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N、P、K调控对野菊药用部位性状及活性成分含量的影响

分类:(三) 发表时间:2019-08-20

野菊花为菊科菊属植物野菊Chrysanthemum indicum L.的干燥头状花序, 《中国药典》2015年版所述其具有清热解毒、泻火平肝的功效, 可用于疔疮痈肿、目赤肿痛、头痛眩晕等症[1]。野菊花为大
野菊花为菊科菊属植物野菊Chrysanthemum indicum L.的干燥头状花序, 《中国药典》2015年版所述其具有清热解毒、泻火平肝的功效, 可用于疔疮痈肿、目赤肿痛、头痛眩晕等症[1]。野菊花为大宗药材, 现为多种中成药的主要成分。野菊花为广布种, 资源虽然较丰富, 但随着中药材产业规模化、规范化的发展, 对野菊花的优质资源需求也越来越大。矿质元素对植物的生长有着广泛的影响[2], N、P、K肥是植物良好生长的重要物质基础, 施用N、P、K肥也是保证土壤养分可持续供给的主要途径[3], 适当的N、P、K配比施用是植物产量和品质的重要保证。近年来与野菊花相关的研究主要集中在化学成分、药理药效、居群特征等方面[4,5,6,7,8], 加之在不同地区野菊的化学成分与药理药效等方面也存在较大差异[9], 对野菊人工栽培措施及营养生理的报道较少。本研究通过盆栽实验, 研究N、P、K调控对野菊花头状花序性状、总黄酮含量及蒙花苷含量的影响来评价其品质, 以确定适合野菊花生长的N、P、K施肥配比, 为其规范化生产提供依据。
 
1 材料与仪器
1.1 材料
所用野菊材料经南京农业大学中药材研究所郭巧生教授鉴定为菊科菊属植物野菊Chrysanthemum indicum L.。本实验所用野菊幼苗为种子育种的实生苗, 选择株高30~40 cm的幼苗进行移栽。
 
1.2 仪器与试剂
Alpha-1506紫外-可见分光光度计 (上海谱光仪器有限公司) ;LC-20 AT高效液相色谱仪 (岛津公司, 日本) 、水浴锅、电子游标卡尺、直尺、卷尺等。芦丁 (质量分数≥97%, 批号B25342) 、蒙花苷 (质量分数≥98%, 批号B20860) 购自上海源叶有限公司, 尿素、过磷酸钙、氯化钾、甲醇、冰醋酸、5%亚硝酸钠、10%硝酸铝、4%氢氧化钠等 (常规生化试剂均为分析纯) 。
 
2 方法
2.1 实验设计
野菊实生苗于2016年6月6日开始进行入盆栽培, 花盆最大直径21 cm、深17 cm, 以有机营养土-蛭石-珍珠岩石3∶3∶1的混匀作为盆栽基质, 并喷予生根剂助以缓苗, 7月7日开始施肥, 每月施肥1次, 共4次。参考菊花等菊科植物需肥特性[10], 运用3因素4水平正交设计方法配制了不同浓度营养液, 每次每盆灌根施肥量为100 m L, N肥由尿素 (H2NCONH2) 提供, P肥由过磷酸钙 (Ca P2H4O8) 提供, K肥由氯化钾 (KCl) 提供;共14个处理, 每个处理9个重复, 随机区组排列, 见表1。
 
2.2 野菊花头状花序性状的测定
于11月野菊花舌状花完全开放时测量其相关性状, 具体测定以下4个指标:头状花序数指单株野菊花的总花序数;头状花序直径指整个头状花序最宽处的长度;管状花序直径指中间管状花群所在处最宽的长度;单株产量指单株野菊花的干花序质量。
 
2.3 野菊花总黄酮含量的测定
2.3.1 对照品溶液的制备
精密称取芦丁对照品10.4 mg, 用70%甲醇使其溶解, 定容至50 m L, 配制成0.208 mg/mL的对照品溶液, 备用。
 
