恩施野生川續(xù)斷的硒含量與富硒特征①

萬佐璽，楊萬年，雷紅靈，楊蘭芳，徐 俊

(1 湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北恩施 445000；2 湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，武漢 430062)

川續(xù)斷(DipsacusasperoidesC Y Cheng et T M Ai)為川續(xù)斷科川續(xù)斷屬植物，在西藏、四川、湖北、湖南、云南等山區(qū)分布廣泛，藥用部分為根，主要化學(xué)成分有三萜皂苷類、生物堿類、環(huán)烯醚萜類、揮發(fā)油類以及多糖、谷甾醇和多種微量元素，具有強(qiáng)筋骨、續(xù)折傷、補(bǔ)肝腎、止崩漏、安胎、抗衰老、提高免疫力等功效[1-2]，是一種用途比較廣泛的重要中藥材。硒是生命必需的微量元素，缺硒嚴(yán)重影響生命健康，缺硒會(huì)使人群和牲畜產(chǎn)生心、肝、腎、肌肉等多種組織的病變，如克山病、大骨節(jié)病、牲畜白肌病等疾病[3]，缺硒也與各種心臟疾病和多種癌癥有關(guān)[4]，適當(dāng)補(bǔ)充人體中的硒不僅能預(yù)防缺硒反應(yīng)病，還能起到防癌、延緩衰老、增免疫力、防心血管病等多方面保健作用[5]。恩施是我國也是世界著名的富硒地區(qū)，享有世界硒都之譽(yù)[6-8]，恩施的山地環(huán)境比較適合川續(xù)斷的生長，分布較為廣泛，張萬福等[9-10]通過對(duì)產(chǎn)區(qū)的實(shí)地調(diào)查和查閱自宋代以來有關(guān)論述川續(xù)斷的文獻(xiàn)資料，以充分的論據(jù)確立了產(chǎn)自恩施的“五鶴續(xù)斷”的地道性。當(dāng)前有關(guān)川續(xù)斷的研究主要集中在種質(zhì)資源、化學(xué)成分、藥理藥效等方面[11-15]，而有關(guān)川續(xù)斷硒含量、富硒特點(diǎn)、硒對(duì)川續(xù)斷生長影響方面的研究鮮見報(bào)道。認(rèn)識(shí)川續(xù)斷的硒含量和富硒特征，對(duì)于合理開發(fā)利用富硒地區(qū)的川續(xù)斷資源，提升川續(xù)斷的藥用、保健和經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要意義。為了認(rèn)識(shí)恩施山區(qū)野生川續(xù)斷的含硒狀況及其富硒特征，在恩施山區(qū)采集了部分野生川續(xù)斷植株及其生長的土壤樣品，分析了川續(xù)斷各部分的硒含量及其與土壤硒含量的關(guān)系、川續(xù)斷對(duì)硒的生物富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，以期為恩施地區(qū)的道地中藥材和硒資源的合理開發(fā)與綜合利用提供新的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

選擇海拔1 200 m 以上的山地，川續(xù)斷自然生長繁殖比較豐富的不同地方進(jìn)行采樣。采樣時(shí)挑選長勢(shì)比較一致的成熟植株，株高1.5 m 左右，植物材料由張萬福副教授鑒定(湖北民族學(xué)院退休教師)。2015 年9 月15 日在建始縣花坪鎮(zhèn)刀背埡村刀背埡選擇3 個(gè)地塊，采集了3 個(gè)樣品，分別編號(hào)為J1、J2 和J3，其中J3 為炭質(zhì)頁巖石煤出露地塊；2015 年9 月17日在鶴峰縣燕子鄉(xiāng)芹草坪村寮葉坪選擇一個(gè)地塊，采集了1 個(gè)樣品，編號(hào)為H；2015 年9 月18 日在恩施市新塘鄉(xiāng)雙河村魚塘壩選擇3 個(gè)地塊，采集了3 個(gè)樣品，分別編號(hào)為E1、E2 和E3，其中E1 為硒礦出露地塊；2015 年9 月20 日在利川市團(tuán)堡鎮(zhèn)石板嶺選擇一個(gè)地塊，采集了1 個(gè)樣品，編號(hào)為L。每個(gè)樣品根據(jù)地塊大小按蛇形采樣法布置5 ～ 10 個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)采集一株(蔸)完整的川續(xù)斷植株，將各點(diǎn)植株混合在一起作為一個(gè)樣品。在采集川續(xù)斷植株的樣點(diǎn)，用小鐵鍬將土壤挖成一邊垂直的V 型小坑，垂直面深20 cm。然后從垂直面用小鐵鍬從上向下削約5 cm 厚、20 cm 深的一薄層土壤，將各點(diǎn)處土壤混合在一起，去掉石塊和植物殘?bào)w，混合均勻后，按四分法保留0.5 ～ 1.0 kg 土樣裝入布袋中，作為該采樣地塊的土壤樣品，帶回室內(nèi)制備分析樣品。采樣地塊的地理位置如表1 所示。

