孜然種質(zhì)資源研究與利用進展

田西京 胡守林

(塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾 843300)

孜然(Cumunm cyminum L.)又稱孜然芹、安息茴香，是少數(shù)民族喜愛的一種調(diào)味料。孜然芹屬中有2個種，我國有一種，是從非洲引入新疆的栽培種，孜然原產(chǎn)于北非和地中海沿岸地區(qū)［1］，目前在俄羅斯、印度及一些中東國家等地區(qū)廣泛栽培，在國內(nèi)，主要產(chǎn)于新疆、甘肅和內(nèi)蒙古等地，其中在新疆的種植已有1 000余年的歷史，主要在吐魯番，喀什，阿克蘇，和田等地區(qū)種植。孜然的果實可以入藥，治療胃寒、消化不良、腹痛等病癥，另外，在維吾爾族藥茶中扮演著十分重要的角色［2－4］。

1 孜然生育特性研究

孜然是復(fù)傘形花序，多呈二歧式分枝，傘形花序直徑2～3 cm;總苞片3～6，線形或線狀披針形，邊緣膜質(zhì)，白色，端有長芒狀的刺，有時3深裂，不等長，長1～5 cm，反折;傘輻3～5 cm不等長;小傘形花序通常有7花，小總苞片3～5個，與總苞片相似，頂端針芒狀，反折，較小，長3.5～5 mm，寬0.5 mm;花瓣有粉紅和白色，多為長圓形，頂端有微缺，有內(nèi)折的小舌片;花柱基多為圓錐狀，花柱短，常叉開，柱頭頭狀，分生果長圓形，兩端狹窄，長6 mm，寬1.5 mm，密被白色剛毛;每棱槽內(nèi)油管1個，合生面油管2個，胚乳腹面微凹。一般4月開花，5月結(jié)果［5］。果實(種子)千粒重 2 ～4 g［6］。

2 孜然種質(zhì)資源收集、保存與利用

新疆是我國孜然的主產(chǎn)區(qū)，孜然的種植已有千余年的歷史，長期的栽培種植形成了很多地方品種、農(nóng)家品種。1998年，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所從全疆搜集30個農(nóng)家品種［7］。甘付華等開展了品種資源收集，并在此基礎(chǔ)上對各地農(nóng)家品種進行評價［8］。馬艷明等［9］對26份來自新疆的孜然地方品種主要農(nóng)藝性狀進行相關(guān)性分析和聚類分析，結(jié)果表明，以變異系數(shù)為依據(jù)進行分析，7個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為4.2% ～38.8%，表現(xiàn)為二級分枝數(shù)＞單株傘形花序數(shù)＞一級分枝數(shù)＞株高＞主角果粒數(shù)＞千粒重＞生育期，性狀品種間差異較大，可用于雜交和育種選擇。在遺傳距離0.67水平上進行聚類分析，分為矮稈生育期長千粒重較高、矮稈一級分枝數(shù)多、高稈單株傘形花序數(shù)多、二級分枝數(shù)和主角果數(shù)多千粒重高4種類型。另外對新疆主要孜然種植區(qū)的孜然地方品種19份、育成品系2份、引進品種3份進行ISSR標(biāo)記分析，結(jié)果表明新疆孜然品種間具有較大的遺傳相似性，遺傳背景相對單一［10］，需擴大不同來源種質(zhì)資源的利用，以豐富新疆孜然種植區(qū)栽培品種的多樣性。

3 孜然組織培養(yǎng)的研究進展

近年來組織培養(yǎng)應(yīng)用發(fā)展迅速，在孜然上也有研究，高杰等［11］對孜然芹胚軸愈傷組織誘導(dǎo)進行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)2，4－D濃度為0.5 mg/L時，愈傷組織誘導(dǎo)率最高，可達100%，但胚軸愈傷組織的分化率較低，只有18.75%。陳小華等［12］認為2，4－D有利于孜然芹子葉愈傷組織的誘導(dǎo)，但不利于增殖培養(yǎng);NAA適宜愈傷組織的增殖，卻誘導(dǎo)不出愈傷組織。孜然以子葉、下胚軸、幼根為外植體材料最適宜的愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基分別是:Ms+2.0 mg/L 2，4－D+3%蔗糖、Ms+0.5 mg/L 2，4－D+3%蔗糖、Ms+0.3 mg/L 2，4 －D+3%蔗糖;最適宜的增殖培養(yǎng)基分別是:Ms+NAA0.3～0.5 mg/L+6－BA0.2～0.5 mg/L+3%蔗糖、Ms+NAA0.5 mg/L+6－BA0.2 mg/L+3%蔗糖、Ms+NAA0.3 mg/L+6－BA0.5 mg/L+3%蔗糖;最適宜的分化培養(yǎng)基分別是:Ms+NAA0.5 mg/L+6－BA2.0 mg/L+3%蔗糖、Ms+NAA0.5 mg/L+6－BA3.0 mg/L+3%蔗糖、Ms+NAA0.2～0.5 mg/L+6－BA2.0～3.0 mg/L+3%蔗糖;再生植株培養(yǎng)基分別是:0.1 mg/L IBA+0.2 mg/L 6－BA+3%蔗糖、0.1 mg/L IBA+0.2 mg/L 6－BA+3%蔗糖、0.1 mg/L IBA+0.2 mg/L 6 －BA+3%蔗糖［13］。孫軍認為孜然芹子葉愈傷組織繼代培養(yǎng)的抗褐化劑以添加Vc200 mg/L 和 P.V.P300 mg/L 為最適宜［14］。加強孜然組織培養(yǎng)的研究，有利于其種質(zhì)資源的保存于利用。

