珍稀水生蔬菜莼菜研究進(jìn)展

朱雪珍， 周毅峰， 唐巧玉， 楊 洋， 周利娟

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)/天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點實驗室，廣東廣州 510462；2.湖北民族大學(xué)/生物資源保護(hù)與利用湖北省重點實驗室，湖北恩施 445000)

莼菜(J. F. Gmel.)屬原始花被亞綱睡蓮科(Nymphaeaceae)莼屬()，多年生淡水水生宿根草本植物，別稱湖菜、馬蹄草、水葵、露葵，是一種傳統(tǒng)的珍稀水生蔬菜。莼菜屬于藥食兩用植物，富含多糖、蛋白質(zhì)、維生素、微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)，加上其獨特而美味的食用口感，深受古今中外人們的喜愛。近年來，由于多方面因素的影響，莼菜的種性嚴(yán)重退化，其產(chǎn)量和質(zhì)量受到影響，本文從莼菜的特性、營養(yǎng)價值和藥用價值、生產(chǎn)技術(shù)、病蟲害發(fā)生情況及其防治方法以及莼菜農(nóng)藥殘留現(xiàn)狀方面進(jìn)行綜述，并對莼菜的研究和發(fā)展進(jìn)行展望，以期為進(jìn)一步研究莼菜、提高莼菜產(chǎn)量和質(zhì)量、保護(hù)莼菜資源、開發(fā)新型莼菜產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

1 莼菜的特性

1.1 生長環(huán)境與分布

莼菜性喜溫暖水濕，生長于池塘、沼澤和湖泊中，于水深20～60 cm的水域中生長良好，在中國原產(chǎn)于東南淺水湖泊，目前有湖北利川、重慶石柱、四川雷波、杭州西湖和江蘇太湖等產(chǎn)區(qū)。也廣泛且零星地分布在東亞、加拿大、澳大利亞、西伯利亞、非洲、西印度群島、美洲溫帶和熱帶地區(qū)的淡水池塘和湖泊中。莼菜在歐洲滅絕的原因可能與花周期的特殊性、種子傳播不暢或缺乏適合其生存的水體等因素有關(guān)。莼菜的生長發(fā)育過程中需要適宜光照強度和溫度、清潔的水質(zhì)和肥力充足的土壤。另有研究表明，不同生長形態(tài)的水生植物對競爭和化感作用的反應(yīng)和適應(yīng)差異很大，因此莼菜不宜與其他水生植物混種。

1.2 形態(tài)特性

莼菜莖呈橢圓狀，分為地下匍匐莖、水中莖。地下匍匐莖多為白色，也有黃色和褐色，匍匐生長于地下泥土中，根為須根，簇生于地下匍匐莖各節(jié)上；水中莖是由地下匍匐莖萌發(fā)出的須根和葉片，水中莖細(xì)長，有較多分支，秋末水中莖頂端形成粗壯、較短節(jié)間的休眠芽，休眠芽多為綠色或淡紅色。葉子深綠、互生，幼嫩葉片卷曲，嫩莖和葉背面有一層黏性膠狀物包裹，葉片展平后呈橢圓形，全緣，大都浮于水面，葉長約15 cm、寬9 cm左右，葉兩面光滑無毛，葉面綠色或淺綠色，葉背面暗紅色或僅葉緣及葉脈處為暗紅色。葉柄長20～30 cm，水深處可長至 1 m。完全花，花兩性，暗紅色或淡綠色；萼片、花瓣呈條形，各3片，長約1 cm；子房上位；柱頭細(xì)長，從幼小心皮端向花的中心略微彎曲；由伸長的花柄托出水面開放，莼屬植物是風(fēng)媒傳粉，花粉頂蓋的不連續(xù)性減少了壁中孢粉蛋白的數(shù)量，這可能允許更有效的風(fēng)傳播，授粉后花梗向下彎曲，花沒入水中。果近紡錘形，為聚合果，內(nèi)含種子1～2粒，種子淡黃色，圓卵形，長約4 mm，直徑為 3 mm 左右。

1.3 解剖學(xué)特性

莼菜作為一種淡水水生植物，其特點是黏液覆蓋植物幼嫩的莖、葉和芽等水下器官，黏液是由莼菜毛分泌產(chǎn)生的，莼菜能適應(yīng)寡營養(yǎng)的水體環(huán)境與黏液毛的結(jié)構(gòu)有關(guān)，對莼菜進(jìn)行活體切片發(fā)現(xiàn)莼菜表面分泌黏液的黏液毛是表皮細(xì)胞外的單個細(xì)胞，具黏液泡和腺毛，Yang等研究發(fā)現(xiàn)，莼菜腺毛由2個盤狀柄細(xì)胞和1個腺體細(xì)胞組成，腺體細(xì)胞圍繞著1個表皮上覆蓋著一層薄薄角質(zhì)層的貯藏空間，且嫩枝表面的角質(zhì)層不連續(xù)。莼菜腺毛幼嫩期主要是通過貯藏空間分泌黏液，成熟期腺毛依靠嗜鋨物質(zhì)和動態(tài)原生質(zhì)體滲透和吸收離子，老化腺毛不再吸收離子，通過離子積累加速衰老和解體。這也正說明隨著葉片的老化，黏液含量逐漸減少，對莼菜活體黏液毛離子通透性進(jìn)行的生理試驗表明，莼菜能適應(yīng)寡營養(yǎng)的水體環(huán)境與黏液毛的結(jié)構(gòu)有關(guān)，也為未來的肥料研究提供新的見解。

