不同连栽年限对广藿香植株生长及其药材品质的影响

李龙明，李明，2，黎韵琪，黄结雯，马婷玉，吴燕燕



不同连栽年限对广藿香植株生长及其药材品质的影响

李龙明1，李明1，2，黎韵琪1，黄结雯1，马婷玉1，吴燕燕1

（1.广东药科大学 中药学院，广东 广州510006；2.国家中医药管理局 岭南药材生产与开发重点研究室，广东广州510006）

摘要：目的研究不同连栽年限对广藿香植株农艺性状、生理生化指标及主要有效成分质量分数的影响，为揭示广藿香连作障碍成因提供依据。方法采用田间调查研究法，对广东药科大学药用植物园的栽培当年、连栽1 a、连栽2 a的广藿香植株进行研究。结果不同连栽年限对广藿香株高、叶面积、根系活力、总叶绿素质量分数及其根、茎、叶的过氧化物酶、超氧化物歧化酶及过氧化氢酶均具有一定的抑制作用，且随连栽年限延长抑制作用增强；广藿香根、茎、叶中丙二醛（MDA）质量摩尔浓度随着连栽年限的延长而增加，其百秋李醇与总挥发油质量分数则随连栽年限延长而降低。结论连栽对广藿香植株的生长、抗氧化酶活性、总挥发油、百秋里醇积累产生一定程度的抑制影响。

关键词：广藿香；连栽障碍；生长；品质

网络出版时间：2016-06-12 15：18 网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/44.1413.r.20160612.1518.004.html

单一树种长期连续生长或者多代连栽（砍伐树干以上部分，留下树根萌芽下一代）后容易出现自衰或自毒等土壤退化和林木生长发育不良的现象，从而造成人工纯林连栽障碍［1］。由于作物或者药用植物的采收时间较短，采收后往往栽种下一茬，因此可以认为连栽障碍是作物或者药用植物连作障碍的一种特殊形式。许多多年生药用植物如丹参［2］、三七［3］等药用植物均出现了植株发育不良、药材产量降低、病虫害加重、根部畸形生长甚至腐烂等连作障碍现象，与其多年连栽栽培产生的影响有密切关系，主要由土壤理化性状改变、土壤生物学环境恶化及植物自毒作用3个因素导致［4］。

广藿香Pogostemon cablin（blanco）benth.为唇形科刺蕊草属草本植物，地上部分入药［5］，也可用于提炼广藿香精油。近年来医药和精油市场对广藿香的需求有逐年增加的趋势，但在其栽培生产过程中出现了严重的连作障碍问题，导致广藿香出现植株生长缓慢、叶小而黄、根部腐烂变褐、病害频发等现象，可能与广藿香连作土壤中随栽培年限延长而积累了大量的自毒物质与致病菌有关［6-7］。广藿香通常一年采收，再植下茬出现严重的连作障碍。为了研究广藿香的连作障碍，本文通过调查研究不同连栽年限的广藿香植株生长、抗氧化酶活性、光合色素、根系活力以及有效成分质量分数，旨在探究连栽对广藿香生长及品质的危害，为进一步揭示连作障碍对广藿香的影响及其作用机制提供科学依据。

1 仪器与试药

UV-2450紫外分光光度计（日本岛津公司）；挥发油提取器；GC7890（FID）气相色谱仪（上海天美科学仪器有限公司）。

广藿香为采自广东药科大学大学城校区药用植物园的栽培当年、连栽1 a和连栽2 a的广藿香成熟植株，经本校中药学院李明教授鉴定为唇形科植物广藿香Pogostemon cablin（blanco）benth.（3批样品自编批号分别为ZP-20150621、LZ1-20150621、LZ2-20150621）；百秋李醇对照品（批号：110772-201407）购于广东省食品药品检验所；其他试剂均为分析纯。

2 方法

2.1 样本处理

在广藿香种植地上采用5点采样法［8］，分别对栽培当年、连栽1 a和连栽2 a的广藿香植株进行随机采样，每点采集1株作为调查样本，然后清除泥土沙石等杂物，重复3次，待测。

2.2 农艺性状的测定

分别对栽培当年、连栽1 a和连栽2 a广藿香植株的株高、鲜质量、根长、根数及叶面积等农艺性状进行生物测定［9］，重复3次。

2.3 叶绿素质量分数、根系活力和丙二醛质量摩尔浓度的测定

测定广藿香幼苗叶片叶绿素质量分数［10］；采用氯化三苯基四氮（TTC）法［11］测定幼苗的根系活力；测定广藿香幼苗的根、茎、叶中丙二醛（MDA）的质量摩尔浓度［10］。

