不同产地防风色原酮含量与土壤因子的关系

    郭旭, 田新, 郝佳, 王云贺, 杨利民, 韩梅, 韩忠明

    郭旭, 田新, 郝佳, 等. 不同产地防风色原酮含量与土壤因子的关系[J]. 华南农业大学学报, 2020, 41(4): 30-37. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.201911014
    引用本文: 郭旭, 田新, 郝佳, 等. 不同产地防风色原酮含量与土壤因子的关系[J]. 华南农业大学学报, 2020, 41(4): 30-37. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.201911014
    GUO Xu, TIAN Xin, HAO Jia, et al. Relationships between Saposhnikovia divaricata chromone content and soil factors in different regions[J]. Journal of South China Agricultural University, 2020, 41(4): 30-37. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.201911014
    Citation: GUO Xu, TIAN Xin, HAO Jia, et al. Relationships between Saposhnikovia divaricata chromone content and soil factors in different regions[J]. Journal of South China Agricultural University, 2020, 41(4): 30-37. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.201911014

    不同产地防风色原酮含量与土壤因子的关系

    基金项目: 国家重点研发计划(2019YFC1710700);吉林省教育厅“十三五”科学技术研究规划 (JJKH20190936KJ) ;吉林省市场监督管理厅标准化战略科研专项(BZKY1902)
    详细信息
      作者简介:

      郭旭(1994—),男,硕士研究生,E-mail: 2674730665@qq.com

      通讯作者:

      韩忠明(1979—),男,副教授,博士,E-mail: hanzm2008@126.com

    • 中图分类号: R282.4

    Relationships between Saposhnikovia divaricata chromone content and soil factors in different regions

    • 摘要:
      目的 

      分析防风药效成分与土壤因子的相关性,筛选影响药效成分的主导因子。

      方法 

      利用HPLC法测定16个产地2年生防风根中4种色原酮(升麻素苷、升麻素、5−O−甲基维斯阿米醇苷、亥茅酚苷)含量,测定根际土壤15种土壤因子,通过相关性分析、聚类分析和多重线性回归分析研究防风色原酮含量与土壤因子的关系。

      结果 

      产自河北大屯乡、河北金沟屯、山东烟台、吉林白城和内蒙文钟镇的防风色原酮含量较高,其他10个产地的稍低,宁夏隆德的最低;防风色原酮总量与土壤电导率、有效磷含量和有效钙含量呈显著负相关(P<0.05),与有效锰含量呈显著正相关(P<0.05)。将16个产地分为四大产区:吉林长春产区、山东烟台产区、宁夏隆德产区和其他产区(包括内蒙古、河北、辽宁等)。有效磷、有效锰和全磷含量可以解释防风总色原酮信息的71.8%。

      结论 

      不同产地防风药材有效成分含量具有显著差异,在药材有效成分形成过程中土壤有效磷和有效锰起重要作用。

      Abstract:
      Objective 

      To study the correlations between soil factors and effective components of Saposhnikovia divaricata, and screen out the leading factors affecting medicinal ingredients.

      Method 

      The contents of four kinds of chromone (prim-O-glucosylcimifugin, cimifugin, 5-O-methylvisamminol, sec-O-glucosylhamaudol) in two-year-old S.divaricata from 16 regions were determined by HPLC , and 15 soil factors in rhizosphere soil were measured The relationships between chromone contents of S.divaricata and soil factors were studied by correlation analysis, cluster analysis and multiple linear regression analysis.

      Result 

      S.divaricata of Datun Town in Hebei, Jingoutun in Hebei, Yantai in Shandong, Baicheng in Jilin and Wenzhong Town in Inner Mongolia had higher chromone contents. S.divaricata of Longde in Ningxia had the lowest content while S. divaricata in other ten regions had the medium chromone contents. The total chromone content of S.divaricata was significantly negatively correlated with soil conductivity, available phosphorus content and available calcium content (P<0.05), and positively correlated with available manganese content (P<0.05). The 16 regions were divided into four production areas including production area of Changchun in Jilin, production area of Longde in Ningxia, production area of Yantai in Shandong and other production areas (including Inner Mongolia, Hebei, Liaoning, etc.). Available phosphorus, available manganese and total phosphorus contents could explained 71.8% of the information of total chromone inS. divaricata .

      Conclusion 

      There are significant differences in the qualities of S.divaricata from different regions. Available phosphorus and available manganese may play important roles in the formation of effective components of S. divaricata .

    • 自噬是真核生物体内一种重要的分解代谢过程。错误折叠的蛋白或受损的细胞器被自噬体包裹运输至液泡,在液泡腔中被水解酶降解[1]。分解产物会被储存于液泡,或被运输回细胞质中重复利用[2]。在模式植物拟南芥Arabidopsis thaliana中,现已鉴定到大约40个自噬相关基因ATGs(Autophagy-related genes),且大部分ATGs对自噬体的形成是必需的[3-4]

      研究发现,过表达ATGs可以增强植物的环境适应性。自噬作为物质循环途径之一,对氮素的再利用和营养饥饿的抵抗至关重要。过表达AtATG8aAtATG8eAtATG8fAtATG8g的拟南芥植株氮素再活化能力增强,转基因植株中有更多的氮素从衰老叶片中活化并运输到种子中,从而使种子的蛋白质含量显著提高[5]。拟南芥中异源过表达水稻OsATG8b或苹果MdATG18a均可以增强拟南芥对氮饥饿或碳饥饿的耐受性[6-8]。自噬过程也是植物抗旱、抗盐的关键途径之一。在干旱条件下,过表达MdATG18aMdATG8i的苹果植株,以及异源过表达香蕉MaATG8f的拟南芥植株,都表现出更强的耐干旱能力,而且在这些过表达植株中,光合效率提高,可溶性糖和氨基酸的积累量明显增加[9-11]。在高盐环境下,过表达MdATG10苹果植株的根系具有更强的水分吸收能力,植株能够保持较高的光合效率从而维持生长[12]。除此之外,过表达MdATG18a的苹果植株不仅对碱性和高温等不良环境的耐受力增强,而且对斑褐病的免疫力也明显提高[13-15]

