常 纓，王 琦,王晶玉

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150030）

香鱗毛蕨（Dryopteris fragrans L.Schott）具有抗炎鎮(zhèn)痛的藥理作用，對(duì)牛皮癬、銀屑病、青少年痤瘡具有良好療效[1]。在我國(guó)香鱗毛蕨主要分布在東北三省，以黑龍江省五大連池地區(qū)為分布中心[2]。研究發(fā)現(xiàn)，香鱗毛蕨植物體內(nèi)含有多種活性物質(zhì)，其中黃酮類(lèi)、多糖類(lèi)、間苯三酚類(lèi)化合物均具有較強(qiáng)的抗氧化性、抑菌和抗腫瘤功效[3]。目前對(duì)香鱗毛蕨的研究主要集中在形態(tài)解剖[4]、化學(xué)成分[5]、病理[6]等方面，而對(duì)不同產(chǎn)地植物體內(nèi)無(wú)機(jī)元素含量差異及其相關(guān)性分析的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文通過(guò)對(duì)不同產(chǎn)地香鱗毛蕨及土壤中無(wú)機(jī)元素的相關(guān)性進(jìn)行分析，探討香鱗毛蕨植物體中無(wú)機(jī)元素的富集特征，并對(duì)香鱗毛蕨產(chǎn)地土壤中無(wú)機(jī)元素的特征進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 樣地設(shè)置及樣品采集與處理

調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前香鱗毛蕨長(zhǎng)勢(shì)較好的區(qū)域?yàn)楹邶埥∥宕筮B池火山群和鏡泊火山群，根據(jù)其不同的地質(zhì)年代和火山巖石類(lèi)型差異性最終選擇這兩個(gè)火山群為研究的代表樣地。其中五大連池火山群形成較為復(fù)雜，設(shè)置五大連池、老黑山、龍門(mén)石棧、南泉四個(gè)樣地；香鱗毛蕨在鏡泊火山群分布較為集中設(shè)置樣地鏡泊湖，每個(gè)樣地均為多點(diǎn)采取混合樣本。于2010年8月從黑龍江省五大連池、老黑山、龍門(mén)石棧、南泉、牡丹江五個(gè)樣地采集香鱗毛蕨樣品，同時(shí)采集植株周?chē)耐寥溃瑯悠肪鶠槎帱c(diǎn)采集的混合樣品。植物樣品由哈爾濱師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉保東教授鑒定其為香鱗毛蕨（Dryopteris fragrans L.Schott）。先將植物樣品洗凈經(jīng)，風(fēng)干后，再經(jīng)過(guò)75℃烘干，取其地上部分和地下部分研磨成粉末待用。土樣采集取植株根系周?chē)?～10 cm土層的土壤，充分混勻后用四分法縮分，室內(nèi)自然風(fēng)干，磨細(xì)，分別過(guò)40、80目篩，供測(cè)定用。香鱗毛蕨樣品和土壤樣品采集情況見(jiàn)表1。

表1 不同產(chǎn)地樣品采集信息Table1 Accession number and sources of tested materials

1.2 儀器與試劑

ECH-II型微機(jī)控溫消解器、超純水處理機(jī)、KQ200VDE超聲波、泰斯勒粉碎機(jī)、5300DU等離子體原子發(fā)射光譜、硝酸（優(yōu)級(jí)純）、高氯酸（優(yōu)級(jí)純）、雙氧水（分析純）。

1.3 方法

1.3.1 無(wú)機(jī)元素標(biāo)準(zhǔn)品配制

Ca、 Al、 Mg、 Fe、 Mn、 Zn、 Si、 Cu、 Ba、Ti、As、Gr標(biāo)準(zhǔn)品制備參見(jiàn)GB/T 24194-2009、GB/T25282-2010、GB/T 24194-2009、GB12396-90、GB/T5009.15-1996、 GB/T25282-2010、 GB/T24585-2009、GB/T25282-2010、GB/T24197-2009、GB/T126 90.14-2006、GB/T5009.15-1996、GB/T17104-1997。每份樣品進(jìn)行3次平行試驗(yàn)。

1.3.2 無(wú)機(jī)元素測(cè)定

土壤和植物消解處理：采用濕灰化法，每份樣品精確稱(chēng)取0.5 g加入10 mL HNO3，混勻，在聚四氟乙烯罐中浸泡過(guò)夜。120℃電熱板消解，依次加入2 mL HNO3（2 h），140℃HClO43 mL（3 h），加入適當(dāng)H2O2120℃加熱直至消解罐中液體呈無(wú)色或微黃色，冷卻后用30%HNO3定容至25 mL，同時(shí)做試劑空白，待測(cè)。

