紫蒔藥皂苷積累和分配動(dòng)態(tài)特征

韓曉勇等

摘要：以浙江紫蒔藥蕷引紫006為材料，根據(jù)山藥生長(zhǎng)發(fā)育特性，在山藥發(fā)育進(jìn)程中測(cè)定山藥單株干物積累、皂苷積累量、含量及不同器官皂苷分配動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明：紫蒔藥生長(zhǎng)發(fā)育早期，皂苷快速積累，隨后迅速下降，之后進(jìn)入緩慢積累期，這與植株干物質(zhì)量變化趨勢(shì)一致，但與不同器官皂苷積累量變化趨勢(shì)不一致。山藥生長(zhǎng)發(fā)育早期，莖葉中皂苷積累量及分配比例均高于塊莖，之后塊莖中皂苷積累量及分配比例呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：紫蒔藥；皂苷；山藥

中圖分類號(hào)： S632.101文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）09-0217-02

收稿日期：2014-08-11

紫蒔藥（Dioscorea alata）是普通山藥的地方品種，別稱紫山藥，是山藥中的珍品，因其肉質(zhì)、表皮紅中帶紫而得名。紫山藥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，含有多種營(yíng)養(yǎng)成分，如淀粉、蛋白質(zhì)、多糖、尿囊素、氨基酸、山藥堿、皂苷等。 其中山藥皂苷可以用于治療心血管、風(fēng)濕、淋巴白血病、細(xì)胞性腦炎、皮膚病、癌癥[1]等疾病。我國(guó)是皂苷元的主要生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量約3 000 t，占世界總產(chǎn)量的60%，其中三分之二的薯蕷皂苷元直接用于出口[2]。目前我國(guó)薯蕷皂苷元生產(chǎn)面臨原料短缺、環(huán)境污染兩大問(wèn)題，對(duì)我國(guó)薯蕷皂苷元產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。山藥是一種含少量薯蕷皂苷的藥食兼用根莖類作物，具有很高的價(jià)值。研究表明，紫山藥薯蕷皂苷元含量達(dá)2.14%，可以作為薯蕷皂苷元提取的優(yōu)質(zhì)原料[3-4]。研究紫山藥中皂苷時(shí)空分布信息及源庫(kù)關(guān)系，闡明紫山藥中皂苷分布、運(yùn)輸、積累動(dòng)態(tài)對(duì)促進(jìn)我國(guó)山藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。目前，有關(guān)薯蕷皂苷在植物體內(nèi)的合成、積累、分配動(dòng)態(tài)主要集中在人參、盾葉薯蕷、黃姜及穿龍薯蕷等作物，關(guān)于山藥研究很少。桂淮5號(hào)生長(zhǎng)發(fā)育中期皂苷含量高于后期，桂淮16生長(zhǎng)發(fā)育后期皂苷含量低于中期但總體上前期含量低于后期[5]。本研究探討紫山藥發(fā)育過(guò)程中皂苷積累動(dòng)態(tài)變化特性，揭示紫山藥皂苷積累的生理機(jī)制，旨在為研發(fā)紫山藥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)生產(chǎn)技術(shù)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料為浙江紫蒔藥蕷引紫006（編號(hào)為Yzi006，紫肉），2013年4月中旬種植于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)基地，4月底開(kāi)始出芽，分別在出芽后35、50、65、95、110、125、165、180 d取單株葉、莖、塊莖鮮樣，烘干后稱質(zhì)量，同時(shí)測(cè)定其皂苷含量。

1.2皂苷含量測(cè)定及積累量計(jì)算方法

采用硫酸顯色法[6]測(cè)定皂苷含量。皂苷積累量（Q1）計(jì)算公式如下：

Q1=Q×m1。

式中：m1代表器官干質(zhì)量，g；Q代表皂苷含量，%。

2結(jié)果與分析

2.1紫蒔藥及各器官干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)特征分析

由圖1可知，紫蒔藥生育期單株干物質(zhì)量呈持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，生長(zhǎng)發(fā)育期早期變化緩慢，出苗50 d左右單株干物質(zhì)量有1個(gè)峰值，之后略降，隨后緩慢增長(zhǎng)，95 d后進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。由圖2可知，紫蒔藥生育期單株葉干物積累量波動(dòng)起伏，有2個(gè)積累高峰期，分別在出苗后50 d、110～125 d；莖干物積累量呈持續(xù)幾乎均勻的低速增長(zhǎng)趨勢(shì)，且始終低于葉片干物質(zhì)量；110 d前塊莖干物積累量增長(zhǎng)緩慢，125 d后轉(zhuǎn)入快速增長(zhǎng)期。由此可知，出苗后至110 d之前，紫蒔藥干物積累以營(yíng)養(yǎng)體葉片為主，125 d后轉(zhuǎn)為以塊莖為主。