      自噬相关蛋白ATG7通过催化ATG8-ATG3偶联物的形成激活ATG8的脂化作用,被认为是自噬过程中的关键限速因子之一[16]atg7缺失突变体不能形成自噬体,在碳/氮饥饿条件下生长受阻,叶片早衰,繁殖能力下降[2, 17]。过表达AtATG7的拟南芥植株自噬活性显著提高,转基因植株不仅具有衰老延缓、生物量和产量提高、种子含油量增加等优势,而且对病原菌的抗性也明显增强[16]

      苜蓿Medicago spp.是一种广泛种植的饲料作物,同时也是豆科模式植物之一[18]。通过过表达苜蓿ATGs使自噬活性水平提高,是改善苜蓿农艺性状的一种潜在手段。然而苜蓿ATGs的生物学功能是否保守,以及其对植物的抗逆能力是否有促进作用在很大程度上仍然未知。本文以蒺藜苜蓿Medicago truncatula中关键的自噬相关基因MtATG7为研究对象,构建拟南芥异源过表达MtATG7的稳定遗传植株,并在碳/氮饥饿条件下进行表型分析。本研究旨在为利用MtATG7基因改良苜蓿和其他植物的农艺性状提供理论依据。

      拟南芥生态型为Columbia,拟南芥T-DNA插入的自噬功能缺陷突变体atg7-3(SAIL_11_H07)和GFP-ATG8e植株为Chen等保存[19],通过杂交得到atg7-3×GFP-ATG8e纯和植株,构建35S::MtATG7-NOS过表达载体,通过农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导侵染Col、atg7-3atg7-3×GFP-ATG8e的过表达株系获得MtATG7-oxatg7/MtATG7MtATG7/atg7-3/GFP-ATG8e转基因植株。

      蒺藜苜蓿生态型为A17。

      培养条件:光暗周期为16 h光照/8 h黑暗,温度为22 ℃,光照强度为120 µmol·m−2·s−1

      以蒺藜苜蓿cDNA为模板,利用常规PCR方法扩增MtATG7基因的编码序列(2097 bp)。分别在上、下游引物中引入BamHI和PstI的酶切位点,通过BamHI/PstI双酶切插入到双元表达载体pCambia1300,使用无缝克隆试剂盒(金沙生物,SC612)进行连接,完成携带35S::MtATG7的植物表达载体构建。使用农杆菌GV3101介导的花序浸泡法[20]转化拟南芥Col-0、atg7-3atg7-3×GFP-ATG8e植株。将转基因拟南芥T0代种子在含有25 mg/L潮霉素的筛选培养基上经过3代筛选获得6个纯合株系,选取2个代表株系用于后续试验。所有构建均经测序验证正确,构建引物信息见表1

      表  1  PCR特异性引物序列
      Table  1.  Specific primers used for PCR
      引物类型
      Primer type
      引物名称
      Primer name
      引物序列(5′→3′)
      Primer sequence
      目的基因引物
      Target gene primer
      MtATG7-F gaacacgggggactGGATCCATGGCTTTGCTCCAATTTAT
      MtATG7-R AATGTTTGAACGATCTGCAGTCATATTTCAAAACAATCTT
      自噬突变体鉴定引物
      Autophagy mutant identification primer
      atg7-F TCTCTTGTTGGTCAAGCCTC
      atg7-R CATTGTTGGTCTAGAGTTCG
      LB1 GCCTTTTCAGAAATGGATAAATAGCCTTGCTT
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      通过Phytozomev13网站(https://phytozome-next.jgi.doe.gov/)查询不同物种中ATG7基因的氨基酸序列,利用Pfam数据库(http://pfam.xfam.org/search/sequence)分析不同物种ATG7基因的保守基序;利用MEGA11软件构建系统发育树。

      缺碳处理:将在1/2MS培养基平板上生长11 d的拟南芥幼苗,转移至无糖1/2MS培养基平板上,并放置于黑暗环境下培养使植物不能进行光合作用,继续培养9 d后进行表型观察和拍照。缺碳存活率的测定:将土中生长3周的拟南芥植株转移至黑暗条件下培养7 d,随后转移到正常生长条件下恢复8 d,统计植株存活率。试验经3次生物学重复。

      拟南芥幼苗在正常1/2MS培养基平板上生长11 d后,转移至缺氮1/2MS培养基平板上,继续培养7 d后进行表型观察和拍照。

      取适量拟南芥幼苗称量鲜质量,加入2 mL N,N−二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide, DMF),4 ℃遮光提取2 d,每个样品设3个生物学重复。按以下公式计算叶绿素含量:叶绿素浓度= 20.21×D645 nm+8.02×D663 nm,叶绿素含量=叶绿素浓度×提取液体积×稀释倍数/样品鲜质量。

      取适量2周龄的拟南芥幼苗,整株取样至2 mL离心管中,经液氮速冻后,用均质破碎仪研磨样品。加入200 μL RIPA Buffer并充分振荡混匀,4 ℃放置10 min;4 ℃、12000 r·min−1离心 30 min,吸取上清。蛋白溶液经95 ℃加热5 min后,使用变性聚丙烯酰胺凝胶(SDS-PAGE)进行电泳分离。使用PVDF膜,在4 ℃条件下恒电流200 mA转膜120 min。将膜置于质量分数为5%的脱脂奶粉中封闭1 h,然后使用Anti-GFP(Invitrogen A11122)抗体4 ℃孵育过夜。1×TBST洗膜3次后孵育二抗2 h。1×TBST溶液重复洗膜3次,将PVDF膜放至干净的培养皿中,用显色液试剂盒进行显色后,使用化学发光成像仪拍照保存。