ICP-AES條件：射頻功率1.3 W；等離子氣流量15 L·min-1；霧化氣流量0.8 L·min-1；進(jìn)樣延時(shí)60 s；泵流速1.5 mL·min-1；讀數(shù)次數(shù)2次。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)方法

采用Excel 2003和SPASS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地香鱗毛蕨土壤中無(wú)機(jī)元素含量

本文對(duì)黑龍江省不同產(chǎn)地的香鱗毛蕨土壤中無(wú)機(jī)元素含量進(jìn)行分析（見(jiàn)表2）。經(jīng)過(guò)測(cè)定發(fā)現(xiàn)不同樣地土壤中Ca、Fe含量普遍較高；Mg、Al變異程度最大，Ba的變異程度最小，其RSD僅為0.19%，土壤無(wú)機(jī)元素含量表現(xiàn)為Fe＞Ca＞Al＞Mg＞Ba≈Ti＞Zn＞Cu，差異性可能與樣地火山巖石形成的地質(zhì)年代以及生態(tài)環(huán)境有關(guān)。土壤中Zn、Cu、As、Gr的含量均低于國(guó)家土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T391.2009）中土壤污染元素評(píng)價(jià)，該地區(qū)土壤污染元素均在限定范圍內(nèi)。

2.2 不同產(chǎn)地香鱗毛蕨中無(wú)機(jī)元素含量

由表3可知，通過(guò)ANVOA分析，不同產(chǎn)地香鱗毛蕨中無(wú)機(jī)元素Mg、Zn、Ti、Cu、Mn含量差異顯著。Mg含量MP＞HP＞W(wǎng)2P＞W(wǎng)3P＞LP＞NP，Zn含量 W3P＞MP＞HP＞NP＞LP＞W(wǎng)2P，Ti含量 HP＞LP＞MP＞NP＞W(wǎng)3P＞W(wǎng)2P，Cu 含量 MP＞HP＞W(wǎng)3P＞W(wǎng)2P＞LP＞NP，Mn含量LP＞HP＞MP＞NP＞W(wǎng)3P＞W(wǎng)2P，Ga、Fe、Al差異不顯著。

表2 不同樣地土壤中無(wú)機(jī)元素含量的差異Table2 Discrepancy of soil inorganic elements in different plots

表3 不同產(chǎn)地香鱗毛蕨中無(wú)機(jī)元素含量差異Table3 Discrepancy of Dryopteris fragrans L.Schott inorganic elements in different plots（，n=3) (mg·kg-1)

表3 不同產(chǎn)地香鱗毛蕨中無(wú)機(jī)元素含量差異Table3 Discrepancy of Dryopteris fragrans L.Schott inorganic elements in different plots（，n=3) (mg·kg-1)

2.3 香鱗毛蕨植株對(duì)無(wú)機(jī)元素的富集情況及無(wú)機(jī)元素間的關(guān)聯(lián)性分析

2.3.1 香鱗毛蕨植株對(duì)無(wú)機(jī)元素的富集情況分析

富集系數(shù)（Bioconcentration factors）是描述化學(xué)物質(zhì)在生物體內(nèi)累積趨勢(shì)的重要指標(biāo)。由香鱗毛蕨對(duì)無(wú)機(jī)元素的富集系數(shù)可知（見(jiàn)表4），香鱗毛蕨對(duì)鈣的吸收較為特殊，其地下部分富集系數(shù)約是地上部分的兩倍，說(shuō)明香鱗毛蕨對(duì)鈣元素的吸收可能是以選擇性主動(dòng)吸收方式轉(zhuǎn)運(yùn)。當(dāng)富集系數(shù)C＜0.5時(shí)相對(duì)貧化，0.5＜C＜1.5時(shí)二者屬同一水平，C≥1.5時(shí)相對(duì)富集[7]。由表4可知，香鱗毛蕨對(duì)Al、Fe、Ti、Mn的富集處于同一水平且相對(duì)較弱。香鱗毛蕨對(duì)Mg、Zn、Cu的富集處于同一水平，其富集程度與土壤中無(wú)機(jī)元素富集程度屬同一水平。