植物的質(zhì)外體結(jié)構(gòu)是保護(hù)植物體生理功能的屏障，張中原對莼菜莖葉結(jié)構(gòu)進(jìn)行解剖分析發(fā)現(xiàn)表皮外黏液和不連續(xù)角質(zhì)層及其下木質(zhì)化皮層構(gòu)成莼菜的保護(hù)屏障，Yang等的研究也發(fā)現(xiàn)莼菜大多數(shù)莖通常具有雙側(cè)維管束的柄，且每一個維管束有2組初生木質(zhì)部管胞和初生韌皮部篩管元件，每一維管束周圍有1個帶凱氏帶的內(nèi)胚層，表皮有腺毛或“黏液毛”和不連續(xù)的角質(zhì)層。水生植物發(fā)達(dá)的通氣組織、擴(kuò)散的細(xì)胞間隙以及木質(zhì)部的集中都是對水生生境的有效適應(yīng)。

莼菜休眠芽(即冬芽)作為一種營養(yǎng)繁殖、休眠越冬的理想器官，具有較為特殊的生物學(xué)特征，通過研究冬芽葉片的超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)即使在冬季超低的溫度條件下，各細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)完整且能保持正常的生理功能。研究莼菜越冬功能葉對溫度脅迫的耐性、莼菜夏季和冬季休眠芽的形態(tài)特征及冬芽的休眠原因，對實現(xiàn)莼菜復(fù)壯、打破莼菜冬芽休眠、促進(jìn)種子萌發(fā)具有重要意義，同時也為生產(chǎn)中如何采取相應(yīng)的措施提高冬芽的抗寒能力，從而保證引種、擴(kuò)種的成功提供有益的啟示。

1.4 遺傳學(xué)特性

莼菜于1999年被列入我國國家Ⅰ級重點保護(hù)野生植物，由于長年缺乏對莼菜品種有效的純化、復(fù)壯和保護(hù)措施，導(dǎo)致莼菜種性嚴(yán)重退化，影響其質(zhì)量和產(chǎn)量。利用一些技術(shù)手段在基因和分子水平上研究莼菜并采取科學(xué)有效的措施多方面保護(hù)莼菜具有非常重要的意義。為了解莼菜的遺傳變異，Liu等用31個微衛(wèi)星標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)其中有28個是多態(tài)性的，用下一代測序技術(shù)開發(fā)莼菜的微衛(wèi)星標(biāo)記有助于深入研究瀕危物種的進(jìn)化史和對其進(jìn)行有效保護(hù)。張光富等使用分子標(biāo)記技術(shù)(ISSR)對我國5個現(xiàn)存莼菜群體以及江蘇省、浙江省莼菜的遺傳多樣性和群體結(jié)構(gòu)模式的研究表明，莼菜在物種水平上遺傳多樣性水平較低。Li等利用簡單序列標(biāo)記(SSR)對21個莼菜群體的遺傳多樣性和變異進(jìn)行研究，結(jié)果也同樣證明了莼菜較低的遺傳多樣性。朱紅蓮等在分子水平上對莼菜野生品種和栽培品種的核苷酸多樣性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)野生莼菜核苷酸的多樣性較豐富，表明目前莼菜栽培品種人工馴化程度較低。另外，通過曼特爾(Mantel)檢驗表明，遺傳距離與地理距離之間密切相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.91，無性系生長、生境分裂、種群隔離、種群間基因流動受限和農(nóng)業(yè)措施等都可能是維持我國莼菜遺傳結(jié)構(gòu)的重要因素，應(yīng)建立莼菜種質(zhì)資源保護(hù)，制定監(jiān)測方案和研究莼菜的生態(tài)環(huán)境，采用就地保護(hù)的方式以便加強莼菜間的基因交流，更加有效地保護(hù)莼菜的種性和品質(zhì)。除就地保護(hù)外，遷地保護(hù)也是保護(hù)生物多樣性的一項重要措施，最小種群規(guī)模的確定是瀕危物種遷地保護(hù)的重要組成部分，Kim等利用擴(kuò)增片段長度多態(tài)性(AFLP)標(biāo)記鑒定了來自韓國大陸(MGC)和濟(jì)州島(JNS)的自然種群中最有效地獲取莼菜遺傳多樣性的方法，并發(fā)現(xiàn)核心種質(zhì)很好地代表了整個種質(zhì)的多樣性，因此，建議建立一個基于莼菜遺傳信息的管理單元來評估對莼菜進(jìn)行遷地保護(hù)的最小種群規(guī)模。

2 莼菜的營養(yǎng)價值和生物活性

2.1 營養(yǎng)價值

莼菜中富含多糖、蛋白質(zhì)以及多種氨基酸、微量元素和黃酮類化合物，這些都是人體所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，莼菜也因此具有非常高的營養(yǎng)價值和食用價值。

莼菜生長過程中形成附著在莼菜嫩梢及莖葉表面的透明膠狀黏液，這種膠狀物被稱為膠質(zhì)，是由莼菜黏液毛的腺細(xì)胞分泌到體外的，莼菜能適應(yīng)寡營養(yǎng)的水體環(huán)境與黏液毛的結(jié)構(gòu)有關(guān)。莼菜膠質(zhì)作為一種光合產(chǎn)物，在一定程度上可以反映莼菜的生長情況，莼菜生長發(fā)育越好，膠質(zhì)含量越豐富，反之膠質(zhì)越稀薄，因此可用膠質(zhì)含量(MucC)來比較不同種植區(qū)莼菜的品質(zhì)。莼菜膠質(zhì)中含有大量的多糖、多酚、蛋白質(zhì)、維生素、組胺及微量元素等多種營養(yǎng)物質(zhì)。