      试验所得数据使用统计软件SPSS 19.0进行分析,其中叶绿素含量测定数据n=8,存活率数据n=3,样品之间差异采用单因素方差分析和LSD多重比较方法进行统计检验,P<0.05视为差异显著,数据用平均值±标准差表示。

      为了解蒺藜苜蓿MtATG7的进化特征和生物学功能,本研究对MtATG7的氨基酸序列与拟南芥等其他植物的同源基因构建了系统发育树,并分析了MtATG7及其同源基因的序列相似性。结果表明,在分析的15种植物中,蒺藜苜蓿的ATG7与红车轴草Trifolium pratense、鹰嘴豆Cicer arietinumATG7亲缘关系最近,与模式植物拟南芥的亲缘关系相对较远。利用Pfam数据库中对ATG7的氨基酸序列进行结构域分析,发现在所有15种植物中都具有典型的ATG7特征结构域,说明ATG7的功能很可能是高度保守的(图1)。

      图  1  不同植物ATG7基因的系统发育树分析和保守结构域预测
      Figure  1.  Phylogenetic tree analysis and domain prediction of ATG7 gene from different species

      根据MtATG7的DNA序列设计PCR引物,以蒺藜苜蓿的cDNA为模板进行PCR扩增(表1)。PCR产物经琼脂糖凝胶电泳后得到约2000 bp的特异条带,与2097 bp的MtATG7编码序列长度吻合,说明MtATG7基因扩增成功(图2A)。进一步使用无缝克隆方法,将MtATG7序列连接到表达载体上,构建了35S::MtATG7双元过表达载体(图2B)。在农杆菌介导下,通过花序浸泡法分别侵染拟南芥野生型(Col)、atg7-3atg7-3/GFP-ATG8e植株,获得了多个独立的过表达株系,包括MtATG7-OXatg7/MtATG7atg7-3/MtATG7/GFP-ATG8e植株。每个基因型植株挑选两个纯合的株系进行后续试验。

      图  2  MtATG7过表达载体的构建
      A:苜蓿MtATG7基因的克隆;B:35S::MtATG7过表达载体的菌落PCR结果,M:Trans2K Plus II DNA Marker,1~10:菌落;目标条带大小为2097 bp左右
      Figure  2.  Construction of MtATG7 overexpression vector
      A: Cloning of MtATG7 gene in Medicago; B: Colony PCR results of 35S::MtATG7 overexpression vector, M: Trans2KPlus II DNA Marker, 1−10: Colony; The target band size is about 2097 bp

      将苗龄11 d的转基因植株转移至无糖培养基上,并放置在黑暗环境下培养,使植物光合作用停止并产生碳饥饿。在缺碳胁迫条件下,atg7幼苗的叶片明显变黄并伴随白化现象,但野生型Col与互补植株atg7/MtATG7#1,atg7/MtATG7#2的叶片仍呈现绿色,说明MtATG7能够挽救atg7突变体的生长缺陷表型(图3A、3B)。过表达植株MtATG7-OX#1和MtATG7-OX#2和野生型的叶片一样都保持相对嫩绿。对缺碳胁迫前后的幼苗进行叶绿素含量的测定,结果显示缺碳胁迫后,atg7突变体的叶绿素含量和野生型相比显著下降,但异源转基因的atg7/MtATG7植株和atg7突变体相比叶绿素含量明显提高(图4)。该结果表明MtATG7能够互补AtATG7抵抗碳饥饿胁迫的生物学功能。

      图  3  MtATG7促进转基因拟南芥抵抗碳胁迫
      A:将苗龄11 d的野生型Col、自噬突变体atg7以及转基因atg7/MtATG7#1、atg7/MtATG#2、MtATG7-OX#1、MtATG7-OX#2拟南芥幼苗移到不含糖的1/2MS培养基中,黑暗条件下培养9 d后的表型;B:在碳胁迫9 d后分别对每个株系取2株幼苗拍照;比例尺=5 mm
      Figure  3.  MtATG7 promotes resistance to carbon starvation in transgenic Arabidopsis
      A: Phenotypes for 11-day-old wild-type Col, autophagy mutant atg7, and transgenic atg7/MtATG7#1, atg7/MtATG#2, MtATG7-OX#1, MtATG7-OX#2 Arabidopsis seedlings after transferred to sugar-free 1/2MS medium and cultured under dark conditions for 9 days; B: After 9 days of carbon starvation stress, two seedlings from each line were photographed; Scale bar = 5 mm
      图  4  碳胁迫前后的拟南芥幼苗叶绿素含量
      数据为平均值±标准差, n=8;相同处理柱子上方的不同小写字母表示各株系之间差异显著(P<0.05,LSD法)
      Figure  4.  Chlorophyll content of Arabidopsis seedling before and after carbon stress
      Data are means ± SDs, n=8; Different lowercase letters on bars of the same treatment indicate significant differences among strains (P<0.05,LSD test)

      将苗龄3周的拟南芥转移到黑暗条件下处理7 d,探究过表达MtATG7对拟南芥碳饥饿胁迫存活率的影响。研究发现,在碳饥饿胁迫下,atg7因自噬功能缺陷导致生长受到抑制,即使恢复光照也无法存活,但自噬功能正常的植株都有一定比例植株能够存活下来(图5)。值得注意的是,多个过表达MtATG7的植株,包括atg7/MtATG7#1、MtATG7-OX#1和MtATG7-OX#2,存活率和野生型Col相比都明显提高(图6)。上述结果表明过表达MtATG7基因可以提高拟南芥对碳饥饿胁迫的耐受能力。

