滇龙胆生态化学计量特征及其驱动机制研究

Mineral elements are important for healthy growth and secondary metabolites accumulation of medicinal plants, as well as for safety of traditional Chinese medicine. Ecological stoichiometry is a theory that considers how the balance of elements in organisms affects and is affected by ecological environment, and is research focus in modern ecology. Research on ecological stoichiometry of the mineral elements in medicinal plants has not yet been carried out. This study intends to collect Gentiana rigescens from different areas of southwest China and climate factor data, then determine the contents of the elements in different parts of the plants and its soil, and use the theory and methodology of ecological stoichiometry to (1) analysis the characters of elemental stoichiometry to test stability of limiting elements hypothesis, and (2) discovery the relationship between the balance of elements and environment factors (eg., climate and soil), and analysis stability and sensibility of elements in response to environmental change to ultimately reveal the driving mechanism of ecological stoichiometry of G. rigescens in large scale.

矿质元素对药用植物的健康生长、次生代谢产物积累和中药质量安全具有重要意义。生态化学计量学是研究生物系统元素平衡及其对生态交互作用影响的一种理论，是现代生态学研究热点之一。目前药用植物矿质元素的生态化学计量研究尚未系统开展。本项目拟收集西南不同地区滇龙胆资源，通过对植物各部位及其生长土壤元素含量进行测定，对气候因子数据的收集，利用生态化学计量学的理论与方法：（1）分析各元素化学计量特征，验证"限制元素稳定性假说"；（2）揭示元素平衡与气候和土壤等环境因子之间的关系，探讨各元素对环境变化的稳定性和敏感性，进而揭示大尺度环境中滇龙胆生态化学计量特征的驱动机制。

滇龙胆为传统中草药，主产于中国云南、四川等地，具有悠久的药用历史，被民间作为重要药物使用并记载。该物种主要药理作用包括保肝、利胆、镇痛、抗炎、抗氧化、促神经活化等。目前对滇龙胆的研究主要集中在化学成分和药理活性方面，环境对化学成分的影响仅局限于少数环烯醚萜类成分定量分析层面，元素化学计量学缺乏系统的基础研究。本项目以云南道地药材滇龙胆为研究对象，开展元素计量特征、化学成分定性/定量评价、品质优劣光谱鉴别等方面工作，研究发现：栽培样品及生长土壤中K、Ca、Fe和Mg元素含量较高；滇中地区野生样品Na和Mg元素含量较高，滇东南地区样品富含Ca、但缺Se，滇西北样品K、Fe、Zn和Cu元素含量较高；土壤对样品Fe的富集均具有正效应，而对Mg的吸收均产生负效应；与茶树复合种植滇龙胆中P元素含量最高，与旱冬瓜复合种植样品所含Fe和Ti最高，与桉树复合种植滇龙胆中Mg最高，与核桃树复合种植样品中Sr最高；Ni与Fe和Ti正相关、与Pb负相关，Mg与Cu显著正相关，Mn与Sr呈极显著正相关；不同种植模式对Ca、Cu、Mn、Zn元素的富集能力较强，与茶树复合种植样品叶部对Cu元素的富集能力最强；与不同年限茶树复合种植滇龙胆叶部N/P< 14，生长受N限制；与15年茶树复合种植样品对Ca、Cu、Mn、Ni和Zn元素的富集能力较强，叶部N/P> 16，生长受P限制较大；栽培种植可代替野生采挖，最佳种植方式为剪根后移栽，最佳复合种植模式为茶树+滇龙胆，最佳初加工方法为带皮水洗后于室内通风干燥。此外，建立了滇龙胆中苯甲酸酯类成分UPLC-MS/MS分析方法，同时建立了滇龙胆品质优劣红外光谱鉴别方法。. 通过项目的实施，在国内外刊物发表研究论文52篇，其中SCI收录22篇；培养硕士研究生9人，获硕士学位7人；晋升研究员1人、副研究员1人；获云南省技术创新人才1人、遴选为云南省中青年学术和技术带头人后备人才培养1人。