莼菜中含有大量的蛋白質(zhì)和賴氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸等17 種氨基酸，且莼菜中蛋白質(zhì)的含量明顯高于其他水生蔬菜，吳洪梅等采用考馬斯亮藍(lán)R-250比色法測定了我國四大產(chǎn)區(qū)的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果顯示四川產(chǎn)區(qū)蛋白質(zhì)含量相對較高，達(dá)到3.39 g/kg，這為人體提供了大量營養(yǎng)和能量。

莼菜中含有鋅、鐵、硒、銅、鈣等27種人體所需的元素。研究發(fā)現(xiàn)，莼菜是一種強集鋅植物，具有較強的富集微量元素鋅的能力，對環(huán)境鋅的吸收利用能力遠(yuǎn)高于其他植物，鋅含量高達(dá)153～288 μg/g。其他微量元素如鐵、硒、銅的含量分別為393 μg/g、0.23 pg/g、56.5 μg/g，這些微量元素在人體中起著防癌抗癌、維持機(jī)體正常生理功能的作用。

莼菜中也含有大量的維生素，如含有維生素B(含量為14.75 mg/g)，它可促進(jìn)蛋白質(zhì)的生物合成和碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝，增加葉酸的利用率，臨床上主要用來治療巨幼細(xì)胞性貧血、惡性貧血、肝臟疾病等；莼菜中維生素C含量為 35.43 mg/g，維生素C是一種高效抗氧化劑，可以美白護(hù)膚、提高機(jī)體免疫力、治療缺鐵性貧血、預(yù)防關(guān)節(jié)疼痛、防止牙齦出血。莼菜卷葉的膠質(zhì)中還含有其他蔬菜中少見的維生素B，這對人體的生長發(fā)育、新陳代謝以及防止視力退化方面都有著很好的作用，但要注意收集利用，防止維生素B在加工時大量流失。

將莼菜與不同的食材一起烹飪也會產(chǎn)生不同的功效，例如將莼菜與銀魚一起燉湯可起到養(yǎng)肝護(hù)肝、增強記憶力、排毒養(yǎng)顏、清熱的作用。除了莼菜鮮食及罐頭產(chǎn)品外，以莼菜為原料研制出的莼菜保健飲料、莼菜保健面包、莼菜清蛋糕、莼菜水饅頭、莼菜戚風(fēng)蛋糕、莼菜煉乳等產(chǎn)品也深受人們的喜愛。

總之，莼菜不僅可以為人體提供營養(yǎng)和能量，還對調(diào)控機(jī)能和抑制疾病方面有著積極作用，是一種高營養(yǎng)兼藥用保健價值的特色食品。

2.2 酶抑制活性

莼菜多糖通過抑制相關(guān)酶的活性來起到降血糖、降血壓、降血脂的作用，被用于食品或醫(yī)藥行業(yè)，作為一種降血脂保健補充劑或抗糖尿病補充劑或降血壓保健品。莼菜體外膠可以通過抑制-淀粉酶和-葡萄糖苷酶的活性，降低淀粉分解，延緩碳水化合物的吸收，具有平穩(wěn)降糖的作用；Takahashi等研究發(fā)現(xiàn)，莼菜的一種熱水提取物對腎素和凝乳酶有較強的抑制作用，對血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)和血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)活性有顯著的抑制作用，因此，莼菜可用于治療高血壓、心衰以及腎小球疾病；100 μg/mL的莼菜水提取物和乙醇提取物即可強烈抑制HepG2細(xì)胞分泌甘油三酯和膽固醇，莼菜中的黃酮類物質(zhì)可以抑制人體皮下脂肪細(xì)胞脂質(zhì)的積累。另外，研究發(fā)現(xiàn)，以甘露糖為基礎(chǔ)的多糖，如葡甘聚糖和半乳甘露聚糖已被證明能降低血液膽固醇，這表明由葡萄糖、半乳糖和甘露糖組成的莼菜多糖也可能降低血漿膽固醇。

Ahn等進(jìn)行的體外試驗發(fā)現(xiàn)，莼菜膠質(zhì)多糖處理角質(zhì)層細(xì)胞后，可以增加具有交聯(lián)皮膚屏障作用的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶1(TGM1)的基因表達(dá)，透明質(zhì)酸合成酶3(HAS3)基因(一種合成水結(jié)合基質(zhì)透明質(zhì)酸的酶)和調(diào)節(jié)水和甘油運動的水通道蛋白3(AQP3)的表達(dá)，這說明，莼菜膠狀多糖具有保濕、抗炎、促進(jìn)膠原蛋白合成等作用，對皮膚具有保護(hù)和補水作用。

人類免疫缺陷病毒Ⅰ型(HIV-1)的逆轉(zhuǎn)錄酶(RT)具有以RNA和DNA為模板指導(dǎo)的DNA聚合酶活性和核糖核酸酶(RNaseh)活性。Hisayoshi等在2014年曾報道過莼菜的乙醇和水提取物能抑制HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶的DNA聚合酶活性，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，莼菜的乙醇和水提取物不僅能強烈抑制DNA聚合酶的活性，而且強烈抑制核糖核酸酶水解RNA/DNA雜交鏈中的RNA鏈的活性(EC值為 1～2 μg/mL)，以此來阻止HIV-1復(fù)制。這為開發(fā)抗HIV-1新藥以及研究DNA聚合酶活性位點與HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶的核糖核酸酶活性之間的功能關(guān)系提供了有用的信息。

