2種不同表型人工種植於術(shù)的差異性研究

戴楊鑫，周潮濱，鄭衛(wèi)東，阮松林，馮曉宇

(1.杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310024； 2.杭州臨安康華家庭農(nóng)場(chǎng)，浙江 杭州 311311；3.杭州市臨安區(qū)於潛鎮(zhèn)人民政府，浙江 杭州 311311)

中草藥?kù)缎g(shù)原產(chǎn)于杭州市臨安區(qū)於潛鎮(zhèn)，是著名的“浙八味”之一，為白術(shù)的典型地理類型，曾與人參齊名，素有“北參南術(shù)”之稱[1-5]。於術(shù)為菊科多年生草本植物，野生狀態(tài)常生長(zhǎng)于山坡林下及草地[6]；野生術(shù)也稱“天生術(shù)”[7]，種子靠鳥(niǎo)或風(fēng)傳播，故有“鳥(niǎo)術(shù)”、“風(fēng)子”之名[8]。明萬(wàn)歷年間《杭州府志》記載，“白術(shù)產(chǎn)於潛者佳，稱於術(shù)”；《於潛縣志》載“清同治、光緒年間於術(shù)價(jià)格幾近人參，因野生數(shù)量極少，提供的全部是人工栽培”；1947年浙江商聯(lián)會(huì)《年鑒》記載，“於術(shù)以於潛縣天目山一帶所產(chǎn)者最為珍貴，該地人民大多依賴種植於術(shù)為生，種植面積幾達(dá)農(nóng)地之本”[9]。而目前於術(shù)產(chǎn)量最高的是紹興嵊縣和新昌地區(qū)[10]，在於術(shù)的原產(chǎn)地臨安於潛卻少有栽培，從而面臨於術(shù)資源瀕危、種質(zhì)混雜、利用滯后等問(wèn)題[11]。

2017年通過(guò)引種在於術(shù)原產(chǎn)區(qū)於潛的新墾山地恢復(fù)了於術(shù)人工栽培[12]，種植中發(fā)現(xiàn)，人工栽培的於術(shù)間外觀表現(xiàn)型具有顯著差異，主要表現(xiàn)型有3種，分別為細(xì)長(zhǎng)型葉片、近橢圓型葉片及介于2種之間的中間型葉片，這與富同義[8]所描述的“野生於術(shù)，葉有楓葉竹葉2種”類似。本研究選取了人工種植於術(shù)中圓葉型和尖葉型兩個(gè)最為明顯的表型，分析其生長(zhǎng)指標(biāo)、活性物質(zhì)、有效成分含量等方面的差異，探討人工種植於術(shù)中留種、選育種的技術(shù)方向。

1 材料與方法

1.1 於術(shù)種植

於術(shù)種植區(qū)位于杭州市臨安區(qū)於潛鎮(zhèn)光明村小康塢一塊新開(kāi)墾的山地(119.42°E，30.23°N)，為一口袋形山谷坡地，總面積5.33 hm2。試驗(yàn)區(qū)塊海拔在300 m以上，夏季涼爽，土壤為砂質(zhì)土，排水良好，土質(zhì)疏松，肥力中等。地塊在立冬后進(jìn)行翻耕，立春后再重新翻耕1次，整地時(shí)將柴根、亂石清除干凈，雜草燒灰作基肥。於術(shù)種植管理一般3月底至4月從種子開(kāi)始種植，5—7月主要進(jìn)行除草、水肥管理和病害防治等種植管理工作，8—10月為於術(shù)的開(kāi)花期，此時(shí)要進(jìn)行摘花疏蕾；10月底至11月進(jìn)行收獲貯藏；翌年1月可進(jìn)行塊莖種植；繼續(xù)進(jìn)行種植管理，至11月可進(jìn)行商品於術(shù)收獲。從種子到於術(shù)商品塊莖的收獲需要2 a的種植[12]。

1.2 采樣檢測(cè)

樣品采集于2021年2月10日，為二年生商品於術(shù)，從種植區(qū)塊中隨機(jī)挑選表現(xiàn)型最為明顯的圓葉型和尖葉型於術(shù)植株各5株(圖1)，使用直尺進(jìn)行株高測(cè)量，植株開(kāi)花數(shù)直接計(jì)數(shù)。使用電子天平(良平儀器JY20002)進(jìn)行於術(shù)重測(cè)量，其他指標(biāo)帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。使用紫外分光光度法和高效液相色譜法檢測(cè)總黃酮、總酚、總糖、白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ、白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ和白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ等指標(biāo)。

圖1 2種不同表型的於術(shù)葉片

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS 19.0(IBM SPSS Statistics)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)采用(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)即(Mean±SD)表示。用t檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，取P<0.05為差異顯著性水平(*)，P<0.01為極顯著(**)。用Origin 2019 b(Origin Lab)軟件進(jìn)行科學(xué)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 於術(shù)生長(zhǎng)指標(biāo)

由圖2可知，兩者的株高平均值分別為(49.1±3.7)和(45.2±2.3)cm，圓葉型於術(shù)的平均株高大于尖葉型於術(shù)，但兩者差異不顯著。圓葉型於術(shù)的開(kāi)花數(shù)與尖葉型於術(shù)差異不顯著。在於術(shù)的生產(chǎn)性能上，圓葉型於術(shù)的平均產(chǎn)量為(77.9±37.6)g，明顯高于尖葉型於術(shù)平均產(chǎn)量的(48.8±5.8)g，但并未形成顯著優(yōu)勢(shì)。

