 引种种植方法采用薄荷根茎进行繁殖,按照行距25~30 cm,株距10 cm移栽,沟深8 cm,横向开沟,将留种的薄荷根茎挖起,选择粗壮、色白、节间较短的新根茎,切成7~10 cm左右的小段作为繁殖材料,平摆于沟内,盖土,踩实,浇水。采用随机区组设计进行实验,以减小实验外部条件的影响,每个品种各设置3个试验小区,随机排列,不同品种之间间隔50 cm,所有品种于2019年5月8日栽植完成。
2.2 外观形状及生物量的测定采用多点随机混合取样,每个小区分别选取长势一致的薄荷样品,每个产地的薄荷引种天津后于采收期内各随机抽取10株样品,株高、分支用钢卷尺进行测量,叶柄长度用游标卡尺测量,分别称重,结果取算数平均值。采集的样品在同一条件下阴干,装入封口袋中密封冷藏、备用。
2.3 挥发油含量测定取不同品种薄荷药材样品,分别精密称取过3号筛(50目)的薄荷粉末40 g,置于1 000 mL圆底烧瓶中,加水500 mL,少量碎瓷片,摇匀,按照2020版《中华人民共和国药典》挥发油测定法(通则2204挥发油测定法甲法)提取挥发油,控制温度使之微沸3 h,停止加热,冷却至室温,待其分层后,保持视线与凹液面最低点平齐,读取挥发油测定器读数并收集所得挥发油,加入少量无水硫酸钠,静置。每个产地平行操作3次,计算平均得油率。
2.4 总黄酮含量测定 2.4.1 对照品储备液的制备将芦丁对照品干燥至恒重,精密称取5.0 mg,用浓度30%的乙醇溶解于25 mL的容量瓶中,即得浓度0.2 mg/mL的对照品储备液。
2.4.2 供试品溶液的制备精密称取过3号筛(50目)的薄荷粉末1 g,置于250 mL的锥形瓶中,加入30 mL 40%乙醇溶液,50 ℃水浴1 h,然后超声提取40 min(功率500 W、频率40 kHz),冷却后,过滤。滤液用30%乙醇定容至100 mL,摇匀。
2.4.3 显色及测定方法取供试品溶液0.2 mL置于10 mL容量瓶中,加入30%乙醇2 mL,5% NaNO2 0.3 mL,摇匀,避光静置5 min,加入10% A(l NO3)3 0.3 mL,避光静置5 min,加入4% NaOH 2 mL,摇匀使其完全反应,用30%乙醇溶液定容至刻度线,避光静置15 min,即得。以显色剂为空白,于510 nm波长处测定吸光值。
2.5 有机酸类成分含量测定 2.5.1 对照品溶液的制备咖啡酸:精密称定咖啡酸对照品4.3 mg,置于10 mL容量瓶中,用50%甲醇定容,即得浓度为0.43 mg/mL咖啡酸对照品储备液,精密移取咖啡酸对照品储备液1 mL于10 mL容量瓶中,定容,即得浓度为43 μg/mL的咖啡酸对照品溶液。迷迭香酸:精密称定迷迭香酸对照品6.0 mg,置于10 mL容量瓶中,用50%甲醇定容,即得浓度为0.6 mg/mL迷迭香酸对照品储备液。
2.5.2 供试品溶液的制备咖啡酸:精密称取薄荷样品粉末1 g,置于150 mL具塞锥形瓶中,精密加入50%甲醇25 mL,称定质量,超声提取40 min,冷却至室温后称质量,用50%甲醇补足失质量,摇匀,滤过,取续滤液,置50 mL容量瓶中,定容,即得供试品溶液。迷迭香酸:精密称取薄荷样品粉末1 g,置于150mL具塞锥形瓶中,精密加入50%甲醇25mL,称定质量,超声提取40 min,冷却至室温后称质量,用50%甲醇补足失质量,摇匀,滤过,取续滤液,置50 mL容量瓶中,定容,从中精密移取1 mL,置10 mL容量瓶中,定容,即得供试品溶液。
