晉產(chǎn)黃芩資源征集評(píng)價(jià)及品系鑒選

郭淑紅，田洪嶺，張麗君，王秋寶，左憲強(qiáng)

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)作物研究所，山西 太原 030031；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)業(yè)基因資源研究中心，山西 太原 030031）

黃芩為唇形科黃芩屬植物黃芩（Scutellaria baicalensisGeorgi）的干燥根，在我國已經(jīng)有超過2 000 a的藥用歷史，是常用的傳統(tǒng)大宗藥材之一[1-2]。近年來，隨著對黃芩開發(fā)利用的不斷深入，黃芩的需求量不斷增加。在經(jīng)濟(jì)誘惑下，我國野生黃芩資源急劇減少。相關(guān)部門為保護(hù)黃芩資源的可持續(xù)利用，將黃芩列為國家三級(jí)保護(hù)野生藥材。由于野生資源日益匱乏，栽培黃芩成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。山西、河北、甘肅、山東、內(nèi)蒙古等地人工栽培面積較大[3-4]。作為山西省道地藥材之一，黃芩野生資源廣泛分布于全省各地，人工種植面積亦居全國前列[5-7]，其中，晉南、晉東南地區(qū)生產(chǎn)的黃芩產(chǎn)量高、品質(zhì)佳，是全省的主產(chǎn)區(qū)[8-9]。

黃芩在我國種植區(qū)域廣泛，由于黃芩種子存在種源混亂、種質(zhì)退化、優(yōu)種覆蓋率低等問題[10-13]，導(dǎo)致黃芩藥材的質(zhì)量參差不齊，不同產(chǎn)地黃芩品質(zhì)差異顯著，藥材品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到藥材的功效[14]。針對不同栽培方式、不同產(chǎn)地及不同生長年限黃芩品質(zhì)的研究已有大量報(bào)道。宮福雨等[15]為探究黃芩化學(xué)成分與生態(tài)因子之間的相關(guān)性，選取1年生栽培黃芩為研究對象，通過測量黃酮類成分的含量發(fā)現(xiàn)，在1年生黃芩中，4種主要黃酮類藥效成分的含量隨著氣溫的升高而升高；衛(wèi)昊等[16]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩中黃酮類有效成分的積累與不同產(chǎn)地的光照和海拔有關(guān)，隨著海拔的增高，黃酮類成分含量呈上升趨勢并有顯著性差異。徐丹洋等[17]、馬嘉等[18]、趙巍[19]研究認(rèn)為，不同產(chǎn)地和群體的黃芩產(chǎn)量和化學(xué)成分含量之間都存在著差異。山西省黃芩生產(chǎn)無良種，品種混雜問題突出，因此，加強(qiáng)栽培黃芩的良種選育研究非常迫切。

本研究從山西黃芩產(chǎn)區(qū)收集8份黃芩種質(zhì)資源（農(nóng)家種6份和野生種2份），進(jìn)行種植與觀察，通過生物性狀鑒定、品質(zhì)和產(chǎn)量比較，并通過系統(tǒng)選育篩選得到黃芩優(yōu)良品系，命名為汾選1號(hào)，研究有利于解決制約山西省黃芩種業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，為生產(chǎn)提供良種，對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈健康持續(xù)發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用，具有十分重要的生產(chǎn)意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為山西省全省境內(nèi)征集的黃芩種質(zhì)資源，由6份農(nóng)家種和2份野生種組成。種質(zhì)資源保存在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物研究所（簡稱經(jīng)作所）（表1），所有資源種植于經(jīng)作所藥用植物試驗(yàn)田的資源圃。

表1 種質(zhì)資源來源情況Tab.1 Sources of germplasm resources

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 選育進(jìn)程2006年4月，將征集的2份野生資源進(jìn)行鮮根扦插，株行距為30 cm×40 cm，每個(gè)種源20株，農(nóng)家種資源按3次重復(fù)播種于100 cm×100 cm小區(qū)中。將所有資源進(jìn)行單獨(dú)隔離，種植于經(jīng)作所藥用植物試驗(yàn)田的資源圃。

