太子參塊根膨大過程中生長規(guī)律初探△

袁婧，李金玲，趙致，陳建軍，曹國璠*，王華磊，劉紅昌，羅春麗

(1.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴陽 550025；2.貴州省藥用植物繁育與種植重點(工程)實驗室，貴陽 550025)

太子參塊根膨大過程中生長規(guī)律初探△

袁婧1，2，李金玲2，趙致2，陳建軍1，曹國璠1*，王華磊1，2，劉紅昌1，2，羅春麗1，2

(1.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴陽 550025；2.貴州省藥用植物繁育與種植重點(工程)實驗室，貴陽 550025)

目的：初步探索太子參塊根膨大過程中的生長規(guī)律，為太子參的營養(yǎng)調(diào)控和高產(chǎn)栽培提供一定的理論依據(jù)。方法：太子參出苗30 d后每隔15 d定期取樣，洗凈，按塊根、須根、莖、葉、花和果實等生長部位分開，測定各種指標(biāo)。結(jié)果：太子參干物質(zhì)積累量、地下部分體積、塊根直徑、塊根長度、膨大塊根數(shù)、葉片數(shù)、開花數(shù)、須根長度、株高等性狀均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，但超過出苗105～120 d后會逐漸消減，各指標(biāo)達到最大值的時間約在75～105 d左右，塊根干物質(zhì)積累量比地上部分出現(xiàn)峰值的時間晚15～30 d，而且，全株干物質(zhì)積累會隨著時間的推移逐漸向地下部位轉(zhuǎn)移。結(jié)論：太子參塊根干物質(zhì)動態(tài)積累變化規(guī)律可利用Ration方程y=(a+bx)/(1+cx+dx2)(30≤x≤120)進行模擬，決定系數(shù)達到0.95以上，對生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義，初步探討出太子參生長規(guī)律。

太子參；塊根；膨大過程；生長規(guī)律

太子參系石竹科Caryophyllaceae植物孩兒參Pseudostellariaheterophylla(Miq.)Pax ex Pax et Hoffm.的干燥塊根，喜涼爽氣候，有較強的耐寒性，怕水澇，忌高溫[1-2]，野生太子參分布于吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、山東、安徽、江蘇、浙江、河南、陜西、湖北、四川、西藏等地，其栽培區(qū)主要在安徽、山東、江蘇、福建和貴州等地[3-5]。目前對太子參生長規(guī)律方面的基礎(chǔ)研究還少有涉及。本文通過太子參出苗30 d后定期取樣，研究塊根干物質(zhì)動態(tài)積累變化規(guī)律、太子參其他農(nóng)藝性狀變化規(guī)律，以及各指標(biāo)的相關(guān)性分析，尋求太子參塊根膨大過程中的生長規(guī)律，從而指導(dǎo)生產(chǎn)，為太子參的高產(chǎn)栽培提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及地點

2012年1月分別在施秉縣牛大場鎮(zhèn)太子參省級中藥材種植產(chǎn)業(yè)化試驗示范基地、牛大場鎮(zhèn)農(nóng)村專業(yè)合作社太子參種植基地(27°02′～27°15′N、107°52′～108°05′E)和貴陽市花溪區(qū)貴州大學(xué)教學(xué)基地(26°11′～26°34′N、106°27′～106°52′E)3個地方種植。太子參種源均來自貴州省施秉縣太子參規(guī)范化生產(chǎn)種植基地。上述3個地方文中分別以L1、L2、L3表示。

1.2 試驗方法

1.2.1取樣方法 2012年4月1日(太子參出苗后30 d)為第一次取樣，7月初結(jié)束，期間每隔15 d進行一次取樣，共7次。每次取長勢基本一致的20株太子參，全程共計420株樣品。取樣后洗凈，按塊根、須根、莖、葉、花和果實等生長部位分開測定。

1.2.2 測定指標(biāo)及其主要的測定和計算方法 測定太子參單株鮮重、干物質(zhì)量、干物質(zhì)日積累量、干物質(zhì)分配率、根冠比、塊根體積、須根體積、變化率、塊根長、塊根直徑、塊根膨大數(shù)量、葉片數(shù)、開花數(shù)、須根長度、株高、塊根系數(shù)k1、塊根系數(shù)k2、伸長系數(shù)KL等指標(biāo)。其中花和果實合在一起計重。

