NaCl濃度對鐵皮石斛次生代謝物的影響

丁久玲，席剛俊，鄭 凱，高大響，史 俊

（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇句容 212400）

鐵皮石斛（Dendrobium officinaleKimura et Migo）是中國傳統(tǒng)的珍稀中草藥，具有滋養(yǎng)陰津、補(bǔ)益脾胃、強(qiáng)筋降脂等功效，利用價(jià)值很高。土壤鹽漬化已成為全球的生態(tài)環(huán)境難題，栽種適宜的植物是鹽堿化土壤治理較有效且治本的方法。關(guān)于藥用植物用于鹽堿化土壤的研究報(bào)道較少。因此，篩選出既能適應(yīng)鹽漬化環(huán)境又不破壞營養(yǎng)成分且能獲得一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的藥用植物，不但有助于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且對鹽堿荒地的綜合開發(fā)利用具有非常重要的作用。

中藥材的品質(zhì)取決于其次生代謝物即活性成分含量的高低，主要活性成分包括黃酮、多糖、多酚、氨基酸等，活性成分含量的高低受環(huán)境因素如溫度、水分、光照、鹽脅迫等的影響，鹽脅迫會增強(qiáng)藥用植物，如三葉青、連錢草次生代謝產(chǎn)物的積累，提高其活性成分含量［1，2］。鐵皮石斛的研究多集中于栽培［3］、繁殖［4］、藥用價(jià)值［5］等方面，而鮮有鹽脅迫研究的報(bào)道［6］。本研究以鐵皮石斛為材料進(jìn)行鹽脅迫，探索鐵皮石斛有效成分在鹽堿環(huán)境下的積累特征，不僅利于促進(jìn)鐵皮石斛耐鹽種質(zhì)的鑒定和篩選，也為創(chuàng)新和擴(kuò)大鐵皮石斛種植區(qū)域提供支持，為建立和完善鹽堿地鐵皮石斛種植技術(shù)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)博園鐵皮石斛種植棚內(nèi)生長健壯、生長一致、生長滿1 年的鐵皮石斛組培苗。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將供試材料按10 cm×10 cm 株行距栽植于裝有鐵皮石斛專用基質(zhì)的栽培盤（長×寬×高=40 cm×40 cm×8 cm）內(nèi)，于采光大棚內(nèi)集中正常管理。設(shè)置5 個濃度NaCl 處理，分別為0（CK）、50（S1）、100（S2）、150（S3）、200（S4）mmol/L，各 處 理 均 以Hoagland 營養(yǎng)液為基礎(chǔ)配置，每個處理設(shè)3 個重復(fù)，每個重復(fù)3 個栽培盤。每周進(jìn)行1 次定時(shí)定量噴施，連續(xù)噴灑8 次，采用葉面噴灑的方式，噴至葉片完全濕潤且葉片往下滴水為止。2 個月后取鐵皮石斛相應(yīng)鹽脅迫下的培養(yǎng)基進(jìn)行土壤水溶性總鹽測定，取植物的中上部莖稈進(jìn)行次生代謝物質(zhì)的測定，包括氨基酸、總酚、類黃酮、總多糖含量的測定。

1.3 測定項(xiàng)目

土壤水溶性總鹽的測定采用重量法。類黃酮含量的測定采用類黃酮分光光度計(jì)試劑盒法。氨基酸含量的測定采用氨基酸分光光度計(jì)試劑盒法。總酚含量的測定采用總酚分光光度計(jì)試劑盒法，試劑盒均由蘇州科銘生物技術(shù)有限公司提供。總多糖含量的測定采用水提醇沉法提取總多糖，苯酚-硫酸法測定總多糖含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛土壤水溶性總鹽含量的影響

5 個濃度鹽脅迫處理下培養(yǎng)基的土壤水溶性總鹽含量見表1。由表1 可知，CK、S1、S2、S3、S4 水溶性 總 鹽 含 量 分 別 為3.396、3.795、4.687、5.586、5.894 g/kg。這表明隨著鹽脅迫濃度的升高，鐵皮石斛基質(zhì)中水溶性總鹽含量隨之增加。

