荒漠區(qū)藥用植物黑果枸杞研究現(xiàn)狀綜述

王方琳，王 祺，李愛德，尉秋實，柴成武，胡小柯，王昱淇，汪媛艷，楊曉寒，靳承東

(1.甘肅省治沙研究所 甘肅省荒漠化與風沙災(zāi)害防治重點實驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅省蓮花山國家級自然保護區(qū)管理局，甘肅 臨夏 731500)

黑果枸杞(Lyciumruthenicum)屬茄科枸杞屬多年生灌木，常帶刺或無刺[1]，具有很強的抗旱性與根蘗能力，耐貧瘠，尤其具有極強的耐鹽性。其在我國主要分布于新疆、青海、寧夏、甘肅等省區(qū)[2]，在甘肅省主要分布于瓜州、敦煌、金塔、民勤等地區(qū)的荒漠鹽堿地[3]；國外在中亞、高加索及歐洲有少量分布。黑果枸杞是我國西北干旱荒漠地區(qū)特有的野生植物，其主要生長環(huán)境為荒漠、路邊、沙堤、田間、鹽堿化沙地等。由于環(huán)境條件顯著影響其生長，因此各個地區(qū)生長的黑果枸杞在形態(tài)上大多具有明顯差異[4]。野生黑果枸杞可正常生長于大多植物無法生長的高鹽漬化環(huán)境中，在我國新疆、寧夏、青海的鹽漬化土地綜合治理、護路護坡、水土流失防治、防風固沙中發(fā)揮著良好的作用[5-6]。

黑果枸杞同時具備藥用、食用功效，其果實、根皮均可入藥，并被歷代中醫(yī)、藏醫(yī)、維醫(yī)普遍使用，具有荒漠“黑瑪瑙”的美稱[7]。目前，采用黑果枸杞作為原材料加工、生產(chǎn)的產(chǎn)品主要包括飲料類、保健品類、藥品類、色素類等，這些新技術(shù)、新方法的應(yīng)用加速了黑果枸杞開發(fā)利用的產(chǎn)業(yè)化進程[8-9]。因此，黑果枸杞在發(fā)揮生態(tài)效益、改善環(huán)境的同時，也發(fā)揮著巨大的經(jīng)濟效益。本研究希望通過對荒漠區(qū)黑果枸杞的研究成果進行綜合分析，為該植物的推廣應(yīng)用及綜合開發(fā)和可持續(xù)利用提供理論與科學依據(jù)。

1 黑果枸杞研究概況

1.1 育種及栽培繁殖技術(shù)

運用人工方法栽培、育種繁殖是保護、擴大植物種質(zhì)資源的最好方法[9]，不但可為物種自身的選種、育苗及人工馴化提供技術(shù)方面的支撐[10-11]，而且可為生態(tài)環(huán)境的改善及生態(tài)資源的永久利用提供保證。近年來，有關(guān)黑果枸杞育種及栽培繁殖技術(shù)方面的研究主要有以下方面。

1.1.1 種子萌發(fā)

種子萌發(fā)是植物生長繁殖過程最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)與階段，種子的萌發(fā)直接影響后期幼苗的成活、幼苗個體對環(huán)境的適應(yīng)性、植物的生活史，以及成苗后整個植物群落的組成和格局[12]。目前，關(guān)于黑果枸杞種子萌發(fā)的處理方法主要有物理處理法和化學處理法兩種。其中，王桔紅等[13]在物理處理法研究過程中發(fā)現(xiàn)，采用-5 ℃和4 ℃的低溫再配合層積處理是打破黑果枸杞種子休眠的有效方法，且播種后種子萌發(fā)率可從處理前的36%提高到處理后的82%；此外，冬季將黑果枸杞種子表面覆蓋薄土及枯落物，也能提高次年種子的萌發(fā)率，并且種子發(fā)芽整齊，幼苗生長速度較快[14]，主要原因是冬季潮濕、低溫的環(huán)境不但可以保持黑果枸杞種子的活性，而且有利于種子打破休眠。相反，干燥寒冷的環(huán)境條件下，黑果枸杞部分種子活力會降低甚至喪失，種子萌發(fā)率僅為5.3%，對其種群的建植與種苗的自然更新會產(chǎn)生巨大影響[14]。以上研究表明，低溫處理可以增加黑果枸杞種子萌發(fā)率，反映了種子萌發(fā)對濕冷環(huán)境的需求，這種需求也體現(xiàn)了寒溫帶植物在其種族繁衍過程中的自然保護機制，這種機制保證了幼苗存活與生長的最優(yōu)條件。