干物質(zhì)分配率=各生長部位干物質(zhì)量/全株干物質(zhì)總量。

塊根體積：利用阿基米德原理，使用排水法測定其體積。

塊根系數(shù)k2=塊根直徑d/塊根長h。

伸長系數(shù)KA=須根長度A1/株高A2。

2 結(jié)果與分析

2.1 太子參塊根干物質(zhì)動態(tài)積累變化規(guī)律分析

從圖1可以看出，太子參塊根干物質(zhì)均隨著時間的推移呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，在90～105 d時達到最大值，隨后干物質(zhì)積累量逐漸下降。其中，在30～60 d期間，L1、L2、L3干物質(zhì)日積累量為0.009 g、0.005 g、0.004 g；在60～75 d期間，分別為0.111 g、0.070 g、1.35 g；在75～90 d期間，分別為0.008 g、0.077 g、0.305 g；在90～120 d后，干物質(zhì)積累開始減少，出現(xiàn)負值，分別為-0.034 g、-0.039 g、-0.021 g。表明太子參塊根干物質(zhì)積累主要是在出苗后60～75 d期間。

圖1 太子參塊根干物質(zhì)積累變化

表1 Ration方程模擬太子參塊根干物質(zhì)積累系數(shù)表

注：*表示0.05顯著水平，**表示0.01極顯著水平，下同。

2.2 太子參地上部分干物質(zhì)積累變化規(guī)律分析

地上部分包括莖、葉、花和果實。從圖2～4可以看出，太子參地上部分干物質(zhì)積累變化均呈先增加后減少的趨勢，后期隨著植株萎蔫倒苗，地上部分逐漸消減。L1莖、葉、花/果實干物質(zhì)分別在75 d、105 d、90 d積累量達到最大值；L2莖、葉、花/果實干物質(zhì)分別在75 d、90 d、75 d積累量達到最大值；L3莖、葉干物質(zhì)分別在105 d、90 d積累量達到最大值，花/果實干物質(zhì)積累量從出苗后一直比較穩(wěn)定，直到地上部分倒苗后才減少。通過Pearson 相關(guān)性雙側(cè)顯著性檢驗(以下采用相同的相關(guān)性檢驗法)，L1葉和花干物質(zhì)積累量能達到0.959極顯著相關(guān)；L2莖與葉達到0.963極顯著相關(guān)；L3葉與花達到0.993極顯著相關(guān)，說明太子參地上部分各器官干物質(zhì)的積累是密切相關(guān)的。在太子參生長過程中，要注意保護各器官的均衡發(fā)展。

圖2 太子參莖干物質(zhì)積累變化

圖3 太子參葉干物質(zhì)積累變化

圖4 太子參花/果實干物質(zhì)積累變化

2.3 太子參干物質(zhì)分配率與根冠比變化規(guī)律分析

從圖5～7可以看出，太子參全株干物質(zhì)積累逐漸向地下部位轉(zhuǎn)移。剛出苗時，太子參植株由于主根的存在，地上部分才剛萌發(fā)，所以前30 d塊根干物質(zhì)量最多，L1、L2、L3分別為47%、51%、61%；隨后地上部分干物質(zhì)量逐漸積累，主根消退，新生的膨大根還未成形，水分含量較大，地下部分干物質(zhì)雖也在積累，但所占比例小于地上部分。在出苗后30～105 d塊根干物質(zhì)平均積累量分別為42%、39%、49%，須根僅為1%左右；后期隨著地上部分萎蔫，地下部分干物質(zhì)積累量比重逐漸增大，直到為100%。從圖中還可以看出，太子參塊根膨大主要是在出苗后60～75 d；L2到90 d還能持續(xù)膨大。

圖5 L1太子參干物質(zhì)分配變化

圖6 L2太子參干物質(zhì)積累分配圖

圖7 L3太子參干物質(zhì)積累分配圖

圖8 太子參根冠比變化圖

根冠比為整個太子參植株地下部分與地上部分干物質(zhì)積累量的比值。從圖8可以看出，L1、L2、L3太子參根冠比呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢；在出苗后30 d時均有一個較大起始值，約在45 d后開始增加，并分別在60 d、90 d、75 d時出現(xiàn)峰值，各為0.94、1.36、1.88；其后又逐漸減少。

