早期抽薹對白芷生長發育和品質的影響

關鍵詞：白芷；早期抽薹；生長發育；品質

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.0334

中圖分類號：S567 文獻標志碼：A 文章編號：10080864（2023）12005809

中藥白芷為傘形科植物白芷[Angelicadahurica （Fisch. Ex Hoffm.） Benth. Et Hook. f.]或杭白芷[Angelica dahurica （Fisch.ex Hoffm.） Benth. etHook. f. var. formosana （Boiss.） Shan et Yuan]的干燥根，氣芳香，味辛、微苦，具有解表散寒、祛風止痛、宣通鼻竅、燥濕止帶、消腫排膿的功效，可藥食兩用，廣泛應用于中藥、香料及化妝品等領域[12]。目前所用白芷藥材均為栽培品，因其適應性強，全國很多地方均有栽培，如四川、重慶、安徽、河南、河北等地，種植歷史悠久。近年來，白芷在生產上早期抽薹問題較為嚴重，據調查，白芷主產區早期抽薹率一般在20%左右，嚴重的達50%以上，早期抽薹問題已成為白芷栽培減產、品質下降的主要原因之一。

早期抽薹也稱未熟抽薹或先期抽薹，是指植株的營養體充分長成之前就提前抽薹，進入生殖生長的現象[3]。目前，相關研究主要集中在白菜[4]、萵苣[5]、洋蔥[6]、蘿卜[7]等具有抽薹特性的蔬菜上，藥用植物上研究較少。前人研究表明，早期抽薹對藥材產量和質量影響較大[8-10]。早期抽薹防風各發育階段根的直徑不增長，折干率和單位體積的干重顯著低于非抽薹防風[11]。當歸早期抽薹會導致根中次生韌皮部與次生木質部的比例減小，肉質根木質化并空心[12]。早期抽薹對白花前胡主要成分之間的比例關系影響顯著[10]。關于早期抽薹對白芷生長發育特性和化學成分動態的變化尚缺乏分析。因此，本研究以早期抽薹和非抽薹白芷植株為對象，比較其生長過程中植株農藝性狀和根部香豆素類成分含量變化，以探究早期抽薹對白芷植株生長發育和品質的影響，為白芷早期抽薹研究及調控奠定基礎，進而為解決由于早期抽薹造成的白芷減質、減產問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

白芷植株經四川省中醫藥科學院方清茂研究員鑒定為傘形科植物杭白芷。種植于四川省遂寧市船山區唐家鄉試驗地，該地區為白芷的道地產區，位于105°31′E，30°37′N，海拔286 m。田間種植時間為2020年9月至2021年7月，采用隨機區組設計，3 次重復，種植密度行距30 cm，株距12 cm，每個小區12 m2，田間管理除不拔早期抽薹植株外，其他按當地大田管理措施進行。分別在2021年的3月22日、4月6日、4月21日、5月7日、5月25日、6月10日、6月25日、7月14日8個生長時期采樣，每個小區隨機選取長勢中等、一致的早期抽薹植株與非抽薹植株各10株帶回實驗室。

1.2 儀器與試劑

Agilent 1200 高效液相色譜儀，美國 Agilent公司；XS205 型電子分析天平（1/100 000），瑞士Mettler Toledo 股份有限公司；BSA224S 型電子分析天平（1/10 000），德國 Sartouris 股份有限公司；DL90150游標卡尺，得力集團有限公司；KQ2200型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；DHG-9240 型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司。

對照品歐前胡素（MUST-21030804）、異歐前胡素（MUST-21090910）均購于成都曼斯特生物制品有限公司，質量分數均大于98%。色譜純乙腈、色譜純甲醇為TEDIA公司產品；水為超純水，其他試劑均為分析純。

1.3 農藝性狀測定

白芷的株高、根長使用卷尺進行測量，其中株高為莖基部至頂端的高度；根直徑為近基部最粗處，用游標卡尺測量。枯萎面積小于1/2的葉片可計為鮮葉片。地上部分鮮重、地上部分干重、根鮮重、根干重用分析天平測量。地上部分鮮重和根鮮重測量后，60 ℃烘干，冷卻后測干重，并計算折干率和根冠比，計算公式如下。

地上部折干率=地上部干重/地下部鮮重×100% （1）

根折干率=（根干重/根鮮重）×100% （2）

根冠比=根鮮重/地上部鮮重 （3）

1.4 香豆素類成分測定

參照晏宇杭等[13]的實驗方法測定香豆素成分，并進行優化。

1.4.1 對照品溶液的制備 精密稱取干燥至恒重的對照品歐前胡素2.22 mg、異歐前胡素0.66 mg至25 mL容量瓶，加甲醇混合定容，歐前胡素和異歐前胡素分別制成質量濃度為0.088 8 mg·mL^?1、0.026 4 mg·mL^?1的對照品溶液。然后，將對照品溶液在注入液相色譜儀前經0.22 μm微孔濾膜過濾。所有對照品溶液均在4 ℃條件下儲藏。