表1 采樣點(diǎn)地理位置Table 1 Information of sampling sites

1.2 樣品制備

植株采回后，按根、莖、葉和花分開，洗凈晾干水分。將根切成薄片裝入紙袋，莖剪成約0.5 cm 的小段裝入紙袋，葉和花也分別裝入紙袋，70 ℃鼓風(fēng)干燥箱烘干，在干燥器中冷卻后磨細(xì)，過40 目篩裝入塑料瓶，保存在干燥器中備用。

土壤帶回實(shí)驗(yàn)室后，倒在干凈的塑料盤中，攤開呈薄層，剔除石塊和植物殘?bào)w后風(fēng)干過20 目篩，裝瓶混勻，用于基本理化性質(zhì)分析。從過20 目的樣品中分取約50 g 土壤樣品過100 目篩，裝入塑料瓶中用于分析硒、有機(jī)質(zhì)等。

1.3 化學(xué)分析

植物硒含量采用原子熒光法測(cè)定[16]，土壤硒含量采用原子熒光法測(cè)定[17]。

主要儀器設(shè)備：HYP-340 消化爐(上海纖檢儀器有限公司)，PF6 原子熒光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)。

2 結(jié)果與分析

2.1 硒含量

表2 可見，所采恩施野生川續(xù)斷樣品各部位的硒含量為0.008 ～ 143.94 mg/kg，其中根、莖、葉、花的硒含量范圍分別為0.029 ～ 94.87、0.008 ～ 39.45、0.040 ～ 123.14 和0.026 ～ 143.94 mg/kg，以恩施市新塘鄉(xiāng)雙河村魚塘壩硒礦出露地塊樣品E1 硒含量最高，以鶴峰縣燕子鄉(xiāng)芹草坪村寮葉坪的樣品H最低。

表2 川續(xù)斷樣品的硒含量(mg/kg)Table 2 Selenium contents in samples of Dipsacus asperoides

2.2 硒分布

由表2 還表明，不同地點(diǎn)川續(xù)斷樣品硒含量在各部位的分布不同。其中有1 個(gè)樣品即E2 的硒含量呈根＞花＞葉＞莖，占所在樣品數(shù)的12.5%；有2 個(gè)樣品即E1 和E3 的硒含量呈花＞葉＞根＞莖的分布規(guī)律，占所采樣品數(shù)的25%；有1 個(gè)樣品即J3 的硒含量呈花最高，莖最低，葉和根介于花和莖之間，但二者無顯著差異，占所采樣品數(shù)的12.5%；有3 個(gè)樣品即J1、J2 和L 的硒含量呈葉＞花＞根＞莖的分布規(guī)律，占所采樣品數(shù)的37.5%；還有一個(gè)樣品H 是葉最高，莖最低，根和花介于葉和莖之間，但二者無顯著差異，占樣品總數(shù)的12.5%。所有樣品的共同特點(diǎn)都是莖的硒含量最低?？偟膩砜?，硒含量以葉最高的有4 個(gè)樣品，占50%；花最高的有3 個(gè)，占37.5%；根最高的只有1個(gè)，占12.5%。

2.3 川續(xù)斷硒含量與土壤硒含量的關(guān)系

所采集野生川續(xù)斷生長的土壤樣品硒含量變化較大，為0.6 ～ 277.3 mg/kg，以魚塘壩硒礦地塊即E1的土壤硒含量最高，高達(dá)277.31 mg/kg。相關(guān)分析表明(表3)，川續(xù)斷根、莖、葉、花的硒含量與土壤硒含量的線性相關(guān)系數(shù)均在0.999 以上，超過極顯著相關(guān)的水平，說明川續(xù)斷硒含量與土壤硒含量之間存在極顯著的線性相關(guān)。