2.4 太子參地下部分體積變化規(guī)律分析

太子參地下部分包括塊根和須根。從表2得知，塊根體積和須根體積均隨著時間的推移呈現(xiàn)出逐漸增加后趨于穩(wěn)定的趨勢，但超過一定時間后塊根體積也會減小。L1、L2、L3的塊根體積均在太子參出苗后90～105 d逐漸達到最大值，L1、L2須根體積在60～75 d期間達到最大值，L3則在75-90天期間達到最大值，隨后體積開始減小。從塊根體積變化率(見注)來看，L1、L2、L3在30-60 d期間分別只增加了50%、18%、18%，但到60～75 d后就增加了155%、241%、157%，其后期增長情況開始下降，有的甚至出現(xiàn)負增長情況；須根體積變化率，L1、L2、L3在30～45 d期間分別只增加了52%、81%、7%，在45～60 d期間為10%、95%、16%，在60～75 d期間須根體積變化率均達到最大值，為249%、214%、91%，到75 d后期增長情況開始下降，并有負增長情況出現(xiàn)。

表2 太子參地下部分體積變化

注：文中變化率計算方法為：某一時間值減前一時間值后再除以前一時間值，再乘以100%。

2.5 太子參塊根幾何變化規(guī)律分析

表3 太子參塊根幾何變化

注：k1、k2以d和h的均值計算。

2.6太子參膨大塊根數(shù)、葉片數(shù)、開花數(shù)變化規(guī)律分析

圖9 太子參膨大塊根數(shù)變化圖

圖10 太子參葉片數(shù)量變化圖

圖9～11中，太子參膨大塊根數(shù)、葉片數(shù)、開花數(shù)均大致隨著時間的推移呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，但超過一定時間后數(shù)量會逐漸減少。L1膨大塊根數(shù)、葉片數(shù)、開花數(shù)分別在105 d、75 d、75 d達到最大值，隨后逐漸減少。L2膨大塊根數(shù)變化不規(guī)律，在30～60 d期間膨大量很少，在75～105 d期間膨大量快速增加，變化率為242%，然后在120 d時達到峰值；葉片數(shù)和開花數(shù)都在75 d時達到峰值，隨后變化不大，直到太子參地上部分萎蔫倒苗。L3膨大塊根數(shù)的變化規(guī)律與L1類似，也是在105 d時達到最大值；葉片數(shù)在75 d達到最大值，隨后逐漸脫落減少，但開花還未結(jié)束，在105 d時開花數(shù)量仍在增多。通過相關(guān)性分析，在一定時期內(nèi)，太子參膨大塊根數(shù)、葉片增長、開花朵數(shù)是互呈正相關(guān)的。同時，3個地方各時期的數(shù)量變化率也存在一定的相關(guān)性，其中L1開花數(shù)變化率分別與膨大塊根數(shù)變化率和葉片數(shù)變化率達到0.946、0.947顯著相關(guān)；L2膨大塊根數(shù)變化率與葉片數(shù)變化率達到0.925顯著相關(guān)。

圖11 太子參開花數(shù)量變化圖

2.7 太子參須根長度及株高的變化規(guī)律分析

表4中，須根長度呈現(xiàn)先增長后穩(wěn)定的趨勢，L1出苗后須根一直在增長，在第90 d時達到最大值，隨后須根增長速度減緩，但最后穩(wěn)定在9.2 cm左右；L2出苗后在45 d就達到峰值，但與各時期相比未達到顯著差異，最后穩(wěn)定在6.3 cm左右；L3峰值出現(xiàn)的時間較晚，約在105 d左右，最后穩(wěn)定在10.2 cm。與須根長度變化類似，株高也表現(xiàn)出逐漸增長的趨勢，植株出苗后植株一直伸長，直到地上部分倒苗。通過相關(guān)系數(shù)檢驗，發(fā)現(xiàn)L1、L2、L3的太子參須根長度和株高均達到0.959極顯著相關(guān)水平，說明二者能同伸同長。

此外通過建立一個須根長與株高的太子參伸長系數(shù)比值KA，其中KA=A1/A2，A1為須根長度，A2為株高。發(fā)現(xiàn)KA與時間(t)可以用方程KA=-0.01 t+1.79(30 d ≤t≤105 d)表示，決定系數(shù)r達到0.958極顯著水平，在一定時間內(nèi)，KA會隨著t值的增加而逐漸減小，即須根長與株高的比值會隨著時間的延長減少。

