不同地理種源9年生厚樸的藥材質量及早期選擇

楊 旭, 楊志玲, 譚 美, 程小燕, 曾平生, 譚梓峰, 李公榮

(1.中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所,浙江 富陽 311400; 2.浙江省林木育種技術研究重點實驗室， 浙江 富陽 311400; 3.中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)實驗中心，江西 分宜 336600; 4.浙江省磐安縣圓塘林場，浙江 磐安 322300)

厚樸(Houpo?aofficinalis)分布在亞熱帶區(qū)域，東經(jīng)119°72′—102°84′，北緯25°41′—33°75′，喜生在海拔300～1 200 m的山地.厚樸是我國第一批二級重點保護樹種和二級保護中藥材[1-2].除作為中藥飲片之外，厚樸還是我國200多余味中成藥的主要配方原料[3].

與其他中藥材發(fā)展模式相似，長久以來人們采集厚樸野生資源入藥，導致其野生資源日漸減少和瀕危[4-5].隨著人口數(shù)量激增，野生資源難以滿足人們對厚樸藥材不斷增長的需求，人工藥源林成為厚樸商品藥材的主要來源[6-8].在沒有良種推廣前提下厚樸人工藥源林的藥材質量堪憂，將厚樸藥用成分厚樸總酚從3%降至2%[9]，這一現(xiàn)象引起了國內藥學專家、林學專家、制藥企業(yè)及藥材流通領域商人的高度關注[10-13].厚樸種質資源、生物學特性及人工林培育等已有許多報道[5-8,10-12]，厚樸產量、生物量及質量方面的研究已取得重大進展[13-20]，但對厚樸種源試驗林開展生物量、藥材產量和藥材質量的長期跟蹤研究的報道不多，對不同種源種質品質優(yōu)劣認識不清，在某種程度上制約了優(yōu)質資源篩選的進度.本文對來自全國核心主產區(qū)20個厚樸地理種源在江西分宜的造林林分，進行生物量、藥材產量及藥材質量變異特征分析，篩選優(yōu)良種源，以期為厚樸人工藥源林的推廣提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試的20個厚樸種源來自湖南、湖北、廣西、貴州、四川等重點產區(qū)(表1).種源范圍分布較廣，緯度24°97′—31°08′N，經(jīng)度106°02′—119°13′E.種源地的生態(tài)因子差異較顯著，年均溫12.7～20.6 ℃，年降水量1 200～2 194 mm，年日照時長1 184～1 952 h，海拔高度700～2 194 m，無霜期232～308 d.

表1 厚樸種源的地理位置及生態(tài)因子Table 1 Geographic location and ecological factors of H.officinalis from different provenances

1.2 試驗地概況

試驗地位于江西省分宜縣中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)實驗中心的大崗山實驗林場，東經(jīng)114°29′，北緯27°40′，為亞熱帶濕潤性氣候，雨量充沛，陽光充足，氣候溫和，年均氣溫17.2 ℃，年均降雨量1 600 mm，年日照1 624 h，無霜期274 d.土壤為典型的南方丘陵紅壤，發(fā)育良好，土層較厚、肥沃、濕潤.

1.3 造林設計

種子處理、貯藏和育苗方法參照標準[21].1年生造林苗木由本研究組2008年春在浙江杭州市富陽區(qū)三橋鎮(zhèn)統(tǒng)一培育，2007年12月在試驗地營造種質資源試驗林.采用隨機區(qū)組設計，各區(qū)組及組內小區(qū)沿著地力或坡度方向設置，并與之保持垂直，5株小區(qū)，5次重復，株行距為3 m×2.5 m.受山地的限制，其中一個區(qū)組位于山坡陰面.2017年11月對種質資源試驗林進行全木調查.

1.4 指標測定和預估方法

樹高和胸徑采用皮尺及游標卡尺每木檢測.通過數(shù)理統(tǒng)計公式[13]預估厚樸生物量和藥材產量.

厚樸酚、和厚樸酚的測定方法：參考照文獻[22].以十八烷鍵合硅為填充劑，流動相為甲醇—水(78∶22)，檢測波長294 nm.理論板數(shù)按厚樸酚峰計算，應不低于3 800.厚樸皮采集時間為2017年6月.