2007年生育期內(nèi)觀察資源圃中植株生長及病蟲害情況。2007年10月，于冬季地凍前選擇性狀一致的單株，按株收獲，進(jìn)行基本形態(tài)性狀指標(biāo)的測定。

2008年4月將單株收獲后的種子種植于經(jīng)作所藥用植物試驗(yàn)田株行試驗(yàn)圃，小區(qū)面積為6.6 m2（2.0 m×3.3 m），分株系播種，隔離種植。2009年考察植株地上性狀，于冬季地凍前在每株行中選擇明顯有別于原品種的優(yōu)良單株，按株收獲，篩選優(yōu)異單株種子。依次重復(fù)循環(huán)選擇直到2013年冬季，選擇每株行材料性狀一致，比較單株的植株莖粗、主枝個(gè)數(shù)，篩選優(yōu)異單株種子，將篩選的優(yōu)異單株種子混合成品系。

2014—2015年進(jìn)行品系試驗(yàn)，小區(qū)面積6.6 m2，2次重復(fù)，以市場上種植面積最大的甘肅黃芩為對照，觀察5個(gè)品系的植株生長及病蟲害情況，每個(gè)品系挑選20株進(jìn)行基本形態(tài)性狀及病蟲害情況調(diào)查。

2016—2018年進(jìn)行品比試驗(yàn)，小區(qū)面積6.6 m2，3次重復(fù)，以市場上種植面積最大的甘肅黃芩為對照，每個(gè)品系挑選20株進(jìn)行基本形態(tài)性狀指標(biāo)的測定以及黃芩苷含量的測定。

1.2.2 基本形態(tài)性狀指標(biāo)的測定

1.2.2.1 田間考種考察黃芩株高、莖粗、主枝個(gè)數(shù)等性狀。

1.2.2.2 室內(nèi)考種考察鮮根質(zhì)量、根干質(zhì)量、折干率（根干質(zhì)量/根鮮質(zhì)量）、主根根長與根粗（距蘆頭10 cm段）等性狀。

1.2.2.3 黃芩苷含量的測定按《中華人民共和國藥典》規(guī)定，采用高效液相色譜法（通則0512）測定[20]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)采用SPSS 22.0軟件結(jié)合Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同黃芩資源生長狀態(tài)觀察

通過對征集的8份黃芩資源田間觀察和室內(nèi)考種發(fā)現(xiàn)，黃芩不同株系的株高和莖生長高峰期相差約15 d，與地下根生長高峰交錯(cuò)進(jìn)行。最早進(jìn)入株高快速生長的株系是HQWX-02，最晚進(jìn)入快速生長期的株系是HQQY-07，二者相差30～40 d。最早進(jìn)入莖快速生長期的株系是HQHM-04，最晚進(jìn)入莖生長期的株系是HQHT-06，二者相差20 d。黃芩株高和莖粗是反映植株生長狀況的重要指標(biāo)，從圖1可以看出，HQHM-04的平均莖粗最大，為0.58 cm；HQWX-02的平均莖粗最細(xì)，為0.32 cm，二者之間相差0.26 cm。綜合比較得出，HQHM-04比較好。

圖1 不同黃芩材料的平均莖粗比較Fig.1 Comparison of average stem diameter of different Scutellaria baicalensis Georgi materials

2.2 不同黃芩資源根部性狀調(diào)查

從表2可以看出，8份黃芩資源的鮮根均為圓錐形，鮮根長度和直徑呈正相關(guān)，隨著長度的增加直徑加粗，野生資源根直徑較農(nóng)家種粗。由圖2可知，黃芩鮮根表皮顏色總體呈現(xiàn)黃色，野生資源表皮顏色偏黃棕色，有較深裂紋，斷面不齊；農(nóng)家種資源表皮較光滑，顏色黃色、黃白色，有細(xì)微縱紋，斷面整齊。

圖2 野生、農(nóng)家種黃芩資源性狀Fig.2 Resource traits of wild and home-grown Scutellaria baicalensis Georgi

