★蔣勇 黃華 李仁清 徐艷琴 曾金祥(.江西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 南昌 330004;.江西中醫(yī)藥大學(xué)中藥資源與民族藥研究中心 南昌 330004)
藥用植物種質(zhì)資源是中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的源頭和人類(lèi)健康需求的保障,也是中藥基礎(chǔ)研究及創(chuàng)新體系建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)[1-2],已成為國(guó)家重要的生物戰(zhàn)略性資源[3]。對(duì)于藥用植物,有效成分豐富的種質(zhì)為選擇和利用的首選[3-5]。系統(tǒng)的質(zhì)量評(píng)價(jià)可有效指導(dǎo)野生資源利用及人工種植種質(zhì)和生境的選擇[6]。
淫羊藿為我國(guó)傳統(tǒng)中藥材,逐漸步入大宗品種行列,在中藥產(chǎn)業(yè)中占有重要地位,為最具開(kāi)發(fā)潛力和重點(diǎn)研究的藥物之一[7-8]。優(yōu)質(zhì)與充足的淫羊藿資源是相關(guān)醫(yī)藥產(chǎn)品健康可持續(xù)發(fā)展的重要保障與支撐[9]。為保證藥品安全有效和穩(wěn)定可控,藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)成為淫羊藿眾多研究方向中的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[10-13]。開(kāi)發(fā)淫羊藿,尤其是藥典收錄種的優(yōu)異種質(zhì)篩選成為迫在眉睫的問(wèn)題。對(duì)保障資源供應(yīng),促進(jìn)資源合理開(kāi)發(fā)和利用具有重要意義。
柔毛淫羊藿(Epimedium pubescensMaxim.)歷來(lái)為藥典收錄種,是淫羊藿屬分布較廣的物種,盡管陜西省南部、甘肅省東南部和重慶市有少量分布,但主產(chǎn)區(qū)為四川?。?4-16]。柔毛淫羊藿為淫羊藿藥材七大主流品種之一[17],市場(chǎng)占有量達(dá)到39%[14],其質(zhì)量一直備受關(guān)注。但不同研究差異較大,樣本合格率從完全不達(dá)標(biāo)0.0 %[18]到46.2 %[19]、52.2 %[20]、57.1 %[21]、66.7 %[12]、68.4 %[22]、83.3 %[23]和85.7 %[24]不等。分析其原因,由于不同研究所采用樣品來(lái)源不同[19-24],或者為藥店購(gòu)買(mǎi)的樣本[12,18],采收期信息不詳,而不同采收期淫羊藿含量變化差異大[25]。因此,研究結(jié)果易出現(xiàn)時(shí)高時(shí)低情況,缺乏可比性。推薦淫羊藿質(zhì)量評(píng)價(jià)研究選擇易判斷和易統(tǒng)一的采收期,即花期。此外,以往研究?jī)H憑少數(shù)的樣本對(duì)淫羊藿含量檢測(cè)是不夠的全面的,因?yàn)橐蜣轿镂锓N內(nèi)會(huì)存在含量差異。綜合各方面因素考慮,既要保證有代表性,又要使樣本數(shù)量可操作范圍內(nèi),建議參考居群遺傳學(xué)的取樣策略[25]。
優(yōu)異種質(zhì)篩選和利用需以系統(tǒng)的質(zhì)量評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)。為剔除采收期對(duì)研究結(jié)果的影響,本研究所有樣本均采自花期。同時(shí),為保證研究結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,嚴(yán)格按照居群取樣策略,分析樣本覆蓋柔毛淫羊藿四川主產(chǎn)區(qū)。采用高效液相色譜法,測(cè)定其葉片中4種主要活性成分,進(jìn)行系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)價(jià)和質(zhì)量特征分析,為柔毛淫羊藿優(yōu)異種質(zhì)發(fā)掘、資源合理開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。
1.1 儀器與試劑 Agilent Technologies Series 1260高效液相色譜儀、Chem Station工作站(Agilent 科技公司);CP124S 型萬(wàn)分之一電子天平(Sartoriu公司);KQ-300DE超聲波清洗器(昆山市超聲有限公司)。
