白花前胡質(zhì)量對海拔梯度的響應(yīng)研究

羅敏，徐廣，譚秋生，郭瑀，鄧才富，羅舜，楊永東

（重慶市藥物種植研究所重慶市道地藥材規(guī)范化生產(chǎn)工程技術(shù)研究中心，重慶 南川 408435）

前胡（Peucedanum praeruptorum）為我國傳統(tǒng)常用中藥，已有1800多年用藥歷史，始載于陶弘景的《名醫(yī)別錄》，列為中品［1］；2020年版《中國藥典》收錄為傘形科植物白花前胡的干燥根［2］。其性微寒，味苦，辛；歸肺、脾、肝經(jīng)；具有降氣化痰、清熱散風(fēng)等功效［3-4］，多用于痰熱喘滿、風(fēng)熱咳嗽痰多的氣管與支氣管炎等病癥［5-7］；現(xiàn)代藥理研究表明前胡還具有降血壓、抗心衰、平喘、抗癌等作用［8-9］；其主要活性成分為白花前胡甲素、白花前胡乙素、白花前胡丙素等多角型吡喃香豆素類成分［10-13］。

中藥材作為一種特殊商品，“出產(chǎn)擇地土，凡諸草木，各有相宜地產(chǎn)。氣味功力，自異尋?！北砻魃鷳B(tài)因子對藥材性味、功效具有重要影響。前胡作為一種大宗中藥材，因野生資源的枯竭和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加之農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，導(dǎo)致其規(guī)?；N植越來越多。但在此過程中卻普遍以種植大戶承接醫(yī)藥企業(yè)的意向性訂單來帶動周邊百姓種植發(fā)展，以致多地自發(fā)性生產(chǎn)增多，對生態(tài)環(huán)境的適宜性基本未作考慮，海拔高度等重要生態(tài)因子的適宜性往往被忽視，導(dǎo)致市場上流通的前胡藥性不足，藥材品質(zhì)良莠不齊，含量大都不符合藥典要求，無法保障臨床用藥的安全與有效。研究團(tuán)隊(duì)在前期調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，白花前胡目前多分布于四川、重慶、江西、浙江、安徽等地［14-16］，但種植較為隨意，從海拔500 m～1200 m以上均有種植，而海拔的改變可能引起氣候條件、土壤環(huán)境等的變化，進(jìn)而對藥材的生長與品質(zhì)產(chǎn)生影響［17-18］。因此，為探究海拔對前胡質(zhì)量的影響，挖掘前胡質(zhì)量影響因子，尋找前胡乙素含量不達(dá)標(biāo)的原因，本試驗(yàn)設(shè)置了不同海拔梯度，研究前胡指標(biāo)成分含量對其的響應(yīng)情況，以期為前胡的高效栽培和質(zhì)量提升提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

研究區(qū)位于重慶市南川區(qū)，屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均溫16.6℃，年降雨量1185 mm，年日照時(shí)數(shù)1273 h，立體氣候明顯。在該地區(qū)三泉鎮(zhèn)海拔高度650 m的人民壩、900 m的槐坪以及1200 m的蓮花村，分別選擇平整、朝南地塊，建立150 m2的試驗(yàn)地。種源來源于項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)前胡種植基地，經(jīng)重慶市藥物種植研究所鄧才富研究員鑒定為正品白花前胡。

不同海拔統(tǒng)一播種，施用項(xiàng)目組配制的N、P、K復(fù)混肥，分3次同期施入，其余大田管理相同。于采收期每個海拔梯度采挖具有代表性的10株單株，分別編號650 m為R1～R10，900 m為H1～H10，1200 m為S1～S10；去除泥沙、沖洗干凈，45℃烘干，切片粉碎過60目篩，待測。

1.2 儀器與試劑

LC-20AT高效液相色譜儀（島津儀器有限公司），AL-104型電子天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司），CPA225D型電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司），智能型純水機(jī)（上海摩勒科學(xué)儀器有限公司），數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司），DHG電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海龍躍儀器有限公司）。