      图  5  MtATG7促进转基因拟南芥在碳胁迫下的生存
      图中为将苗龄3周的野生型Col、自噬突变体atg7以及转基因atg7/MtATG7#1、atg7/MtATG#2、MtATG7-OX#1、MtATG7-OX#2拟南芥植株黑暗处理7 d,恢复光照8 d后的表型;比例尺=1 cm
      Figure  5.  MtATG7 promotes survival of transgenic Arabidopsis under carbon starvation
      3-week-old Arabidopsis seedlings of wild type Col, autophagy mutant atg7, and transgenic lines atg7/MtATG7#1, atg7/MtATG#2, MtATG7-OX#1, and MtATG7-OX#2 were treated in the dark for 7 days,and the phenotypes after 8 days of recovery under light are shown in the figure; Scale bar = 1 cm
      图  6  碳胁迫后的拟南芥幼苗的存活率
      统计各株系在恢复光照8 d后的存活率;柱子上方的不同小写字母表示各株系之间差异显著(P<0.05,LSD法)
      Figure  6.  Survival of Arabidopsis seedlings after carbon stress
      The survival rate of each strain after 8 days of light recovery are calculated; Different lowercase letters on bars indicate significant differences among strains (P<0.05,LSD test)

      GFP-ATG8e重组蛋白能够被自噬体降解,并释放游离的GFP,因此GFP/GFP-ATG8e比值是植物自噬活性的重要指标之一。为了探究MtATG7过表达植株是否通过自噬途径增强碳饥饿胁迫耐受性,将GFP-ATG8eatg7/GFP-ATG8e以及转基因的atg7/MtATG7/GFP-ATG8e置于碳饥饿胁迫下,并检测GFP-ATG8e蛋白的剪切活性。结果显示atg7突变体在碳饥饿胁迫下,不能产生正常的游离的GFP条带,而转基因的atg7/MtATG7/GFP-ATG8e植株的GFP-ATG8剪切活性能够恢复到接近Col的水平(图7)。以上结果表明,MtATG7能够互补拟南芥内源AtATG7的功能,自噬活性的恢复很可能是碳饥饿胁迫耐受性提高的原因。

      图  7  MtATG7使拟南芥atg7突变体的自噬活性恢复
      免疫印迹试验检测拟南芥GFP-ATG8e、atg7-3/GFP-ATG8e以及转基因MtATG7/atg7-3/GFP-ATG8e的GFP剪切活性;上样量对照为丽春红染色的Rubisco蛋白
      Figure  7.  MtATG7 restores autophagy activity of atg7 mutant in Arabidopsis
      Western blot was used to detect the GFP cleavage activities of GFP-ATG8e, atg7-3/ ATG8e and MtATG7/atg7-3/ATG8e; Rubisco protein with ponceau staining was used as the loading control

      将苗龄11 d的MtATG7过表达植株转移至缺氮培养基上培养,结果表明,在缺氮处理后atg7和野生型相比叶片明显变黄,叶绿素含量下降(图89)。而互补植株atg7/MtATG7的叶绿素含量和野生型相近,说明MtATG7能够挽救atg7突变体的缺陷表型(图9)。其中atg7/MtATG7#1和MtATG7-OX#1两个株系在缺氮处理后,几乎所有植株的叶片仍然保持绿色,而野生型已有少量植株开始发紫(图8A、8B)。叶绿素测量结果也表明,atg7/MtATG7#1和MtATG7-OX#1两个株系的叶绿素含量和野生型相比有轻微增加(图9)。

      图  8  MtATG7促进转基因拟南芥抵抗氮胁迫
      A:将苗龄11 d的野生型Col、自噬突变体atg7以及转基因atg7/MtATG7#1、atg7/MtATG#2、MtATG7-OX#1、MtATG7-OX#2拟南芥幼苗移入缺氮的1/2MS培养基中培养7 d后的表型;B:在氮胁迫7 d后分别对每个株系取2株幼苗拍照;比例尺=5 mm
      Figure  8.  MtATG7 promotes resistance to nitrogen starvation in transgenic Arabidopsis
      A: Phenotypes for 11-day-old wild-type Col, autophagy mutant atg7, and transgenic atg7/MtATG7#1, atg7/MtATG#2, MtATG7-OX#1, MtATG7-OX#2 Arabidopsis seedlings after transferred to nitrogen-deficient 1/2MS medium and cultured for 7 days; B: After 7 days of nitrogen starvation stress, two seedlings from each line were photographed; Scale bar = 5 mm
      图  9  氮胁迫前后的拟南芥幼苗叶绿素含量
      数据为平均值±标准差, n=8;相同处理柱子上方的不同小写字母表示各株系之间差异显著(P<0.05,LSD法)
      Figure  9.  Chlorophyll content of Arabidopsis seedlings before and after N stress
      Data are means ± SDs, n=8; Different lowercase letters on bars of the same treatment indicate significant differences among strains (P<0.05,LSD test)

      碳元素是糖类物质和蛋白质分子的基础,对植物体内能量和物质的稳态至关重要。一方面,植物遭受短期碳饥饿时,细胞自噬能够降解储存于叶片中的瞬时淀粉,为细胞提供额外的能量以渡过逆境[21];另一方面,在长期碳饥饿时,细胞自噬能够降解叶绿体及其中的蛋白质,维持重要组织的氨基酸供应,从而提高植物的生存能力[22]。氮元素是氨基酸、核苷酸、叶绿素的重要组成成分,也是植物生存所必需的元素之一。在低氮条件下,细胞自噬能够将衰老叶片中的氮素分解再活化,使之能够被运输至新生叶片,实现生长发育效率的最大化;同时氮素的再活化也是种子成熟的关键步骤之一[23]