此外，采用化學方法處理提高黑果枸杞種子萌發(fā)率的方法也被學者們廣泛采用。劉榮麗等[2]研究表明，分別采用150 mg/L的GA3(赤霉素)和500 mg/L的IAA(吲哚乙酸)浸泡種子，均可打破黑果枸杞種子的休眠，并能顯著提高種子的萌發(fā)率與幼苗的生長速度，且兩種方法中采用150 mg/L的GA3處理的效果較好。另有研究表明，采用GA3浸泡黑果枸杞種子24 h后，種子萌發(fā)率可由處理之前的56%提高到處理后的94.2%，但這種方法成本較高，不利于大范圍推廣[15]。

1.1.2 人工栽培及扦插繁殖

野生黑果枸杞與人工栽植的苗木在形態(tài)特征方面具有較大差異，這主要是由于生長環(huán)境不同所致。據(jù)盧文晉等[4]研究，人工栽培黑果枸杞單果平均質(zhì)量為0.13 g，是野生果實的1.86倍，且色澤明亮、飽滿；人工栽培與野外生長的黑果枸杞葉片特征也有較大差異(表1)，人工品種葉片寬度、長度都明顯增大，形狀由野生的針形變化為長披針形，更有利于光合作用的進行，但厚度沒有明顯差異；此外，人工栽植的黑果枸杞莖稈節(jié)間變長、枝條較粗、刺較少，更有利于果實成熟后的采收。以上形態(tài)特征的變化也是黑果枸杞對外界生長環(huán)境的響應(yīng)與適應(yīng)，這為其人工栽培提供了理論與技術(shù)指導。用不同地理種源的野生黑果枸杞進行容器育苗發(fā)現(xiàn)，在外界處理因子一致的條件下，青海種源黑果枸杞發(fā)芽率高于新疆種源2百分點[16]。育苗土壤適宜采用耕作土與森林腐殖土混合，播種深度一般以1.0 cm左右為宜[16]。種苗培育成功后，應(yīng)及時進行田間除草、施肥、灌溉及病蟲害防治工作，中耕除草應(yīng)貫徹“除早、除小、除了”的原則，灌水以每年3～5次為宜，土壤含水量以17%～19%為宜，在灌水時輔助進行追肥以保證幼苗的正常生長[13]。病蟲害防治方面，黑果枸杞生長過程中發(fā)生的病害主要為白粉病、根腐病等，蟲害主要為蚜蟲、負泥蟲等，在生產(chǎn)中可采用45%的氧化樂果配合20%的多菌靈進行防除，這些經(jīng)濟、有效的田間管理措施可以保證黑果枸杞健壯生長[17]。

表1 人工栽培和野生狀態(tài)黑果枸杞形態(tài)特征對比

黑果枸杞的繁殖方法主要包括有性繁殖與無性繁殖，其繁育系統(tǒng)以異交為主、自交為輔，這些特征可以保證黑果枸杞一種繁殖方式受到阻礙時即可啟動另一種繁殖方式[11]。因此，人工條件下既可以通過播種的方法，也可以通過硬枝扦插的方法實現(xiàn)黑果枸杞的繁育。這些繁殖補償機制可以有效保持黑果枸杞種群在惡劣環(huán)境下的繁衍能力。進行扦插繁殖育苗時，采用750 mg/L的GGR(雙吉爾)7號生根粉促進其生根具有顯著的效果[2]。此外，比較不同移栽方法時發(fā)現(xiàn)，移栽定植后的各生長指標一般大棚移植苗>露天移植苗>原床苗，但采用露天移植苗栽植的效果卻是最佳的[18]。