表3 川續(xù)斷硒含量與土壤硒含量的相關(guān)性Table 3 Correlation of selenium contents in Dipsacus asperoides and in soil

表4 川續(xù)斷對(duì)硒的生物富集系數(shù)Table 4 Bioconcentration factors of Dipsacus asperoides to selenium

富集系數(shù)也叫富集因子，是指植物中某元素含量與土壤中該元素含量的比值[18]。表4 可見，所采川續(xù)斷樣品的生物富集系數(shù)為0.012 ～ 0.727，其中根、莖、葉和花對(duì)硒的生物富集系數(shù)變化范圍分別為0.043 ～ 0.727、0.012 ～ 0.222、0.058 ～ 0.444 和0.038 ～0.519 之間。根和莖的富集系數(shù)以E2 最高，以H 最低；葉和花的富集系數(shù)以E1 最高，H 最低。其中E2的富集系數(shù)是根＞花＞葉＞莖，E1 和E3 的富集系數(shù)呈花＞葉＞根＞莖，而J3 的硒含量呈花＞葉=根＞莖，J1、J2、H 和L 的富集系數(shù)呈葉＞花＞根＞莖。相關(guān)分析表明，只有葉的富集系數(shù)與土壤硒含量達(dá)到了顯著水平，而根、莖、花的富集系數(shù)與土壤硒含量之間的相關(guān)系數(shù)均沒有達(dá)到顯著水平。

2.4 川續(xù)斷對(duì)硒的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

一般把地上部分某元素含量與根系某元素含量的比值稱為轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)[19]。表5 可見，所采川續(xù)斷樣品對(duì)硒的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為0.279 ～ 2.200，其中：莖的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)0.279 ～ 0.676，所有樣品莖的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1，以樣品H 的最??；葉的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)0.421 ～ 2.200，有6個(gè)樣品的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1，占75%；花的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)在0.626 ～ 1.789，也有6 個(gè)樣品轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1，占75%；E1、E2、E3 和J3 4 個(gè)樣品一致，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)都是花＞葉＞莖，除了E2 花的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)小于1 外，其余花的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)都大于1；而H、J1、J2 和L 4 個(gè)樣品一致，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)都是葉＞花＞莖，它們?nèi)~的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1。因此根據(jù)川續(xù)斷對(duì)硒的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)可以將所采集的川續(xù)斷樣品分為兩類，前面4 個(gè)花的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最大，可稱為花富集型，后面4 個(gè)葉的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最大，可稱為葉富集型。

表5 川續(xù)斷對(duì)硒的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Table 5 Transport factors and secondary transport factors of Dipsacus asperoides to selenium

植物地上部分某元素含量與植物莖中該元素含量的比值稱為次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)[20-21]。由表5 可知，川續(xù)斷葉的次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為1.377 ～ 4.880，花的次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)在2.048 ～ 4.130，所有的次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)都大于1。上面4 個(gè)花富集型樣品的次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)表現(xiàn)為花＞葉，葉富集型樣品的次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)表現(xiàn)為葉＞花。