      本研究发现MtATG7蛋白具有保守的ATG7特征结构域,异源过表达MtATG7能够改善atg7突变体在碳/氮饥饿条件下的叶片早衰性状,而且在缺碳胁迫下MtATG7过表达植株的存活率显著提高,从野生型的55.5%提高至85.2%~92.6%。缺碳条件下,MtATG7能够使atg7突变体的自噬剪切活性恢复,说明MtATG7能够参与拟南芥自噬途径的调控。ATG7是植物自噬过程的限速酶之一,在自噬过程中分别和ATG12、ATG8结合,激活ATG8的脂化过程[24],因此MtATG7很可能通过提高植物自噬水平,使碳/氮饥饿的耐受能力提高。在拟南芥中,ATG7和许多叶片衰老标记基因,例如MYB2NAPSAG12NYE1的表达存在明显关联性,表明ATG7也是植物叶片衰老调控的枢纽之一[25]。在碳/氮饥饿条件下,MtATG7过表达植株叶绿素含量下降的速度减慢,该结果暗示MtATG7还可能通过抑制衰老相关基因的表达,使植物叶片的衰老延迟。

      虽然MtATG7基因在参与自噬过程当中具有保守性,但是在不同植物中,自噬途径所影响的生理过程仍然存在特殊性。例如在正常生长条件下,自噬途径的缺失对拟南芥生长和繁殖几乎没有影响;但是在水稻和烟草中,自噬途径受阻会导致其育性明显降低,结实率下降,同时水稻的抽穗时间明显延迟[26-27]。因此过表达MtATG7基因在苜蓿和拟南芥中对抗逆性状的影响是否存在差异,是今后值得探究的课题。

    • 图  1   不同产地防风色原酮总量与根际土壤因子的聚类分析

      I、II、III是在欧式距离15~20分类,A、B、C、D是在欧氏距离5~10分类,①和②是在欧氏距离0~5分类;LCB:辽宁边杖子,LCH:辽宁黄台子,NCX:内蒙汐子镇,LCD:辽宁东碾子沟,NCT:内蒙唐家窝铺,HCD:河北大屯乡,HCJ:河北金沟屯,NMY:内蒙杨家营子,NCD:内蒙大明镇,GSL:甘肃兰州,NCW:内蒙文钟镇,JLB:吉林白城,NMN:内蒙牛营子,SDY:山东烟台,NXL:宁夏隆德,JLC:吉林长春

      Figure  1.   Cluster analyses between Saposhnikovia divaricata total chromone content and rhizosphere soil factors in different regions

      I, II and III were divided between Euclidean distance 15–20; A, B, C and D were divided between Euclidean distance 5–10; ① and ② were divided between Euclidean distance 0–5; LCB: Bianzhangzi in Liaoning, LCH: Huangtaizi in Liaoning, NCX: Xizi Town in Inner Mongolia, LCD: Dongnianzigou in Liaoning, NCT: Tangjiawopu in Inner Mongolia, HCD: Datun Town in Hebei, HCJ: Jingoutun in Hebei, NMY: Yangjiayingzi in Inner Mongolia, NCD: Daming Town in Inner Mongolia, GSL: Lanzhou in Gansu, NCW: Wenzhong Town in Inner Mongolia, JLB: Baicheng in Jilin, NMN: Niuyingzi in Inner Mongolia, SDY: Yantai in Shandong, NXL: Longde in Ningxia, JLC: Changchun in Jilin

      图  2   防风色原酮总量回归标准化残差的标准P-P

      Figure  2.   StandardP-P chart for regressive standardized residuals of Saposhnikovia divaricata total chromone content

      表  1   防风药材采集地信息

      Table  1   Information of collection places of Saposhnikovia divaricata

      产地 Region 经度 Longitude 纬度 Latitude 海拔/m Altitude
      河北大屯乡 Datun Town in Hebei E117°27′48″ N41°1′5″ 520
      河北金沟屯 Jingoutun in Hebei E117°28′31″ N41°1′12″ 560
      山东烟台 Yantai in Shandong E121°38′24″ N37°26′41″ 50
      宁夏隆德 Longde in Ningxia E106°1′46″ N35°35′1″ 600
      吉林长春 Changchun in Jilin E125°27′15″ N43°46′20″ 251
      甘肃兰州 Lanzhou in Gansu E103°24′33″ N35°15′43″ 2 424
      吉林白城 Baicheng in Jilin E122°45′46″ N45°19′46″ 230
      辽宁东碾子沟 Dongnianzigou in Liaoning E119°55′54″ N40°59′17″ 641
      辽宁边杖子 Bianzhangzi in Liaoning E119°78′3″ N41°36′4″ 540
      辽宁黄台子 Huangtaizi in Liaoning E118°50′44″ N42°6′52″ 650
      内蒙大明镇 Daming Town in Inner Mongolia E119°11′59″ N41°35′14″ 550
      内蒙唐家窝铺 Tangjiawopu in Inner Mongolia E119°24′5″ N41°34′2″ 611
      内蒙汐子镇 Xizi Town in Inner Mongolia E119°17′17″ N41°42′36″ 541
      内蒙牛营子 Niuyingzi in Inner Mongolia E118°7′9″ N42°11′47″ 720
      内蒙杨家营子 Yangjiayingzi in Inner Mongolia E118°48′44″ N42°9′5″ 620
      内蒙文钟镇 Wenzhong Town in Inner Mongolia E118°53′1″ N42°7′18″ 640
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      表  2   不同产地防风产量及色原酮含量1)

      Table  2   Chromone contents and yeilds of Saposhnikovia divaricata from different regions

