黄芪是我国大宗传统药材，2020年版《中华人民共和国药典》［1］（以下简称《中国药典》）载黄芪来源为豆科植物蒙古黄芪Astragalus membranaceus var. mongholicus或膜荚黄芪A. membranaceus的干燥根，功效补气升阳、益卫固表、托毒生肌、利水退肿等。目前市场流通的黄芪商品主要为育苗1年后移栽（横栽）生长1年的2年生移栽黄芪和种子直播5年及以上的仿野生黄芪两大类，野生黄芪资源稀少已难以形成商品。本课题组前期承担研制的《中药材商品规格等级·黄芪》（T/CACM 1021.4—2018）团体标准根据当前种植模式不同将黄芪药材分为移栽黄芪和仿野生黄芪2种规格，二者存在明显的性状、气味、质地等差异。而黄芪自宋代以来经过历代医家的不断总结［2］，形成了一套较为完整的基于性状的品质传统评价方法，至明代《本草蒙筌》［3］高度概括总结为几个核心特征：“单股不歧，直如箭干，皮色褐润，肉白心黄，折柔软类绵，嚼甘甜近蜜”，符合上述特征的黄芪则“如斯应病，获效如神”，可见黄芪药材的外观性状与内在品质相关联，该性状成为历代医家评定优质黄芪的准绳。当前市场主流的2年生移栽黄芪外表皮平滑呈黄白色，质地坚实，断面致密，木质部颜色淡黄色、粉性大、味道甜，而仿野生黄芪则呈现表皮黄褐色、质地空泡、皮层柔韧、木质部亮黄、断面裂隙明显、甜味较移栽黄芪弱等特征，仿野生年限越久与野生黄芪性状越接近。外观性状特征的变化，预示着其内在品质亦存在变化，由此可能带来临床药效、量效关系等方面的改变。这一问题已引起较多关注，已有诸多学者对不同规格的黄芪进行了质量研究，且集中在对其所含主要次生代谢产物的含量分析，对常见指标性化学成分进行定量比较，但不同学者的研究结果互有出入。例如，在对黄芪中黄芪甲苷含量进行比较时，姜勇等［4］认为移栽品含量高于仿野生品，田文仓等［5］则得出相反的结论，而万燕晴等［6］和杜国军等［7］又认为仿野生与移栽黄芪中的黄芪甲苷含量差异无统计学意义；在黄芪中芒柄花素含量比较研究中，石子仪等［8］认为移栽品含量高于仿野生品，而刘靖等［9］则得到相反的结论；对于黄芪中毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量比较研究中，多数学者均报道仿野生黄芪中的含量高于移栽黄芪［6-8］。同时，李鑫琦［10］、靳志东［11］发现仿野生黄芪较移栽黄芪增加当归补血汤、黄芪建中汤等复方功效的作用更强。不同学者结论不同可能与各自取样不一有关，皂苷类成分主要分布在黄芪皮部，因此，取样直径和部位的差异对该类成分含量测定影响较大。此外，高凡茸［12］、谢道生［13］、韩晓静［14］、YANG等［15］基于黄芪“味甜者佳”“豆腥味浓者为佳”“枯皮空心”“金井玉栏”等特征，将其甜味、气味、结构、颜色等性状与糖类、正己醛、黄酮类、皂苷类等化学成分进行关联分析，以对黄芪进行品质评价。然而，这些研究依然未能完全阐明传统性状的物质基础，如传统立足野生来源的前提下认为味甜者佳与当前新的生产模式即移栽黄芪味反而更甜情况不符，故仅凭甜度不能全面反映新时期黄芪药材的品质。同时，传统“金井玉栏”性状特征对应的物质基础依然不明，部分学者研究结论认为是黄酮类化合物所致木质部色黄，但经过研究发现黄芪所含几类黄酮类化合物亚结构类型因共轭链不长而多不显黄色，因此木质部亮黄的机制依然未知。总之，综合现有研究结果看，黄芪传统总结的性状特征对应物质基础尚需进一步深入研究。另外，对于黄芪植物细胞结构组成成分和初生代谢产物的相关研究是当前黄芪品质评价的薄弱点，如现今市场流通产品中移栽黄芪质地坚实，甜味明显高于仿野生或野生黄芪的问题并未能得到很好阐释，因此有必要对当前主流商品及其品质成因进行系统、全面、深入的研究。综上分析，本研究以传统性状品质评价总结作为指导，通过比较2种规格黄芪的外观性状、显微特征、初生与次生代谢产物含量等指标，以阐明历代本草总结的优质黄芪性状的可能原因，在继承传统性状、品质评价的基础上，从不同层面对优质黄芪形成的原因及不同规格黄芪在各层面的差异进行分析，以期为科学修订黄芪商品规格等级标准、引导黄芪高品质生产提供科学依据。