2.5.3 色谱条件咖啡酸:Agilent Zorbax SB -C18(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相为乙腈(A)-0.1% 磷酸水(B);等度洗脱11%(A)~89%(B);流速0.8 mL/min;检测波长321 nm;柱温25 ℃。迷迭香酸:Agilent Zorbax SB-C18(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相为乙腈(A)~0.1%磷酸水(B);等度洗脱20%(A)-80%(B);流速1 mL/min;检测波长330 nm;柱温30 ℃。见图 1。
2.6 方法学考察 2.6.1 线性关系考察分别精密吸取各对照品储备液适量,按相应方法制成系列浓度的对照品溶液,按“2.4.3”项下方法测定吸光度、“2.5.3”项下方法测定峰面积,以对照品溶液的浓度为横坐标(X),吸光度或峰面积为纵坐标(Y),进行线性回归,结果见表 2。
2.6.2 重复性考察依据上述供试品溶液制备方法分别取同一样品各制备6份,按“2.4.3”“2.5.3”项下方法进行测定,计算得到总黄酮吸光度的RSD为0.73%,咖啡酸、迷迭香酸峰面积的RSD分别为1.71%、2.59%,表明方法重复性良好。
2.6.3 精密度实验取各对照品溶液,按“2.4.3” “2.5.3”项下方法分别连续进样测定6次,计算得到总黄酮吸光度的RSD为0.02%,咖啡酸、迷迭香酸峰面积的RSD分别为1.34%、1.20%,表明仪器精密度良好。
2.6.4 稳定性实验取各薄荷供试品溶液,每隔10 min在510 nm波长下测定吸光度,连续在1 h测定其稳定性,计算得到总黄酮吸光度为RSD=1.14%;分别于1、2、4、8、10和12 h进样测定峰面积,得咖啡酸峰面积RSD=2.83%;分别于0、2、4、8、12和24 h进样测定峰面积,得迷迭香酸峰面积RSD=2.57%,表明各供试品溶液在相应的检测时间内稳定性良好。
2.6.5 加样回收率考察精密称取已知成分含量的各薄荷供试品,分别加入对照品储备液适量,按“2.4.3”“2.5.3”项下方法分别连续测定6次,计算加样回收率结果芦丁的平均回收率为100.80%,RSD为1.90%,咖啡酸的平均回收率为99.60%,RSD=2.40%,迷迭香酸的平均回收率为102.26%,RSD=2.72%,表明本试验方法稳定可行。
2.7 样品含量测定采用SPSS 23.0软件分析统计,计量资料符合正态分布,用均数±标准差(x±s)表示,多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用Waller-Duncan检验。检验水平α=0.05,P < 0.05表示差异具有统计学意义。
3 结果与分析 3.1 引种薄荷的形态指标天津引种薄荷主要外观性状如表 3所示。10种不同产地薄荷在春季引种至天津后,外部形态呈现多样性,尤其是茎的颜色区别较大。在同等栽培密度条件下,各产地薄荷株高差异较大,其中河北安国为80.42 cm,远高于其他产地,且具有显著性差异(P < 0.05)。河北鹿泉、河北安国、河北秦皇岛和吉林长春样品茎色呈紫色,其他茎色均为青绿色。品种间茎节数变化范围为12.75~25.33个,江苏盐城显著高于其他品种。品种间分枝数变化范围为15.91~32.33个,河北安国显著高于其他地区。品种间分枝长变化范围为9.45~63.9 cm,河北安国显著高于其他品种(P < 0.05)。叶柄长度以吉林长春最高为1.46 cm,显著高于其他产地样品(P < 0.05)。
3.2 引种薄荷的生物量测定由表 4可知,各产地薄荷引种天津后生物量差异较大(P < 0.05),其中河北安国,江苏盐城薄荷生物量较大,与“3.1”中薄荷形状分析结果基本一致,表明植株株高、分枝数、分支长等性状与生物量存在一定的正相关,分支较多,茎叶繁茂的薄荷生物量相对较大,植株外部性状指标可以为考察其生物量及产量、筛选优质品种提供一定的依据。