2.3.2 供试品溶液的制备
当舌状花开放程度达到70%时分批采收野菊花, 烘干保存。取野菊花粉末0.25 g, 精密加入100 mL的甲醇, 60℃下水浴加热提取1 h, 冷至室温后, 再用布氏漏斗抽滤, 所得滤液作为供试品溶液备用。
 
表1 各处理N、P、K肥用量Table 1 Amount of fertilizer applied to each treatment     下载原表
 
 表1 各处理N、P、K肥用量Table 1 Amount of fertilizer applied to each treatment
2.3.3 检测方法
取2 mL供试液加入25 mL容量瓶中, 加入5%NaNO2溶液0.3 mL, 振荡摇匀, 放置6 min, 加入10%Al (NO3) 3溶液0.3 mL, 振荡摇匀, 放置6 min, 再加入4%NaOH溶液4 m L, 再加甲醇定容、振荡摇匀, 放置30 min。以空白组 (不加显色剂) 为参比溶液, 在最大吸收波长510 nm处测定吸光度 (A) 值[11]。
 
2.3.4 标准曲线的绘制
以对照品质量浓度为横坐标 (X) , A值为纵坐标 (Y) , 绘制标准曲线, 计算得到线性方程Y=1.035 1 X+0.020 9, r2=0.998 7。方法学考察结果中精密度、重复性、稳定性均符合实验要求。
 
2.4 野菊花蒙花苷含量的测定
2.4.1 对照品溶液的制备
取适量蒙花苷对照品, 加入甲醇溶解制成25μg/m L的溶液, 备用。
 
2.4.2 供试品溶液的制备
参照《中国药典》2015年版方法[1]进行制备。
 
2.4.3 色谱条件
色谱柱为安捷伦SB-C18柱 (150mm×4.6 mm, 3.5μm) , 以甲醇-水-冰醋酸 (26∶23∶1) 为流动相, 检测波长334 nm, 柱温25℃, 进样体积20μL, 理论板数按蒙花苷峰计算应不低于3 000。
 
2.4.4标准曲线的绘制
分别以对照品溶液的进样量为横坐标 (X) , 峰面积为纵坐标 (Y) 进行线性回归, 计算得到线性回归方程为Y=539 533 X-14 013, r2=0.999 5。方法学考察结果中精密度、重复性、稳定性、加样回收率均符合实验要求。对照品和野菊花供试品色谱图见图1。
 
 图1 对照品 (A) 和野菊花样品 (B) HPLC图Fig.1 HPLC of reference substance (A) and samples (B)
图1 对照品 (A) 和野菊花样品 (B) HPLC图Fig.1 HPLC of reference substance (A) and samples (B)   下载原图
 
2.5 数据处理
采用WPS Office 2016和SAS 9.4分析实验数据。
 
3 结果与分析
3.1 N、P、K调控对野菊花头状花序性状的影响
测量结果显示N、P、K调控对野菊花头状花序性状存在不同程度影响, 结果见表2。
 
3.1.1 头状花序数
施肥处理与未施肥处理 (N0P0K0) 相比差异显著, 其中N2P1K2处理头状花序数最多, N2P0K2处理与N2P2K2处理的头状花序数次之, 未施肥处理的头状花序数最少, 同时缺N肥与K肥处理的头状花序数明显低于缺P肥处理的头状花序数, 说明在促进野菊花头状花序数上N肥与K肥的肥效大于P肥的肥效, N、P、K调控对野菊花头状花序数影响显著。
 
表2 N、P、K调控对野菊花头状花序性状的影响Table 2 Influence of N, P, K fertilizer regulation on C.indicum capitulum traits     下载原表
 
 表2 N、P、K调控对野菊花头状花序性状的影响Table 2 Influence of N, P, K fertilizer regulation on C.indicum capitulum traits
同列不同小写字母表示处理间在0.05水平上差异显著, 下同Different normal letters mean significant differences among treatments at 0.05 level, same as below
 