表4 太子參須根長度及株高變化

2.8太子參塊根干物質(zhì)積累量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

表5中，各農(nóng)藝性狀與塊根干物質(zhì)積累量之間相關(guān)性不一，隨著種植環(huán)境的不同呈現(xiàn)差異。L1、L2、L3達到顯著水平的相關(guān)系數(shù)絕對值排前4的大小順序依次為：塊根體積>塊根系數(shù)K1>花干重>膨大塊根數(shù)；開花數(shù)>塊根體積>塊根系數(shù)K1>株高；塊根體積>株高>塊根系數(shù)K1>開花數(shù)?？偟膩碚f，太子參塊根體積、塊根系數(shù)K1、開花情況、膨大塊根數(shù)、株高等農(nóng)藝性狀對太子參塊根干物質(zhì)的積累比較重要。通過回歸分析，取累計效應(yīng)在顯著水平以上的指標(biāo)，建立太子參塊根干物質(zhì)積累量的多元回歸方程，L1：Y= 0.095-0.637 X1+0.716 X2+0.002 X3-0.072 X4+0.160 X5，其中L1的X1、X2、X3、X4、X5分別為花/果實干重、塊根體積、開花數(shù)、株高、塊根系數(shù)K1；L2：Y= 0.344+0.510 X1+43.624 X2-17.879 X3+0.568 X4+0.048 X5，其中L2的X1、X2、X3、X4、X5分別為塊根體積、須根干重、莖干重、葉干重、膨大塊根數(shù)；L3：Y= -1+0.127 X1-3.217 X2+1.089 X3-0.078 X4+0.023 X5，其中L3的X1、X2、X3、X4、X5分別為株高、莖干重、塊根體積、膨大塊根數(shù)、葉片數(shù)。表明地上部分干物質(zhì)重、塊根的幾何形狀及其膨大數(shù)量變化、株高等農(nóng)藝性狀是影響太子參塊根干物質(zhì)積累的主要因素。

表5 太子參塊根干物質(zhì)積累量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性比較

3 結(jié)論與討論

目前關(guān)于太子參的生物學(xué)性狀[6]、化學(xué)成分[7-9]、臨床運用[10]、組織培養(yǎng)[10-14]、指紋圖譜技術(shù)[15]、DNA序列[16-17]等方面都有研究，且取得了相應(yīng)的成果。本文從太子參的基本農(nóng)藝性狀出發(fā)，研究其生長發(fā)育規(guī)律，結(jié)果表明：太子參干物質(zhì)積累量、地下部分體積、塊根直徑、塊根長度、膨大塊根數(shù)、葉片數(shù)、開花數(shù)、須根長度及株高等指標(biāo)均呈現(xiàn)先增加后減少，超過一定時間后又逐漸消減的趨勢。各指標(biāo)多在75～105 d達到最大值，其中地下部分干物質(zhì)積累量比地上部分出現(xiàn)峰值的時間晚15～30 d，須根體積約在出苗后60～90 d，比塊根體積要先達到峰值。此外，塊根系數(shù)k1隨著時間的變化而變化，呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，出現(xiàn)峰值的時間為105 d。而塊根長成后塊根系數(shù)k2值較固定，根據(jù)地方的不同，約為0.05～0.1之間。伸長系數(shù)KA與時間(t)可以用方程KA=-0.01t+1.79(30 d ≤ t ≤ 105 d)表示，決定系數(shù)r達到0.958極顯著水平，即在一定時間內(nèi)須根長與株高的比值會隨著時間的延長減少。通過相關(guān)性分析表明，膨大塊根數(shù)、葉片數(shù)、開花數(shù)之間均達到顯著相關(guān)；須根長度和株高能達到極顯著相關(guān)；莖、葉、花/果實干物質(zhì)積累量相互達到顯著正相關(guān)，表明地上部分和地下部分生長是密切相關(guān)的，可以互相促進和影響，在生產(chǎn)過程中要注意各器官的均衡發(fā)展。

[1] 劉訓(xùn)紅，闡毓銘.太子參研究概述[J].時珍國醫(yī)國藥，2000，11(12)：1131-1132.

[2] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典2010年版一部[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：62.

[3] 彭華勝，劉文哲，胡正海.太子參的生物學(xué)與化學(xué)成分的研究進展[J].中草藥，2008，39(3)：470-473.

[4] 楊俊，王德群，姚勇，等.野生太子參生物學(xué)特性的觀察[J].中草藥，2011，34(9)：1323-1328.

[5] 林光美.太子參研究進展[J].中國野生植物資源，2004，23(6)：15-17.