甲醇與乙腈(色譜純,美國(guó)ACS公司);乙醇(分析純,天津市大茂化學(xué)試劑廠);對(duì)照品朝藿定A(批號(hào)120514)、朝藿定B(批號(hào)120518)、朝藿定C(批號(hào)120601)和淫羊藿苷(批號(hào)120423)購(gòu)于四川省維克奇生物科技有限公司,質(zhì)量分?jǐn)?shù)均大于98 %。
1.2 實(shí)驗(yàn)材料 柔毛淫羊藿分析樣本經(jīng)江西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院葛菲教授鑒定為E. pubescens Maxim.。于2015年和2017年花期采自四川省主產(chǎn)區(qū)的9個(gè)代表性產(chǎn)地(表1,圖1),每居群采集20~30個(gè)個(gè)體的成年葉片材料(但SCYA和SCYX居群由于居群過(guò)小或物候期影響,僅采集到9~11份合格樣本)。
表1 柔毛淫羊藿和采樣信息
圖1 柔毛淫羊藿采樣分布圖以及ABCI含量柱狀圖
1.3 實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1 色譜條件和方法 色譜條件和方法參照本課題組已發(fā)表論文[10],該色譜條件下的混合對(duì)照品及樣品色譜圖見(jiàn)圖2。
1.3.2 數(shù)據(jù)分析方法 各居群朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷和淫羊藿多苷的平均含量及居群內(nèi)個(gè)體間的標(biāo)準(zhǔn)差采用SPSS 21.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。為考察主要生態(tài)因子對(duì)各成分積累的影響,各含量與經(jīng)度、緯度和海拔高度的相關(guān)性分析使用SPSS 21.0皮爾森系數(shù)法進(jìn)行雙側(cè)顯著性檢驗(yàn)。并運(yùn)用DPS 9.01軟件對(duì)4種含量與生態(tài)因子進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析。居群間差異使用MVSP 3.1軟件進(jìn)行主成分分析(principal component analysis,PCA)和聚類(lèi)分析(cluster analysis)[26]。
圖2 朝藿定A、B、C和淫羊藿苷混合對(duì)照品及柔毛淫羊藿9個(gè)居群的代表性HPLC圖
2.1 淫羊藿多苷含量分布規(guī)律 從淫羊藿多苷含量在柔毛淫羊藿各居群中的分布來(lái)看,不同成分的含量普遍存在較大差異,一般以淫羊藿苷含量最為豐富,朝藿定C含量其次(表2)。其中,SCZX、SCDY、SCBC和SCYL這4個(gè) 居 群 淫 羊藿苷的含量遠(yuǎn)較朝藿定C豐富,淫羊藿苷含量為朝藿定C含量的1.1(SCZX)~3.2(SCBC)倍。SCLY和SCYX居群淫羊藿苷較朝藿定C的含量稍高。但SCYA和SCDX居群為朝藿定C含量最豐富,其中,SCYA居群朝藿定C的含量為淫羊藿苷含量2.2倍,且其朝藿定C含量在所有居群中最高(2.93 %)。朝藿定A和朝藿定B這兩種成分,除SCTJ居群低于檢測(cè)限外,其余普遍存在,但其含量較朝藿定C和淫羊藿苷偏低,且各居群的含量差異較?。ǔ蕉ˋ:0.14 %~0.47 %,朝藿定B:0.20 %~0.55 %)。
此外,SCYX居群由于淫羊藿苷和朝藿定C含量均偏低,使得4種成分含量相當(dāng)(0.20 %~0.34 %),SCTJ居群則4種成分均低于檢測(cè)限(表2)。
2.2 居群間質(zhì)量差異 以淫羊藿苷含量來(lái)看,依據(jù)2015版藥典淫羊藿苷不得低于0.5 %的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[27],除SCTJ和SCYX未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),其余居群均達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)。其中,SCZX(2.21 %)、SCYL(1.57 %)、SCDY(1.33 %)和SCYA(1.31 %)居群淫羊藿苷含量較高,為藥典標(biāo)準(zhǔn)2.6~4.4倍,SCDX(0.72 %)、SCLY(0.61 %)和SCBC(0.55 %)居群稍高于藥典標(biāo)準(zhǔn)(表2)。