1 材料ET-73型微距相机（日本佳能公司），JT-12S型脱水机、JB-P7型包埋机、JB-L7型冻台（武汉俊杰电子有限公司），RM2235型病理切片机（德国徕卡公司），KD-P型组织摊片机（浙江省金华市科迪仪器设备有限公司），DB-B2型烤片机（常州国华电器有限公司），101-1BS型烤箱［邦西仪器科技（上海）有限公司］，Ci-S型倒置显微镜、DS-U3型成像系统（日本尼康公司），DHG-9145AZ型电热干燥箱（上海恒科仪器有限公司），MM400型混合型球磨仪［弗尔德（上海）仪器设备有限公司］，BSA224S型万分之一电子天平（德国Sartorius公司），ANKOM220型纤维分析仪（美国ANKOM公司），5415D型离心机（德国Eppendorf公司），Varioskan Flash型全波长多功能酶标仪（美国Thermo公司），ACQUITY UPLC I-Class型超高效液相色谱仪［含蒸发光散射检测器（ELSD）］、ACQUITY UPLC I-Class型超高效液相色谱系统串联Xevo G2-S QTOF型质谱仪（美国Waters公司）。苏木素染液、伊红染液、环保型中性树胶［中亿易恒（北京）科技有限公司，批号分别为20200715、20191102、20180917］，毛蕊异黄酮葡萄糖苷、黄芪甲苷、紫檀烷苷、3-羟基-9，10-二甲氧基紫檀烷、刺芒柄花素、芒柄花苷、葡萄糖和蔗糖对照品（北京倍特仁康生物医药科技有限公司，批号分别为21031101、BTRK-TXLS01、21011502、21031101、21031101、21033003、20050967、200507011，纯度均≥98%），水为屈臣氏纯净水，甲醇、乙腈、氨水及甲酸均为色谱纯，其他试剂均为分析纯。于2021年9—12月共采集移栽黄芪药材个子10株、5年生直播仿野生黄芪药材个子10株，均为鲜品药材；另采集直径与药材个子接近的移栽黄芪、仿野生黄芪产地切片各10批。其中移栽黄芪药材由山东步长制药股份有限公司甘肃岷县种植基地提供，仿野生黄芪由山西恒广北芪生物科技股份有限公司、山西北岳神耆生物科技股份有限公司提供，经中国中医科学院中药资源中心詹志来研究员鉴定均为蒙古黄芪A. membranaceus var. mongholicus，样品均存放于中国中医科学院中药资源中心。2 方法2.1　不同规格黄芪的性状对比取不同规格黄芪药材个子各10株，45 ℃烘干，修去枯心超过1/3的芦头及直径1 cm的根部。采集黄芪图像并测量其修剪前后的长度、直径，对其外观、断面特征进行描述比较。2.2　不同规格黄芪的显微结构对比取不同规格黄芪药材个子各3株，制作石蜡切片并观察其显微结构差异，分析仿野生黄芪质地空泡柔韧而移栽黄芪质地坚实的原因。2.2.1　制片取厚度为7 mm的黄芪组织样本，分别用体积分数为70%、80%、95%、100%的乙醇浸泡30 min，用二甲苯浸泡2次，每次20 min，以替换出黄芪组织中的乙醇，使之脱水透明，浸泡结束后浸入石蜡包埋2次，每次30 min，处理结束后将黄芪组织切片（厚度4 μm），烤干。2.2.2　染色取烤干的黄芪组织切片，用二甲苯脱蜡2次，每次10 min，再分别用体积分数为100%、95%、80%的乙醇浸泡5 min，使组织水化，水化后用蒸馏水洗5 min，按步骤染色（苏木素染液染色5 min，蒸馏水洗5 min，1%盐酸乙醇分化液浸泡3~5 s，蒸馏水洗30 s，1%氨水浸泡返蓝10 s，蒸馏水洗3 min，0.5%伊红染液染色1 min，蒸馏水洗5 min，用80%乙醇分化，显微镜下观察至合适的切片状态后，用95%乙醇洗2次，每次10 s，用无水乙醇浸泡脱水2次，每次5 min），使用二甲苯浸泡切片2次，每次5 min，向切片滴加3~4滴环保型中性树胶固封并晾干。2.3　不同规格黄芪的初生代谢产物含量比较2.3.1　浸出物测定根据2020年版《中国药典》（一部）黄芪“浸出物”项下的规定，照水溶性浸出物测定法（通则2201）项下的冷浸法对20批不同规格黄芪切片的水溶性浸出物进行测定。