Effect of Environmental Factors on the Active Ingredients of Codonopsis pilosula

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2025.04.005

Abstract

Abstract:

To clarify the key factors affecting the content of active ingredients in Codonopsis pilosula， and to provide scientific basis for the selection of producing areas’ environmental factors for standardized cultivation， the effects of 32 environmental factors such as meteorology and soil conditions in different producing areas were explored. In this study， samples of cultivated C. pilosula and its root zone soil were collected from a total of 27 sampling sites in the main producing areas（Chongqing， Inner Mongolia， Gansu， and Shanxi）. The soil physicochemical indicators from different producing areas and the contents of lobetyolin and polysaccharides in C. pilosula weremeasured， and the correlations between various environmental factors and the active ingredients in C. pilosula were analyzed. The results indicated that there were regional differences in the content of active ingredients in C. pilosula. The highest polysaccharide content was 386 mg⋅g^-1 in samples collected from Ar Horqin Banner in Chifeng city. The highest lobetyolin content was 2.128 mg⋅g^-1 in samples collected from Wuxi in Chongqing city. Among the factors contributing to the variance in the content of active ingredients in C. pilosula from different producing areas， monthly extreme temperature had the highest contribution， followed by soil enzyme activity and organic matter factors， with soil nutrients contributing the least. The effects of different environmental factors on accumulation of polysaccharides and lobetyolin in C. pilosula varied in different producing areas. Polysaccharides contents in C. pilosula were mainly influenced by soil organic matter， precipitation in October， and soil alkaline phosphatase activity， while lobetyolin was primarily affected by soil available nitrogen， soil acid phosphatase activity， the minimum temperature in May and July-August， and soil pH. In summary， monthly extreme temperature was the main factor driving the variation in content of active ingredients in C. pilosula， and attention should be paid to the impacts of precipitation， soil nutrients， and phosphatase activity.

Key words: Codonopsis pilosula, active ingredients, environmental factors, random forest model, correlation analysis

CLC Number:

R282.6

Hao GUO, Caixia CHEN, Xiaojing AN, Xian’en LI, Haiying WANG, Zhongting XIA. Effect of Environmental Factors on the Active Ingredients of Codonopsis pilosula[J]. Bulletin of Botanical Research, 2025, 45(4): 518-532.

Figures/Tables 9

Table 1

The information of Codonopsis pilosula collected

编号 Number	采样点 Sampling site	基源 Origin plant	经纬度 Latitude and longitude	海拔 Elevation/m	党参炔苷质量分数 Lobetyolin mass fraction/（mg·g^-1）	党参多糖质量分数 Codonopsis pilosula polysaccharide mass fraction/（mg·g^-1）
D1	重庆市巫溪县双阳乡双阳村	党参	31°28′28″N，109°49′34″E	1 650	2.147±0.064^b	128±35^ij
D2	重庆市奉节县太和乡石板村	党参	30°24′6″N，109°9′4″E	1 500	2.192±0.074^a	223±3^efgh
D3	重庆市巫山县红椿乡红椿村	党参	30°31′28″N，109°39′14″E	1 600	2.017±0.015^c	254±29^bcdef
D4	重庆市奉节县长安乡五坝村	党参	30°25′24″N，109°21′8″E	1 700	1.234±0.006^f	368±19^a
D5	重庆市巫山县红椿乡西槽村	党参	30°28′57″N，109°21′13″E	1 500	1.391±0.042^e	254±11^cdef
D6	赤峰市阿鲁科尔沁旗三山村	党参	43°55′24″N，120°3′47″E	452	0.396±0.010^v	389±54^a
D7	定西市陇西县福星镇	党参	35°7′59″N，104°37′14″E	2 160	0.586±0.003^s	228±28^efgh
D8	定西市渭源县庆坪镇	党参	35°17′54″N，104°9′52″E	2 407	0.763±0.011ⁿ	298±21^b
D9	定西市临洮县连儿湾乡	党参	35°24′26″N，104°8′18″E	2 469	0.972±0.023ⁱ	268±6^bcde
D10	定西市漳县四族镇	党参	34°42′7″N，104°24′39″E	2 181	0.923±0.008^k	277±19^bcd
D11	定西市漳县石川镇	党参	34°37′23″N，104°19′10″E	2 123	0.740±0.010^o	229±11^efgh
D12	定西市岷县蒲麻镇	党参	34°34′27″N，104°21′28″E	2 257	0.988±0.004^h	152±11ⁱ
D13	定西市岷县闾井镇	党参	34°22′17″N，104°31′21″E	2 480	1.028±0.015^g	212±36^fgh
D14	定西市岷县梅川镇	党参	34°32′24″N，104°9′31″E	2 659	0.900±0.010^l	227±1^efgh
D15	定西市岷县西江镇	党参	34°28′20″N，103°56′3″E	2 178	0.682±0.016^p	211±13^fgh
D16	甘南藏族自治州临潭县新城镇	党参	34°41′21″N，103°34′58″E	2 803	0.498±0.015^t	234±23^defgh
D17	甘南藏族自治州临潭县羊永镇	党参	34°39′35″N，103°29′24″E	2 669	0.428±0.009^u	209±12^gh
D18	甘南藏族自治州卓尼县木耳镇	党参	34°33′32″N，103°32′59″E	2 496	0.661±0.002^q	252±23^cdefg
D19	甘南藏族自治州卓尼县纳浪镇	党参	34°30′3″N，103°44′57″E	2 371	0.960±0.030ⁱ	285±10^bc
D20	定西市岷县西寨镇	党参	34°28′25″N，103°49′28″E	2 343	0.626±0.006^r	243±11^cdefgh
D21	定西市岷县麻子川镇	党参	34°16′57″N，104°6′29″E	2 475	1.477±0.043^d	207±52^h
D22	陇南市宕昌县庞家乡	党参	34°16′4″N，104°17′59″E	2 236	0.853±0.005^m	235±4^defgh
D23	晋城市陵川县平城镇和村村	党参	35°52′23″N，113°18′35″E	1 397	0.940±0.014^j	78±24^k
D24	晋城市陵川县平城镇和村村	党参	35°52′23″N，113°18′35″E	1 397	0.351±0.005^w	105±9^jk
D25	晋城市陵川县平城镇林峦岭村	党参	35°52′55″N，113°19′51″E	1 370	0.664±0.009^q	139±7^ij
D26	晋城市陵川县平城镇魏庄村	党参	35°52′39″N，113°20′15″E	1 360	0.641±0.014^r	76±8^k
D27	晋城市陵川县夺火乡	党参	35°36′32″N，113°18′15″E	1 344	0.513±0.028^t	73±23^k

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Fig.1

Fig.2

Fig.3

Table 2

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Fig.4

Fig.5

Fig.6

References 36

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有效成分 Active ingredient	地理因子 Geographical factors	相关系数Correlation coefficient	P值 P value
党参多糖 Codonopsis pilosula polysaccharide	经度Longitude	-0.290	0.142
	纬度Latitude	-0.275	0.164
	海拔Elevation	0.242	0.221
党参炔苷 Lobetyolin	经度Longitude	0.046	0.821
	纬度Latitude	-0.714	0.000
	海拔Elevation	0.049	0.809