2.3 抗癌活性

莼菜膠質(zhì)具有抑制洋蔥未分化細(xì)胞有絲分裂的作用，故認(rèn)為莼菜有抗癌活性。多糖是一種較好的免疫促進(jìn)劑，可以增加小鼠免疫器官的質(zhì)量，促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬異物的功能，從而抑制腫瘤的產(chǎn)生和發(fā)展，可作為一種治療癌癥的輔助食品，尤其對胃癌、腸癌等消化道癌有很好的治療效果。陳晶等的研究表明，莼菜多糖能破壞宮頸癌細(xì)胞膜，改變細(xì)胞形態(tài)，從而抑制宮頸癌細(xì)胞，且抑制作用具有時間依賴性和濃度依賴性。

2.4 抗氧化活性

莼菜膠質(zhì)層中含有胡蘿卜素、抗壞血酸、多糖、黃酮、酚類等多種抗氧化成分，可以起到滋潤、清潔、保養(yǎng)皮膚的功效。

呂家龍等在莼菜膠質(zhì)和卷葉中分離并測定了類胡蘿卜素和抗壞血酸的含量，發(fā)現(xiàn)它們都隨卷葉的增大而增加，具有非常好的抗氧化、清除自由基、延緩衰老的作用。Xiao等也發(fā)現(xiàn)莼菜膠質(zhì)中的多糖具有很好的抗氧化活性，且抗氧化能力和還原能力與多糖中硫酸根和糖醛酸的含量呈正相關(guān)關(guān)系。除膠質(zhì)中多糖外，Li等發(fā)現(xiàn)莼菜莖葉共生菌中的多糖對羥基自由基具有顯著的抗氧化活性。韓芳等對不同產(chǎn)區(qū)莼菜中的黃酮類物質(zhì)進(jìn)行抗氧化活性比較發(fā)現(xiàn)，莼菜黃酮對ABTS自由基清除率高于DPPH自由基清除率，且重慶市石柱土家族自治縣產(chǎn)區(qū)的莼菜總黃酮抗氧化能力最好。Legault等從莼菜甲醇和水提取物中分別分離得到具有抗氧化活性的2種主要酚類化合物：槲皮素-7----吡喃葡萄糖苷和沒食子酸，槲皮素-7----吡喃葡萄糖苷除具有更強的抗氧化活性外，還具有抗菌消炎活性。28名女性連續(xù)食用含有莼菜提取物和清酒干粉的膳食補充劑14 d 后，皮膚干燥問題明顯改善，28 d后改善了包括皮膚暗沉在內(nèi)的9種癥狀。因此，從莼菜中提取天然安全的抗氧化成分用于美容保濕面膜的應(yīng)用中具有廣闊的發(fā)展前景。

2.5 優(yōu)良的潤滑性

莼菜膠質(zhì)具有許多納米片結(jié)構(gòu)，這種納米片結(jié)構(gòu)之間形成水化層，由于大量水分子的存在而具有超潤滑性，超低摩擦系數(shù)為0.005，莼菜的超潤滑性可作為生物潤滑劑用于機(jī)械行業(yè)，這將會是部分解決能源問題的最有效策略之一。莼菜這種優(yōu)良的潤滑性也可用于光滑的藥丸的制作上，通過在藥丸表面涂抹這種黏液涂層，降低藥丸與喉嚨的摩擦，使人們服用更舒適安全。此外，莼菜的潤滑作用還可以用于化妝品中改善皮膚粗糙度。

2.6 抑菌活性

莼菜具有抑菌活性，韓芳等對湖北利川、重慶石柱、四川雷波、浙江西湖四大產(chǎn)區(qū)的莼菜進(jìn)行檢測分析得到7種黃酮類物質(zhì)(主要為異鼠李素、槲皮素、山奈酚)，采用濾紙片法發(fā)現(xiàn)莼菜黃酮對變形桿菌()、大腸桿菌()、銅綠假單胞菌()具有不同程度的抑菌活性，對變形桿菌和大腸桿菌的抑制效果優(yōu)于銅綠假單胞菌，3種細(xì)菌對莼菜提取物表現(xiàn)為中度敏感，我國四大產(chǎn)地中，重慶石柱產(chǎn)地的莼菜黃酮的抑菌效果最好。

2.7 抑藻活性

莼菜具有抑制藻類生長的作用，Elakovich等研究發(fā)現(xiàn)莼菜甲醇提取物可以抑制蛋白核小球藻()的生長，也可以低程度抑制水華魚腥藻 (-)的生長。另外，研究發(fā)現(xiàn)莼菜甲醇提取物對有害藍(lán)藻銅綠微囊藻()的生長有很強的抑制作用，這有利于抑制藻類水華的發(fā)生。

2.8 抗蟲活性

為減少植食性昆蟲對植物產(chǎn)生的負(fù)面影響，植物會進(jìn)化出一系列抵御草食性昆蟲的機(jī)制。Thompson等研究發(fā)現(xiàn)，莼菜黏液膠質(zhì)含量和植食性動物對葉片的傷害程度有關(guān)，黏液可以減少植食性動物對莼菜的啃食，但其中的機(jī)制尚未清楚，有待進(jìn)一步研究。

2.9 化感作用

莼菜還具有化感作用，Elakovich等對莼菜的3種索氏提取液研究發(fā)現(xiàn)，莼菜具有抑制萵苣幼苗和浮萍生長的能力，是一種很有前途的水生雜草的化感植物。