参照醇溶性浸出物测定法，以100%乙醇、80%乙醇为溶剂对20批不同规格黄芪切片的醇溶性浸出物进行测定。2.3.2　淀粉含量测定以碘-淀粉比色法为原理，参考刘春生等［16］的方法对20批不同规格黄芪切片中淀粉含量进行测定。2.3.3　多糖含量测定参考2020年版《中国药典》（一部）黄精多糖的含量测定方法，采用比色法测定20批不同规格黄芪切片的多糖含量。通过全扫描，确定最佳检测波长为626 nm。2.3.4　蔗糖含量测定［17-18］在预试验基础上，明确蔗糖在黄芪游离性糖类成分中占主要比重，是其甜味的主要来源。因此，采用高效液相色谱-ELSD法（HPLC-ELSD）测定黄芪中蔗糖含量。取20批不同规格黄芪切片样品，置于50 ℃鼓风干燥箱中烘干至恒重，粉碎过四号筛。分别精密称取上述黄芪粉末0.1 g，加入70%甲醇1.5 mL，常温超声提取1 h，于12 000 r·min-1离心10 min（离心半径10 cm）后收集上清液，经0.22 μm微孔滤膜过滤，即得供试品溶液。精密称取蔗糖对照品适量，加甲醇配成1 g·L-1对照品贮备液。色谱条件为ACQUITY UPLC BEH Amide色谱柱（2.1 mm×100 mm，1.8 μm），流动相0.1%氨水溶液（A）-0.1%氨水乙腈溶液（B）梯度洗脱（0~1 min，90%A；1~4 min，90%~80%A；4~5 min，80%~70%A；5~10 min，70%A；10~11 min，70%~90%A），流速0.2 mL·min-1，柱温40 ℃，进样量0.1 μL。漂移管温度50 ℃，增益值500，气体压力40 psi（1 psi≈6.895 kPa）。2.3.5　木质素、半纤维素和纤维素的含量测定随机取不同规格黄芪切片样品各3批，置50 ℃鼓风干燥箱中烘至恒重，粉碎过四号筛。参照ANKOM公司纤维素分析指南等文件［19］，利用纤维素分析仪测定样品中的木质素、半纤维素和纤维素含量。2.4　不同规格黄芪的次生代谢产物对比分析2.4.1　总黄酮、总皂苷的含量测定分别参照杨秀娟等［20］、邵杰敏等［21］的方法测定20批不同规格黄芪切片的总黄酮和总皂苷含量。2.4.2　木质部和韧皮部的差异性化合物分析采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱法（UPLC-Q-TOF-MS）。取不同规格黄芪个子样品各3株，分离其韧皮部与木质部，按2.3.4项下方法制得样品溶液。精密吸取每组样品溶液各100 μL混匀，得到质量控制（QC）样品溶液。分别精密称取各对照品适量，加甲醇配成质量浓度均为1 g·L-1的对照品贮备液。色谱条件为ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱（2.1 mm×100 mm，1.8 μm），流动相0.1%甲酸水溶液（A）-0.1%甲酸乙腈溶液（B）梯度洗脱（0~2 min，2%~3%B；2~12 min，3%~13%B；12~19 min，13%~20%B；19~28 min，20%~30%B；28~36 min，30%~50%B；36~41 min，50%~60%B；41~43 min，60%~70%B；43~45 min，70%~85%B；45~47 min，85%~98%B；47~49 min，98%B；49~49.5 min，98%~2%B；49.5~51 min，2%B），流速0.5 mL·min-1，柱温40 ℃，进样量1 μL。质谱条件为电喷雾离子源（ESI），正、负离子模式，正离子毛细管电压500 V，负离子毛细管电压2 kV，锥孔电压40 V，去溶剂气体（氮气）流速900 L·h-1，去溶剂化温度450 ℃，离子源温度100 ℃，扫描范围m/z 50~1 500，碰撞气体为氩气。低能量扫描时碰撞能量6 eV，高能量扫描时碰撞能量30~70 eV。将所得不同组别黄芪液相色谱及质谱数据导入Progenesis QI v2.3进行分析处理，利用主成分分析（PCA）考察不同组别拟合能力，通过正交偏最小二乘法-判别分析（OPLS-DA）得到对组间差异具有贡献意义的成分［变量重要性投影（VIP）值1］，进而筛选得到样品中差异较大的化合物。