1.1.3 組培擴繁

適宜黑果枸杞人工栽培的區(qū)域較小，僅有甘肅河西地區(qū)、黑河流域、青海柴達木盆地和新疆塔里木盆地的部分地區(qū)，且種植難度較大。受生長地域不同及環(huán)境條件差異的影響，種子播種育苗過程中易出現(xiàn)遺傳分化，扦插育苗繁殖系數(shù)又低，利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)既可以保留植物原有的優(yōu)良性狀，又可以將優(yōu)良單株快速繁殖成無性系，可在生產(chǎn)中大量推廣，但有關(guān)黑果枸杞組織培養(yǎng)工廠化育苗的關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)研究尚不完善。對不同地理種源黑果枸杞進行系統(tǒng)研究的報道較少，且局限于比較簡單的對培養(yǎng)條件的探索，缺乏適用于大規(guī)模田間生產(chǎn)的試驗依據(jù)?，F(xiàn)階段的研究表明，一年齡優(yōu)良單株上剪取的休眠嫩芽適宜作為外植體建立無菌繁育體系，植物生長調(diào)節(jié)劑IAA為0.5 mg/L時適宜黑果枸杞進行繁殖，6-BA和NAA兩種激素配比使用有利于進行增殖培養(yǎng)，適宜濃度分別為0.3和0.5 mg/L[19]；生根培養(yǎng)采用在1/2MS培養(yǎng)基中加入0.3 mg/L的IAA較好，培養(yǎng)條件為pH值5.8、光照12 h/d、光照度1 500 lx、溫度(24±1)℃；以帶腋芽的幼嫩莖段作為外植體材料進行組培生根擴繁，其生根率達80%以上，經(jīng)煉苗移栽后，成活率達72%以上[20]。

1.2 耐鹽適應(yīng)性

鹽堿化土壤的改良及耐鹽植物品種的選育一直是全球相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者研究的重點及熱點問題。自然環(huán)境中生長的植物在長期對逆境條件的適應(yīng)過程中，逐漸形成了許多特征，這些特征對其維持生存具有重要意義[21]。目前，關(guān)于黑果枸杞逆境適應(yīng)特征的研究主要集中在種子萌發(fā)及種苗生長過程中的耐旱、耐鹽機理、特性及其對環(huán)境因子的響應(yīng)及適應(yīng)性方面。野生環(huán)境下的黑果枸杞隨生境含鹽量的不同葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，說明黑果枸杞可通過形成某些特征性結(jié)構(gòu)來緩解質(zhì)膜受到傷害，如葉片退化為線形并高度肉質(zhì)化，增大脯氨酸、抗氧化酶、POD等的含量等[22-23]。楊志江等[23]研究表明，鈉鹽的種類不同，對受體植物黑果枸杞種子胚根和胚芽的脅迫程度有差異，如中性鹽NaCl對胚芽的脅迫較大，而堿性鹽NaHCO3則對胚根產(chǎn)生較大的影響。章英才等[22]研究表明，中性鹽NaCl溶液總體上對黑果枸杞種子萌發(fā)的抑制作用大于堿性溶液NaHCO3，但當NaCl濃度為0.3%～0.4%時，具有促進作用，其萌發(fā)耐鹽臨界值為90.7 mmol/L，極限值為244.2 mmol/L；相反，CaCl2可增加種子及幼苗的抗鹽作用，并對黑果枸杞種子及幼苗受到的鹽脅迫毒害具有緩解作用。對不同濃度NaCl脅迫下黑果枸杞的研究表明，黑果枸杞主要將鹽分積累在葉片中，且隨NaCl處理濃度的增加，葉片逐漸退化。高鹽脅迫導致黑果枸杞形成了一系列鹽生植物的典型特征，如葉片組織肉質(zhì)化程度增加、細胞壁增厚、柵欄組織發(fā)達[22]。另外，宗莉等[24]研究表明，黑果枸杞在長期干旱與鹽漬環(huán)境中逐漸形成了對鹽脅迫補償?shù)倪m應(yīng)策略，通過降低冠幅外土壤含鹽量、增加自身根際和冠幅下土壤含鹽量實現(xiàn)對鹽堿化土地的改良，且生長環(huán)境中鹽濃度越低，土壤鹽分由冠幅外向冠幅下運移的幅度越明顯，對鹽堿土地的改良作用越大。

1.3 分子與遺傳多樣性

黑果枸杞的遺傳特點表現(xiàn)為豐富性和多樣性，對惡劣的環(huán)境條件具有很強的適應(yīng)能力，這些條件為荒漠區(qū)優(yōu)良植物新品種的選育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。陳?？萚25]對黑果枸杞的染色體進行了研究，準確測出了其染色體數(shù)、染色體總長度、不對稱系數(shù)和總體積；阿力同·其米克等[26]采用ISSR分子標記法及DNA分析，選出7個有效引物，表明黑果枸杞在物種水平的遺傳多樣性上表現(xiàn)突出；安巍等[27]采用SRAP分子標記技術(shù)對黑果枸杞的遺傳性進行分析，表明居群內(nèi)的黑果枸杞的遺傳多樣性普遍較高；CHEN et al.[28]研究并成功開發(fā)出黑果枸杞專用的微衛(wèi)星標記技術(shù)，并采用SRAP分子標記對分布在青海、甘肅、新疆和寧夏的黑果枸杞種群進行了遺傳多樣性分析，以揭示上述黑果枸杞種群之間的遺傳關(guān)系；貝盞臨等[29]采用NCBI核酸數(shù)據(jù)庫中的ITS序列，以及產(chǎn)地和形態(tài)分析，對黑果枸杞進行溯源研究，并通過克隆及基因表達確定了黑果枸杞開花的關(guān)鍵基因，為對其進行分子育種提供了支持。