2.4 酶活性的测定

分别测定不同连栽年限广藿香根、茎、叶中过氧化物酶（POD）［11］、过氧化氢酶（CAT）［11］、超氧化物歧化酶（SOD）［12］的活性，试验每组各重复3次。

2.5 总挥发油质量分数的测定［13］

参照2015年版《中国药典》第四部挥发油测定法（通则2204-甲法）测定各处理广藿香植株中总挥发油的质量分数，按公式“w（挥发油）=挥发油读数/药材质量（干品）×100%”计算供试广藿香植株中总挥发油的质量分数。

2.6 百秋李醇质量分数的测定［5］

参照2015年版《中国药典》一部［广藿香］项下百秋李醇质量分数的测定方法（通则0521）测定各处理广藿香植株中百秋李醇的质量分数。

内标溶液的制备：取正十八烷适量，精密称定，加正己烷制成每1 mL含3.0 mg的溶液作为内标溶液（30 mg正十八烷定容至10 mL）。

对照品溶液的制备：精密称取百秋李醇对照品20 mg，精密加入3 mg/mL正十八烷内标溶液1 mL，用正己烷定容至10 mL，得对照品溶液，备用。

供试品溶液的制备：将阴干后的广藿香植株地上部分粉碎，过60目筛，再精密称取广藿香粗粉1.0 g，置于锥形瓶中，加三氯甲烷50 mL，超声处理3次，每次20 min，滤过，合并滤液，回收溶剂至干，残渣加正己烷溶解，转移至5 mL容量瓶中，精密加入内标溶液 0.5 mL，再加正己烷至刻度，摇匀，0.45 μm滤膜滤过，得供试品溶液，备用。

2.7 数据分析

采用Excel 2010和SPSS19.0软件对试验数据进行统计分析。采用单因素方差分析（on-way ANOVA）对以上数据进行样品间差异的显著性检验（α= 0.05），并使用Duncan新复极差法进行多重比较。

3 结果与分析

3.1 不同连栽年限对广藿香植株农艺性状、根系活力及总叶绿素质量分数的影响

各处理广藿香植株的农艺性状、根系活力及总叶绿素质量分数的试验结果如表1所示。

广藿香连栽1、2 a的植株鲜质量、根长及根数较当年生植株的有所增长，但其株高、叶面积、根系活力和总叶绿素质量分数随连栽年限增长均呈降低的变化。与广藿香当年生植株相比，连栽2 a植株的株高、叶面积、根系活力和总叶绿素质量分数最低，分别降低了12.39%、62.40%、66.67%和45.71%，差异有统计学意义（P＜0.05）。

3.2 不同连栽年限对广藿香植株抗氧化酶活性及MDA质量摩尔浓度的影响

不同连栽年限广藿香根、茎、叶中POD、CAT、SOD的活性及MDA质量摩尔浓度测定结果见表2。

由表2可知，其根、茎、叶的POD活性随着连栽年限的增加均呈现降低的变化趋势。与广藿香当年生植株相比，连栽1 a植株中叶片POD活性差异具有统计学意义（P＜0.05），降低了26.19%；连栽2 a植株的根部和叶片POD活性较当年植株的相应值分别降低了59.92%和66.72%（P＜0.05）。

连栽广藿香根、茎、叶CAT活性随着连栽年限的增加均呈现降低的变化，与当年植株比较，连栽1、2 a植株的根、茎、叶CAT差异活性均具有统计学意义（P＜0.05），连栽2 a植株的根、茎、叶CAT活性降至最低水平，较当年植株的相应值分别降低了61.04%、32.08%、66.76%（P＜0.05）。

连栽广藿香根、茎、叶SOD活性随着连栽年限的增加均呈现降低趋势。与当年植株比较，连栽1 a植株的根、茎、叶SOD活性略有下降，连栽2 a植株根、茎、叶的SOD活性降至最低水平，较当年植株分别降低了23.58%、13.87%、38.19%（P＜0.05）。

广藿香连栽后，其根、茎、叶的MDA质量摩尔浓度随连栽年限的增加而呈现增大趋势。与广藿香当年生植株相比，连栽1 a植株的根、茎、叶中MDA质量摩尔浓度稍有增大，连栽2 a植株的根、茎、叶MDA质量摩尔浓度达到最高水平，较当年植株相应值分别增加了39.47%、23.08%、124.14%（P＜0.05）。