白花前胡甲素（批號111711-201904）、白花前胡乙素（批號111904-201804）均購自中國食品藥品檢定研究院；甲醇（色譜純，批號20190901）、三氯甲烷（分析純，批號20120702）均購自重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司；水：為臨用現(xiàn)制的超純水。

1.3 數(shù)據(jù)處理分析

應(yīng)用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 26.0進(jìn)行分析，Origin 2019作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單株白花前胡甲素、乙素含量在不同海拔梯度上的分布特征

由表1可知，海拔650 m的10個單株樣品中白花前胡甲素達(dá)標(biāo)5個，白花前胡乙素達(dá)標(biāo)4個，雙達(dá)標(biāo)1個，雙不達(dá)標(biāo)2個；乙素含量高于甲素含量的有3個。海拔900 m的10個單株樣品中甲素含量達(dá)標(biāo)7個，乙素含量達(dá)標(biāo)3個，無雙達(dá)標(biāo)和雙不達(dá)標(biāo)樣品；乙素含量高于甲素含量的有2個。海拔1200 m的10個單株樣品中甲素含量達(dá)標(biāo)5個，乙素含量達(dá)標(biāo)1個，雙不達(dá)標(biāo)4個，無雙達(dá)標(biāo)樣品；乙素含量均低于甲素含量。從結(jié)果可以看出，單株白花前胡乙素的不合格率最高，且其隨海拔的升高從60%上升至90%，總不合格率達(dá)73.33%。

表1 不同海拔白花前胡甲素、乙素含量及變異系數(shù)Tab.1 Contents and variation coefficients of praeruptorin A and praeruptorin B at different altitudes

海拔650 m的白花前胡甲素含量變化范圍為0.35%～1.57%，極大值為極小值的4.52倍，變異系數(shù)（CV）為42.92%；乙素含量范圍為0.09%～1.49%，極大值為極小值的17.31倍，CV為123.12%。海拔900 m的甲素含量變化范圍為0.46%～1.73%，極大值為極小值的3.76倍，CV為38.82%；乙素含量范圍為0.08%～0.71%，極大值為極小值的9.32倍，CV為83.62%。海拔1200 m的甲素含量變化范圍為0.48%～1.38%，極大值為極小值的2.89倍，CV為32.66%；乙素含量范圍為0.05%～0.42%，極大值為極小值的8.63倍，CV為79.30%。由3個不同海拔梯度的白花前胡甲素、乙素含量的變異情況表明，白花前胡單株質(zhì)量的差異普遍存在；每個海拔梯度甲素含量的變異系數(shù)均小于白花前胡乙素，表明單株間乙素含量的差異更大；白花前胡甲素、乙素含量的變異系數(shù)呈現(xiàn)隨海拔的增高而降低的趨勢。

本次試驗(yàn)的白花前胡甲素含量的最大值（1.73%）出現(xiàn)在海拔900 m的植株（H2），最小值（0.35%）出現(xiàn)在海拔650 m的植株（R5）；每個海拔的最大值隨海拔升高而先上升后下降，最小值則隨海拔升高而上升；白花前胡乙素含量的最大值（1.49%）出現(xiàn)在海拔650 m的植株（R3），最小值（0.05%）出現(xiàn)在海拔1200 m的植株（S9）。每個海拔乙素含量的最大值與最小值均隨海拔的升高而降低。

2.2 白花前胡甲素、乙素間關(guān)系對海拔的響應(yīng)

從表2可知，不同海拔梯度下，白花前胡甲素含量與乙素含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，該相關(guān)程度隨海拔升高呈先增加后降低趨勢，且在900 m時(shí)達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；綜合不同海拔梯度而言，二者的負(fù)相關(guān)關(guān)系亦達(dá)顯著水平（P＜0.05）。不同海拔梯度下，甲素含量與二者總量呈正相關(guān)關(guān)系，該相關(guān)程度隨海拔升高呈上升趨勢，在650 m時(shí)未達(dá)顯著水平，而900 m和1200 m時(shí)均達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；綜合不同海拔梯度而言，甲素含量與二者總量的正相關(guān)關(guān)系達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。不同海拔梯度下，乙素含量與總量的相關(guān)程度隨海拔升高呈降低趨勢，二者關(guān)系在650 m時(shí)達(dá)顯著水平（P＜0.05）；綜合不同海拔梯度而言，乙素含量與二者總量的正相關(guān)關(guān)系達(dá)顯著水平（P＜0.05）。