2.10 促進(jìn)水質(zhì)凈化與發(fā)展

隨著城市化的發(fā)展，越來越多的工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水和生活廢水的排放造成水體環(huán)境破壞，可飲用的淡水資源受到不同程度的污染，也會導(dǎo)致水生植物光合速率、蒸騰速率和相對生長速率下降，影響植物正常的生長發(fā)育，對水體污染治理和水質(zhì)凈化修復(fù)的需求十分迫切。生物修復(fù)作為一種節(jié)能、可持續(xù)的方法，具有自然處理能力強、現(xiàn)場處理、維護(hù)量低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于廢水處理凈化水質(zhì)。莼菜具有凈化水質(zhì)的作用，是一種天然且廉價的水質(zhì)凈化器。朱秀紅等采用生態(tài)浮床技術(shù)對污染水體凈化效果進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，莼菜可以有效地吸收富營養(yǎng)化水體中的氮、磷等污染物。Xiang等研究發(fā)現(xiàn)，莼菜可以降低焦化廢水(濃度 <30%)化學(xué)需氧量(COD)并降低氮和氨的含量，對焦化廢水具有很好的緩解效果。

重金屬因其毒性、持久性、不降解性和生物累積性而對人類健康有著嚴(yán)重的危害，而莼菜葉片會吸收水體中的As、Cd、Cr、Cu等重金屬，Cui等首次將水生蔬菜(莼菜)攝入量納入人類健康環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(AWQC)推導(dǎo)和風(fēng)險評估的傳統(tǒng)方法中，該方法可促進(jìn)風(fēng)險評估和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

3 莼菜的生產(chǎn)技術(shù)

莼菜的生產(chǎn)技術(shù)與莼菜產(chǎn)量和質(zhì)量密切相關(guān)，因此，應(yīng)該從莼菜的栽培技術(shù)、生產(chǎn)機(jī)械等多方面入手保護(hù)莼菜。

3.1 栽培技術(shù)

3.1.1 生長環(huán)境 莼菜性喜溫暖水濕，對氣候也有較嚴(yán)的要求，須選擇較溫暖和潮濕的的生長環(huán)境，適宜在海拔1 000～1 500 m、年降水量為 1 200～1 400 mm 的環(huán)境下生長。莼菜對溫度和土壤pH值也有一定的要求。最適宜長在pH值在5.5～6.8、腐殖質(zhì)含量豐富的酸性土壤中，適宜生長的溫度為20～30 ℃，溫度過高或過低都不利于莼菜的生長發(fā)育。

莼菜葉片會吸收水體中Cs、Cr、Cd、Hg、As等重金屬離子而受到脅迫毒害，從而導(dǎo)致形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)和超微結(jié)構(gòu)的多種傷害，龔漢雨等對湖北省利川市莼菜田重金屬離子的含量研究發(fā)現(xiàn)，重金屬含量均達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，未出現(xiàn)污染問題，對莼菜的生長沒有影響，說明重金屬離子對莼菜的毒害可能表現(xiàn)出劑量效應(yīng)。因此，要選擇沒有重金屬污染的水田進(jìn)行種植，保障莼菜健康生長。

建立有效的環(huán)境監(jiān)測和控制方法，對莼菜田管理具有重要意義。夏春風(fēng)等結(jié)合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、單片機(jī)和太陽能等技術(shù)，研制出一種太湖莼菜種植環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測莼菜種植水田的水位、流量、水溫、pH值、水質(zhì)和病蟲害數(shù)量等，及時發(fā)現(xiàn)并改善種植環(huán)境，以保證莼菜的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3.1.2 設(shè)施栽培 設(shè)施栽培是一種既能滿足植物保護(hù)要求，又能滿足蔬菜市場需求的潛在栽培策略，但要在室內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模種植，還需要進(jìn)行一系列的前期試驗。光質(zhì)是控制植物生長發(fā)育的主要因素之一，因此成為室內(nèi)種植的重要因素。Li等采用紅藍(lán)比為5 ∶1的發(fā)光二極管(RB-LED)、白光LED(W-LED)、白光熒光(W-Fluo)等3種不同光質(zhì)的人工光源，研究了莼菜幼苗對不同光質(zhì)的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)莼菜對不同光質(zhì)的響應(yīng)與大多數(shù)陸生植物不同，在設(shè)施栽培中適當(dāng)使用紅、藍(lán)光源可提高莼菜芽和卷葉的產(chǎn)量，配合白光源可保證光合產(chǎn)物的充分積累。此外，還推薦在保護(hù)地栽培中使用性能優(yōu)于白光LED光源的白色熒光光源。

3.1.3 水肥管理 莼菜田對水質(zhì)和水位的控制也有一定的要求。Xie等通過對利川、杭州和蘇州的莼菜進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)中的高錳酸鉀指數(shù)(COD)、總氮的濃度(TN)、導(dǎo)電性(EC)以及沉積物有機(jī)碳含量(SOC)都影響莼菜膠質(zhì)的含量，從而影響莼菜的品質(zhì)，因此，良好的水質(zhì)對于莼菜的保護(hù)有著重要作用。在莼菜養(yǎng)殖過程中，定時更換清水也可以防止發(fā)生病蟲害影響品質(zhì)，一般在生長旺盛期，3 d左右可更換1次清水。

莼菜田水位的控制與氣孔位置有關(guān)，氣孔是植物與空氣接觸進(jìn)行氣體交換的重要部位，由于莼菜的氣孔分布于上表皮，莼菜葉片氣孔與水位的關(guān)系影響其生長。張依南等通過分析不同水位條件下莼菜葉片的結(jié)構(gòu)特征與生理功能，發(fā)現(xiàn)水位的深淺會影響陽光的滲入進(jìn)而影響水溫和光合作用，由于浮葉植物對水位變化的敏感性，水生生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該考慮季節(jié)變化、溫度變化、莼菜生長期變化等多方面因素進(jìn)行多次水位調(diào)節(jié)的科學(xué)補水措施以更好地保護(hù)莼菜的生長發(fā)育。