[6] 秦民堅，余永邦，余國奠，等.太子參生物學(xué)特性的研究[J].中國野生植物資源，2003，22(1)：25～27.

[7] 吳朝峰，林彥銓.藥用植物太子參的研究進展[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報，2004，33(4)：427～429.

[8] 曾艷萍.太子參藥材的質(zhì)量評價研究[D].南京：南京中醫(yī)藥大學(xué)，2008，5.

[9] 曾艷萍，宋建平，劉訓(xùn)紅，等.太子參中無機元素的分析[J].中華中醫(yī)藥學(xué)刊，2008，2(26)：330-332.

[10] 黎明.太子參的藥理研究及臨床應(yīng)用[J].亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，2010，6(6)：35-36.

[11] 葉祖云，阮少江，楊卓飛，等.四倍體太子參種苗繁育技術(shù)體系的建立[J].中藥材，2011，34(3)：340-342.

[12] 周以飛，林龍云，潘大仁，等.太子參不同組培脫毒苗產(chǎn)量與氨基酸含量的比較[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)報)，2004，33(3)：285-288.

[13] 葉祖云，鄧樺，菅明霞，等.太子參花藥發(fā)育及精細胞分離[J].分子細胞生物學(xué)報，2007，40(6)：429-436.

[14] 謝燕，高山林，曾楊，等.太子參快繁技術(shù)的優(yōu)化及同源四倍體的誘導(dǎo)與鑒定[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報，2006，15(2)：50-54.

[15] 宋建平，曾艷萍，劉訓(xùn)紅，等.不同產(chǎn)地太子參HPLC指紋圖譜分析[J].江蘇中醫(yī)藥，2008，40(10)：86-87.

[16] 余永邦，秦民堅，梁之桃，等.不同產(chǎn)區(qū)太子參的rDNA ITS區(qū)序列的比較[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報，2003，12(4)：1-5.

[17] 朱艷，秦民堅，杭悅宇，等.太子參及其混偽品的rDNA ITS區(qū)序列分析及鑒別[J].中國天然藥物，2007，5(3)：211-215.

PreliminaryStudyontheGrowthLawduringStorageRootThickeningofPseudostellariaeRadix

YUAN Jing1，2，LI Jin-ling2，ZHAO Zhi2，CHEN Jian-jun1，CAO Guo-fan1*，WANG Hua-lei1，2，LIU Hong-chang1，2，LUO Chun-li1，2

(1.CollaegeofAgriculture,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China; 2.KeyLaboratoryofMedicinalPlantsBreedingandPlangtingofGuizhouProvince,Guiyang550025,China)

Objective：To explore growth law during the storage root thickening of Pseudostellariae Radix，and provide theoretical foundation for the nutrition regulation and high-yield cultivation.Methods：After 30 d of Pseudostellariae Radix emergence，took samples，cleaned，separated by growth zones：storage root，fibrous root，stem，leaves，blossoms and fruits，then determined a variety of indexes every 15 d.Results：The character indexes of dry matter accumulation，underground part volume，storage root diameter，storage root length，Enlargement storage root amount，leaves number，blossoms，fibrous root length，thickening storage root and plant height etc.，showed the tendency of reducing after increasing at first，but when the emergence date exceeds 105-120 d they gradually decreased.They reached their to Pindexes around 75-105 d after the emergence.The dry matter accumulation of storage root was 15-30 d later than the aerial part，while that of the whole plant transferred to the underground part with time going by.Conclusion：The law of dynamic accumulation alteration can be imitated by the Ration equation [y=(a+bx)/(1+cx+dx2)(30≤x≤120)]，the determination coefficient can reach above 0.95.It has directive significance on Pseudostellariae Radix produce，this research preliminarily explores the growth law of Pseudostellariae Radix.

Pseudostellariae Radix；Storage root；Thickening；Growth Law

2013-05-01)

國家自然基金項目31260305;貴州省科技廳中藥現(xiàn)代化項目施中藥科合專項(2010)03號;貴州省科技廳重點實驗室計劃項目，黔科合計Z字[2010]4015;貴州省發(fā)展和改革委員會高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項目(黔發(fā)改高技[2009]2805);貴州省科技廳創(chuàng)新人才團隊建設(shè)項目(黔科合人才團隊[2010]4006);貴州大學(xué)2013年創(chuàng)新基金項目(研農(nóng)201313)。

*

曹國璠，男，教授，碩士生導(dǎo)師，從事作物栽培學(xué)和生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，E-mail：cgf8933@126.com