滇重楼 Paris polyphylla Sm. var. yunnanensis (Fr.) H. M. 为百合科重楼属 Paris L. 植物,主要分布于贵 州、云南和四川等地区,是《中国药典》2015 年版收 载的重楼药材的基原植物之一,其干燥根茎入药,具 有清热解毒、消肿止痛、凉肝定惊的功效,是“云 南白药”“宫血宁胶囊”等多种中成药的主要原料, 市场需求量较大。市场上的重楼药材多年以来主要依 赖于野生采挖,导致野生滇重楼药材几近枯竭,寻 求合适的栽培驯化滇重楼的方式迫在眉睫。
1 材料与试剂
2012 年 10 月,滇重楼 2 年生育苗的鲜种采自 云南省大理州农业科学院种植基地;2013 年 10 月, 滇重楼 1 年生实生苗和育苗栽培种源的鲜种采自贵 州省种植基地,滇重楼育苗野生种源的鲜种采自贵 州省野生环境,常温下河沙贮存 4 个月,并经三峡 库区道地药材绿色种植与深加工重庆市工程实验 室(重庆三峡学院)周浓教授鉴定为百合科植物滇 重楼 Paris polyphylla Sm. var. yunnanensis (Fr.) H. M. 的成熟种子,种子采用单株保存、保证种质资 源的稳定性和均一性。
1.1 AM 真菌
通过美国国际丛枝菌根真菌种质资源保藏中心 购得相应的 AM 真菌纯净菌剂,其菌剂由三峡库区道 地药材绿色种植与深加工重庆市工程实验室(重庆三 峡学院)进行扩增繁殖、储存保管。接种菌剂为带有 孢子、菌丝及侵染后根段的栽培基质,见表 1。
1.2 试药
对照品重楼皂苷 I(批号 111590-201103)、重 楼皂苷 II(批号 111591-201103)、重楼皂苷 VI(批 号 111592-201103 )、 重 楼 皂 苷 VII (批号 111593-200402)购自中国食品药品检定研究院,质 量分数均大于 98%。乙腈(德国默克公司,色谱纯), 水(娃哈哈纯净水)。
1.3 仪器
DZF-6050MBE 型电热恒温真空干燥箱(上海博讯实业有限公司);CP225D 型分析天平(德国 Sartorius 公司);TDZ5-WS 型多管架自动平衡离心 机(湖南赛特湘仪离心机仪器有限公司); SB-5200DTN 型超声波清洗机(宁波新芝生物科技 股份有限公司);LC-20A 型高效液相色谱仪、 UV2450 型紫外可见分光光度计(日本岛津集团)。
2 方法
2.1 实验设计
种子前处理,去除外果皮,用蒸馏水洗净,10% NaClO 溶液浸泡 15 min 后用蒸馏水洗净,备用; 紫云英种子用 10% NaClO 溶液浸泡 15 min 后用蒸 馏水洗净,备用。育苗栽培基质为菜园土与河沙的 混合物(体积比 3∶1,过 2 mm 筛,121 ℃高压 灭菌锅内灭菌 2 h)。2013 年 1 月、2014 年 1 月分 别将滇重楼 2 年生、1 年生实生苗育苗,采用室内 常温栽培法,设置 9 个处理组(AM 真菌组,S1~ S9)和 1 个对照组(CK 组,S10)共 10 组,每组 重复 10 次,每盆接种 180 个孢子的混合菌剂(均 分),与紫云英混合播种培养,待滇重楼种子出土 后除去紫云英植株,每盆间苗 20 株。滇重楼栽培 种源及野生种源新鲜种子于 2014 年 01 月与 AM 真菌混合共生育苗,采用室内常温栽培方法,设置 9 个处理组(AM 真菌组,S1~S9)和 1 个对照组 (CK 组,S10)共 10 组,每组重复 10 次,每盆接 种 180 个孢子的混合菌剂(均分),与紫云英混合 播种培养,待滇重楼种子出土后除去紫云英植株, 每盆间苗 20 株。滇重楼幼苗生长期间定期浇 Hoagland 营养液。 于 2015 年 6 月,采集栽培种源滇重楼育苗(T1) 和 1 年生滇重楼实生苗(T5)待测滇重楼样品,于 2015 年 7 月,采集 1 年生滇重楼实生苗(T6)待测 滇重楼样品,于 2015 年 8 月,采集栽培种源滇重楼 育苗家种(T2)、野生种源滇重楼育苗野生(T4)、1 年生滇重楼实生苗(T7)和 2 年生滇重楼实生苗(T8)待测滇重楼样品,于 2016 年 8 月,采集种子栽培种 源滇重楼育苗(T3)待测滇重楼样品。收获滇重楼的 根茎、根系,洗净后置于 35 ℃烘箱烘干,用于品质 分析;在冰水浴中洗净根系,剪成 1.0~1.5 cm 长的 根段,一部分置于福尔马林-醋酸-70%乙醇(FAA) 固定液中固定后用于菌根侵染率的测定。