3.1.2 头状花序直径
N2P1K2处理、N2P3K2处理与未施肥处理相比差异显著, 其他处理与未施肥处理相比差异不显著, N、P、K配施处理下的头状花序直径基本高于未施肥处理的头状花序直径, 除了N2P3K2处理的头状花序直径最小, N0P2K2处理的头状花序直径略低于未施肥处理的头状花序直径, 说明N、P、K调控对增加头状花序直径有促进作用, 且N2P1K2处理效果最佳。
 
3.1.3 管状花序直径
N2P1K2处理与未施肥处理相比差异显著, 其他处理与之相比则差异不显著, N、P、K调控处理下的管状花序直径基本上高于未施肥处理的管状花序直径, 说明N、P、K调控对增加管状花序直径有一定促进作用, 且N2P1K2处理效果最佳, N2P0K2处理次之。综合头状花序直径与管状花序直径的差异性可知, N2P1K2处理也能显著提高野菊舌状花长度。
 
3.1.4 单株产量
施肥处理与未施肥处理相比差异显著, 其中在N2P1K2下处理单株产量最高, 在N2P2K2处理下的单株产量次之, 未施肥处理的单株产量最低, 同时缺N肥与K肥处理的单株产量明显低于缺P肥处理的单株产量, 说明在促进野菊花单株产量上N肥与K肥的肥效大于P肥的肥效, N、P、K调控对野菊花单株产量影响显著。
 
3.2 N、P、K调控对野菊花活性成分的影响
3.2.1 N、P、K调控对野菊花总黄酮含量的影响
如图2所示, 不同N肥处理对野菊花总黄酮含量产生不同影响。施N肥处理与未施N肥处理相比差异显著。随着N肥浓度的增大, 野菊花总黄酮含量先升高后降低, 至N1P2K2处理时达最大值, 在N3P2K2处理下达最小值。
 
不同P肥处理对野菊花总黄酮含量产生不同影响, 见图3。N2P1K2处理与N2P0K2处理相比差异显著, 其他处理与N2P0N2处理相比差异不显著。随着P肥浓度的增大, 野菊花总黄酮含量先升高后降低, 至N2P1K2处理时达最大值, 在N2P3K2处理下为最小值。
 
 图2 不同N水平对野菊花总黄酮含量的影响Fig.2 Effect of different nitrogen levels on total flavonoid content of C.indicum
图2 不同N水平对野菊花总黄酮含量的影响Fig.2 Effect of different nitrogen levels on total flavonoid content of C.indicum   下载原图
 
 图3 不同P水平对野菊花总黄酮含量的影响Fig.3 Effect of different phosphorus levels on total flavonoid content of C.indicum
图3 不同P水平对野菊花总黄酮含量的影响Fig.3 Effect of different phosphorus levels on total flavonoid content of C.indicum   下载原图
 
如图4所示, 不同K肥处理对野菊花总黄酮含量产生不同影响。N2P2K1处理与N2P2K0处理相比差异显著, 其他处理与N2P2K0相比差异不显著。随着K肥浓度的增大, 野菊花总黄酮含量先升高后降低, 至N2P2K1时达最大值, 在N2P2K0处理与N2P2K3处理下达最小值。
 
3.2.2 N、P、K调控对野菊花蒙花苷含量的影响
如图5所示, 不同N处理对野菊花蒙花苷含量产生不同影响。各施N肥处理与N0P2K2处理差异显著, 施N肥处理间差异不显著。随着N肥浓度的增大, 野菊花蒙花苷含量呈逐渐降低再逐渐升高的趋势, 在N0P2K2处理下蒙花苷含量最高, 在N2P2K2处理下蒙花苷含量最低。
 
如图6所示, 不同P肥处理对野菊花蒙花苷含量产生不同影响。N2P1K2、N2P2K2处理与N2P0K2处理相比差异显著, N2P3K2处理与N2P0K2处理相比差异不显著。随着P肥浓度的增大, 野菊花蒙花苷含量呈先升高后降低的趋势, 在N2P1K2处理下蒙花苷含量最高, 在N2P0K2处理下蒙花苷含量最低。
 