3.3 不同连栽年限对广藿香植株百秋李醇及总挥发油质量分数的影响

测定不同连栽年限广藿香植株中百秋李醇及总挥发油的质量分数，方法学考察如下。

表1 连栽对广藿香植株农艺性状、根系活力及总叶绿素质量分数的影响Table 1 Effect of continuous cropping years on the agronomic traits，root activity and total chlorophyll contents of P.cablin

表2 连栽对广藿香植株抗氧化酶活性及MDA质量摩尔浓度的影响Table 2 Effect of continuous cropping years on antioxidase activity and MDA content of P.cablin

3.3.1 标准曲线的绘制 分别精密量取百秋李醇对照品溶液0.05、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0 mL，分别置于5 mL容量瓶中，注入内标溶液200 μL，用正己烷稀释至刻度，制得百秋李醇质量浓度分别为 0.05、0.10、0.50、1.00、1.50、2.00 mg/mL的对照品溶液。分别精密取1 μL注入气相色谱仪，每个质量浓度分别进样5次，去除每组数据的最大值和最小值后取平均值，以百秋李醇峰面积和正十八烷峰面积比值为纵坐标（Y），百秋李醇质量浓度为横坐标（X）做标准曲线，得回归方程Y=1.657 9X+0.016 4（r=0.999 5），说明百秋李醇质量浓度在0.059 19～1.994 3 mg/mL范围内线性关系良好。

3.3.2 精密度试验 精密吸取同一供试品溶液（批号：ZP-20150621）1 μL，重复进样6次，依法测定，计算百秋李醇峰面积与正十八烷峰面积的比值，结果其平均值为0.561，RSD值为1.56%，表明仪器的精密度良好。

3.3.3 稳定性试验 分别在制备后0、2、4、6、8、24 h精密吸取同一供试品溶液（批号：ZP-20150621）1 μL，依法测定，计算百秋李醇与正十八烷峰面积的比值，结果平均值为0.650，RSD值为1.26%，表明24 h内供试品溶液基本稳定。

3.3.4 重复性试验 取同一批（批号：ZP-20150621）广藿香6份，精密称定，按“2.6”项下方法制备供试品溶液，并依法测定百秋李醇质量分数，计算百秋李醇与正十八烷峰面积的比值，结果其平均值为0.604，RSD值为1.94%，表明本方法重复性良好。

3.3.5 加样回收率试验 取已知百秋李醇质量分数的同一批（批号：ZP-20150621）广藿香样品，约1 g，精密称定，共6份。分别加入百秋李醇对照品溶液5 mL，依法测定，计算得百秋李醇加样回收率平均值为98.52%，RSD值为1.86%。见表3。

表3 广藿香中百秋李醇的加样回收率试验结果（n=6）Table 3 Recovery results of patchouli alcohol in P.cablin

3.3.6 连栽广藿香植株中百秋李醇及总挥发油质量分数的测定结果 随着连栽年限增加，广藿香植株中百秋李醇质量分数呈现降低趋势。与当年生植株相比，连栽1 a广藿香植株中百秋李醇质量分数略有下降，连栽2 a植株中百秋李醇质量分数较当年植株降低了42.39%（P＜0.05），见表4。百秋李醇对照品，栽培当年，连栽1、2 a广藿香色谱图见图1。

总挥发油质量分数的高低是评价广藿香药材品质的重要指标之一，广藿香植株总挥发油质量分数随连栽年限升高亦呈现降低的变化，见表4。与当年生植株相比，连栽1、2 a植株的总挥发油质量分数依次降低了26.67%、50.0%，差异有统计学意义（P＜0.05）。

表4 连栽对广藿香植株百秋李醇及总挥发油质量分数的影响Table 4 Effect of continuous cropping years on the contents ofpatchouli alcohol and total volatile oil of P.cablin

1.百秋李醇；2.内标物正十八烷。图1 百秋李醇对照品（A），栽培当年（B）、连栽1 a（C）、连栽2 a广藿香（D）供试品溶液的GC图Figure 1 GC-Chromatograms of patchouli alcohol of patchouli alcohol reference substance（A），the sample of planting year（B），continuous cropping for a year（C）and two years of P.cablin（D）