表1 不同濃度鹽脅迫下鐵皮石斛土壤水溶性總鹽含量

2.2 不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛類黃酮含量的影響

類黃酮是廣泛存在植物體內(nèi)的次生代謝物質(zhì)，在植物生長發(fā)育、逆境脅迫抗性和人類健康方面發(fā)揮重要作用。不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛體內(nèi)類黃酮含量的影響見圖1。由圖1 可知，S1 處理的類黃酮含量最高，為6.51 mg/g，其次為S2，為6.36 mg/g，二者的類黃酮含量明顯高于其他處理；S4 處理的類黃酮含量最低，為5.12 mg/g，其次為S3，均低于CK。這表明適宜濃度鹽脅迫可以增加鐵皮石斛體內(nèi)類黃酮含量。NaCl 濃度為50～100 mmol/L 時(shí)，鐵皮石斛體內(nèi)類黃酮含量明顯增加。

圖1 不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛類黃酮含量的影響

2.3 不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛總多糖含量的影響

多糖是生物體中廣泛存在的物質(zhì)，是由醛糖或酮糖通過糖苷鍵連接而成的天然高分子多聚物，具有增強(qiáng)免疫力、降低血糖和抗衰老等作用，是中藥材價(jià)值的評價(jià)指標(biāo)。

不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛體內(nèi)總多糖含量的影響見圖2。由圖2 可知，S1 處理的總多糖含量最高，為165.66 mg/g，明顯高于其他處理；S2 處理的總多糖含量稍低于CK；S3 和S4 處理的總多糖含量明顯低于其他處理。這表明適宜濃度的鹽脅迫可明顯增加鐵皮石斛體內(nèi)總多糖含量；鹽脅迫濃度為100 mmol/L 時(shí)對鐵皮石斛中總多糖含量的影響不大；鹽脅迫濃度過高（≥150 mmol/L）時(shí)鐵皮石斛總多糖含量則會明顯降低，這可能是因?yàn)檫^高濃度的鹽脅迫會對植物本身造成一定傷害，從而影響其總多糖的合成。

圖2 不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛總多糖含量的影響

2.4 不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛氨基酸含量的影響

氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，人體食用含有氨基酸的中草藥可以提高免疫功能、改善睡眠、維持代謝，還能對肝臟疾病起到治療或輔助性治療的功效。鐵皮石斛體內(nèi)氨基酸含量在一定程度上決定著其藥用價(jià)值。

不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛體內(nèi)氨基酸含量的影響見圖3。由圖3 可知，S1 處理的氨基酸含量最高，為744.43 μg/g，其次為S2、S3 處理，三者明顯高于CK 和S4 處理；S4 處理的氨基酸含量最低，為633.47 μg/g。在適宜濃度的鹽脅迫下（50～150 mmol/L），鐵皮石斛的氨基酸含量表現(xiàn)出明顯的增加趨勢，而當(dāng)鹽脅迫濃度過高（≥200 mmol/L）時(shí)，鐵皮石斛氨基酸含量則會減少，影響其營養(yǎng)價(jià)值。

圖3 不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛氨基酸含量的影響

2.5 不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛總酚含量的影響

酚類物質(zhì)是植物體中重要的次生物質(zhì)，對植物生長發(fā)育有一定的調(diào)節(jié)作用，能夠清除自由基起到抗氧化的作用，在化妝品、食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛植物體內(nèi)總酚含量的影響見圖4。由圖4 可知，S1 和S2 處理的總酚含量明顯高于其他處理，分別為7.51、7.47 mg/g；S4 和S3 處理的總酚含量均低于CK。這表明適宜濃度的鹽處理（50～100 mmol/L）可有效提高鐵皮石斛總酚含量，濃度過高（≥150 mmol/L）時(shí)則會降低其總酚含量，嚴(yán)重影響其營養(yǎng)價(jià)值和藥用效果。

圖4 不同濃度鹽脅迫對鐵皮石斛總酚含量的影響

3 小結(jié)與討論

藥用植物存在逆境效應(yīng)，適度的逆境脅迫可以顯著促進(jìn)植物次生代謝產(chǎn)物的合成［7］。本研究中適宜濃度的鹽脅迫使鐵皮石斛體內(nèi)的類黃酮、總多糖、氨基酸和總酚含量等次生代謝物有所增加，活性成分有效提高，中藥材價(jià)值有所增強(qiáng)。