表2 黃芩種質(zhì)資源的性狀特征Tab.2 Traits characteristics of the germplasm resources of Scutellaria baicalensis Georgi

2.3 黃芩品系材料篩選

通過對8份材料地上部及根部性狀的觀察和篩選，從HQXJ-01、HQWX-02、HQHM-04、HQQY-07材料中篩選得到的優(yōu)異單株種子分別混合成品系，編號(hào)為P1、P2、P3、P4、P5，共計(jì)5個(gè)品系。品系P1來 源于HQXJ-01，品 系P2來源于HQWX-02，品系P3和P5均來源于HQQY-07，品系P4來源于HQHM-04。

HQFY-03與HQPY-05在株高上無明顯差別，但在物候期上區(qū)別明顯。HQFY-03花期在6月初，HQPY-05花期較HQFY-03晚15～20 d，盛花期也相應(yīng)差約15 d。

2.4 品系材料考種結(jié)果

2014—2015年進(jìn)行品系試驗(yàn)，以市場上種植面積最大的甘肅黃芩為對照。各品系幼苗期在莖光滑度、葉型、葉色、莖粗等指標(biāo)上有明顯區(qū)別，隨著黃芩植株長大，葉型、葉色的區(qū)別逐漸減小，但莖光滑度、莖粗仍有較大區(qū)別。

按對角線9點(diǎn)取樣，調(diào)查從生長點(diǎn)向下數(shù)12片葉間蚜蟲情況，共180枝；除品系P3有3.2%的蚜蟲感染率，其他品系均無感染。按對角線9點(diǎn)法取樣，挖取180株黃芩植株樣品，對每株黃芩根腐病情況進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明，P1、P2、P3、P4、P5和CK的 平 均 病情指數(shù)分別為13.27、14.02、11.11、8.42、9.85、12.76；品系P4病情指數(shù)最低，與其他品系間差異顯著（P<0.05）（圖3）。

圖3 黃芩種質(zhì)資源抗病性調(diào)查Fig.3 Investigation on disease resistance of Scutellaria baicalensis Georgi germplasm resources

2.5 品比材料考種結(jié)果

2016—2018年進(jìn)行了品比試驗(yàn)，以市場上種植面積最大的甘肅黃芩為對照。各品比材料的田間考種結(jié)果顯示（表3），品系P4的株高與其他品系間差異顯著；平均莖粗與P1、P2、P3和CK間差異顯著，與P5間差異不顯著；在主枝數(shù)上，除與P3間差異不顯著外，與其他品系及CK均差異顯著。

表3 黃芩品比試驗(yàn)田間考種結(jié)果Tab.3 Field test results of Scutellaria baicalensis Georgi product comparison test

品比材料地下部分考種結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，各品系鮮根質(zhì)量由高到低依次為P5>P4>P1>P2>P3>CK，藥材根干質(zhì)量由高到低依次為P4>P1>P5>P2>CK>P3，可以看出，以鮮根質(zhì)量判斷藥材公頃產(chǎn)量不夠準(zhǔn)確，不同的品系具有不同的折干率。黃芩主根長以品系P5最高，其次為P4和P1，主根粗以品系P4最粗，其次為P5、CK；各品系在近蘆頭10 cm段根粗由大到小依次為P4>P5>CK>P2>P3>P1，以品系P4黃芩根外觀最優(yōu)，性狀最好，但品系P1、P2、P3間黃芩根粗差別不大。

表4 黃芩品比試驗(yàn)室內(nèi)考種結(jié)果Tab.4 Laboratory test results of Scutellaria baicalensis Georgi product comparison test

2.6 品比材料產(chǎn)量及品質(zhì)比較

在品比試驗(yàn)中，通過對比5個(gè)品系間的產(chǎn)量及黃芩苷含量可以看出（表5），品系間產(chǎn)量從高到低排序?yàn)镻4>P5>P1>P2>P3>CK，品系P4的產(chǎn)量最高，比對照增產(chǎn)17.5%；品系間黃芩苷含量從高到低排序?yàn)镻4>P1>P3>P5>CK>P2，品系P4的黃芩苷含量最高，各品系與對照均高于藥典規(guī)定的9%。方差分析表明，品系間產(chǎn)量差異達(dá)極顯著（表6）。