表2 不同海拔白花前胡甲素與乙素的關(guān)系Tab.2 Relationship between praeruptorin A and praeruptorin B at different altitudes

進(jìn)一步對二者關(guān)系進(jìn)行回歸分析，以甲素為y，乙素為x，得到不同海拔的回歸方程如表3所示。650 m擬合的一元一次函數(shù)與一元二次函數(shù)均未達(dá)統(tǒng)計(jì)學(xué)要求，擬合度較低；而在900 m時(shí)均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且以線性關(guān)系為佳，甲素含量隨乙素含量的降低而升高；1200 m時(shí)二者關(guān)系則是一條開口向下的拋物線，說明在一定范圍內(nèi)，隨著乙素含量的增加，甲素含量增加，但超過該范圍時(shí)則呈下降趨勢。以3個海拔整體分析而言，擬合的一元一次函數(shù)與一元二次函數(shù)均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但以線性關(guān)系擬合度最高。以上結(jié)果表明，白花前胡甲素與乙素含量間的關(guān)系對海拔的變化會產(chǎn)生積極的響應(yīng)，說明不同海拔高度對白花前胡甲素和乙素二者之間含量的關(guān)系具有一定的影響。

表3 不同海拔白花前胡甲素與乙素的回歸擬合Tab.3 Regression fitting of praeruptorin A and praeruptorin B at different altitudes

2.3 海拔對白花前胡甲素、乙素含量的影響

白花前胡甲素與乙素含量隨海拔的整體表現(xiàn)如圖1所示。白花前胡甲素含量在海拔900 m最高，分別比海拔650 m和1200 m提高35.06%和26.36%，但差異均未達(dá)顯著水平。白花前胡乙素含量在海拔650 m最高，分別比海拔900 m和1200 m提高31.88%和148.81%，并顯著高于1200 m。二者總量在海拔900 m最高，分別比海拔650 m和1200 m提 高18.26%和34.47%，并 顯 著 高 于1200 m?？梢姡０?00 m環(huán)境較有利于白花前胡甲素的積累，而相對低海拔環(huán)境則有利于白花前胡乙素的積累。

圖1 不同海拔白花前胡質(zhì)量的影響Fig.1 Effects of different altitudes on quality of Peucedanum praeruptorum

相關(guān)性分析結(jié)果表明，在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，白花前胡甲素含量與海拔高度呈正相關(guān)（0.135），該關(guān)系未達(dá)顯著水平（P＞0.05），但海拔過高反而不利于白花前胡甲素的合成；白花前胡乙素含量與海拔呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為-0.579，隨海拔高度的升高而降低，說明低海拔高度有利于白花前胡乙素的合成。二者總量與海拔呈負(fù)相關(guān)（-0.301），但未達(dá)顯著水平（P＞0.05）?？梢?，海拔高度對白花前胡乙素含量的影響大于白花前胡甲素。

3 討論

本文基于前胡栽培群體中豐富的植株類型，未以傳統(tǒng)的混合取樣方式，而是以不同栽培類型單株為研究對象，圍繞其藥材質(zhì)量對海拔梯度的響應(yīng)情況展開探討，從而研究海拔因子對白花前胡質(zhì)量的影響效應(yīng)。這是對研究前胡質(zhì)量主要影響因素的有力補(bǔ)充，同時(shí)對前胡的高效栽培和質(zhì)量提升具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