類黃酮具有較強(qiáng)的抗氧化能力，作為重要的抗氧化劑，在植物的生長發(fā)育和非生物脅迫下抵御氧化脅迫損傷發(fā)揮重要的作用［8］。同時(shí)，其作為中藥材有效成分，在抗病毒、增強(qiáng)免疫力、抗菌等方面有一定的功效。鹽脅迫處理能夠引起植物體內(nèi)類黃酮的積累［9，10］。李爽等［11］通過探討鹽脅迫對中亞濱藜的影響，認(rèn)為鹽脅迫可顯著提高中亞濱藜幼苗根尖類黃酮的含量。朱玉雪等［12］研究發(fā)現(xiàn)，藜麥體內(nèi)類黃酮含量隨NaCl 濃度升高呈先升后降趨勢，100 mmol/L NaCl 處理時(shí)類黃酮含量達(dá)到最大。本研究發(fā)現(xiàn)，在適宜濃度鹽脅迫下，鐵皮石斛次生代謝物類黃酮增加明顯，濃度太高或太低均不利于類黃酮含量的積累。在50～100 mmol/L 鹽脅迫條件下，鐵皮石斛能正常生長，可能與植物體內(nèi)積累的類黃酮有效降低活性氧有關(guān)［13，14］。

總多糖含量體現(xiàn)著鐵皮石斛品質(zhì)，也反映出其抵御鹽脅迫的能力。孟雨冉［15］研究了鐵皮石斛多糖對NaCl 處理的響應(yīng)，表明鐵皮石斛體內(nèi)多糖的含量隨NaCl 濃度的增加先升后降，說明低濃度NaCl處理有利于莖中多糖的積累，高濃度則產(chǎn)生脅迫。曹新超［16］研究表明，鐵皮石斛重度鹽脅迫后其莖葉中多糖含量有所降低，輕度鹽脅迫后，多糖總體呈上升趨勢。馬海麗等［17］研究認(rèn)為，低濃度鹽處理可以促進(jìn)甘草幼苗多糖的積累，而高濃度抑制多糖的積累。本研究發(fā)現(xiàn)，輕度鹽脅迫（NaCl 濃度為100 mmol/L）促進(jìn)鐵皮石斛總多糖含量的增加。適宜濃度的鹽脅迫促進(jìn)多糖含量增加是植物為了適應(yīng)逆境而產(chǎn)生的一種應(yīng)激響應(yīng)，植物體內(nèi)主動積累碳水化合物如多糖來保證水分正常供應(yīng)，清除一定量的自由基，從而提高植物的抗氧化及抗脅迫能力［18，19］。

中草藥中的氨基酸除具有營養(yǎng)價(jià)值外，其含量的高低還可作為中草藥藥性判別、質(zhì)量評估的依據(jù)［20，21］；鹽脅迫條件下，氨基酸是植物有效的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可保護(hù)酶和膜的結(jié)構(gòu)不被過多的Na＋和Cl-破壞，是植物適應(yīng)和抵抗鹽脅迫的重要原因［22，23］。本研究中鹽脅迫濃度為50～100 mmol/L 時(shí)鐵皮石斛生長正常，體內(nèi)氨基酸含量積累較多，在一定程度上緩解鹽脅迫造成的傷害，提高了其耐鹽性。

植物酚類物質(zhì)具有較強(qiáng)的抗氧化作用，廣泛用于藥品、營養(yǎng)保健等領(lǐng)域。適當(dāng)?shù)柠}脅迫是提高荊芥體內(nèi)酚類物質(zhì)含量的有效方法［24］；隨著鹽脅迫濃度的升高，丹參總酚含量下降［25］；隨著鹽脅迫不斷加重，三葉青葉片的多酚含量呈先升后降趨勢［1］，這與本研究結(jié)果一致，當(dāng)NaCl 濃度大于150 mmol/L時(shí)，隨著鹽脅迫濃度增加，鐵皮石斛總酚含量急劇降低，其營養(yǎng)價(jià)值和藥用效果受到嚴(yán)重影響。

研究鹽脅迫對鐵皮石斛次生代謝成分的影響，有利于鐵皮石斛在鹽漬化土地中的合理利用，并為將鹽脅迫作為誘導(dǎo)手段刺激其有效成分合成及其優(yōu)質(zhì)栽培提供理論指導(dǎo)。本研究發(fā)現(xiàn)，鐵皮石斛可以耐受一定程度鹽脅迫，其活性成分得到較大提升。因此，在實(shí)際應(yīng)用中結(jié)合鐵皮石斛耐鹽性的優(yōu)勢將其種植于低鹽脅迫環(huán)境中，既對鹽漬化土壤起到一定的改良作用，又可以提高其本身藥用價(jià)值。