1.4.2 供試品溶液的制備 取本品干燥藥材粉末（過3號篩）0.5 g，置于具塞錐形瓶中，加50%乙醇溶液25 mL，稱定質量，超聲（功率500 W，頻率40 kHz） 處理1 h，取出冷卻后加50%乙醇溶液補足減失的質量，搖勻，1 500 r·min^?1離心5 min，上清液經0.22 μm微孔濾膜過濾，取續濾液作為供試品溶液。所有供試品溶液均在4 ℃條件下儲藏。

1.4.3 HPLC 測定條件 Agilent Zorbax EclipsePlus-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）色譜柱；流動相為0.1%甲酸水溶液-乙腈。梯度洗脫：0～10 min，10%～25% 乙腈；10～30 min，25%～45% 乙腈；30～45 min，45%～65%乙腈；45～47 min，65%～10% 乙腈；47～50 min，10% 乙腈；體積流量為1.5 mL·min^?1，進樣量為15 μL，柱溫30 ℃，檢測波長為254 nm。

1.5 數據分析

所有測得的數據均輸入Excel 進行整理。

利用DPS 14.1 統計分析軟件進行統計和方差分析。

2 結果與分析

2.1 早期抽薹對白芷地上部分生長的影響

2.1.1 早期抽薹對白芷株高和鮮葉片數的影響 白芷早期抽薹植株與非抽薹植株的株高和鮮葉片數表現為隨生長時間推移均呈先增加后減少趨勢（圖1）；在整個生長過程中，早期抽薹植株的株高均顯著高于非抽薹植株的。在白芷生長前期（6月10日前），早期抽薹植株的鮮葉片數均多于非抽薹植株，其中4月21日至6月10日間2個處理的鮮葉片數差異顯著。早期抽薹植株的株高和鮮葉片數在4月21日達到最高，非抽薹植株株高在5月7日、鮮葉片數在4月6日達到最高。結果表明，早期抽薹能顯著影響白芷的株高和鮮葉片數。

2.1.2 早期抽薹對白芷地上部鮮重、干重和折干率的影響 早期抽薹對白芷地上部鮮重、地上部干重及其折干率的影響見表1。白芷生長過程中，植株的地上部鮮重和地上部干重總體呈先升高后降低的趨勢，早期抽薹植株的地上部鮮重、地上部干重均顯著高于非抽薹植株。在白芷生長前期（4月6日前），早期抽薹植株地上部的折干率顯著高于非抽薹植株，4月21日后二者地上部折干率無顯著差異；其中，早期抽薹植株的地上部鮮重最大值185.1 g，是非抽薹植株（63.6 g）的2.9 倍。由此可知，隨著植株的生長，早期抽薹對白芷地上部鮮重和干重有顯著影響，對地上部折干率的影響程度逐漸降低。

2.2 早期抽薹對白芷地下部生長的影響

2.2.1 早期抽薹對白芷根長和根直徑的影響 白芷生長過程中根長和根直徑變化的情況見圖2，白芷生長過程中，其根長和根直徑均呈增加趨勢。在生長前期（根長在4 月6 日，根直徑在4 月21日），早期抽薹植株的根長和根直徑均極顯著高于非抽薹植株的；在生長后期，非抽薹植株的根長和根直徑均高于早期抽薹植株，其中根直徑的差異達顯著水平；在收獲期（7月14日），非抽薹植的根直徑比早期抽薹植株根直徑長22.5%。由此可知，隨著植株的生長早期抽薹對白芷根長的影響逐漸減弱，對根直徑有顯著影響。

2.2.2 早期抽薹對白芷根鮮重、干重和折干率的影響 白芷根鮮重、根干重和根折干率的變化情況見表2，白芷生長過程中，根鮮重和根干重均呈上升趨勢。在生長前期（根鮮重在5月7日，根干重在4月21日），早期抽薹植株的根鮮重和根干重顯著高于非抽薹植株的根鮮重和根干重；在生長后期，早期抽薹植株的根鮮重和根干重顯著低于非抽薹植株的根鮮重和根干重；在收獲期（7 月14日），非抽薹植的根鮮重是早期抽薹植株根鮮重的2.4倍。在白芷生長過程中，非抽薹植株的根折干率均顯著高于早期抽薹植株。由此可知，早期抽薹對白芷根鮮重、根干重和根折干率有顯著影響。

