科研進展
西北高原所揭示微生物組與礦質(zhì)元素如何影響野生與栽培唐古特大黃品質(zhì)差異
中國科學(xué)院西北高原生物研究所最新研究發(fā)現(xiàn)，微生物組和礦質(zhì)元素在野生與栽培唐古特大黃的品質(zhì)差異中起到了關(guān)鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)為唐古特大黃的高品質(zhì)種植提供了科學(xué)依據(jù)，也為藥用植物的質(zhì)量控制開辟了新思路。
唐古特大黃（Rheum tanguticum）為青藏高原特有的藥用植物，具有瀉下攻積、涼血解毒、逐瘀通經(jīng)、利濕退黃等功效，其關(guān)鍵生物活性化合物為蒽醌類、二蒽酮類以及鞣質(zhì)類化合物。近年來，隨著市場需求的增加，野生資源逐漸減少，栽培唐古特大黃成為重要替代品。然而，栽培品種的品質(zhì)與野生種存在顯著差異，制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。植物微生物組和礦質(zhì)元素已被證實在藥用植物品質(zhì)形成中具有重要的作用。但是，野生和栽培唐古特大黃微生物組和礦質(zhì)元素對關(guān)鍵生物活性化合物的影響在很大程度上仍未得到研究。
西北高原所高原藥用資源生態(tài)保護與繁育研究團隊測定了高海拔和低海拔地區(qū)野生和栽培唐古特大黃根、葉柄、葉片中的9種生物活性化合物。結(jié)果表明，活性成分含量在野生和栽培唐古特大黃之間存在顯著差異。高海拔地區(qū)野生唐古特大黃根中的番瀉苷A、番瀉苷B、大黃素、大黃酚、蘆薈大黃素、大黃素甲醚和大黃酸的含量明顯高于栽培種。低海拔地區(qū)栽培唐古特大黃根中的大黃素、大黃酚、蘆薈大黃素和大黃酸的含量顯著高于野生種。也發(fā)現(xiàn)除大黃素外，其他生物活性化合物的含量從根部到葉片呈下降趨勢。
通過16S高通量擴增子序列測定了高海拔和低海拔的野生和栽培唐古特大黃根圍、根際、根、葉柄和葉片中的細菌群落組成。結(jié)果表明，栽培和野生唐古特大黃微生物組之間存在顯著的差異，但這種差異主要集中在根相關(guān)的微生物群，地上組織中并不顯著。施肥導(dǎo)致的土壤理化性質(zhì)差異可能是影響栽培和野生唐古特大黃土壤細菌群落差異的主要因素。栽培活動增加了根相關(guān)細菌網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，并改變了氮循環(huán)相關(guān)細菌功能群的相對豐度。也證實根相關(guān)細菌群組成和功能的差異是野生和栽培唐古特大黃根中主要生物活性化合物變化的重要原因。進一步測定野生和栽培唐古特大黃的根、葉柄、葉片中的鈣、鈉、鋇等17種元素。結(jié)果表明不同組織的元素含量也存在顯著差異，并從地上到地下呈下降趨勢。元素與生物活性化合物之間存在很強的相關(guān)性，根部的相關(guān)性更大。硼、鉻、鈉、鋅等元素與生物活性化合物呈顯著正相關(guān)。以上結(jié)果不僅為進一步探索微生物、宿主植物和環(huán)境因素之間錯綜復(fù)雜的相互作用奠定了基礎(chǔ)，還為唐古特大黃的質(zhì)量鑒定和控制提供了科學(xué)依據(jù)。
研究結(jié)果分別以?Underground divergence and aboveground convergence of bacterial community compositions and nitrogen cycle-related functional groups in cultivated and wild Rheum tanguticum?和?Plant tissue-driven differentiation of bioactive compounds and mineral elements in Rheum tanguticum and their correlation?為題發(fā)表在?Industrial Crops and Products（中國科學(xué)院1區(qū)Top期刊，IF 5.6）和?Journal of Food Composition and Analysis（中國科學(xué)院2區(qū)Top期刊，IF 4.0）上。西北高原所博士研究生李嘉楠為論文第1作者，周國英研究員為通訊作者。該研究得到青海省重大科技專項（2023-SF-A5）、青藏高原二次科考專項（2019QZKK1003）、2021年第二批中央林業(yè)改革發(fā)展基金（QHGX-2022-031-01）等資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.120657
https://doi.org/10.1016/j.jfca.2024.107074
微生物組對野生與栽培唐古特大黃品質(zhì)差異的影響
礦質(zhì)元素對野生與栽培唐古特大黃品質(zhì)差異的影響