2.4.3　基于解吸电喷雾电离质谱成像（DESI-MSI）分析不同规格黄芪差异使用组织切片系统对鲜黄芪进行冷冻切片，厚度为40 μm。将仿野生黄芪、移栽黄芪切片置于同一载玻片上，制样完成后快速冷冻送样检测，避免化学成分发生位移。通过对实验条件的不断优化，选择甲醇-水（9∶1）（含0.1%甲酸）为溶剂；仪器参数设置为氮气压力0.5 MPa，溶剂流速5 μL·min-1，MS检测范围m/z 50~1 500，采集像素200 μm×200 μm，毛细管电压（+）5 kV，毛细管电压（-）4.5 kV，离子源温度150 ℃，光栅移动速度300 μm·s-1，原始数据处理软件为MassLynx v4.0，使用HDImaging v1.4软件对生成的图像进行查看。3 结果3.1　不同规格黄芪性状对比分析对比移栽与仿野生黄芪宏观性状后发现，仿野生黄芪与传统记载的优质黄芪性状基本一致，移栽黄芪则存在明显差别。仿野生黄芪药材具有长且直的主根，修根前长度（94.07±27.80） cm，修根后长度（58.33±3.53） cm，剪口下3.5 cm处直径（17.82±2.83） mm，呈上粗下细，下部分支少的特点，符合古籍所载“单股不歧，直如箭干”特征，且质地空泡而韧；移栽黄芪则因育苗后横栽导致主根平躺发育膨大，外观呈均匀的圆柱状，而下部支根部分受地心引力而成马尾状散开，修根前长度（56.37±7.73） cm，修根后长度（31.91±3.26） cm，芦头下直径（11.29±2.16） mm，质地坚实而脆，移栽黄芪长度与芦头下直径显著低于仿野生黄芪，整体性状也与仿野生黄芪相差较大。对比断面特征可以发现，移栽黄芪皮部与木部颜色对比不明显，而仿野生黄芪皮部白色、木部黄色，皮部颜色对比明显，符合古籍所载“肉白心黄”特征。此外，仿野生黄芪韧皮部裂隙十分明显，而移栽黄芪则相对致密。移栽及仿野生黄芪药材及其断面特征对比见图1和表1。10.13422/j.cnki.syfjx.20230646.F001图1移栽与仿野生药材外观及截面比较Fig. 1Comparison of appearance and cross section between cultivated Astragali Radix（CA） and wild-simulated Astragali Radix （WA）注：A，B.移栽黄芪生药材鲜品、干品；C，D.移栽、仿野生黄芪生药材（修剪后）；E，F.移栽、仿野生黄芪横切面10.13422/j.cnki.syfjx.20230646.T001表1移栽与仿野生黄芪的药材及断面特征Table 1Raw herbs and their cross-sectional characteristics of CA and WA规格药材特征断面特征移栽黄芪芦头膨大不明显，呈圆柱形，下部须根多，呈马尾状。表皮颜色较浅，呈黄白色，皱纹及皮孔样突起较少，质地较为坚实断面的皮部与木心部均为淡黄色，木心部颜色稍深，但无明显的色差交界，“肉白心黄”特征不明显，且裂隙较少，质地较为坚实仿野生黄芪芦头粗大，整体呈上粗下细的圆柱形，体型长直，主根粗壮，侧根少。表皮黄褐色，带有不规则纵皱纹或皮孔样突起，可见虫洞，质地柔韧。符合“单股不歧，直如箭干，皮色褐润”的特征断面呈现明显的“肉白心黄”特征，放射状纹理及形成层清晰明显，皮部存在较多裂隙，空泡，质地柔韧3.2　不同规格黄芪显微结构的对比分析比较二者显微结构可知，移栽黄芪周皮较仿野生黄芪薄，木栓层、栓内层细胞层数少于仿野生黄芪，宏观体现为移栽黄芪外皮细嫩，仿野生黄芪外皮粗糙；移栽黄芪切面裂隙呈均匀放射状分布，多为贯穿木质部、形成层、韧皮部的长条形空隙，且移栽黄芪韧皮部裂隙、韧皮射线长度、薄壁细胞数量、导管数量、木射线薄壁细胞数量等均少于仿野生黄芪。仿野生黄芪切面裂隙则集中分布于木心部及韧皮部，多呈不规则空腔状腔，而形成层的附近组织分布紧密，未见裂隙。