3.3 引种薄荷中主要功效成分的含量测定如表 5所示,基于药典指标成分挥发油,各品种之间含量差异较大(P < 0.05)。江苏盐城和河南信阳样品含量最高,均为2.54%,各个产地品种于0.80%~2.54%,最高者是最低者3倍以上,药材质量参差不齐,但各引种品种药材的指标成分均满足药典规定标准(0.80%),说明薄荷引种天津后,生态适应性良好,药效物质积累较为丰富,具有规模引种的可能性。基于薄荷总黄酮含量,各产地于96.36~168.21 mg/g,最高者为河北安国及江苏盐城薄荷,分别为168.21 mg/g、165.68 mg/g,且与其他产地相比存在显著性差异,两地薄荷药效成分总黄酮的含量较丰富,表明此两种薄荷在发挥祛痰、抗氧化和镇痛的功效方面具备一定优势。基于有机酸类成分,各产地咖啡酸含量于0.09~0.53 mg/g,各品种含量差异较大,最高者为江苏盐城薄荷,咖啡酸含量为0.53 mg/g,与其他产地相比存在显著性差异;各产地迷迭香酸含量于1.01~ 13.59 mg/g,最高者是最低者的10倍以上,各品种含量差异较大,其中河北安国的薄荷品种迷迭香酸含量较高,迷迭香酸含量为13.58 mg/g,与其他产地相比存在显著性差异。
4 讨论实验开展了来自10个不同产地的薄荷品种在天津引种大田实践。实验结果显示,从外观性状分析数据来看,河北安国、江苏盐城2个产地的品种分支较多,外部形态性状较优;从药效成分含量分析,江苏盐城薄荷挥发性成分和非挥发性成分含量均占据一定优势,河南信阳薄荷挥发油含量也较高。河北安国薄荷挥发油含量低于江苏盐城品种,但其总黄酮成分和有机酸类成分中的迷迭香酸含量丰富,河北秦皇岛的薄荷品种迷迭香酸含量丰富。其中河北安国与天津位于同一纬度带,同属温带大陆性季风气候,年均温、降雨量、日照时长等基本一致,这在一定程度上致使其种质资源在天津地区生长适应性良好,植株较高,茎秆粗壮,叶片繁茂。江苏作为薄荷的传统道地产区,在长期的栽培过程中,通过自然选择或人工选育筛选出了产量较高、抗逆性好、生态适应性强的优质品种资源,推测这是其在异地引种品质仍较优的重要原因。
薄荷属于长日照植物,充足的光照可促进薄荷开花,有利于薄荷油、薄荷脑的积累,一般土壤均能栽培[5]。天津地处温带大陆性季风气候区,夏季高温干燥,气候有利于薄荷挥发油的积累。试验田土壤类型为盐化潮土,盐碱化程度较高,虽然存在泛碱、泛盐的情况,但盐碱粘粒土壤中毛细管作用在将盐、碱输送至土壤表层的同时,有效提高了土壤表层与底层的养分交换能力,使土壤肥力常新[6],能满足薄荷快速生长所需的丰富矿物质元素。李玉梅等[7]研究发现东北薄荷对混合盐胁迫具有较强的耐受性,且低浓度混合盐胁迫对东北薄荷种子萌发具有一定的促进作用,由此可见虽然薄荷本身为沼泽湿生植物,但其对黏重盐渍化土质有较强耐受,本实验引种后也发现天津盐渍化土壤较适合薄荷的生长,生物量较高。因此,基于薄荷适应性强的生物特性和药用价值高,在天津推广种植薄荷具备一定可行性和经济价值。目前,在薄荷种质研究上主要重视产油量较高的薄荷品种的收集和保存,却忽略抗性资源的收集的情况。因此,在本实验的基础上,应进一步扩大试验面积,考察不同品种的抗逆性、抗病性,加强对野生资源的收集和研究。
5 结论本研究收集的薄荷品种丰富,具有多样性,有较大的挖掘和应用价值,为薄荷选种育种提供了充足的材料。其中江苏盐城和河北安国的薄荷品种种质优良,药效物质含量丰富,挥发油含量远远满足药典要求,生物量较大,产量高,在天津盐渍化土壤引种后生长适应性强,经济性状好,在天津推广引种具备一定可行性。
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