朝藿定C為柔毛淫羊藿中含量較突出的成分,除SCTJ居群外,其余居群均檢測(cè)到朝藿定C,且居群間含量差異非常懸殊,從0.17 %(SCBC)到2.93 %(SCYA),相差17倍。其中,SCYA(2.93 %)和SCZX(1.93 %)含量尤其突出,SCDX(1.2 %)和SCDY(0.97%)居群含量也相對(duì)較高,而SCYL(0.64 %)、SCLY(0.53 %)、SCYX(0.27 %)和SCBC(0.17 %)居群含量則相對(duì)偏低。
以淫羊藿多苷總量來(lái)看,除SCTJ居群外,其余居群含量均超過(guò)1.00 %,含量變異范圍為1.04 %(SCYX)~5.26 %(SCYA)。參照國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)修訂草案淫羊藿多苷高于1.5 %的標(biāo)準(zhǔn)[28],除SCTJ(低于檢測(cè)限)、SCYX(1.04 %)和SCBC(1.06 %)居群外,其余居群均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。其中,SCYA和SCZX居群淫羊藿多苷含量分別高達(dá)5.26 %和5.06 %,為草案標(biāo)準(zhǔn)的近3.4倍。SCDY(2.86 %)、SCYL(2.80 %)、SCDX(2.50 %)和SCLY(1.81 %)居群為標(biāo)準(zhǔn)的1.2~1.9倍(表2)。
表2 柔毛淫羊藿多苷的含量比較 %
從9個(gè)居群各成分的平均含量來(lái)看,淫羊藿苷和朝藿定C均為0.96 %,淫羊藿苷平均含量為藥典標(biāo)準(zhǔn)的1.9倍,淫羊藿多苷平均含量為2.50 %,為國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)修訂草案標(biāo)準(zhǔn)的1.7倍,表明柔毛淫羊藿整體質(zhì)量?jī)?yōu)異。
整體來(lái)看,SCYA、SCZX和SCDY居群的朝藿定C、淫羊藿苷和淫羊藿多苷含量都在平均值以上,質(zhì)量?jī)?yōu)異。SCYL居群淫羊藿和淫羊藿多苷含量均在平均值以上,且淫羊藿苷含量(1.57 %)僅次于最高的SCZX,居群整體質(zhì)量也較為突出。SCDX居群淫羊藿苷(0.72 %)和淫羊藿多苷(2.50 %)含量均為中等,但朝藿定C(1.20 %)含量突出。SCLY居群淫羊藿苷(0.61 %)和淫羊藿多苷(1.81 %)含量均稍高于標(biāo)準(zhǔn)。SCBC居群淫羊藿苷(0.55 %)含量稍高于藥典標(biāo)準(zhǔn),但淫羊藿多苷(1.06 %)含量低于標(biāo)準(zhǔn)。SCYX居群則淫羊藿苷(0.34 %)和淫羊藿多苷(1.04 %)含量均低于標(biāo)準(zhǔn)。SCTJ居群最為特殊,沒(méi)有檢測(cè)到任何一種成分。
2.3 PCA分析和聚類(lèi)分析 PCA顯示第1主成分和第2主成分的貢獻(xiàn)率分別為84.89 %和14.55 %(圖3),其中第1主成分朝霍定C值最大(0.832),其次是淫羊藿苷(0.524);第2主成分中淫羊藿苷為(0.845),說(shuō)明柔毛淫羊藿以朝藿定C和淫羊藿苷含量為主成分。對(duì)不同居群綜合得分評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)SCYA和SCZX居群品質(zhì)明顯優(yōu)于其他居群,而SCDY、SCYL和SCDX居群得分大于0,擁有較高的朝藿定C和淫羊藿苷含量。SCTJ居群則得分最低(表3)。
表3 柔毛淫羊藿各個(gè)居群主成分值
將9個(gè)居群進(jìn)行PCA主成分分析發(fā)現(xiàn),各居群的分布說(shuō)明居群間質(zhì)量存在明顯差異。9個(gè)居群分為4 類(lèi)(圖3)。SCYA居群為第1類(lèi),朝藿定C含量為居群間最高,淫羊藿苷含量也較高,但朝藿定C含量顯著高于淫羊藿苷。居群SCZX為第2類(lèi),朝藿定C含量非常突出,但淫羊藿苷含量更高,為居群間最高。居群SCYL、SCDY和SCDX為第3類(lèi),各成分含量及淫羊藿多苷含量均居中,其中SCYL和SCDY居群淫羊藿苷含量大于朝藿定C,而SCDX居群朝藿定C含量大于淫羊藿苷。居群SCBC、SCYX、SCLY和SCTJ為第4類(lèi),各成分含量及淫羊藿多苷含量均偏低,淫羊藿苷含量高于朝藿定C。其中,SCTJ居群因4種待測(cè)成分均未檢測(cè)到而得分最低。
圖3 基于朝藿定A、B、C和淫羊藿苷量的柔毛淫羊藿9居群PCA分析