圖2 於術(shù)生長(zhǎng)指標(biāo)的差異

2.2 於術(shù)活性成分

由圖3可知，人工栽培的於術(shù)中圓葉型於術(shù)的總黃酮含量、總酚含量和總糖含量均高于尖葉型於術(shù)。圓葉型於術(shù)中總黃酮、總酚、總糖含量分別較尖葉型於術(shù)高10.0%、23.9%、11.0%，且兩者間總酚含量差異達(dá)極顯著水平。

同列標(biāo)注**表示在0.01水平差異顯著，圖4同。圖3 於術(shù)活性成分的差異

2.3 於術(shù)有效物質(zhì)

由4可知，圓葉型於術(shù)的白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ含量極顯著低于尖葉型於術(shù)的白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ含量，而圓葉型於術(shù)的白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ含量極顯著高于尖葉型於術(shù)的白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ含量。

圖4 於術(shù)有效物質(zhì)差異

3 小結(jié)與討論

3.1 於術(shù)表型與生長(zhǎng)差異

據(jù)富同義[8]描述“野生於術(shù)，葉有楓葉竹葉2種”，說(shuō)明於術(shù)的表型差異早有發(fā)現(xiàn)，但對(duì)不同表型的於術(shù)之間差異的研究并未見(jiàn)報(bào)道。本研究采集人工栽培中圓葉型和尖葉型2種截然不同葉片表型的於術(shù)進(jìn)行對(duì)比研究，在株高和於術(shù)重2個(gè)指標(biāo)方面，圓葉型於術(shù)均比尖葉型於術(shù)更為優(yōu)秀，尤其是圓葉型於術(shù)的產(chǎn)量平均高于尖葉型於術(shù)59.63%，這說(shuō)明多種植圓葉型於術(shù)對(duì)於術(shù)產(chǎn)量提高有較大幫助。而在開(kāi)花數(shù)量方面，圓葉型於術(shù)比尖葉型於術(shù)低34.21%，這可能與尖葉型於術(shù)的枝干分枝更多有關(guān)，影響了尖葉型於術(shù)在株高和於術(shù)重上的表現(xiàn)，從側(cè)面說(shuō)明尖葉型於術(shù)將更多的能量和營(yíng)養(yǎng)用于開(kāi)花生成種子。在本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)形狀介于2種之間的中間型葉片[12]，但由于其性狀判斷有一定主觀性，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并未列入該研究的對(duì)比試驗(yàn)中。該種中間型葉片於術(shù)是否是由圓葉型和尖葉型於術(shù)雜交形成的后代有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.2 於術(shù)表型與活性成分

植物的活性成分是指植物中有活性的化合物。馬全民等[7]對(duì)白術(shù)、於術(shù)中的揮發(fā)油化學(xué)成分的研究表明，臨安於術(shù)相關(guān)指標(biāo)優(yōu)于新昌白術(shù)；孟建榮等[9]開(kāi)展了地道藥材於術(shù)特異性考結(jié)果顯示，於術(shù)品質(zhì)遠(yuǎn)高于白術(shù)。本研究對(duì)種植于於潛地區(qū)人工栽培的2種不同表型的於術(shù)中活性成分總黃酮、總酚和總糖的含量進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，圓葉型於術(shù)的總黃酮、總酚和總糖的含量均高于尖葉型於術(shù)。黃酮類化合物具有多種生物學(xué)功能，如清除自由基和抗氧化作用、抑菌、抗病毒、抗癌和抗腫瘤等功能[13]，較高的總黃酮對(duì)于提高於術(shù)生物學(xué)功能具有作用?？偡影ǘ喾雍蛦畏?，是具有潛在促進(jìn)健康作用的化合物。而多糖具有抗衰老、抗氧化、抗?jié)?，調(diào)節(jié)身體免疫力等多種作用。圓葉型於術(shù)的總黃酮、總酚和總糖含量均高于尖葉型於術(shù)，說(shuō)明圓葉型於術(shù)的藥效可能好于尖葉型於術(shù)，推測(cè)該結(jié)果可能與尖葉型於術(shù)分枝及開(kāi)花多有關(guān)，植株吸收的較多能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)多用于開(kāi)花結(jié)果及生殖消耗，不利于於術(shù)的地下塊莖的生成。

3.3 於術(shù)表型與有效物質(zhì)

植物的有效物質(zhì)是指植物能夠發(fā)揮藥效的成分，白術(shù)內(nèi)酯為白術(shù)中的一種化合物，白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ和白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ為白術(shù)中的主要內(nèi)酯成分。在生源上，白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ為白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ的氧化產(chǎn)物，白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ?yàn)榘仔g(shù)內(nèi)酯Ⅲ的脫水產(chǎn)物。通常認(rèn)為，白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ和白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ為白術(shù)的主要活性成分，是其抗炎和抗癌有效成分。本研究中，圓葉型於術(shù)的白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ含量顯著低于尖葉型於術(shù)的白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ含量，而圓葉型於術(shù)的白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ和白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ含量均高于尖葉型於術(shù)，由此認(rèn)為，圓葉型於術(shù)的藥效可能較尖葉型於術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)。