      产地
      Region
      w /(mg·g−1) 单株产量/g
      Yield per plant
      单株色原酮
      总量/mg
      Total chromone
      content per plant
      升麻素苷
      Prim-O-
      glucosylcimifugin
      升麻素
      Cimifugin
      5−O−甲基维斯
      阿米醇苷
      5-O-methylvisamminol
      亥茅酚苷
      Sec-O-glucosylhamaudol
      总色原酮
      Total chromone
      HCD 4.007±0.15a 0.213±0.01c 4.838±0.27b 0.112±0.01abc 9.170±0.42a 8.869±0.04de 81.329±0.37a
      HCJ 2.428±0.07d 0.080±0.01gh 2.663±0.13cd 0.139±0.01abc 5.310±0.21d 9.002±0.02d 47.801±0.12c
      SDY 3.272±0.07c 1.113±0.02a 4.930±0.15ab 0.225±0.02a 9.539±0.24a 6.302±0.13h 60.115±1.25b
      NXL 0.634±0.02i 0.002±0.01k 0.629±0.02i 0.164±0.03abc 1.430±0.05i 8.667±0.05ef 12.394±0.07l
      JLC 1.095±0.15g 0.266±0.03b 1.844±0.31e 0.042±0.01c 3.238±0.42fg 7.750±0.12g 25.095±0.40ij
      GSL 2.042±0.03e 0.195±0.01d 1.096±0.01h 0.199±0.05ab 3.512±0.01ef 9.458±0.08c 33.216±0.29g
      JLB 2.356±0.21d 0.040±0.01j 5.232±0.48a 0.099±0.01abc 7.724±0.68b 5.777±0.18i 44.622±1.39d
      LCD 1.405±0.03f 0.084±0.01gh 1.240±0.03gh 0.054±0.01bc 2.783±0.05gh 10.262±0.09b 28.559±0.26h
      LCB 1.485±0.02f 0.112±0.01f 1.804±0.03e 0.074±0.01bc 3.475±0.05ef 11.025±0.11a 38.312±0.39e
      LCH 1.477±0.03f 0.082±0.01gh 2.353±0.07d 0.039±0.03c 3.958±0.10e 9.359±0.19c 37.043±0.75ef
      NCD 1.012±0.04g 0.077±0.01h 1.392±0.04fgh 0.229±0.24a 2.534±0.08h 8.475±0.12f 21.476±0.30k
      NCT 0.803±0.03h 0.040±0.01j 1.642±0.10ef 0.031±0.01c 2.518±0.14h 9.443±0.12c 23.777±0.30j
      NCX 1.143±0.01g 0.060±0.01i 2.577±0.02cd 0.081±0.01abc 3.860±0.03e 9.332±0.18c 36.022±0.70f
      NMN 1.013±0.08g 0.097±0.01fg 1.367±0.23fgh 0.033±0.01c 2.504±0.31h 8.476±0.17f 21.224±0.43k
      NMY 1.171±0.10g 0.158±0.01e 1.579±0.06efg 0.052±0.01bc 3.025±0.10fgh 8.584±0.37ef 25.967±1.11i
      NCW 3.682±0.04b 0.189±0.01d 2.801±0.04c 0.083±0.01abc 6.765±0.07c 6.534±0.15h 44.203±0.99d
       1)HCD:河北大屯乡,HCJ:河北金沟屯,SDY:山东烟台,NXL:宁夏隆德,JLC:吉林长春,GSL:甘肃兰州,JLB:吉林白城,LCD:辽宁东碾子沟,LCB:辽宁边杖子,LCH:辽宁黄台子,NCD:内蒙大明镇,NCT:内蒙唐家窝铺,NCX:内蒙汐子镇,NMN:内蒙牛营子,NMY:内蒙杨家营子,NCW:内蒙文钟镇;同列数据后的不同小写字母表示不同产地间差异显著(P<0.05,单因素方差分析)
       1)HCD: Datun Town in Hebei, HCJ: Jingoutun in Hebei, SDY: Yantai in Shandong, NXL: Longde in Ningxia, JLC: Changchun in Jilin, GSL: Lanzhou in Gansu; JLB: Baicheng in Jilin, LCD: Dongnianzigou in Liaoning, LCB: Bianzhangzi in Liaoning, LCH: Huangtaizi in Liaoning, NCD: Daming Town in Inner Mongolia, NCT: Tangjiawopu in Inner Mongolia, NCX: Xizi Town in Inner Mongolia, NMN: Niuyingzi in Inner Mongolia, NMY: Yangjiayingzi in Inner Mongolia, NCW: Wenzhong Town in Inner Mongolia; Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different regions(P<0.05,one-way ANOVA)
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      表  3   不同产地土壤因子1)