3 討論

從所采集川續(xù)斷樣品硒含量來看，變化范圍比較寬，為0.010 ～ 143.4 mg/kg，最高硒含量是最低硒含量的近14 400 倍。如果把植物分為3 類，第一類為硒含量顯著高的植物，在含硒極低的地區(qū)不存在；第二類為能吸收相當(dāng)數(shù)量硒而生長正常的植物，在富硒和低硒區(qū)都廣泛存在；第三類為吸硒能力差的植物，在富硒土壤上生長極差[22]，那么，川續(xù)斷應(yīng)該屬于第二類，即能吸收相當(dāng)數(shù)量的硒而生長正常的植物，因?yàn)橥寥篮?77.3 mg/kg 的土壤中也能正常生長，同時(shí)在硒含量低的地區(qū)也有分布。如果將植物分為聚硒植物、非聚硒植物和高硫高硒植物3 類[23]，則恩施川續(xù)斷應(yīng)該屬于聚硒植物。因?yàn)榫畚参锬茉诟呶寥乐?，忍耐高濃度的硒而正常生長，非聚硒植物的硒含量一般小于1 mg/kg，高硫高硒植物能積累較高的硒和硫[24-25]。根據(jù)土壤硒含量的分級(jí)[24-25]，所采恩施川續(xù)斷生長地的土壤均屬于富硒土壤，其中有兩個(gè)屬于硒過量土壤。如果按糧食硒含量標(biāo)準(zhǔn)[24]，有3 個(gè)川續(xù)斷樣品的根硒含量、4 個(gè)川續(xù)斷樣品的莖硒含量、1個(gè)川續(xù)斷樣品的花硒含量屬于低硒水平(＜0.04 mg/kg)。由于川續(xù)斷各部位的硒含量均與土壤硒含量呈極顯著的線性相關(guān)，說明土壤硒含量決定川續(xù)斷的硒含量。因川續(xù)斷是藥用植物，以根入藥，而目前還沒有藥材硒含量的標(biāo)準(zhǔn)是按照食品標(biāo)準(zhǔn)來推算的。根據(jù)川續(xù)斷根硒含量y與土壤硒含量x的關(guān)系y= 0.343x-0.3501，要使川續(xù)斷根的硒含量達(dá)到足硒標(biāo)準(zhǔn)(0.04 ～0.07 mg/kg)，土壤含硒應(yīng)大于1.14 mg/kg，要達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)(0.07 ～ 1.0 mg/kg)，土壤硒含量應(yīng)在1.23 ～3.94 mg/kg。當(dāng)然，植物的硒含量除了受土壤硒含量影響之外，也受土壤硒的形態(tài)、土壤性質(zhì)、人為施肥等的影響[26]。為了合理開發(fā)利用川續(xù)斷和硒資源，今后應(yīng)進(jìn)一步分析硒在川續(xù)斷中的存在形態(tài)及其與土壤性質(zhì)的關(guān)系。

從本次采集樣品的分析表明，恩施川續(xù)斷硒含量的分布沒有固定規(guī)律，有的是花的硒含量最高，有的是葉的硒含量最高，有的是根的硒含量最高，共同點(diǎn)就是莖的硒含量最低。一般報(bào)道的植物硒含量大多呈現(xiàn)固定的規(guī)律，例如盆栽烤煙硒含量呈根＞葉＞莖[21-27]，對(duì)玉米樣品的分析發(fā)現(xiàn)玉米硒含量是葉＞根＞籽粒＞莖稈[28]，盆栽水稻不同生育期的硒含量均呈根＞莖＞葉[29]。本調(diào)查中不同地方川續(xù)斷樣品硒含量的分布不一致，應(yīng)該與土壤類型、土壤性質(zhì)和生長環(huán)境有關(guān)。文獻(xiàn)報(bào)道的其他植物的硒含量都是在相同條件下的結(jié)果，而土壤類型、土壤性質(zhì)和生長環(huán)境等會(huì)影響植物元素的含量和分布。相同土壤施硒水平下，潮土魔芋硒含量高于紅壤，其主要原因是兩種土壤酸堿性不同[30]。土壤酸堿性影響土壤硒的形態(tài)，中性和酸性下以亞硒酸鹽為主，堿性下以硒酸鹽態(tài)為主[31]，由于亞硒酸鹽容易通過配位體交換而被土壤吸附，因此硒酸根比亞硒酸根生物有效性高[32]。如無論是土壤施硒還是葉片施硒，施硒酸鹽的水稻籽粒硒含量顯著高于施亞硒酸鹽的處理[33]。為了弄清川續(xù)斷硒含量的分布規(guī)律，還應(yīng)該進(jìn)行相同土壤條件下，不同含硒水平方面的模擬試驗(yàn)研究。