4 孜然抑菌活性的研究進展

國內(nèi)外研究結(jié)果顯示，孜然精油具有廣譜抑菌性，國內(nèi)外對孜然精油的抑菌活性的研究表明，孜然精油都具有優(yōu)良的廣譜抑菌活性，對酵母菌、細菌、霉菌等和動物病原菌、植物病原菌都具有一定的抑制作用［15］。韓建華等2002在對27種植物抑菌活性初步篩選的研究中發(fā)現(xiàn)孜然提取物在質(zhì)量濃度0.1 g/mL下，對3種植物病原菌(小麥赤霉病菌、玉米大斑病菌、辣椒疫霉病菌)菌絲生長的抑制作用強烈，均達100%。且孜然對辣椒疫霉病菌孢子囊釋放游動孢子的抑制率較高，達94.68%;其又在植物源抑菌活性物質(zhì)初步研究中進一步指出孜然的莖稈和種子提取物均具有抑菌活性，并且指出其不僅對小麥赤霉病菌、玉米大斑病菌、辣椒疫霉病菌有抑制作用，還對番茄灰霉病和蘋果炭疽病有很好的抑制作用，孜然種子和秸稈的石油醚提取物、乙醚提取物、乙酸乙脂提取物對5種病原菌菌絲有較好的抑菌作用;并且重點指出孜然的乙酸乙脂提取物對多種真菌有抑制作用，說明孜然具有廣譜的抑菌性［16－17］。馮俊濤等2002年在對西北地區(qū)植物源殺菌劑進行初步篩選中，發(fā)現(xiàn)孜然對番茄灰霉、小麥赤霉、蘋果炭疽、辣椒疫霉、玉米大斑及小麥白粉等均表現(xiàn)出較高的抑菌活性［18］。

張應(yīng)烙和胡林峰等均對孜然抑菌活性做了一系列研究，認為孜然種子提取物具有較好的抑菌活性，并且從孜然精油中分離出枯茗醛和枯茗酸兩種化合物，都具有殺菌活性，并且對多種病原菌具有一定的抑制效果，其中對油菜菌核病菌菌絲生長的抑制效果高于其它供試病原菌［19－24］。

索菲婭等［25］研究認為孜然揮發(fā)油、孜然醇提物、孜然水提物、孜然醇提后水提物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等7種細菌和酵母菌表現(xiàn)出不同的抑菌能力，孜然揮發(fā)油和醇提物對食品中常見污染菌的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌、酵母菌有較好的抑制作用。李偉等［26］研究了孜然精油對米曲霉、黑曲霉、根霉、枯草芽胞桿菌、白色葡萄球菌和大腸桿菌有很強的抑制作用，并推測認為是孜然精油中的枯茗醛、2－蒈－10－醛和3－蒈－10－醛起到了主要的抑菌作用。謝喜國等研究發(fā)現(xiàn)孜然精油對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的最低抑菌濃度均為 1.25 μL/mL［27］。

韓鼎對孜然殺菌劑的田間藥效進行了研究，認為10%孜然種子提取物的微乳劑樣品與15%甲霜靈相比對辣椒疫霉病保護效果優(yōu)于治療效果，與15%三唑酮對小麥白粉病的防治效果相當(dāng)。10%微乳劑樣品對陜西漢中和江蘇南京兩地水稻紋枯病、水稻稻瘟病兩地均有較好的防效，對稻曲病的防治效果低于對照藥劑［28］。

5 孜然殺蟲活性的研究進展

孜然精油不僅具有良好的抑菌活性，還具有殺蟲活性。孜然種子精油對貯糧害蟲雜擬谷盜和地中海粉斑螟具有熏蒸殺卵活性.在98.5 μL精油·L－1空氣的濃度下，對地中海粉斑螟的LT50為31.6 h，LT99為 127.0 h［29］。孜然種子精油對于棉蚜和朱砂葉螨具有熏蒸殺卵活性，將試蟲暴露于該蒸氣中2～3天可以達到99%的死亡率［30］。從孜然中提取出精油，50% ～100%的濃度對埃及伊蚊具有相當(dāng)?shù)亩練⒆饔茫珜γ藜t蝽和家蠅沒有毒殺作用［31］。對其它蟲害的殺蟲活性未見報道，有待進一步研究。

6 孜然精油清除DPPH自由基能力的研究

張越峰研究認為孜然精油具有很強的清除DPPH 自由基的能力［15］。陸占國［32］等也闡述了孜然精油在清除DPPH自由基能力上表現(xiàn)出較強的活性。自由基是脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的引發(fā)劑，通過清除DPPH自由基，能有效抑制過氧化反應(yīng)，是優(yōu)良的天然抗氧化劑。

7 研究展望

近年來由于對孜然生物活性研究的深入，認識到孜然提取物具有抑菌、殺蟲、抗氧化等活性，可用于醫(yī)藥、食品防腐劑和生物農(nóng)藥。加之其生育期僅有70～90天，非常適合早春填閑種植，其種植面積迅速發(fā)展。孜然品種多為傳統(tǒng)的地方品種，加之管理不善，品種混雜退化嚴(yán)重，產(chǎn)量和品質(zhì)下降，嚴(yán)重制約了孜然的發(fā)展。

盡管孜然在新疆已有一千多年的栽培歷史，但是沒有形成一定的產(chǎn)業(yè)，造成孜然的栽培面積較小且分散。除此之外由于氣候條件和個體遺傳變異的影響，形成了很多地方品種。例如吐魯番孜然，庫車孜然等。在我國孜然種質(zhì)資源的收集、保存和利用十分薄弱。加強對孜然種質(zhì)資源的收集、保存和評價，對孜然育種有著非常重要的意義。

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