上述裂隙分布特征为仿野生黄芪所特有，亦是其质地空泡的原因，也是形成古籍所述“折柔软类绵”特征相符的原因之一；此外，移栽黄芪生长年限短，导管直径均一，未见明显生长轮特征，仿野生黄芪多为5~6年生，其木质部大小导管交替排布，可见明显生长轮特征，可作为其年限鉴别的依据；不同规格黄芪的显微结构分析见图2和表2。10.13422/j.cnki.syfjx.20230646.F002图2移栽及仿野生黄芪的显微观察Fig. 2Microstructure diagram of CA and WA注：A、A1、A2、A3分别表示移栽黄芪切片、周皮部、韧皮部、形成层图像；B、B1、B2、B3分别表示仿野生黄芪切片、周皮部、韧皮部、形成层图像；Ph.木栓；Ac.通气组织；Sg.淀粉粒；Fib.纤维细胞；Sp.次生韧皮部；C.形成层；Sx.次生木质部；Vr.维管射线；Vcl.导管团10.13422/j.cnki.syfjx.20230646.T002表2移栽与仿野生黄芪的显微结构比较Table 2Microstructure comparison of CA and WA切面部位移栽黄芪仿野生黄芪周皮木栓细胞1~6列，栓内层厚角细胞3~6列木栓细胞4~10列，栓内层厚角细胞5~8列韧皮部韧皮部外缘稍破碎，未见石细胞。韧皮射线由2~4列薄壁细胞组成，排布疏松，可见明显空隙，长1.5~2 mm。韧皮纤维与筛管群呈束状交替分布韧皮部外缘呈破碎状，未见石细胞。韧皮射线由2~6列薄壁细胞组成，外缘弯曲，长2~3 mm。韧皮纤维与筛管群呈束状交替分布形成层形成层环状，排列疏松，可见裂隙形成层环状，排列紧密，未见裂隙木质部木质部导管多见单个散在，部分导管2~3个相聚分布，木纤维呈团块状聚集，与导管群交替分布，导管直径较均一。生长年限短，无明显生长轮特征木质部导管多见2~3个相聚分布，部分导管单个散在，木纤维呈团块状聚集，与导管群交替分布，导管直径大小区分明显。大小导管群交替分布呈环状，存在4~5个生长轮特征切面裂隙切面中心存在裂隙，裂隙多成长条状，放射状贯穿于木质部、形成层及韧皮部切面中心存在裂隙，不规则腔状裂隙分布于木质部及韧皮部，未贯穿形成层其他韧皮部及木质部薄壁细胞中均有大量淀粉粒存在，纤维薄壁细胞长而狭窄韧皮部及木质部薄壁细胞中均有大量淀粉粒存在，纤维薄壁细胞宽大3.3　不同规格黄芪初生代谢产物的对比分析3.3.1　浸出物、淀粉、糖类成分的含量测定各类成分测定结果见表3。淀粉、总多糖、蔗糖标准曲线的回归方程分别为Y=3.590 8X-0.002 1（R2=0.999 2）、Y=9.475 5X-0.007 3（R2=0.999 7）、Y=1.79X+5.01（R2=0.999 3）。由表3中数据可知，移栽黄芪水溶性浸出物、80%乙醇浸出物、蔗糖含量均明显高于仿野生黄芪（P0.05），而其100%乙醇浸出物、总多糖含量则稍低于仿野生黄芪。此外，移栽黄芪淀粉含量稍高于仿野生黄芪，但二者差异无统计学意义。综上分析，移栽黄芪水溶性浸出物、蔗糖含量分别较仿野生品高出11.9%和7.23%，说明蔗糖可能是造成二者水溶性浸出物含量差异的主要原因，也是移栽黄芪口尝味道明显甜于仿野生黄芪的主要原因。10.13422/j.cnki.syfjx.20230646.T003表3移栽与仿野生黄芪中各类成分的含量（x¯±s，n=10）Table 3Contents of various ingredients in CA and WA （x¯±s，n=10）样品水溶性浸出物80%乙醇浸出物100%乙醇浸出物淀粉总多糖蔗糖移栽黄芪33.72±1.67a33.30±3.16a5.76±0.32a62.28±6.58a11.73±1.97a17.50±2.49a仿野生黄芪21.83±3.36b19.69±3.32b6.15±0.57a57.72±7.00a12.98±5.33a10.27±2.32b注：同列数据标注不同小写字母表示差异具有统计学意义（P0.05）（表4同）%3.3.2　木质素、半纤维素和纤维素的含量测定木质素、半纤维素和纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，常与果胶、结构蛋白、微纤丝等组成纤维复合体，三者的含量差异会导致植物在机械强度、抗变形程度、抗病虫害侵蚀能力、抗折程度、抗拉程度等的不同。