1.5 數(shù)據(jù)處理

分別建立不同地理種源厚樸的生物量、藥材產量及藥用成分含量等數(shù)據(jù)的文檔，運用Excel 2010和SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析.

2 結果與分析

2.1 不同地理種源厚樸的生物量變異及分配

從表2可知，厚樸總生物量、地上部分生物量和地下部分生物量均值分別為14.37、10.39和3.89 kg；4號和14號種源的總生物量、地上部分生物量和地下部分生物量均達到最大值和最小值，對應的數(shù)值分別為24.63、19.33、5.30和9.18、6.13、3.05 kg；總生物量、地上部分生物量和地下部分生物量最大值依次為最小值的2.68、3.15和1.74倍.總生物量、地上部分生物量和地下部分生物量排列前20%的種源為4號、12號、20號和17號.

表2 不同地理種源厚樸的生物量變異及分配Table 2 Variation and distribution of the biomass of 9 year-old H.officinalis from different provenances

變異系數(shù)變化最大的性狀是地上部分生物量，其值為10.59%～43.69%；總生物量和地下部分生物量變異系數(shù)分別為9.14%～37.51%和5.09%～21.65%；變異系統(tǒng)變化值說明遺傳分化強度依次為地上部分生物量、總生物量和地下部分生物量，地上部分生物量選擇潛力較大.變異區(qū)間最大的性狀是總生物量，最大值為8.00～22.64 kg，最小值為11.12～13.94 kg；11號種源的地上部分生物量和地下部分生物量之差最大，分別為5.20～17.48 kg和2.80～5.16 kg.

所有種源地上部分生物量和地下部分生物量均值分別占總生物量均值的72.30%和27.70%，地上部分生物量超過了總生物量的三分之二，其中地上部分生物量占總生物量的百分比的最大值為78.48%(4號)，最小值為66.70%(9號).

從表3可知，厚樸地上部分生物量、地下部分生物量和總生物量在區(qū)組間差異不顯著，種源間差異極顯著，說明厚樸生長量的變異主要來源于種源間.地上部分生物量、地下部分生物量和總生物量性狀的遺傳力分別為0.866、0.849和0.864，說明厚樸地上部分生物量、總生物量和地下部分生物量受高等強度的遺傳力控制，各生物量性狀的遺傳力高低順序與其變異系數(shù)變化高低順序一致.

表3 不同地理種源厚樸的生物量方差分析及遺傳參數(shù)估算1)Table 3 Variance analysis of biomass and genetic parameter evaluation of 9-year-old H.officinalis from different provenances

1)**表示在0.01水平上差異顯著(P<0.01)

2.2 不同地理種源厚樸的藥材產量變異及分配

從表4可知，厚樸總藥材、干皮藥材、枝皮藥材和根皮藥材的產量均值依次為2.71、1.21、0.46和1.04 kg；其中4號和14號種源的總藥材、干皮藥材、枝皮藥材和根皮藥材產量均值分別為最大和最小，最大值分別為最小值的2.49、2.68、1.54和1.77倍.總藥材、干皮藥材、枝皮藥材和根皮藥材產量排列前20%的種源排序為4號、12號、20號和17號，與種源的生物量性狀的排序完全一致.

表4 不同地理種源厚樸的藥材產量變異及分配Table 4 Variation and distribution of the medicinal yield of 9-year-old H.officinalis from different provenances

11號和16號種源的總藥材、干皮藥材、枝皮藥材和根皮藥材變異系數(shù)均值分別為最大和最小，最大種源變異系數(shù)均值分別為其他種源均值的1.82、4.16、1.81和1.83倍.1號和8號種源在干皮藥材、枝皮藥材、根皮藥材等性狀上變異區(qū)間達到最大和最?。豢偹幉男誀钭儺悈^(qū)間最大值為1.83(4號)，最小值為0.43(8號).

干皮藥材、枝皮藥材和根皮藥材均值占總藥材均值的百分比依次為44.65%、16.97%和38.38%，干皮藥材產量接近總藥材產量的一半.