莼菜田需肥量不大，以有機(jī)肥為主。為保證水質(zhì)干凈清潔，一般不使用人糞尿等土雜肥作追肥，研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的營養(yǎng)液下莼菜植株的長勢情況不同，濃度較高的營養(yǎng)液反而不利于莼菜的生長，因此，莼菜可能更適合在寡營養(yǎng)條件下生長，在每年冬春根莖萌芽前，可施加適量腐熟餅肥和過磷酸鈣或腐熟有機(jī)液肥，在生長旺盛階段，一般不用施加肥料，以免抑制其生長。另有研究表明，不同的肥料配比下，莼菜的長勢不同，若將化肥和有機(jī)肥配合施用，可促進(jìn)莼菜的生長，提高莼菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.2 生產(chǎn)機(jī)械

莼菜屬于水生蔬菜，與旱生蔬菜有所不同，水中環(huán)境復(fù)雜，不適宜機(jī)械化大規(guī)模種植與采收，莼菜的種植與采收大都采用人工方式，但手工采摘效率低、耗時耗力、工作量，也會因為采摘不及時導(dǎo)致一些莼菜老化帶來經(jīng)濟(jì)損失等問題，因此，發(fā)展相對應(yīng)的生產(chǎn)機(jī)械，使種植和采收機(jī)械化可大大提高生產(chǎn)效率，有效保護(hù)莼菜種植業(yè)的發(fā)展。

近年來，各科研院校、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用企業(yè)及種植戶針對水生蔬菜的生產(chǎn)進(jìn)行機(jī)械研制與開發(fā)，也取得一些成果。研究人員設(shè)計了一種手動控制的莼菜采摘器來降低手工采摘的勞動強度；研發(fā)的一種莼菜施肥裝置可以將肥丸施加到莼菜穴中，還根據(jù)莼菜水田光照采光、雨水引流以及莼菜膠質(zhì)形成等研發(fā)出了一系列莼菜種植機(jī)械。吳波通過對恩施州莼菜生產(chǎn)機(jī)械化的現(xiàn)狀和問題進(jìn)行了分析，建議恩施州莼菜生產(chǎn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)，以促進(jìn)推動莼菜產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)一步推動莼菜產(chǎn)業(yè)早日實現(xiàn)現(xiàn)代化。

4 莼菜病、蟲、草防治

4.1 危害莼菜的主要病蟲草害

莼菜田主要病害有枯萎病、葉腐病、葉斑病。枯萎病又稱腐敗病，病株葉片邊緣呈現(xiàn)青枯斑并向內(nèi)擴(kuò)展至整片葉枯焦變褐；葉腐病俗稱“爛葉子病”，常發(fā)生在不潔凈的水田中，葉片邊緣先發(fā)病，呈水漬狀，然后逐漸向內(nèi)擴(kuò)張導(dǎo)致全葉發(fā)病而腐爛；葉斑病由鏈格孢菌 ()引起，在重慶石柱產(chǎn)地葉斑病危害比較嚴(yán)重，主要從葉片邊緣開始發(fā)病，由黑色小點逐漸擴(kuò)大成具輪紋的黑褐色大斑，病斑邊緣具黃色暈環(huán)，多個病斑可聚合并使整個葉片逐漸腐爛。

蟲害有菱角螢葉甲()、荷縊管蚜()、卷葉螟類、食根金花蟲()，食根金花蟲幼蟲潛入泥中，危害地下莖幼嫩節(jié)間，造成地上部葉子細(xì)小、發(fā)黃，長勢衰退。其他均通過啃食浮在水面的葉片和嫩梢而造成危害。此外，還有耳蘿卜螺(，別稱椎實螺)和大臍圓扁螺()等軟體動物危害，造成莼菜缺刻和穿孔，嚴(yán)重時可將整片葉吃光。

4.2 病、蟲、草害防治

對莼菜病蟲害的防治，應(yīng)該從當(dāng)?shù)貙嶋H情況出發(fā)，優(yōu)先采用農(nóng)業(yè)防治、物理防治和生物防治，輔之以化學(xué)防治的方法。

4.2.1 農(nóng)業(yè)防治 農(nóng)業(yè)防治的方法主要是從農(nóng)業(yè)技術(shù)方面出發(fā)，通過改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，防治病蟲草等有害生物危害，從而保護(hù)栽培作物安全健壯生長的應(yīng)用技術(shù)方法。

莼菜田農(nóng)業(yè)防除的方法有以下幾個方面：一是選用抗、耐病蟲莼菜品種以減輕病蟲危害，減少化學(xué)農(nóng)藥用量，此方法具有簡單易操作、經(jīng)濟(jì)有效、事半功倍的優(yōu)點。二是加強田間管理，及時添換清水，保持水質(zhì)清澈。如在莼菜萌芽前，及時撈出聚集在莼菜田四周和流水口的椎實螺；在莼菜未長滿水面前進(jìn)行人工除草，降低成蟲基數(shù)；生長期間結(jié)合采收，隨時下田撈除水綿、水藻等。三是合理輪作，對于受害嚴(yán)重的田塊，可采用水生蔬菜與旱生蔬菜輪作的方式，還可改為魚池，養(yǎng)殖食草、食螺魚類，年后重新種植莼菜。四是適時更新?lián)Q代，植株生長開始減弱后，可以部分或全部拔除，選用健壯植株的種莖重新排種。