木质素含量高的组织，其机械强度大［22］、抗变形、抗病虫害侵蚀能力高；半纤维素作为纤维分子的表面附着物，含量越高的组织，其纤维润胀程度、弹性、韧性更强；纤维素作为一种分子链柔顺度差的半刚性分子，其组织含量越高，组织抗弯程度、抗拉程度越强。由表4可知，移栽黄芪和仿野生黄芪的木质素、半纤维素含量存在明显差异，二者在移栽黄芪中的含量更低，加之蔗糖等初生代谢产物含量较高，是导致其质地坚硬、相对易折断的主要原因。另外，木质素和半纤维素含量高导致仿野生药材抗折强度、弹性增大，这与优质黄芪药材“折柔软类绵”特征相符。10.13422/j.cnki.syfjx.20230646.T004表4移栽与仿野生黄芪中木质素、半纤维素、纤维素的含量（x¯±s，n=3）Table 4Contents of lignin，hemicellulose，cellulose in CA and WA（x¯±s，n=3）样品木质素半纤维素纤维素移栽黄芪2.47±0.5b6.93±0.35b30.46±7.68a仿野生黄芪4.61±0.45a11.94±2.26a23.51±3.83a%3.4　不同规格黄芪次生代谢产物的对比分析3.4.1　总黄酮、总皂苷的含量测定黄芪总黄酮、总皂苷的回归方程分别为Y=15.396 0X-0.036 2（R2=0.999 9）、Y=7.689 1X-0.010 9（R2=0.999 8）。测得移栽、仿野生黄芪中总黄酮质量分数分别为（1.45±0.08）、（1.55±0.13） mg·g-1，二者含量差异无统计学意义，与田文仓等［5］实验结果一致。测得移栽、仿野生黄芪总皂苷质量分数分别为（13.90±1.60）、（20.16±3.60） mg·g-1，仿野生黄芪的总皂苷含量更高，与邵杰敏等［21］对不同种植方式黄芪的总皂苷含量测定结果一致。3.4.2　不同规格黄芪的差异性化合物分析由图3可知，PCA结果中QC样品数据分布紧密，各组之间离散度合适。聚类模型在X轴的解释率［R2X（cum）］为75%，模型拟合度良好，数据可靠。不同规格黄芪的木质部数据分布在左侧，皮部数据分布在右侧，且仿野生黄芪木质部、韧皮部数据均与移栽黄芪木质部、韧皮部数据有较好分离，说明黄芪不同部位的成分存在差异。10.13422/j.cnki.syfjx.20230646.F003图3不同组别黄芪样品的PCAFig. 3PCA of Astragali Radix in different groups注：IWA-M.仿野生黄芪木质部；IWA-P.仿野生黄芪韧皮部；QC.QC样品；CA-M.移栽黄芪木质部；CA-P.移栽黄芪韧皮部将移栽黄芪、仿野生黄芪的木质部液质数据两两进行OPLS-DA处理，2组对比模型在Y轴的解释率［R2Y（cum）］及预测率［Q2（cum）］均98%，说明模型预测能力强，拟合能力良好。筛选得到2组黄芪的9个黄酮类差异化合物（VIP值1），见表5。其中芒柄花素、毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮-7-O-β-D-（6″-乙酰基）-葡萄糖苷3个化合物在移栽黄芪木质部中的响应值明显高于仿野生黄芪；毛蕊异黄酮-7-O-β-D-（6″-丙二酰基）-葡萄糖苷、9-O-黄芪紫檀烷-3-O-（6″-丙二酰基）-葡萄糖苷2个化合物在移栽黄芪的木质部响应值明显低于仿野生黄芪，这2个化合物均为丙酰基取代的黄酮葡萄糖苷类化合物，取代位置为葡萄糖6号碳连接的羟基，可见仿野生黄芪与移栽黄芪在毛蕊异黄酮葡萄糖苷衍生物的代谢路径上存在差异，且与丙二酰基的取代相关。3.4.1项下所测得移栽与仿野生黄芪在总黄酮含量上并无明显差异，但UPLC-Q-TOF-MS结果显示，不同酰基取代的黄酮苷及其苷元在不同规格黄芪中仍有明显差异，可见对于黄酮类成分含量差异的形成机制尚有待进一步研究。将移栽黄芪、仿野生黄芪的韧皮部液质数据进行OPLS-DA处理，2组对比模型参数R2Y（cum）及Q2（cum）均99%，说明模型预测能力强，拟合能力良好。