聚類(lèi)分析結(jié)果與PCA結(jié)果一致,將9個(gè)居群分為A、B、C和D四大類(lèi)(圖4)。其中,A類(lèi)居群淫羊藿多苷和淫羊藿苷含量普遍偏低,繼而分為A1和A2亞類(lèi)。A1包括SCBC、SCYX和SCLY居群,整體淫羊藿苷含量偏低,A2包括SCTJ居群,未檢測(cè)到任何成分。B類(lèi)居群淫羊藿苷與淫羊藿多苷含量中等,細(xì)分為B1和B2亞類(lèi)。其中,B1包括SCDY和SCYL居群,淫羊藿多苷含量較高且淫羊藿苷含量高于朝藿定C含量,B2包括SCDX居群,淫羊藿多苷含量較高但朝藿定C含量高于淫羊藿苷含量。C類(lèi)和D類(lèi)淫羊藿多苷含量明顯高于其他7個(gè)居群。C類(lèi)為SCYA居群,朝藿定C含量為居群間最高。D類(lèi)為SCZX居群,淫羊藿苷含量為居群間最高。
圖4 柔毛淫羊藿基于ABCI含量的聚類(lèi)分析圖
2.4 主要生態(tài)因子對(duì)含量的影響
2.4.1 相關(guān)性分析 柔毛淫羊藿9個(gè)居群的朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷含量和ABCI總量與經(jīng)度、緯度和海拔高度等主要生態(tài)因子的相關(guān)性分析結(jié)果表明,朝藿定A(r=-0.753,P=0.019)、朝藿定B(r=-0.794,P=0.011)、淫羊藿苷(r=-0.757,P=0.018)和ABCI總量(r=-0.762,P=0.017)與經(jīng)度呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。朝藿定A(r=-0.722,P=0.028)、朝藿定B(r=-0.796,P=0.010)、朝藿定C(r=-0.719,P=0.029)含量和ABCI總量(r=-0.692,P=0.039)與緯度也呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。朝藿定C(r=-0.629,P=0.070)與經(jīng)度,淫羊藿苷(r=-0.458,P=0.215)與緯度間缺乏顯著相關(guān)性。朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷含量和ABCI總量與海拔高度不存在顯著相關(guān)性。
2.4.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析 對(duì)柔毛淫羊藿不同居群主要活性成分與生態(tài)因子灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明,不同生態(tài)因子對(duì)4種活性成分以及ABCI的影響各不同(表4)。對(duì)朝霍定A、朝霍定B和朝霍定C含量影響程度均為東經(jīng)>北緯>海拔。對(duì)淫羊藿多苷含量影響程度為北緯>東經(jīng)>海拔。對(duì)淫羊藿苷含量影響程度為海拔>東經(jīng)>北緯。
總體上來(lái)看,柔毛淫羊藿主成分含量與生態(tài)因子之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)(ri)為0.566 4~0.652 9,表明生態(tài)因子與主成分含量關(guān)系較為密切。朝霍定A、朝霍定B、朝霍定C和淫羊藿多苷對(duì)經(jīng)緯度關(guān)聯(lián)性均高于海拔。而淫羊藿苷對(duì)于海拔關(guān)聯(lián)度高于經(jīng)緯度??傮w上來(lái)看,經(jīng)度和緯度對(duì)于柔毛淫羊藿主要成分關(guān)聯(lián)程度大于海拔。
表4 柔毛淫羊藿主要活性成分與生態(tài)因子的灰色關(guān)聯(lián)度
基于以上生態(tài)因子對(duì)含量影響的分析結(jié)果,表明兩者間存在密切相關(guān)性。就淫羊藿苷及生態(tài)因子相關(guān)性而言,不同分析軟件結(jié)果存在一定差異。SPSS 21.0分析結(jié)果顯示,淫羊藿苷含量?jī)H與經(jīng)度存在顯著負(fù)相關(guān)性。而DPS9.01分析結(jié)果顯示,淫羊藿苷含量與海拔關(guān)系更密切。對(duì)比本研究SCYL和SCBC兩個(gè)經(jīng)緯度相近的居群發(fā)現(xiàn),高海拔SCYL居群的淫羊藿苷和朝藿定C含量分別為低海拔SCBC居群的2.9倍和3.8倍(表2)。說(shuō)明剔除經(jīng)度和緯度影響后,海拔因子對(duì)柔毛淫羊藿主要成分實(shí)際上存在影響。
3.1 柔毛淫羊藿質(zhì)量評(píng)述 通過(guò)本研究,四川主產(chǎn)區(qū)柔毛淫羊藿的質(zhì)量具有以下特證和結(jié)論。