 图4 不同K水平对野菊花总黄酮的影响Fig.4 Effect of different potassium levels on total flavonoid content of C.indicum
图4 不同K水平对野菊花总黄酮的影响Fig.4 Effect of different potassium levels on total flavonoid content of C.indicum   下载原图
 
 图5 不同N水平对野菊花蒙花苷含量的影响Fig.5 Effect of different nitrogen levels on linarin content of C.indicum
图5 不同N水平对野菊花蒙花苷含量的影响Fig.5 Effect of different nitrogen levels on linarin content of C.indicum   下载原图
 
 图6 不同P水平对野菊花蒙花苷含量的影响Fig.6 Effect of different phosphorus levels on linarin content of C.indicum
图6 不同P水平对野菊花蒙花苷含量的影响Fig.6 Effect of different phosphorus levels on linarin content of C.indicum   下载原图
 
如图7所示, 不同K肥处理对野菊花蒙花苷的含量产生不同影响。N2P2K2、N2P2K3处理与N2P2K0处理相比差异显著, N2P2K1处理与N2P2K0处理相比差异不显著。随着K肥浓度的增大, 野菊花蒙花苷的含量呈逐渐升高再下降又升高的趋势, 在N2P2K3处理下蒙花苷含量最高, 在N2P2K2处理下蒙花苷含量最低。
 
 图7 不同K水平对野菊花蒙花苷含量的影响Fig.7 Effect of different potassium levels on linarin content of C.indicum
图7 不同K水平对野菊花蒙花苷含量的影响Fig.7 Effect of different potassium levels on linarin content of C.indicum   下载原图
 
3.3 各处理组合比较与优选
N2P1K2处理下野菊花头状花序数量、头状花序直径、管状花直径及单株药用部位产量均最高。总黄酮含量与蒙花苷含量在各处理均符合药典要求, 其中未施肥处理下含量最高, 分别为6.94%和1.20%, 略高于N2P1K2处理与N2P2K3处理。但综合经济效益及野菊花品质来分析, N2P1K2处理为调控野菊生长及品质的N、P、K最佳配比。
 
4 讨论
4.1 N、P、K调控对野菊花生长性状的影响
矿质元素是影响植物生长发育的重要因素之一, 在植物不同生长过程中发挥着不同的影响。Chen等[12]研究发现, 施N肥可以明显提高广金钱草叶绿素含量与可溶性蛋白的含量, 促进其光合作用;还可以明显提高广金钱草叶片硝酸还原酶和谷丙转氨酶的活性, 促进其N代谢。本实验观察发现, 在同一时期内, 随着适当N、P、K配比浓度的增加, 野菊花株高呈增高趋势, 在N、P、K配比高浓度下, 则出现了一定程度的抑制作用。在各N、P、K配施组中, N2P1K2处理下的野菊花较其他处理生长状况相对较好。这与成春彦等[13]研究发现一致, 其认为, 在N、P、K供应不足, 植株生长相对迟缓, 在植株各部位表现发育不良;N、P、K供应过多, 植株会出现烧苗现象, 除了影响菊花前期的生长发育, 还会使生育期延缓。陆宁等[14]发现, 适当的N、P、K配比下有利于厚朴树高、胸径的增大, 也有利于厚朴N、P、K含量的提高。可见, 适宜的N、P、K配比有利于野菊花的生长发育。
 
刁锐琦等[15]研究发现, 适当的N肥浓度对高粱苗期的生长具有一定的促进作用, 高浓度N肥处理则具有一定的抑制作用。植物在不同的生长阶段对N、P、K的需肥量有所不同, 因此掌握植物每个阶段的需肥规律, 定制适当的施肥量对保障植物产量及品质尤为重要。本实验发现, 在不同时期, 随着不同肥料因素不同肥料水平的变化, 在适当的N、P、K配比下, 野菊花株高的生长均呈增大趋势, 株高的增长主要体现在8~10月;在N、P、K配比高浓度下, 野菊花生长前期抑制作用明显, 后期由于对肥料需求增大反而起促进作用。周佳民等[16]也发现, 适宜的N、P、K配施能提高薏苡叶片的叶绿素含量, 促进薏苡生长发育。综合不同时期与不同N、P、K肥水平下野菊花的各项生长性状发现, 野菊花在N2水平与P1水平及K2水平下的生长状况较良好。
 