      Table  3   Soil factors of different regions

      产地
      Region
      pH 电导率
      Conductivity
      w/% w(TP)/
      (g·kg−1)
      w/(mg·kg−1)
      水分 Water OM TN AN AP AK ACa AMg AFe ACu AZn AMn
      HCD 8.17 90.90 6.01 0.24 0.07 0.93 71.00 19.01 45.84 577.57 87.47 2.15 0.65 1.81 5.14
      HCJ 8.23 98.93 6.50 0.23 0.04 1.29 73.60 16.06 68.60 550.68 99.70 2.24 0.55 1.49 4.25
      SDY 7.79 74.30 7.75 0.74 0.04 0.27 66.51 2.77 53.94 325.68 83.20 12.74 1.36 2.49 1.90
      NXL 8.57 122.30 7.64 1.25 0.11 1.05 115.51 21.68 131.09 1 303.58 128.46 7.24 1.02 0.91 1.45
      JLC 8.41 158.60 8.25 2.59 0.10 0.54 113.18 37.13 718.85 586.08 118.72 6.59 0.98 0.93 4.06
      GSL 7.46 93.30 12.96 4.09 0.32 1.03 282.35 24.37 118.24 911.68 152.05 31.19 1.19 2.25 2.47
      JLB 8.45 112.80 4.54 2.34 0.23 0.38 148.18 17.83 133.60 826.22 104.33 4.68 0.77 0.80 2.16
      LCD 8.76 95.30 6.64 1.02 0.09 0.45 37.38 32.68 106.72 758.03 85.13 2.98 1.12 0.67 0.80
      LCB 8.60 124.30 7.45 2.48 0.07 0.52 92.18 17.94 126.41 676.61 104.26 3.26 1.44 0.76 1.59
      LCH 8.75 123.00 8.51 2.23 0.07 0.53 81.68 47.46 134.13 669.33 97.33 0.97 0.87 0.84 1.19
      NCD 8.57 94.10 4.75 2.55 0.01 0.58 224.01 36.92 103.25 673.07 119.63 3.43 1.05 1.90 2.94
      NCT 8.81 116.13 6.44 1.52 0.08 0.37 81.68 19.30 101.27 758.03 85.13 2.31 0.97 0.42 0.93
      NCX 8.66 136.40 11.49 0.88 0.09 0.74 78.18 28.18 90.53 661.80 100.80 3.59 1.22 2.26 0.59
      NMN 8.87 113.10 10.86 1.42 0.05 0.29 103.85 27.69 88.72 966.56 115.80 1.18 1.01 0.38 1.28
      NMY 8.86 115.70 4.36 0.44 0.06 0.52 54.85 15.57 82.67 609.47 105.85 1.36 1.24 0.80 1.00
      NCW 8.81 122.03 3.71 2.48 0.07 0.54 281.18 39.65 110.46 834.33 103.72 2.13 0.92 0.89 0.67
       1)HCD:河北大屯乡,HCJ:河北金沟屯,SDY:山东烟台,NXL:宁夏隆德,JLC:吉林长春,GSL:甘肃兰州,JLB:吉林白城,LCD:辽宁东碾子沟,LCB:辽宁边杖子,LCH:辽宁黄台子,NCD:内蒙大明镇,NCT:内蒙唐家窝铺,NCX:内蒙汐子镇,NMN:内蒙牛营子,NMY:内蒙杨家营子,NCW:内蒙文钟镇;OM:有机质,TN:全氮,TP:全磷,AN:碱解氮,AP:有效磷,AK:有效钾,ACa:有效钙,AMg:有效镁,AFe:有效铁,ACu:有效铜,AZn:有效锌,AMn:有效锰
       1)HCD: Datun Town in Hebei, HCJ: Jingoutun in Hebei, SDY: Yantai in Shandong, NXL: Longde in Ningxia, JLC: Changchun in Jilin, GSL: Lanzhou in Gansu, JLB: Baicheng in Jilin, LCD: Dongnianzigou in Liaoning, LCB: Bianzhangzi in Liaoning, LCH: Huangtaizi in Liaoning, NCD: Daming Town in Inner Mongolia, NCT: Tangjiawopu in Inner Mongolia, NCX: Xizi Town in Inner Mongolia, NMN: Niuyingzi in Inner Mongolia, NMY: Yangjiayingzi in Inner Mongolia, NCW: Wenzhong Town in Inner Mongolia; OM: Organic matter, TN: Total nitrogen, TP: Total phosphorus, AN: Alkali-hydrolyzed nitrogen, AP: Available phosphorus, AK: Available potassium, ACa: Available calcium, AMg: Available magnesium, AFe: Available iron, ACu: Available copper; AZn: Available zinc, AMn: Available manganese
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      表  4   防风色原酮含量及产量与土壤因子的相关性分析1)

      Table  4   Correlation analyses of chromone contents and yields of Saposhnikovia divaricata with soil factors

      因子
      Factor
      X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15
      Y1 −0.259 −0.641* −0.683** −0.354 −0.028 −0.039 0.161 −0.585* −0.296 −0.512 −0.309 0.188 −0.319 0.526 0.625*
      Y2 0.072 −0.550* −0.503 −0.211 −0.212 −0.128 −0.306 −0.548* −0.093 −0.562* −0.272 0.320 0.382 0.548* 0.068
      Y3 −0.492 −0.326 −0.426 −0.336 −0.043 −0.191 −0.218 −0.565* −0.177 −0.516 −0.509 −0.096 −0.343 0.233 0.408
      Y4 0.029 −0.649* −0.450 0.107 0.185 0.207 0.241 −0.735 −0.287 −0.033 0.179 0.533* 0.381 0.341 0.126
      Y −0.378 −0.512 −0.575* −0.356 −0.033 −0.136 −0.095 −0.628* −0.227 −0.559* −0.440 0.063 −0.283 0.405 0.694*
      Z1 0.253 0.264 0.136 0.059 −0.122 −0.105 0.275 0.312 −0.164 0.166 0.029 −0.083 0.207 −0.194 −0.214
      Z2 −0.134 −0.494 −0.467 −0.349 −0.031 −0.235 0.153 −0.417 −0.270 −0.598* −0.483 0.020 −0.297 0.479 0.540*
       1)X1:水分含量,X2:pH,X3:电导率,X4:有机质含量,X5:全氮含量,X6:碱解氮含量,X7:全磷含量,X8:有效磷含量,X9:有效钾含量,X10:有效钙含量,X11:有效镁含量,X12:有效铁含量,X13:有效铜含量,X14:有效锌含量,X15:有效锰含量;Y1:升麻素苷含量, Y2:升麻素含量, Y3:5−O−甲基维斯阿米醇苷含量,Y4:亥茅酚苷含量,Y:色原酮总量; Z1:单株产量, Z2:单株色原酮总量;“*”表示在0.05水平显著相关,“**”表示在0.01水平显著相关(双尾检测)
       1)X1: Moisture content, X2: pH, X3: Conductivity, X4: Organic matter content, X5: Total nitrogen content, X6: Alkali-hydrolyzed nitrogen content, X7: Total phosphorus content, X8: Available phosphorus content, X9: Available potassium content, X10: Available calcium content, X11: Available magnesium content, X12: Available iron content, X13: Available copper content, X14: Available zinc content, X15: Available manganese content; Y1: Prim-O-glucosylcimifugin content, Y2: Cimifugin content, Y3: 5-O-methylvisamminol content, Y4: Sec-O-glucosylhamaudol content, Y: Total chromone content; Z1: Yield per plant,Z2: Total chromone content per plant; “*” indicates significant correlation at 0.05 level, “**” indicates significant correlation at 0.01 level (Double tail detection)
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      表  5   防风色原酮总量与根际土壤因子多重线性回归分析模型及模型偏回归系数1)