1.4 藥用、經(jīng)濟及生態(tài)價值

近年來，人們對養(yǎng)生越來越重視，黑果枸杞作為既可以藥用又可以食用的植物，也受到了廣泛關(guān)注。我國學者在研究其藥用價值和藥理活性的同時，進一步提取、分離出花青素、多糖、總黃酮、甲醇提取物等主要的藥效成分，這些成分在降血脂血糖、抗氧化延緩衰老、提高免疫力、預(yù)防和治療心血管疾病及動脈硬化、抗腫瘤等食品保健和醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用都已較為成熟并取得了豐碩的成果[30]；此外，黑果枸杞的果實中還富含蛋白質(zhì)、甜菜堿、人體必需的17種氨基酸和8種維生素及多種微量元素，且所富含的Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+等微量元素含量遠高于寧夏紅枸杞[31]。黑果枸杞果實中富含的花青素是目前所有野生植物中最高的，因此具有“花青素之王”的美譽?；ㄇ嗨匾脖环Q為“軟黃金”，因其具有減少并消除氧自由基、抑制活性氧自由基產(chǎn)生、減少機體損傷和疾病發(fā)生等功效，具有良好的市場開發(fā)前景。陶大勇等[30]研究表明，黑果枸杞葉中含有的多糖LRLP3組分可抑制蛋白氧化損傷和細胞氧化損傷，促進小鼠脾細胞的增殖。馬繼雄等[7]對黑果枸杞果實內(nèi)所含多糖、黃酮和多酚等物質(zhì)的療效性成分進行了研究，得出其在清除自由基和抗脂質(zhì)體過氧化等方面效果突出。黑果枸杞的生長條件比較特殊，其價格也比其他植物花青素提取物的價格高出幾倍，在多個領(lǐng)域引起了重視與關(guān)注。其藥用價值早期在少數(shù)民族醫(yī)藥經(jīng)典著作《維吾爾藥志》《四部醫(yī)典》《晶珠本草》中均有記載，在治療尿道結(jié)石、牙齦出血、心熱病、心臟病、婦科病等疾病方面藥效顯著。

黑果枸杞還有重要的生態(tài)價值，主要是因其具有頑強的生命力及發(fā)達的根系，是干旱荒漠區(qū)植物群落中重要的建群種與優(yōu)勢種；極強的耐鹽堿性也使其在鹽漬化和次生鹽漬化土壤上大量分布，起到改良鹽漬化荒漠土地的作用。在干旱荒漠區(qū)，野生黑果枸杞和鹽節(jié)木(Halocnemumstrobilaceum)、檉柳(Tamarixchinensis)、鹽爪爪(Kalidiumfoliatum)、駱駝刺(Alhagisparsifolia)等組成群叢生長，常構(gòu)成鹽爪爪-黑果枸杞、黑果枸杞-駱駝刺等鹽生植物群落，也可在一些地段以單純?nèi)簠采L，是干旱荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境治理中優(yōu)先選擇的樹種。

2 問題與展望

豐富的營養(yǎng)價值、良好的經(jīng)濟價值及潛在的藥用價值，導致黑果枸杞野生資源受到大規(guī)模的掠奪性開采，傳統(tǒng)分布區(qū)自然生長條件日益變差，群落植被嚴重退化，有的地區(qū)甚至成片死亡，已對其他伴生植物的生長造成很大的威脅。另外，關(guān)于黑果枸杞在荒漠植物種群進化過程中存在怎樣的生長及分布格局，其耐鹽、耐旱突變體篩選等在以往的研究中幾乎未被探討。總之，重視并加強關(guān)于黑果枸杞在荒漠化治理中的應(yīng)用研究，并發(fā)揮其生態(tài)價值，對荒漠區(qū)農(nóng)業(yè)及生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。