表5 品比材料產(chǎn)量及品質(zhì)比較Tab.5 Comparison of yield and quality of product comparison materials

表6 品種間產(chǎn)量方差分析Tab.6 Variance analysis of yield among varieties

3 結(jié)論與討論

隨著國際市場對中藥材原料需求的迅速增加，中藥材栽培面積不斷擴(kuò)大，種質(zhì)資源和良種選育成為中藥農(nóng)業(yè)工作的重點(diǎn)[21]，良種選育是保證藥材質(zhì)量和提高藥材產(chǎn)量的重要措施。培育優(yōu)良品種可以通過自然變異選擇育種、多倍體誘變育種、雜交育種、組織培養(yǎng)等途徑實(shí)現(xiàn)。藥農(nóng)們在長期的實(shí)踐中積累了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了許多優(yōu)良的變異類型，但經(jīng)選育而成的藥用植物優(yōu)良品種數(shù)量極少。王蘭霞等[22]研究發(fā)現(xiàn)，甘肅省栽培和野生黃芩在外觀性狀和組織結(jié)構(gòu)方面略有差異，但化學(xué)組分基本一致，黃芩苷含量無明顯差異。丁少純等[23]通過試驗(yàn)驗(yàn)證了王蘭霞等[22]的研究結(jié)果，并表明在主要化學(xué)成分含量上，生長年限不同、栽培種與野生種含量有區(qū)別；楊冬野等[24]研究表明，可通過橫切面上導(dǎo)管排列方式區(qū)別野生和栽培黃芩，并判斷其生長年限。蘇淑欣等[25]通過比較栽培黃芩與野生黃芩的黃芩苷含量發(fā)現(xiàn)，栽培種黃芩苷含量顯著或極顯著高于野生種。SU等[26]對我國不同產(chǎn)地栽培種和野生種黃芩進(jìn)行了遺傳和化學(xué)物質(zhì)研究，結(jié)果表明，影響黃芩質(zhì)量的主要因素是環(huán)境或農(nóng)業(yè)措施，而非基因的差異。以上研究結(jié)果數(shù)據(jù)均支持黃芩野生種和栽培種在質(zhì)量上基本一致，栽培種可代野生資源藥用，同時(shí)全國多地適宜栽培黃芩。通過育種手段選育優(yōu)質(zhì)的黃芩新品種有很大的潛力。

通過對山西省境內(nèi)收集的8份黃芩種質(zhì)資源田間觀察和室內(nèi)考種，從農(nóng)家種HQXJ-01、HQWX-02和HQHM-04以及野生資源HQQY-07材料中篩選得到5個(gè)品系。綜合品比試驗(yàn)中各品系的地上部分與地下部分發(fā)現(xiàn)，品系P4、P5大田生長旺盛，在株高、平均莖粗、主枝個(gè)數(shù)方面均優(yōu)于其他品系，其單根干質(zhì)量、黃芩根直徑亦高于其他品系，生產(chǎn)能力強(qiáng)。各品系產(chǎn)量的方差分析顯示，品系P4比其他品系（品系P5除外）顯著增產(chǎn)。P4來源于農(nóng)家種資源，P5來源于野生資源，表明農(nóng)家種資源黃芩苷含量高于野生資源，與蘇淑欣等[25]研究結(jié)果相一致。因而，將品系P4暫命名為汾選1號(hào)，準(zhǔn)備參加全省生產(chǎn)試驗(yàn)。汾選1號(hào)主根粗壯，略呈圓錐形，直徑1.7～2.5 cm，長15～28 cm，外皮黃褐色，斷面鮮黃色，側(cè)根少；整齊度高，適應(yīng)性強(qiáng)，抗性好，綜合經(jīng)濟(jì)效益高，是理想的黃芩栽培品種。