8个皂苷类差异性成分见表5。其中黄芪皂苷Ⅰ、黄芪皂苷Ⅱ、大豆皂苷Ⅱ、丙二酰基黄芪皂苷Ⅰ、agroastragaloside Ⅰ、黄芪皂苷Ⅳ、黄芪皂苷Ⅴ等7个化合物在仿野生黄芪韧皮部的响应值均显著高于移栽黄芪。该结果与所测总皂苷含量差异结果相一致，可见仿野生黄芪相对移栽黄芪有较高的皂苷类物质含量。10.13422/j.cnki.syfjx.20230646.T005表5移栽与仿野生黄芪木质部与韧皮部中化学成分的响应值（x¯±s，n=3）Table 5Average response values of chemical components in xylem and phloem of CA and WA （x¯±s，n=3）化合物移栽黄芪（×106）仿野生黄芪（×106）芒柄花素32.85±29.69a6.66±1.81b毛蕊异黄酮23.61±22.76a8.31±1.81b毛蕊异黄酮-7-O-β-D-（6″-乙酰基）-葡萄糖苷1.03±1.06a0.66±0.34b毛蕊异黄酮-7-O-β-D-（6″-丙二酰基）-葡萄糖苷35.78±14.78b63.19±16.97a9-O-黄芪紫檀烷-3-O-（6″-丙二酰基）-葡萄糖苷5.12±0.51b9.73±4.80a芒柄花素-7-O-β-D-（6″-丙二酰基）-葡萄糖苷30.46±18.88a42.96±23.98a芒柄花苷9.53±2.14a4.25±2.59a毛蕊异黄酮葡萄糖苷8.34±1.12a5.29±1.59a黄芪紫檀烷6.90±7.62a8.92±1.11a丙二酰基黄芪皂苷Ⅰ45.62±5.53b89.22±14.37a大豆皂苷Ⅰ23.30±12.30a12.40±3.37a黄芪皂苷Ⅰ19.11±9.03b39.35±6.34a黄芪皂苷Ⅱ5.51±3.07b13.12±0.83a大豆皂苷Ⅱ2.72±2.26b12.81±2.69aagroastragaloside Ⅰ2.59±1.98b9.44±0.46a黄芪皂苷Ⅳ1.96±1.13b8.53±2.58a黄芪皂苷Ⅴ1.23±0.66b8.01±1.01a注：每个成分两组数据之间标注不同的小写字母代表差异具有统计学意义（P0.05）3.4.3　不同规格黄芪DESI-MSI差异成分将移栽黄芪、仿野生黄芪的质谱数据进行对比，通过HDImaging v1.4软件分别提取得到正、负离子模式下响应值差异最显著的10个化合物离子质谱图像，见图4。其中正离子模式下m/z 177.138 2、615.487 1的化合物在仿野生黄芪皮部、木部的响应值显著高于移栽黄芪，而m/z 669.438 4、429.257 4、892.668 3、913.631 4、995.588 4等化合物在移栽黄芪中分布广且响应值较高。负离子模式下m/z 309.057 8、133.013 8的化合物在仿野生黄芪切面响应值较高，m/z 683.223 0、341.108 5等化合物在移栽黄芪中分布广且响应值高，为蔗糖二聚体和蔗糖的离子峰响应图像。此外，m/z 404.404 1、719.197 6、746.217 0、387.113 9、439.079 0等化合物同样在移栽黄芪中分布广且响应值较高。DESI-MSI结果显示，仿野生黄芪与移栽黄芪在部分化合物的分布及含量上存在明显差异，其中负离子模式结果显示，移栽黄芪中蔗糖及糖类衍生物的含量高于仿野生黄芪，与上文研究结果相一致。此外，部分化合物离子如m/z 177.138 2、309.057 8等在仿野生黄芪及移栽黄芪中响应值差异明显，可作为区分二者的特征离子。10.13422/j.cnki.syfjx.20230646.F004图4移栽与仿野生黄芪DESI-MSI差异化合物的空间分布Fig. 4Spatial distribution of differential compounds in CA and WA by DESI-MSI注：A.正离子模式；B.负离子模式；IWA.仿野生黄芪；CA.