西北高原所揭示微生物组与矿质元素如何影响野生与栽培唐古特大黄品质差异

中国科学院西北高原生物研究所最新研究发现，微生物组和矿质元素在野生与栽培唐古特大黄的品质差异中起到了关键作用。这一发现为唐古特大黄的高品质种植提供了科学依据，也为药用植物的质量控制开辟了新思路。

唐古特大黄（Rheum tanguticum）为青藏高原特有的药用植物，具有泻下攻积、凉血解毒、逐瘀通经、利湿退黄等功效，其关键生物活性化合物为蒽醌类、二蒽酮类以及鞣质类化合物。近年来，随着市场需求的增加，野生资源逐渐减少，栽培唐古特大黄成为重要替代品。然而，栽培品种的品质与野生种存在显著差异，制约了产业发展。植物微生物组和矿质元素已被证实在药用植物品质形成中具有重要的作用。但是，野生和栽培唐古特大黄微生物组和矿质元素对关键生物活性化合物的影响在很大程度上仍未得到研究。

西北高原所高原药用资源生态保护与繁育研究团队测定了高海拔和低海拔地区野生和栽培唐古特大黄根、叶柄、叶片中的9种生物活性化合物。结果表明，活性成分含量在野生和栽培唐古特大黄之间存在显著差异。高海拔地区野生唐古特大黄根中的番泻苷A、番泻苷B、大黄素、大黄酚、芦荟大黄素、大黄素甲醚和大黄酸的含量明显高于栽培种。低海拔地区栽培唐古特大黄根中的大黄素、大黄酚、芦荟大黄素和大黄酸的含量显著高于野生种。也发现除大黄素外，其他生物活性化合物的含量从根部到叶片呈下降趋势。

通过16S高通量扩增子序列测定了高海拔和低海拔的野生和栽培唐古特大黄根围、根际、根、叶柄和叶片中的细菌群落组成。结果表明，栽培和野生唐古特大黄微生物组之间存在显著的差异，但这种差异主要集中在根相关的微生物群，地上组织中并不显著。施肥导致的土壤理化性质差异可能是影响栽培和野生唐古特大黄土壤细菌群落差异的主要因素。栽培活动增加了根相关细菌网络的复杂性，并改变了氮循环相关细菌功能群的相对丰度。也证实根相关细菌群组成和功能的差异是野生和栽培唐古特大黄根中主要生物活性化合物变化的重要原因。进一步测定野生和栽培唐古特大黄的根、叶柄、叶片中的钙、钠、钡等17种元素。结果表明不同组织的元素含量也存在显著差异，并从地上到地下呈下降趋势。元素与生物活性化合物之间存在很强的相关性，根部的相关性更大。硼、铬、钠、锌等元素与生物活性化合物呈显著正相关。以上结果不仅为进一步探索微生物、宿主植物和环境因素之间错综复杂的相互作用奠定了基础，还为唐古特大黄的质量鉴定和控制提供了科学依据。

研究结果分别以 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 为题发表在 Industrial Crops and Products（中国科学院1区Top期刊，IF 5.6）和 Journal of Food Composition and Analysis（中国科学院2区Top期刊，IF 4.0）上。西北高原所博士研究生李嘉楠为论文第1作者，周国英研究员为通讯作者。该研究得到青海省重大科技专项（2023-SF-A5）、青藏高原二次科考专项（2019QZKK1003）、2021年第二批中央林业改革发展基金（QHGX-2022-031-01）等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.120657

                 https://doi.org/10.1016/j.jfca.2024.107074

微生物组对野生与栽培唐古特大黄品质差异的影响

矿质元素对野生与栽培唐古特大黄品质差异的影响