4 讨论

研究表明，化感自毒作用可能是导致连作障碍的重要因素。广藿香存在严重的连作障碍，课题组前期研究表明，广藿香根际土壤、根系分泌物、根际土壤水浸液对其扦插苗或组培苗均具有化感自毒作用［9，14-15］。植物土壤的化感物质及土壤微生物组成和区系的变化是导致连作障碍的重要因素［16］，课题组近期通过检测广藿香连栽土壤水浸液的几种酚酸类物质的质量分数发现，连栽导致广藿香根际土壤酚酸类物质的质量分数升高；广藿香连作会导致其后茬土壤的微生物区系和土壤酶活性发生变化，并对后茬植株的生长、生理指标及有效成分质量分数产生抑制作用。

本文通过对栽培当年、连栽1、2 a的广藿香生长状况进行调查，结果表明，随着连栽年限的增加，广藿香植株的株高、叶面积、根系活力和总叶绿素质量分数指标均呈降低的趋势，推测与土壤酚酸质量分数的增加及微生物区系的改变有关，相关机制探讨仍在进行中。

植物连作障碍不仅会使植株生长受到抑制，还会对其体内抗氧化系统酶活性产生影响。POD、CAT、SOD是植物体内的抗氧化酶，在植物抵御多种外界环境胁迫中发挥着重要的作用，具有清除逆境导致的活性氧自由基的作用［17］。MDA是植物细胞膜质过氧化产物的指标，其含量高低表示植物细胞的膜质过氧化程度［18］。本研究结果表明，连栽可能导致广藿香发生了氧化胁迫，并致使抗氧化酶活性降低，MDA质量摩尔浓度升高。林文雄等［17］也认为药用植物产生化感物质抑制了连作下同类植物体内的POD和SOD活性，使得体内活性氧累积，导致膜质过氧化，细胞膜结构被破坏。

植物由于雨水淋溶、植株枯叶腐解等产生的化感物质进入土壤，对其自身生长、生理生化代谢会产生自毒作用［3-4］，导致植株活性成分的合成及积累受到影响［2］。本研究表明，随着连栽年限的增加，广藿香叶绿素质量分数显著降低，其植株的总挥发油和百秋李醇质量分数也呈降低趋势。叶绿素质量分数的降低会对光合作用产生影响，使光合作用的同化产物质量分数降低，进而可能影响其次生产物的积累［4］。本研究为揭示广藿香连作障碍成因及其作用机制提供了重要依据，其相关机制仍需深入研究。

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（责任编辑：刘晓涵）

中图分类号：R284.1

文献标志码：A

文章编号：1006-8783（2016）03-0315-05

DOI：10.16809/j.cnki.1006-8783.2016041301

收稿日期：2016-04-13

基金项目：广东省科技计划项目（2013B020503066）

作者简介：李龙明（1988—），男，在读硕士生，从事中药资源与质量研究，Email：965583659@qq.com；通信作者：李明（1963—），女，教授，从事药用植物资源生态及质量控制，电话：02039352182，Email：13539843803@163.com。

Effect of continuous cropping years on the growth and quality of Pogostemon cablin

LI Longming1，LI Ming1，2，LI Yunqi1，HUANG Jiewen1，Ma Tingyu1，Wu Yanyan1
（1.Guangdong Pharmaceutical University，School of Traditional Chinese Medicine，Guangzhou 510006，China；2.State Administration of Traditional Chinese Medicine，Key Laboratory of production and development of medicinal materials from Lingnan，Guangzhou 510006，China）

AbstractObjective To investigate the effect of continuous cropping years on the agronomic characters physiological and biochemical indexes and the contents of the main effective components of P.cablin and provide the basis for revealing the cause of continuous cropping obstacle.Methods The field research method was used to study the planting year continuous cropping for a year and two years of P.cablin in the medicinal botanical garden of Guangdong Pharmaceutical University.Results It showed inhibitory effect on plant height leaf area root activity total chlorophyll content and the activity of POD CAT and SOD in root stem and leaf of P.cablin.The inhibitory intensity increased with continuous cropping years. Furthermore the MDA content of the root stem and leaf on P.cablin were increased and the decreased contents of the total volatile oil and patchouli alcohol were observed.Conclusion Continuous cropping showed inhibitory effect on the growth antioxidant enzyme activity accumulation of the total volatile oil and patchouli alcohol in P.cablin.

Key wordsPogostemon cablin blanco benth. continuous cropping obstacles growth quality