2.2 AM 真菌的侵染率
随机选取浸泡于 FAA 固定液中滇重楼根系 30 条,采用 Philips 等的方法染色、制片、镜检,根 据 Trouvelot 等的方法统计菌根侵染率。
2.3 滇重楼幼苗叶片光合色素含量及生理指标的测定
根据张志良等的方法对滇重楼幼苗光合色 素含量测定;过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外分 光光度法测定;过氧化物酶(POD)活性采用愈创 木酚显色法测定;超氧化物歧化酶(SOD)活性采 用氮蓝四唑法测定;丙二醛(MDA)和可溶性糖含 量采用硫代巴比妥酸法测定;可溶性蛋白含量采用 考马斯亮蓝比色法测定。
2.4 滇重楼幼苗生物量的测定
采收滇重楼后,测定各处理组新鲜根茎质量 后,分别置于 35 ℃烘箱中干燥至恒定质量,测定 不同处理组干质量,计算其折干率。
2.5 不同接种时期滇重楼幼苗根茎中重楼皂苷含量测定
采用《中国药典》2015 年版重楼药材项下测定 4 种重楼皂苷的含量。
2.6 数据分析
采用Microsoft Excel 2003软件作图,运用SPSS 20.0 进行统计分析。
3 结果与分析
不同接种时期滇重楼幼苗根系均 在一定程度上受到了 AM 真菌的侵染,除 CK 组未 被侵染外,其他处理组的侵染率在 91.29%~ 100.00%,各实验组均无显著性差异(P>0.05), 这与周浓等的研究结果一致。而在自然条件下, AM 真菌的侵染率为 36.41%~83.7%。综上可知, 接种外源AM 真菌对滇重楼根系菌根侵染率具有一 定的促进作用,说明通过外源接种 AM 真菌以提高 滇重楼的品质具有可行性。与 CK 组相比,不同接种时期滇重楼 3 种保护酶 CAT、POD 和 SOD 的活性有不同 程度的提高。其中,T1、T5 时期的 POD 与 SOD 活 性提高更为显著。在不同的处理组中,S6、S8、S9 的 3 种酶活性提高更为明显。3 种保护酶的活性表 现为 POD>SOD>CAT,可能是因为 POD 活性对 环境变化表现的更为敏感。表明接种 AM 真菌有利 于滇重楼叶片保护酶活性提高。
4 讨论
研究结果表明,各处理组均能与 AM 真菌形成 一定的共生关系,但各处理组对滇重楼生长发育情 况的影响程度存在差异。与 CK 组相比,菌根化滇重楼的侵染率良好,即 AM 真菌与滇重楼幼苗 根茎形成了菌根,说明通过引入外源丛枝菌根真菌 可提高滇重楼幼苗的生活力。接种 AM 真菌有助 于光合色素含量的提高,进而促进滇重楼的生长发 育。现有研究表明,AM 真菌能激活植物对多种生 物或非生物胁迫的防御机制,从而提高植物的抗逆 性,包括对病虫害、重金属污染、盐害、干旱等胁 迫的抗性。CAT、POD 和 SOD 作为植物体内清 除自由基的关键保护酶,能起到清除活性氧、维持 氧代谢平衡的重要作用。与 CK 组相比,不同接 种时期滇重楼的 3 种保护酶活性均大于对照组,说 明接种 AM 真菌增强了植株对不利环境的抗性。 植株体内的渗透调节物质包括可溶性糖、可溶性蛋 白,其能帮助维系植物细胞内的膨压进而利于增强 植株的抗逆性。与对照组相比,滇重楼叶片的可溶 性糖的含量均有明显的增加,但可溶性蛋白变化不 明显。细胞膜系统的损伤是植物水分胁迫的重要原 因,叶片中 MDA 含量的增多与膜相对透性呈显著 正相关。各接种时期的 MDA 含量均低于对照 组,表明接种 AM 真菌的各处理组降低了受逆境 环境的胁迫程度。