(1)柔毛淫羊藿四川主產(chǎn)區(qū)整體質(zhì)量?jī)?yōu)異。77.8 %和66.7 %的居群其淫羊藿苷和淫羊藿多苷含量分別達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)修訂草案標(biāo)準(zhǔn),與以往研究結(jié)果趨勢(shì)一致[21-24]。區(qū)別于藥典種箭葉淫羊藿(E. sagittatum (Sieb. et Zucc.)Maxim.)和巫山淫羊藿(E. wushanense T. S. Ying)大部分都達(dá)不到藥典標(biāo)準(zhǔn)[10,12]。
(2)本研究表明,柔毛淫羊藿6個(gè)居群以淫羊藿苷含量為最高,SCYA和SCDX居群以朝藿定C為主導(dǎo)。說(shuō)明柔毛淫羊藿多數(shù)居群活性成分主要以淫羊藿苷為主導(dǎo),與朝鮮淫羊藿(E. koreanum Nakai)類(lèi) 似[12],不同 于淫 羊藿(E. brevicornu Maxim.)以朝藿定B含量最豐富[6],巫山淫羊藿[27]、箭葉淫羊藿[10]和粗毛淫羊藿(E. acuminatum Franch.)[29]普遍以朝藿定C含量最豐富。淫羊藿苷為淫羊藿藥材最重要的活性成分,但有報(bào)道表明,淫羊藿藥材經(jīng)高溫加熱后,朝藿定C可轉(zhuǎn)化為淫羊藿苷[30],暗示無(wú)論是淫羊藿苷主導(dǎo),還是朝藿定C 主導(dǎo),均為優(yōu)異種質(zhì),但利用時(shí)需區(qū)別對(duì)待。
(3)本研究中,SCTJ居群最為特殊,所有個(gè)體均未檢測(cè)到任何一種成分。本研究多次核查實(shí)驗(yàn)材料,確定實(shí)驗(yàn)材料無(wú)誤,且對(duì)SCTJ居群30個(gè)個(gè)體樣本進(jìn)行了多次重復(fù)檢測(cè),結(jié)果均未發(fā)現(xiàn)有含量個(gè)體??膳懦龑?shí)驗(yàn)材料和操作誤差。SCTJ居群位于四川省與陜西省交界處,為其物種分布邊緣,可能是由于地理環(huán)境因素導(dǎo)致,其特殊性有待進(jìn)一步研究。
3.2 生境的討論 經(jīng)度、緯度和海拔是影響藥用植物分布及生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因子[5,31]。研究這些因子與藥用植物中有效成分含量的相關(guān)性,不僅有利于探索藥材質(zhì)量形成規(guī)律,而且,可為藥用植物的栽培和規(guī)范化種植提供理論依據(jù)。
本研究表明,柔毛淫羊藿四川主產(chǎn)區(qū)的居群,除朝藿定C與經(jīng)度,淫羊藿苷與緯度缺乏顯著相關(guān)性外,其余含量與經(jīng)度和緯度均呈顯著負(fù)相關(guān)。未來(lái)研究可以考慮進(jìn)一步開(kāi)展氣候、溫度和水分等因素對(duì)柔毛淫羊藿活性成分積累影響的研究。
此外,本研究各成分含量與海拔高度均不存在顯著相關(guān)性,似乎說(shuō)明海拔高度對(duì)質(zhì)量缺乏影響。但事實(shí)是否如此?本研究發(fā)現(xiàn),SCBC和SCYL居群的地理位置相鄰,其經(jīng)度和緯度極為接近,但SCYL居群的海拔高度(1 377 m)遠(yuǎn)高于SCBC居群(877 m)。質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果表明,SCYL居群的含有目標(biāo)成分均遠(yuǎn)高于SCBC居群(表2)。提示海拔高度對(duì)柔毛淫羊藿成分的積累可能也具有重要影響。因此,關(guān)于海拔對(duì)藥效成分積累的影響還需要在同一地區(qū)不同海拔的多個(gè)居群開(kāi)展研究,即剔除經(jīng)度和緯度的影響,才能獲到較可靠的結(jié)論。
3.3 對(duì)種質(zhì)利用的啟示 從淫羊藿苷和淫羊藿多苷的含量來(lái)看,位于四川省西南部或中部的居群質(zhì)量均較理想,尤其以西南部的SCYA和SCZX居群最為優(yōu)異。這與付亮等雅安市上里鎮(zhèn)和都江堰市產(chǎn)柔毛淫羊藿質(zhì)量較優(yōu)的結(jié)果吻合[32]。這些種質(zhì)應(yīng)是開(kāi)發(fā)利用的重點(diǎn),可作為藥材規(guī)范化栽培優(yōu)異的候選種質(zhì),其生境也可為栽培基地的選擇提供參考。SCTJ居群雖不宜作為藥用種質(zhì)。但其特殊性對(duì)開(kāi)展次生代謝產(chǎn)物積累和淫羊藿藥材質(zhì)量形成機(jī)制研究或許是非常理想的對(duì)照材料。