4.2 N、P、K调控对野菊花头状花序性状的影响
贾宏涛等[17]研究指出, 适当的N、P、K配施对红花的株高与产量等方面都有较好的促进作用;路伟[18]研究发现, 在一定范围内相同的N肥水平下随着K肥浓度的增大, 亳菊花序数也随之增多。本实验也发现, 不同N、P、K配比水平与不同单因素对野菊花各项头状花序性状的影响不同;野菊花的头状花序数、头状花序直径、管状花序直径、单株产量均在N2、P1、K2水平下增长最大, 然而在N2P1K2处理下野菊花单株产量最高, 因此综合N、P、K配施效果发现, 在N2P1K2处理下对野菊花的各项头状花序性状增长促进效果最好。可见, 适当的增大N与K的浓度, 有利于提高野菊花的产量。
 
4.3 N、P、K调控对野菊花活性成分含量的影响
毛莹等[19]研究发现, 当大量元素缺乏时丹参所含的丹参酮类成分积累加强;Amtmann等[20]研究发现, 当缺K时, 会影响次生代谢产物的含量;覃容贵等[21]指出, 通过调控土壤p H值, 配以低P量与适当提高N、K肥用量, 能够增加宽叶缬草总黄酮含量的积累;苏文华等[22]研究发现, 有效N供应丰富的土壤不利于短葶飞蓬黄酮含量的积累, 同时有效N对次生代谢产物的影响还受到植物内在与外在因素的影响。本实验发现, 在N、P、K配比调控下, 当其他2个施肥因子的水平相同时, 野菊花总黄酮含量随着另外一个施肥因子浓度的增大而呈先升高后降低的趋势, 均在N1水平、P1水平、K1水平下的总黄酮含量最高, 并且在同一水平下时N肥与K肥的浓度明显高于P肥的浓度, 与上述研究基本一致。郭巧生等[23]研究发现, 怀菊花在花期各项次生代谢指标, 呈现先升高后下降趋势, 其中绿原酸与总黄酮含量在花开70%时最高。在施肥N2P1K2处理下的总黄酮含量最大, 但略低于未施肥处理, 这也可能是由于野菊花自身特性所致, 同一时期各处理所采收的野菊花花开程度不一。有研究发现, 植物在面对复杂多变的环境胁迫时, 植物体内会产生一系列次生生代谢产物以构成防御机制应对外界环境[24]。野菊花本就生长在野外, 这也在一定程度上说明了对于野菊花在人工驯化方面逆境环境模拟必不可少。
 
研究发现, 丹参在N-P1∶2时有利于活性成分丹参酮类的积累。本实验发现, 野菊花蒙花苷含量在P肥与K肥浓度相同时, 随着N肥浓度的增大呈逐渐下降再升高的趋势;在N肥与K肥浓度相同时, 随着P肥浓度的增大呈先升高后下降的趋势;在N肥与P肥浓度相同时, 随着K肥浓度的增大呈先升高后下降又升高的趋势;野菊花蒙花苷含量分别在N0水平、P1水平、K3水平时是最高, 在施肥处理中, 在N2P2K3处理下的蒙花苷含量最大 (N-P-K 15∶0.6∶42) , 但略低于未施肥处理。次生代谢产物一般在是在环境胁迫诱导下积累产生, 特定的诱导因子会刺激植物产生特定的次生代谢产物, 同时也与道地药材的逆境效应有关[25]。

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文章名称:N、P、K调控对野菊药用部位性状及活性成分含量的影响

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