2.3 早期抽薹對白芷根冠比的影響

由圖3可知，在白芷生長過程中，早期抽薹和非抽薹植株的根冠比均呈上升趨勢，在早期地下部分根生長緩慢，地上部分葉生長較快，根冠比較小，6月10日后根冠比加速增大，其中，非抽薹植株的增幅顯著高于早期抽薹植株，在收獲期（7月14日），非抽薹植株的根冠比是早期抽薹植株根冠比的6.1倍。結果表明，早期抽薹對白芷根冠比有顯著影響。

2.4 早期抽薹對白芷根中香豆素類成分的影響

由圖4可知，隨著白芷生長，非抽薹根中歐前胡素、異歐前胡素和早期抽薹白芷根中歐前胡素呈不規則“S”形變化趨勢，早期抽薹白芷根中異歐前胡素整體呈先上升后下降的趨勢。非抽薹植株根中的歐前胡素（4月6日前）和異歐前胡素（5月7日前）在生長前期顯著高于早期抽薹植株的，生長中期非抽薹與早期抽薹植株間的歐前胡素和異歐前胡素含量高低交替變化，至7月14日收獲期非抽薹株的歐前胡素和異歐前胡素含量均高于早期抽薹植株的，其中異歐前胡素含量差異達極顯著水平。

3 討論

抽薹開花是植物生長發育過程中非常重要的特征之一，其是植物進入生殖生長的形態標志。抽薹開花的早晚是植物在長期進化過程中形成的特性，在合適時機抽薹開花是植物成功繁衍后代的體現[14-15]。在藥用植物栽培過程中，一些多年生宿根類藥用植物因環境和遺傳因素的影響部分植株出現提前進入生殖生長的早期抽薹現象，嚴重影響藥材品質，不利于后期藥材商品的銷售。栽培上，白芷的生長發育分為營養生長和生殖生長[16]，四川地區白芷在9月中下旬播種，次年7 月份植株枯萎時收獲地下根，經干燥后作為藥材使用，此階段為營養生長期，留種植株則繼續生長到第三年進入生殖生長期，植株抽薹開花，7月中旬收獲成熟種子。但在實際生產過程中，白芷部分植株在提前進入生殖生長發生抽薹現象，根木質化，失去藥用價值，嚴重影響白芷的質量和產量[16-17]。本研究中，白芷生長過程中早期抽薹植株的株高、地上部鮮重及干重均顯著高于非抽薹植株，地下部分的根長、根直徑、根鮮重、根干重在生長前期早期抽薹植株的顯著高于非抽薹植株的，生長后期則早期抽薹植株的顯著低于非抽薹植株的，說明植株的早期抽薹與其農藝性狀有一定的相關性，可能是因為早期抽薹植株因地上部分生長旺盛而提前進入生殖生長，地下部根又因生殖生長消耗大量養分，生長受到抑制，這與前人在研究胡蘿卜[18]、白菜[19]抽薹特性與株高、單根重、單株重顯著相關的研究結果一致。

前人研究表明，早期抽薹對藥材的有效成分含量有明顯影響。王建華等[20]研究發現，防風抽薹對其藥效有顯著影響，鎮痛作用約為未抽薹防風的70%～85%，解熱作用為55%左右。尹紅芳等[21]發現，控制不抽薹寬葉羌活處理的浸出物含量和揮發油含量分別比抽薹組提高了2.12% 和21.69%。本研究發現，早期抽薹對白芷藥材的歐前胡素含量和異歐前胡素含量有明顯的影響，在收獲期（7月14日）早期抽薹白芷的歐前胡素和異歐前胡素含量均低于非抽薹白芷的，其中，異歐前胡素含量差異達極顯著水平，這與王夢月等[22]測定的早期抽薹白芷香豆素類成分含量明顯低于非抽薹植株的結果一致。本研究還發現，隨著生長非抽薹白芷根中歐前胡素含量、異歐前胡素含量和早期抽薹白芷根中歐前胡素含量呈不規則“S”形變化趨勢，這與前人在研究未抽薹白芷根發育過程中香豆素類成分含量變化的趨勢相似[23，24]；同時在生長的各時期早期抽薹與非抽薹白芷的歐前胡素含量和異歐前胡素含量的變化幅度有明顯差異，可能是因為早期抽薹白芷在生長后期根木質硬化程度逐漸增加而分泌組織逐漸減少導致根中香豆素類成分的比例發生了變化[25-26]，具體原因有待進一步研究。

（責任編輯：溫小杰）