移栽黄芪4 讨论4.1　移栽与仿野生黄芪性状差异原因分析移栽与仿野生黄芪在外表形态、表皮颜色、总长度、尾部须根、断面颜色、质地柔韧、空泡程度等性状上均存在明显差异，其直接原因为二者组织构造（如木栓层细胞列数、韧皮纤维长度、通气组织分布）及细胞组成成分（如木质素、纤维素、半纤维素等）含量差异，根本原因则为二者种植方式及生长年限的不同。黄芪作为一种深根系植物，类野生环境的浅表层土壤不能满足其生长所需养分，出于逆境胁迫所致养分摄取的需求，仿野生黄芪根部持续向下生长，且周皮部细胞分生速度较形成层细胞快，仿野生黄芪根部呈上粗下细的圆柱形且存在侧根少的特点，韧皮部外侧及木质部内侧空泡的状态。又因生长年限多在5年及以上，其木栓细胞及导管层数多，周皮组织及木质部颜色更深；移栽黄芪在育苗满1年后转移至大田横载，种植年限短，种植密度大［23］，土壤松软程度、无机物含量、水分均较仿野生环境高，逆境胁迫效应弱，故而移栽黄芪表皮细嫩，颜色浅。主根成均一的圆柱形，末端则受地心引力影响长有多数向下弯曲的须根。4.2　移栽与仿野生黄芪甜度差异原因分析中药材发挥药理作用的主要成分是其次生代谢产物，然而初生代谢产物在植物体生长发育及次生代谢产物的合成中亦存在重要作用。本研究对不同规格黄芪的初生、次生代谢产物总量进行了系列对比，发现移栽黄芪与仿野生黄芪在水溶性浸出物、80%乙醇浸出物含量上存在明显差异，且差异可达到10%以上，而在100%乙醇浸出物含量上则未见明显差异，该结果对于以水煎为主要方式的黄芪使用有重要科学意义。经过对不同规格黄芪中淀粉、总多糖、蔗糖、总黄酮、总皂苷等含量的比较发现，仿野生黄芪中蔗糖含量明显低于移栽黄芪，而总皂苷含量则明显高于移栽黄芪。蔗糖质量分数差异5%也是移栽黄芪口尝甜度大于仿野生黄芪的根本原因之一。临床应用黄芪治疗疾病，尤其治疗糖尿病时，仿野生黄芪更具有应用优势，后续应加强因生产方式不同所致糖类成分富集变化而引起的临床疗效变化研究。4.3　仿野生黄芪“肉白心黄”性状特征的形成机制探讨黄芪药材在生药学上存在“肉白心黄”的典型评价特征，通过比较移栽与仿野生黄芪的断面可以发现，移栽黄芪断面黄白色，而仿野生断面皮部发白，木心部亮黄，呈现较明显的“肉白心黄”特征。基于此断面颜色差异，利用UPLC-Q-TOF-MS研究得到仿野生黄芪韧皮部的皂苷类化合物明显高于移栽黄芪，而在仿野生黄芪木心部的黄酮类化合物中，丙二酰基取代的毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量显著高于移栽黄芪，而其他黄酮类化合物如芒柄花素、毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮-7-O-β-D-（6″-乙酰基）-葡萄糖苷等的含量则低于移栽黄芪，但上述黄酮类化合物黄色显色效应均较弱，故而黄芪木心部黄色的显色效应可能为黄酮类物质与其他物质共同积累所致，本课题组前期对仿野生黄芪木质部进行了黄色导向的成分分离纯化工作，分离得到1个黄芪中首次报道的新化合物硫磺菊素，颜色鲜黄，然因其在生药中含量过低，故未能构建较好的含量测定方法来进行仿野生黄芪和移栽黄芪的比较研究，但提示可能存在部分微量但颜色较深的成分。因此，黄芪“肉白心黄”的性状特征尚有待进一步解析。5 结论本文通过系统比较移栽黄芪与仿野生黄芪在性状、显微结构、初生代谢产物、次生代谢产物及化学成分分布上的差异，并从质地、味道等方面对黄芪宏观差异的物质基础进行深入研究，发现仿野生黄芪更符合黄芪“单股不歧，直如箭干，皮色褐润，肉白心黄，折柔软类绵，嚼甘甜近蜜”等传统性状特征，且从现有研究结果来看，仿野生黄芪质量优于移栽黄芪。现行黄芪标准多聚焦于黄芪次生代谢产物，对于初生代谢产物如蔗糖、纤维素、淀粉等关注较少，但蔗糖等可溶性初生代谢产物对黄芪药用口感、功效均存在影响，纤维素、木质素等成分对黄芪生长及应对环境胁迫等方面均存在影响。建议应根据黄芪的不同栽培模式对其初生、次生代谢产物的含量关系进行深入研究［24］，并建议增加丙二酰基取代的黄酮苷类化合物、总皂苷等能够表征不同生产方式的含量测定指标，以完善黄芪现有生产应用标准，为高品质黄芪药材的生产提供理论指导。