      Table  5   Models of multiple linear regression analyses between Saposhnikoviadivaricata total chromone content and rhizosphere soil factors and partial regression coefficients of different models

      模型 Model R R2 调整R2
      Adjusted R2
      估计的标准误差
      Estimated standardized error
      1 0.604 0.365 0.316 2.077 78
      2 0.754 0.568 0.496 1.783 11
      3 0.847 0.718 0.641 1.504 74
      模型
      Model
      项目
      Item
      B±SE β t P
      1 常量 Constant 7.644±1.335 5.726 0.000
      有效磷含量 Available phosphorus content −0.137±0.050 −0.604 −2.732 0.017
      2 常量 Constant 5.758±1.394 4.132 0.010
      有效磷含量 Available phosphorus content −0.131±0.043 −0.574 −3.018 0.011
      有效锰含量 Available manganese content −0.813±0.342 −0.452 2.377 0.035
      3 常量 Constant 7.252±1.328 5.460 0.000
      有效磷含量 Available phosphorus content −0.132±0.037 −0.579 −3.609 0.004
      有效锰含量 Available manganese content −1.206±0.331 −0.671 −3.642 0.004
      全磷含量 Total phosphorus content −3.631±1.501 −0.445 −2.419 0.034
       1)B:非标准化系数,β:标准化系数
       1) B: Unstandardized coefficient,β: Standardized coefficient
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    • [1] 孙晶波, 杨鹤, 刘岩硕, 等. 防风挥发油与其根际土壤的相关性研究[J]. 中草药, 2013, 44(7): 891-895.
      [2] 杨利民, 张永刚, 林红梅, 等. 中药材质量形成理论与控制技术研究进展[J]. 吉林农业大学学报, 2012, 34(2): 119-124.
      [3] 沈晓凤, 张琦, 严铸云, 等. 根际土壤元素有效性与丹参质量的相关性分析[J]. 中国中药杂志, 2016, 41(7): 1212-1217.
      [4] 王利丽, 张涛, 陈随清, 等. 土壤中无机元素与山茱萸药材质量的相关性分析[J]. 中药材, 2011, 34(8): 1167-1172.
      [5] 森立之. 神农本草经[M]. 上海: 银联出版社, 1995.
      [6] 杨景明, 姜华, 孟祥才. 中药防风质量评价的现状与思考[J]. 中药材, 2016, 39(7): 1678-1681.
      [7] 孙志蓉, 杜永航, 李月, 等. 防风产地及品种变迁的研究[C]//第十届中药鉴定学术会议暨WHO中药材鉴定方法和技术研讨会论文集. 西安: 中华中医药学会, 2010.
      [8] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典一部[S]. 北京: 中国医药科技出版社, 2015: 150.
      [9] 韩忠明, 王云贺, 李轶雯, 等. 防风色原酮微波辅助提取及含量动态变化研究[J]. 中药材, 2011, 34(3): 465-468.
      [10] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京: 中国农业出版社, 2005.
      [11] 宋正蕊, 陈秀梁, 熊启瑞. 不同产地当归中7种微量元素含量检测分析[J]. 中国检验检测, 2019(2): 39-40.
      [12]

      ZHANG H Z, LIU D H, ZHANG D K, et al. Quality assessment of Panax notoginseng from different regions through the analysis of marker chemicals, biological potency and ecological factors[J]. PLoS One, 2016, 11(10): e0164384. doi: 10.1371/journal.pone.0164384

      [13] 杨林林, 张涛, 杨利民, 等. 人参叶片中人参皂苷含量、关键酶基因表达和生态因子的相关性分析[J]. 华南农业大学学报, 2018, 39(3): 39-47. doi: 10.7671/j.issn.1001-411X.2018.03.007
      [14] 赵钰, 杨林林, 韩梅, 等. 北柴胡不同部位柴胡皂苷含量与其关键酶基因表达量的相关性研究[J]. 中草药, 2019, 50(10): 2433-2441. doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2019.10.026
      [15] 杨辉, 贾光林, 刘志英, 等. 不同产地甘草主要有效成分与生态因子的相关性研究[J]. 青岛农业大学学报(自然科学版), 2013, 30(4): 289-294.
      [16] 薛启, 王康才, 梁永富, 等. 氮锌互作对藿香生长、产量及有效成分的影响[J]. 中国中药杂志, 2018, 43(13): 2654-2663.
      [17] 尹海波, 张囡, 罗宏, 等. 不同产地牻牛儿苗无机元素的主成分分析和聚类分析[J]. 中国中药杂志, 2010, 35(15): 1935-1938.
      [18] 张建逵, 康廷国, 窦德强. 林下山参与园参无机元素的聚类分析和主成分分析[J]. 中草药, 2012, 43(9): 1835-1840.
      [19] 周登远, 王红梅, 崔壮, 等. 临床医学研究中的统计分析和图形表达实例讲解[M]. 北京: 北京科学技术出版社, 2017: 119-125.
      [20] 周国富, 刘金欣, 李晓娟, 等. 黄芩生态适宜性评价及生态因子对5种主要指标性成分的影响[J]. 中国实验方剂学杂志, 2016, 22(20): 28-32.
      [21] 卫昊, 郭玲玲, 李柳柳, 等. 不同海拔和光照对黄芩中7种黄酮类有效成分含量的影响[J]. 中草药, 2019, 50(6): 1472-1476. doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2019.06.032
      [22] 康传志, 周涛, 江维克, 等. 土壤基本养分及无机元素对栽培太子参药材质量的影响[J]. 中药材, 2015, 38(4): 674-678.
      [23] 孙晶波, 杨鹤, 李鑫, 等. 根际土壤化学性质对防风色原酮、香豆素含量的影响[J]. 中国实验方剂学杂志, 2013, 19(4): 88-92.
    图(2)  /  表(5)
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    出版历程
    • 收稿日期:  2019-11-11
    • 网络出版日期:  2023-05-17
    • 刊出日期:  2020-07-09

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