一般用植物中某元素的含量與土壤中某元素含量的比值作為植物對(duì)該元素的生物富集系數(shù)[34-36]，生物富集系數(shù)越高, 表明植物對(duì)元素的吸收能力越強(qiáng)[28]。恩施野生川續(xù)斷對(duì)硒生物富集系數(shù)為0.012 ～ 0.727，基本上是土壤硒含量越高，生物富集系數(shù)越高，但是只有葉的富集系數(shù)與土壤硒含量的相關(guān)性顯著，說明川續(xù)斷對(duì)土壤硒的生物富集系數(shù)除了受土壤硒含量影響外，還與其他因素有關(guān)。由于最大富集系數(shù)達(dá)到0.7以上，說明川續(xù)斷在一定條件下，對(duì)土壤硒的富集能力還是比較強(qiáng)的。對(duì)魔芋硒含量的研究發(fā)現(xiàn)，從恩施采集的自然土壤中生長魔芋對(duì)土壤硒的富集系數(shù)為0.12 ～ 0.83，也是高硒土壤的富集系數(shù)高[22]，川續(xù)斷對(duì)土壤硒的富集系數(shù)與此相似。土壤盆栽試驗(yàn)中魔芋硒的富集系數(shù)高于天然土壤中魔芋硒的富集系數(shù)[22]，說明外源硒比天然土壤中的硒更容易被植物吸收，因此要認(rèn)識(shí)川續(xù)斷對(duì)外源硒的富集能力，還需通過土壤添加外源硒的模擬試驗(yàn)進(jìn)一步研究。

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)可用來評(píng)價(jià)植物將元素從地下部向地上部的運(yùn)輸和富集能力，當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1 時(shí)，說明該植物對(duì)某元素主要富集在地上部分，值越大越有利于元素在植物地上部分的富集；當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)小于1時(shí)，說明該植物對(duì)某元素主要富集在地下部分[19]。所有樣品莖的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1，而多數(shù)樣品葉和花的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1，說明川續(xù)斷根系不僅能吸收利用土壤中的硒，還能將其吸收的硒輸送到地上部分，并且能在一定的部位如葉或花中富集。根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)將所采集的川續(xù)斷樣品分為花富集型和葉富集型，結(jié)合川續(xù)斷硒含量來看，花富集型的植物硒含量都較高，均在0.2 mg/kg 以上，所在土壤的硒含量也較高，均在2.2 mg/kg 以上；而葉富集型川續(xù)斷的植物和土壤硒含量均較低，植物硒含量均小于0.08 mg/kg，土壤硒含量均小于0.8 mg/kg。由此說明在低硒土壤環(huán)境下，川續(xù)斷吸收的硒優(yōu)先在葉中富集，在高硒土壤環(huán)境中，川續(xù)斷吸收的硒會(huì)向花中轉(zhuǎn)運(yùn)并在花中富集。硒的次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)可以反映植物從根系輸送到莖部的硒向其他部分轉(zhuǎn)運(yùn)的能力，所有川續(xù)斷樣品的次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1，說明川續(xù)斷莖中的硒容易向其地上其他部位轉(zhuǎn)運(yùn)而不在莖富集。在低硒土壤環(huán)境下，硒被輸送到葉中富集，在高硒的土壤環(huán)境下，促進(jìn)硒在花中富集。利用轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)來研究植物對(duì)硒吸收富集還不多見，姜超強(qiáng)等[21]研究了土壤施硒對(duì)烤煙次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響，烤煙葉的次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為2.8 ～4.1，這跟川續(xù)斷的次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)基本一致。

4 結(jié)論

1)恩施野生川續(xù)斷樣品硒含量變幅較寬，介于0.008 ～ 143.94 mg/kg。在土壤硒含量接近300 mg/kg的條件下，川續(xù)斷依然生長正常，說明恩施川續(xù)斷是耐硒能力較強(qiáng)的植物，其硒含量可以超過100 mg/kg，說明川續(xù)斷屬于聚硒植物。

2)川續(xù)斷生長地的土壤硒含量在0.6 ～ 277.3 mg/kg，川續(xù)斷根、莖、葉、花的硒含量均與土壤硒含量呈極顯著線性相關(guān)，說明土壤中的硒對(duì)川續(xù)斷的硒含量具有顯著影響。

3)川續(xù)斷不同部位硒含量的分布規(guī)律不明顯，但都以莖的硒含量最低，多數(shù)樣品以葉或花的硒含量最高。

4)川續(xù)斷對(duì)土壤硒的生物富集系數(shù)介于0.012 ～0.727，大部分川續(xù)斷樣品的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1，所有次級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)都大于1，表明川續(xù)斷不僅能夠吸收利用土壤中硒，而且根系和莖稈中的硒能夠向葉和花中轉(zhuǎn)運(yùn)并能在葉或花中富集，所以川續(xù)斷是富硒能力較強(qiáng)的植物。