2.2紫蒔藥山藥皂苷積累量動(dòng)態(tài)特征分析

由圖3可知，紫蒔藥生長(zhǎng)發(fā)育早期皂苷快速積累，出苗后50 d出現(xiàn)峰值，隨后迅速下降，之后再次進(jìn)入皂苷積累量增長(zhǎng)期。由圖4可知，莖、葉山藥皂苷積累量均出現(xiàn)2個(gè)峰值，第1個(gè)峰值出現(xiàn)在山藥播種后50 d，葉片第2個(gè)峰值出現(xiàn)在

播種后110 d，莖出現(xiàn)在播種后165 d；播種后125 d之前塊莖山藥皂苷積累較為緩慢，之后進(jìn)入快速積累期。由此可知，紫蒔藥莖葉的山藥皂苷積累量占比例較高，由于塊莖是主要經(jīng)濟(jì)器官，塊莖的皂苷積累增長(zhǎng)高峰期在后期，因此后期的皂苷積累是紫蒔藥栽培關(guān)注的重點(diǎn)。

由圖5可知，隨著山藥生育進(jìn)程的推進(jìn)，出苗后50 d，莖、葉山藥皂苷含量增加，之后葉片、莖皂苷含量呈下降趨勢(shì)，莖皂苷含量在125 d后再次增加。塊莖的皂苷含量則一直處于較低水平，除早期較高，之后的生育過(guò)程中塊莖山藥皂苷含量幾乎維持不變。紫蒔藥莖葉皂苷含量高，塊莖含量低，這可能與幼嫩莖葉的比例有關(guān)，推測(cè)幼嫩器官可能是紫蒔藥皂苷的主要合成器官。

2.3紫蒔藥山藥皂苷的分配動(dòng)態(tài)特征分析

由圖6可知，隨著山藥生育進(jìn)程的推進(jìn)，葉片中皂苷分配比例表現(xiàn)為：出苗后110 d之前維持在60%～70%，之后逐漸減少；莖中皂苷分配比例變化趨勢(shì)為：出苗后95 d前維持在30%～40%，之后呈現(xiàn)先降后升最后再降的動(dòng)態(tài)特征；塊莖中

皂苷分配比例呈逐漸上升趨勢(shì)，出苗后125 d后開(kāi)始進(jìn)入快速增長(zhǎng)時(shí)期。因此紫蒔藥皂苷分配表現(xiàn)為前期以莖葉為主的趨勢(shì)，后期以塊莖為主的趨勢(shì)。

3結(jié)論與討論

山藥皂苷的合成、積累是復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，其中物質(zhì)積累及皂苷在各器官的分配比例隨著塊莖發(fā)育進(jìn)程而改變。本研究結(jié)果表明，紫蒔藥生長(zhǎng)發(fā)育早期，皂苷快速積累，隨后迅速下降，之后進(jìn)入緩慢積累期，這與植株干物質(zhì)量變化趨勢(shì)一致，但與不同器官皂苷積累量變化趨勢(shì)不一致，說(shuō)明植株干物質(zhì)量變化是導(dǎo)致皂苷快速積累的主要原因。山藥生長(zhǎng)發(fā)育早期，莖葉山藥皂苷積累量及分配比例均高于塊莖，之后塊莖中積累量及分配比例呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，這與前人研究結(jié)論[5]一致，推測(cè)紫蒔藥生長(zhǎng)發(fā)育前期皂苷積累是由莖葉皂苷積累形成的，之后主要是塊莖積累形成的。塊莖是山藥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貯藏、積累的主要器官，其形成發(fā)育過(guò)程涉及各種物質(zhì)成分的積累以及相關(guān)酶活性變化。如何改變?cè)?庫(kù)關(guān)系，提高塊莖中皂苷積累和分配比例是研究重點(diǎn)。王建安研究發(fā)現(xiàn)，黃姜種植過(guò)程中使用膨大素、多效唑、烯效唑、2-4D、NAA 5種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)黃姜生長(zhǎng)、皂素含量提高均有促進(jìn)作用，但效果不如氮、磷、鉀肥料，在黃姜種植過(guò)程中使用目前常用的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，對(duì)黃姜產(chǎn)量、皂素含量的提高作用有限，合理施肥是提高皂素含量的有效手段[7]。侯艷在西洋參發(fā)根培養(yǎng)研究中發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)基中添加低濃度的6-BA、L-亮氨酸、MJA、JA有利于西洋參發(fā)根中總皂苷的積累[8]。殷劍美等應(yīng)用秸稈栽培技術(shù)促進(jìn)浙江紫蒔藥塊莖皂苷含量顯著提高[9]。因此通過(guò)調(diào)整膨大肥施用技術(shù)，增加有機(jī)肥施用和后期氮磷鉀元素的合理供給，是提高紫蒔藥塊莖皂苷含量的有效途徑。

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