4.2.2 物理防治 物理防治指利用簡單工具和各種物理因素，如光、熱、電、溫度、濕度、放射能和聲波等防治病蟲害的措施。物理防治是最為古老的一種防治手段。莼菜田中應(yīng)用物理防治一般有以下幾個方法：一是及時疏剪生長過密、老黃葉過多的莖葉及發(fā)病植株的枝葉，并清除出水面，避免病株擴(kuò)散。 二是利用成蟲的趨光性，安裝黑光燈來誘殺成蟲，以降低蟲口密度。三是利用害蟲的趨化性，配制加有適量敵百蟲的糖醋液誘殺害蟲或用柳枝蘸灑敵百蟲誘殺。

4.2.3 生物防治 建立一個莼菜田生態(tài)系統(tǒng)，少量養(yǎng)殖食草、食螺魚類，如草魚()、鯽魚()、黃鱔()等，引入鴨、泥鰍()、蛙類等，一方面利用有益生物控制草害和蟲害、降低蟲口密度，減少病蟲草害的發(fā)生；另一方面構(gòu)成復(fù)雜食物鏈，帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

植物源農(nóng)藥又稱植物性農(nóng)藥，屬于生物農(nóng)藥的一種，是指從植物中提取出來生物堿、類黃酮、萜烯類、酚類、甾體和多糖等具有生物活性的天然化學(xué)物質(zhì)制成的混合藥劑。植物源農(nóng)藥來源于植物體，具有易降解、不宜產(chǎn)生抗藥性、綠色低毒、低殘留等優(yōu)點，符合綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢，其開發(fā)和研究也成了新農(nóng)藥開發(fā)的熱點。而莼菜對生長環(huán)境要求嚴(yán)格，在水田中使用化學(xué)農(nóng)藥會引起水生生態(tài)系統(tǒng)的破壞，農(nóng)藥殘留也會影響莼菜品質(zhì)和安全，而植物源農(nóng)藥相對化學(xué)農(nóng)藥來說更不容易對施用植物及環(huán)境中的非靶標(biāo)生物造成藥害，在環(huán)境中易降解，不會破環(huán)水田生態(tài)系統(tǒng)，一方面可以防止莼菜田中的病蟲草害發(fā)生，提高莼菜品質(zhì)與高產(chǎn)，保證莼菜產(chǎn)品的綠色可持續(xù)發(fā)展；另一方面又可以減少農(nóng)藥殘留超標(biāo)而導(dǎo)致的進(jìn)出口競爭力下降的問題。因此，篩選并開發(fā)適用于莼菜田中的植物源農(nóng)藥以代替化學(xué)農(nóng)藥，保證莼菜的綠色有機(jī)發(fā)展具有重要的意義。

然而，根據(jù)文獻(xiàn)報道，植物源農(nóng)藥多用于林業(yè)、農(nóng)田病蟲草等有害生物的防治，在水生植物中的應(yīng)用較少，如植物提取物防治陸生植物枯萎病的研究已有很多報道，丁香()、甘草()、石榴()以及萬壽菊()等植物提取物對枯萎病菌都有很好的抑制效果，但這些植物源殺菌劑能否對水生植物枯萎病起到很好的效果尚未可知。近年來國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，藜麥()皂苷、油茶()籽餅、茶皂素(tea saponin)等都表現(xiàn)出很好的殺螺活性，具有開發(fā)成綠色農(nóng)藥的潛力。針對浮萍()暴發(fā)式生長帶來的問題，Elakovich等研究表明，睡蓮()、粉綠狐尾藻()、竹節(jié)水松()、莼菜萃取物能抑制浮萍的生長；張樂婷等研究發(fā)現(xiàn)澤漆()浸提液低濃度情況下就會破壞浮萍部分抗氧化酶系統(tǒng)從而抑制浮萍生長。張飲江等發(fā)現(xiàn)黃連()、地錦草()和澤瀉(-)提取液都能有效抑制紫萍()的生長?；⒋虡B木()提取物也對一些水生雜草具有明顯的抑制作用。從白屈菜()中提取出的白屈菜紅堿和血根堿通過破壞PSⅡ供體側(cè)而抑制銅綠微囊藻的生長，從黃連中提取出的小檗堿(亦稱黃連素)通過強烈抑制藻細(xì)胞CaMg-ATPase活性，改變銅綠微囊藻細(xì)胞膜通透性從而抑制其生長，Wu等研究發(fā)現(xiàn)，10 mg/L的小檗堿處理浮萍3 d后，對浮萍的葉綠素a和葉綠素b抑制率分別為52.24%和50.53%，處理7 d后，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的合成完全被抑制，說明10 mg/L小檗堿具有顯著的除草活性，研究人員還發(fā)現(xiàn)黃連堿類和小檗堿類物質(zhì)對浮萍等常見雜草具有顯著除草活性，具有開發(fā)為新型植物源除草劑的潛力。此外，臺灣杉()莖皮精油也被報道對水綿有明顯的抑制作用，這些都為開發(fā)綠色、安全的植物源除草劑適用于莼菜田防治浮萍等水生雜草提供了理論依據(jù)。