白花前胡不宜種植于持續(xù)高溫的平壩或過度蔭蔽地區(qū)，其喜歡冷涼濕潤的氣候，野生前胡多分布于海拔1000～1500 m的山地向陽坡，土壤以土層深厚、疏松、肥沃的夾砂土為好［19-21］。相關(guān)研究結(jié)果表明，不同海拔對前胡含量的影響較大，高海拔地區(qū)（700～1500 m）前胡的白花前胡甲素和白花前胡乙素含量普遍高于低海拔地區(qū)（100～400 m），并推測海拔是影響前胡質(zhì)量的主要因素［22］。從本試驗(yàn)結(jié)果看出，不同海拔不僅對前胡甲素、前胡乙素含量的影響較大，而且對二者間的關(guān)系也存在一定影響。在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，海拔900 m較海拔650 m、1200 m更有利于白花前胡甲素的生成與積累，而海拔650 m則更有利于白花前胡乙素的生成與積累，達(dá)標(biāo)率也最高；整體而言，海拔對白花前胡乙素含量的影響大于白花前胡甲素。以上結(jié)論與楊柳等［22］的研究有所差異，這可能與試驗(yàn)條件設(shè)置及樣本的選擇有關(guān)。本研究是在統(tǒng)一種源、統(tǒng)一施肥等栽培管理措施的條件下進(jìn)行，盡量統(tǒng)一可控因素的情況下重點(diǎn)分析海拔的影響。但藥用植物在生長發(fā)育過程中受諸多環(huán)境因素的影響，而各環(huán)境因素間往往具有復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性。因此，對于海拔究竟如何影響前胡質(zhì)量，以及對前胡產(chǎn)量及其他主要化學(xué)成分的綜合影響仍需要開展深入研究。

從本研究中單株的質(zhì)量變化可以發(fā)現(xiàn)，不同海拔梯度白花前胡甲素與白花前胡乙素的變異系數(shù)均較大，且乙素含量不達(dá)標(biāo)情況極為普遍，說明單株間質(zhì)量差異較大，尤以白花前胡乙素表現(xiàn)最為突出，即使同一地塊、相同管理的情況下不同植株間白花前胡乙素仍存在廣泛的變異，從而無法保證乙素含量整體的穩(wěn)定性，導(dǎo)致乙素不達(dá)標(biāo)問題突出。因此，有必要進(jìn)一步開展植株類型間農(nóng)藝性狀的差異與質(zhì)量的相關(guān)性和穩(wěn)定性研究，有助于篩選出含量高且穩(wěn)定的植株，從種植源頭提升栽培前胡的質(zhì)量水平，亦可為進(jìn)一步的種質(zhì)挖掘和良種選育奠定基礎(chǔ)。

同時(shí)，在本試驗(yàn)范圍內(nèi)還發(fā)現(xiàn)，白花前胡甲素含量與白花前胡乙素含量之間存在一種此消彼長的現(xiàn)象，且在海拔900 m時(shí)具有極顯著的負(fù)相關(guān)性，由此推測白花前胡甲素與白花前胡乙素是否可以相互轉(zhuǎn)化，抑或在某些影響因素的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將結(jié)合其它質(zhì)量影響因子的研究與分析以進(jìn)一步驗(yàn)證這一推論，為白花前胡的質(zhì)量控制和評價(jià)研究提供科學(xué)依據(jù)。另外，前胡的用藥是以混合群體的樣品進(jìn)行使用，結(jié)合本試驗(yàn)過程中白花前胡甲素與白花前胡乙素含量之間存在的此消彼長現(xiàn)象，是否可以考慮以白花前胡甲素與乙素的總含量作為白花前胡的質(zhì)量考察指標(biāo)，以上均有必要作進(jìn)一步的詳細(xì)研究加以科學(xué)解釋。

4 結(jié)論

（1）海拔高度對白花前胡甲素與乙素的含量及其變異系數(shù)具有顯著影響，且對白花前胡乙素的影響大于白花前胡甲素；相對高海拔（900 m）環(huán)境的白花前胡甲素含量高，相對低海拔（650 m）白花前胡乙素含量高。

（2）白花前胡甲素與乙素的含量之間存在此消彼長的現(xiàn)象，且該關(guān)系受海拔高度的影響。

（3）海拔900 m是目前以指標(biāo)成分考察質(zhì)量優(yōu)劣作為前胡基地選擇的最適范圍，而以往隨意發(fā)展的方式則應(yīng)加以杜絕。