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我国牡丹资源丰富、药用历史悠久、药材出口量大。近年来国际上对进口植物药的重金属限量标准不断提高,已成为影响丹皮出口的最大贸易壁垒之一,严重阻碍了丹皮产业化进程。为了提高我国丹皮药材整体质量水平和国际竞争力,本试验探讨了不同产地、不同种质资源的丹皮与Cu、Cd、Pb、As四种重金属的关系,重点研究了两个代表性品种对重金属Cu的富集规律,分析了重金属Cu对牡丹生长、生理和药材品质的影响。实验中采用火焰原子吸收分光光度法(FAAS)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)为基本检测手段来分析样品中重金属元素的含量,从植物与重金属相互关系的角度对牡丹药用、花药兼用以及生态修复可行性等方面进行了系统研究。结果如下:
1.丹皮重金属含量与牡丹种质资源和栽培环境关系密切。野生种中滇牡丹丹皮中Cu、Cd含量相对较高,多数野生种丹皮中Pb、As含量较栽培种偏高；铜陵产区的丹皮重金属含量明显高于其它产区,铜尾矿上栽培出产的丹皮重金属Cu含量明显超标,建议其改变种植模式,可以考虑丰富牡丹品种,开发生态旅游、观赏栽培。
2.综合比较同一地块的7个常用药用品种发现,‘JPH’和‘CKL’品种对重金属富集能力相对较弱。‘JPH’是传统的优良观赏品种,适宜花药兼用；结合前期研究的结果‘CKL’药效成分含量相对较高,药用价值较高,适宜药用栽培。
3.对药用牡丹品种‘凤丹’和‘建始粉’外施不同浓度CuSO4溶液处理后发现,丹皮中重金属富集量与外施重金属浓度成显著正相关。当外施Cu浓度超过150mg/kg时,两个品种的丹皮中Cu含量均已超标。
4.重金属Cu对牡丹生长的影响效应与重金属浓度和植物体自身部位有关。当外施Cu浓度小于600mg/kg时,对牡丹生长有一定的促进作用,主要表现在地上部分；超过600mg/kg时,对牡丹生长有抑制作用,随着浓度增大,毒害症状愈加明显。地下部主要表现出受抑制作用,抑制效应随外施浓度增大而加重。
5.牡丹通过自身的生理生化调节机制抵抗Cu胁迫对细胞造成的氧化伤害:低浓度Cu可以刺激抗氧化酶系统SOD和POD活性升高,高浓度下SOD和POD活性则显著降低。相同处理条件下‘凤丹’品种的抗铜性要高于‘建始粉’。
6.本试验未发现外施Cu处理对丹皮中药效成分丹皮酚、芍药苷产生影响。
7.‘凤丹’及‘建始粉’根系铜富集质量分数均达到超富集植物的要求,因此牡丹可能在重金属Cu污染的环境修复方面存在巨大潜力。