4.2.4 化學(xué)防治 化學(xué)防治是莼菜病蟲害防治的一種重要手段和應(yīng)急措施。由于莼菜是將其嫩芽嫩葉 (卷葉) 加工成食品，農(nóng)藥的使用會影響莼菜的品質(zhì)與安全以及莼菜后期的豐產(chǎn)，因此，如果確要施用農(nóng)藥時，必須按照國家的有關(guān)規(guī)定限量施用，而且要注意采收前的禁用期。在種植之前，可以用生石灰消毒田間，清除病原。采用等量式波爾多液噴灑防治枯萎病和葉腐??；用含30%～38%有效氯的漂白粉水劑防治根腐??；趙瑤等室內(nèi)平板篩選和田間小區(qū)試驗，篩選出不影響植株生長的吡唑醚菌酯作為防治莼菜葉斑病的備選藥劑。防治蟲害可在莼菜萌芽前，用適量20%氯蟲苯甲酰胺懸浮劑防治菱角螢葉甲和食根金花蟲，但要注意施用次數(shù)和安全間隔期。防治水綿可噴0.5%硫酸銅溶液或撒施草木灰防除。在實際生產(chǎn)中應(yīng)明確，莼菜田防治方法應(yīng)有別于其他旱生蔬菜，應(yīng)該在加強病蟲預(yù)測預(yù)報、掌握病蟲發(fā)生動態(tài)的情況下，針對病蟲種類對癥下藥，選擇關(guān)鍵時期進(jìn)行防治。同時，主要病蟲害的藥劑防治應(yīng)優(yōu)先選擇防治效果好、殘留標(biāo)準(zhǔn)較寬、安全高效低毒藥劑，以降低由農(nóng)藥殘留超標(biāo)給莼菜出口帶來的風(fēng)險。

綜上，應(yīng)從田塊選擇與生長環(huán)境、栽植、水肥管理、生產(chǎn)機(jī)械、病蟲害防治等方面，調(diào)節(jié)土壤的水、肥、光、熱等條件，結(jié)合莼菜的生長需求，適量使用有機(jī)肥，將用地與養(yǎng)地結(jié)合，在病蟲草害的防治上要盡量采用預(yù)防為主、農(nóng)業(yè)防治的措施，藥劑防治時要選用高效、低毒、低殘留的綠色農(nóng)藥保證莼菜健壯生長。

5 莼菜中農(nóng)藥殘留現(xiàn)狀

水生蔬菜具有中國傳統(tǒng)特色，被譽為是中國特色菜，莼菜作為一種瀕危的水生蔬菜，所具有的特殊風(fēng)味和保健功能廣受國內(nèi)外消費者歡迎，有越來越多的公司投入開發(fā)莼菜系列產(chǎn)品以及進(jìn)出口貿(mào)易，在莼菜生產(chǎn)過程中，為保證其品質(zhì)和安全性，莼菜田一般很少使用農(nóng)藥，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和農(nóng)藥的不合理使用，一方面莼菜會直接接觸并吸收農(nóng)藥，另一方面，農(nóng)藥殘留導(dǎo)致水體生態(tài)環(huán)境發(fā)生巨變，莼菜從水體中吸收農(nóng)藥污染物并在體內(nèi)富集，近年來莼菜又面臨著品種退化問題、土壤連作養(yǎng)分殆盡、病蟲草害暴發(fā)等問題，再加上各個國家和地區(qū)對食品安全問題的管理日益嚴(yán)格，莼菜出口面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，對水生蔬菜進(jìn)行農(nóng)殘檢測具有非常重要的意義。邢峰等模擬莼菜加工的清洗、殺青、護(hù)綠和儲藏 4 個步驟，對敵百蟲、毒死蜱、氯氰菊酯和多菌靈4種農(nóng)藥殘留量變化進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)清洗和殺青過程是主要的影響因素。綜合考慮莼菜品質(zhì)和農(nóng)藥殘留2個方面因素，建議莼菜清洗時間為30 min，在不影響莼菜品質(zhì)的前提下盡量延長殺青時間。

目前，國內(nèi)外莼菜農(nóng)殘檢測的文獻(xiàn)有限，建立一種對莼菜農(nóng)藥殘留的監(jiān)測體系，關(guān)注農(nóng)藥殘留的狀況并采取相關(guān)措施控制農(nóng)藥殘留變得尤為急迫且重要。

6 研究展望

通過對莼菜的特性、營養(yǎng)價值和生物活性、生產(chǎn)技術(shù)、病蟲草害防治和農(nóng)藥殘留現(xiàn)狀多方面綜述，為研究莼菜、進(jìn)一步開發(fā)莼菜價值以及保護(hù)莼菜提供了科學(xué)依據(jù)。但對于莼菜的研究，在以下方面值得加強：(1)對莼菜的遺傳多樣性研究發(fā)現(xiàn)，莼菜栽培品種人工馴化的程度很低，對莼菜品種進(jìn)行原生境保護(hù)、建立合理的采樣點采樣進(jìn)行異地保存以及建立合理的生態(tài)環(huán)境都是亟待解決的問題。(2)莼菜具有的多種活性物質(zhì)對開發(fā)新型降“三高”、抗腫瘤以及抗HIV-1的藥物提供了新的思路。(3)莼菜具有的抗菌、抗藻、抗蟲和抑制萵苣幼苗生長的能力，這為利用其作為化感植物進(jìn)行水生植物管理提供了依據(jù)。(4)莼菜生產(chǎn)中病蟲草害嚴(yán)重影響莼菜的品質(zhì)，國內(nèi)外對于應(yīng)用植物源農(nóng)藥防治莼菜田病蟲草害的研究報道較少，開發(fā)高效低毒、低殘留、環(huán)境友好易降解的植物源農(nóng)藥具有廣闊的前景。(5)水體環(huán)境條件對莼菜的品質(zhì)有很大的影響，為檢測水體環(huán)境、便于莼菜田間管理、防止莼菜農(nóng)藥殘留超標(biāo)與重金屬污染、保證莼菜品質(zhì)和產(chǎn)量，關(guān)注莼菜田重金屬污染情況并建立一種快速高效莼菜農(nóng)殘的檢測方法顯得尤為重要。