2.3.2 香鱗毛蕨中無(wú)機(jī)元素間的關(guān)聯(lián)性分析

表5數(shù)據(jù)顯示，香鱗毛蕨中有6對(duì)無(wú)機(jī)元素Ca和 Mg、Fe和 Al、Ti和 Al、Ti和 Fe、Cu 和 Ca、Cu和Mg之間呈正相關(guān)。其中Fe和Al、Ti和Al、Ti和Fe、Cu和Mg呈顯著正相關(guān)，結(jié)果表明香鱗毛蕨對(duì)上述6對(duì)元素的吸收具有協(xié)同作用。有10對(duì)無(wú)機(jī)元素呈負(fù)相關(guān)，但顯著性不明顯，說(shuō)明香鱗毛蕨對(duì)這10對(duì)元素吸收的協(xié)同作用不明顯。

表4 香鱗毛蕨不同部位對(duì)無(wú)機(jī)元素的富集系數(shù)Table4 Inorganic element BSAF in different parts of the fern

表5 香鱗毛蕨中無(wú)機(jī)元素相關(guān)性矩陣Table5 Inorganic elements correlation matrix in the fern

3 討論與結(jié)論

3.1 香鱗毛蕨不同產(chǎn)區(qū)地質(zhì)及無(wú)機(jī)元素含量分析

五大連池火山群和鏡泊火山群在地理位置和形成年代上有很大差異，但均有香鱗毛蕨分布。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，五大連池火山群分布較廣，二池、三池人為破壞較少，長(zhǎng)勢(shì)較好；南泉和龍門(mén)石棧由于是旅游景點(diǎn)，人為破壞較為嚴(yán)重，香鱗毛蕨分布較少，且植株較??；老黑山植被覆蓋率高，香鱗毛蕨長(zhǎng)勢(shì)也比較好。目前香鱗毛蕨在鏡泊火山群僅在鏡泊湖、民俗村附近發(fā)現(xiàn)有分布，其他火山巖石區(qū)未見(jiàn)分布。通過(guò)對(duì)五大連池和鏡泊兩個(gè)火山群采集的香鱗毛蕨植株外形進(jìn)行觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，五大連池地區(qū)香鱗毛蕨長(zhǎng)勢(shì)較好，較少有疏羽香鱗毛蕨的分布；而鏡泊火山群疏羽香鱗毛蕨分布較多。本研究對(duì)兩個(gè)主產(chǎn)區(qū)土壤中無(wú)機(jī)元素含量做相關(guān)測(cè)定，結(jié)果表明，兩個(gè)產(chǎn)區(qū)的土壤養(yǎng)分有一定差異。五大連池地區(qū)土壤中有害重金屬（Cu、Pb）含量均比鏡泊地區(qū)低，而對(duì)生長(zhǎng)有益的元素如Zn、Mg、Fe含量均比鏡泊地區(qū)高；這些元素參與香鱗毛蕨的初生和次生代謝產(chǎn)物合成，影響香鱗毛蕨的品質(zhì)。其中Al誘導(dǎo)植物體產(chǎn)生低分子質(zhì)量有機(jī)酸，試驗(yàn)證明在重組大腸桿菌發(fā)酵液中加入檸檬酸可以提高乙酰輔酶A羧化酶的活性，有效提高間苯三酚的合成量，香鱗毛蕨的主要藥用成分為間苯三酚衍生物[9-10]，研究鋁離子與合成間苯三酚含量的關(guān)系為無(wú)機(jī)元素與香鱗毛蕨藥效之間的關(guān)系提供理論依據(jù)。五大連池火山群和鏡泊火山群的巖石成分有很大差異，五大連池巖石主要成分為堿性玄武巖，鏡泊地區(qū)巖石多為碧玄巖，少數(shù)為堿性橄欖玄武巖，這一結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致五大連池地區(qū)pH接近中性，而鏡泊地區(qū)則呈弱酸性；因此土壤無(wú)機(jī)元素差異性使五大連池地區(qū)適宜植物生長(zhǎng)及有效物質(zhì)儲(chǔ)存。

3.2 無(wú)機(jī)元素對(duì)藥用植物藥效的影響

無(wú)機(jī)元素作為植物體一部分參與植物生命活動(dòng)，分析顯示香鱗毛蕨對(duì)無(wú)機(jī)元素的吸收具有選擇性，無(wú)機(jī)元素的存在形式會(huì)影響香鱗毛蕨對(duì)無(wú)機(jī)元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。朱梅年等試驗(yàn)表明中草藥中微量元素的重要性，并開(kāi)展中藥微量元素研究[11]。前期研究表明，無(wú)機(jī)元素作為藥用植物的基本成分對(duì)植物體藥效有一定調(diào)節(jié)作用[12-13]。

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