從表5可知，不同區(qū)組間厚樸的干樸、枝樸、根樸及總藥材產量性狀差異不顯著，而不同地理種源厚樸的干樸、枝樸、根樸及總藥材產量性狀的方差均達到極顯著差異，說明厚樸藥材產量變異主要來源于種源間.干樸、枝樸、根樸及總藥材產量性狀的遺傳力分別為0.864、0.857、0.868和0.864，說明干樸、枝樸、根樸及總藥材產量性狀受高強度遺傳力的控制.

表5 不同地理種源厚樸藥材產量方差分析和遺傳參數(shù)估算1)Table 5 Variance analysis of medicinal yield and genetic parameter evaluation of 9-year-old H.officinalis from different provenances

1)**表示在0.01水平上差異顯著(P<0.01)

2.3 不同地理種源厚樸的藥用成分變異

從表6可知，75%種源厚樸的厚樸總酚含量超過了文獻[22]的要求，其中厚樸總酚含量在2%～2.5%、2.5%～3.0%、3.0%～4%及>4%的種源分別為總種源數(shù)量的20%、40%、10%及5%.厚樸藥材總酚排列前10位的種源依次為5號、19號、16號、20號、8號、11號、7號、2號、14號和18號.厚樸酚單項指標高于2%的種源分別是2號、5號、6號、7號、8號、11號、14號、15號、16號、18號、19號及20號等12個，占總種源總數(shù)量的60%.

表6 不同地理種源厚樸的藥用成分變異Table 6 Variations in the medicinal components of 9-year-old H.officinalis from different provenances

2.4 厚樸種質資源的綜合評價

在厚樸地理種源生物量、藥材產量及藥用成分差異顯著的基礎上，為合理地選出最適種源，避免單純考慮某一性狀選擇最適種源的局限性，參考文獻[23-24]，選定Pi隸屬函數(shù)計算公式對參試種源的地上部分生物量、地下部分生物量、總生物量、干皮產量、枝皮產量、根皮產量、總藥材產量、厚樸酚、和厚樸酚及厚樸總酚等10個指標的進行計算，并求平均值，各指標賦予相同的權重值，綜合評定不同種質資源的優(yōu)劣.計算結果見表7.

從表7可知，4號種源的Pi值最小，接下來依次為12號、20號和17號，Pi值最大的為9號種源.根據(jù)優(yōu)良種源選擇原則，按20%的入選率，從20個種源中選出4號、12號、20號和17號等4個種源為江西分宜及相似地區(qū)的最優(yōu)種源；5號和16號種源的Pi值與17號的相近，也值得進一步觀察.

表7 厚樸種質資源綜合評價表Table 7 Comprehensive evaluation of H.officinalis germplasm from different provenances

3 小結

本研究結果表明：(1)20個種源生長9年生厚樸林分的生物量及藥材產量性狀在各指標間均達到極顯著水平，生物量和藥材產量性狀的遺傳力均很高，為0.84～0.86，說明對這些性狀選擇都具有較高的價值.按入選比例的20%挑選優(yōu)良種源，生物量性狀和藥材產量性狀的種源順序均一致，分別為4號、12號、20號和17號；主要藥效成分的種源則是5號、19號、16號和20號，僅20號同時入選生物量、藥材產量和主要藥效成分前20%種源.(2)以隸屬函數(shù)分析法獲得20個厚樸種源的綜合排名，以20%的比例進行種源篩選，4號、12號、20號和17號入選優(yōu)良種源，這一順序與生物量及藥材產量單獨篩選出的種源順序一致,除綜合排名第1名的4號種源厚樸的總酚含量未達到文獻[22]的要求，12號、20號和17號3個優(yōu)良種源厚樸的厚樸總酚均超過了2%，綜合排名第5、6名的5號和16號種源的厚樸總酚分別為4.06%、3.14%，在參試的20個種源中處于高水平，值得后期繼續(xù)觀察和篩選；在綜合排名較后的其他種源中，通過對厚樸總酚含量較高的19號、8號、11號、7號、2號、6號和18號等種源進行生物量和藥材產量的單株篩選，則有望獲得優(yōu)良種質材料.