石筆木研究進展

周祥斌,田雪琴,陳雪梅,官松新,關雄孚,林瑋

(1.廣東省連山林場(廣東鷹揚關森林公園管理處),廣東 清遠 513200;2.佛山市林業(yè)科學研究所(佛山植物園),廣東 佛山 528222;3.佛山市南海區(qū)西岸獅子山森林公園開發(fā)有限公司,廣東 佛山 528211)

石筆木(Tutcheriachampioni)為山茶科石筆木屬常綠喬木,樹皮灰褐色;葉片革質(zhì),橢圓形或長圓形,先端尖銳,基部楔形,網(wǎng)脈在兩面均稍明顯,邊緣有小鋸齒;花單生于枝頂葉腋,黃色,苞片卵形,萼片圓形,厚革質(zhì),外面有灰毛,花瓣倒卵圓形,先端凹入,外面有絹毛,子房有毛,花柱連合;蒴果球形,種子腎形,6月開花。主要分布于廣東、廣西等地[1]。石筆木樹形優(yōu)美,擁有山茶科植物中罕見的碩大黃色花朵,外觀和“茶族皇后”金花茶相似[2],且花期較長,具備較高的園林觀賞價值,并具有一定的抗污染能力[3],可用作庭園觀賞和城市綠化植物[4]。其葉片含有多糖、黃酮等多種活性成分[5],嫩葉制作的茶飲可用于治療傷風感冒、腸胃炎、痢疾等疾病[6]。此外,石筆木種子粗脂肪含量達50.29%,具備作為木本油料植物開發(fā)利用的潛在價值[7]。石筆木在觀賞、藥用及生態(tài)保護等方面均具有較高的利用價值[8],是具有很高開發(fā)潛力的鄉(xiāng)土樹種。

近年來,石筆木的研究受到了越來越多的關注。本文將對我國開展的石筆木生物學特性及園林應用、栽培繁育技術、化學成分、生理生態(tài)、抗性和雜交育種等研究進展進行綜述,以期為石筆木的進一步開發(fā)利用提供參考。

1 生物學特性及園林應用研究

依據(jù)《中國植物志》中山茶科的分類系統(tǒng),石筆木屬植物種類共有26種,其中有21種分布于中國,主要集中在廣東、廣西、云南、臺灣等南部各省區(qū),其余5種分布在越南、馬來西亞、菲律賓[1]。其中石筆木四季常綠,樹冠樹姿優(yōu)美,花大、果奇,可作為南方地區(qū)重要的植物造景材料,在風景園林應用中有廣闊的前景。石筆木性喜光,依據(jù)其形態(tài)特征,有多種園林應用形式,可用作庭院觀賞樹、盆栽擺設,也可用作行道樹綠化樹種[9,10]。薛克娜等[11]應用層次分析法對石筆木等4種山茶科植物的樹形、花、葉和果進行觀賞價值綜合評價,認為石筆木的果實相較其花、葉等具有更佳的觀賞價值。目前石筆木多被用于荒山綠化,在園林中應用尚不廣泛,通過系統(tǒng)研究分析其在樹形、花、葉、果等方面觀賞價值的優(yōu)劣勢,使其可以在城鄉(xiāng)綠化中根據(jù)實際需求針對性地加以應用,擴大其應用范圍,也有利于其保護及開發(fā)利用。

2 栽培繁育技術研究

陳香等[12]研究了3種不同的育苗基質(zhì)對石筆木大苗生長的影響,結果表明50%黃心土+ 50%塘泥的基質(zhì)組合有利于促進石筆木苗的快速抽梢及增加抽梢數(shù)量,但不利于石筆木的長期培養(yǎng),種植1年后苗木存活率僅為50%左右,需后續(xù)深入研究。薛克娜等[13]研究了5種市售肥料對石筆木初植林苗木的地徑、樹高和冠幅年生長量的影響,結果表明不同肥料對石筆木的生長影響差異顯著,在500 g·株-1的施肥量下,國森林木有機無機復混肥(氮磷鉀配比為8∶10∶7)能夠顯著促進石筆木苗木的生長。鄧建英等[14]研究了3個不同復合肥施肥量對大果石筆木初植幼林植株的地徑、苗高及冠幅生長的影響有差異,結果表明,相較于不施肥的對照,3種施肥處理均能顯著促進石筆木苗木的生長,且不同處理間的差異顯著,其中每株施用350 g肥料時對石筆木幼林生長促進作用最佳。陸奇豐等[15]采用正交試驗方法和隸屬函數(shù)法,研究不同生長調(diào)節(jié)劑種類、濃度及基質(zhì)對石筆木扦插繁殖的影響。結果表明,生長調(diào)節(jié)劑種類、生長調(diào)節(jié)劑濃度和扦插基質(zhì)對石筆木扦插生根率的影響極顯著。綜合分析認為使用100 mg·L-1的IBA處理且基質(zhì)為黃泥土與河沙(體積比為 2∶1)時,扦插效果最佳,插穗成活率達80%以上,且根系生長良好。此外,還以當年采收的石筆木種子為試驗材料,通過白菜種子發(fā)芽試驗探索其種皮及種胚提取物的萌發(fā)抑制作用,并研究不同濃度的植物激素(細胞分裂素、赤霉素)對種子萌發(fā)的影響。結果表明石筆木種皮和種胚提取物對白菜種子萌發(fā)抑制不明顯;使用100 mg·L-1的赤霉素處理種子能縮短其萌發(fā)時間,且能顯著提高其發(fā)芽率[16]。肖復明等[17]對石筆木的扦插技術開展了研究,認為插條是影響扦插成活率和生根遲早的主要因素。選擇小于10年生的實生母樹中、上部生長健壯、無病蟲害的1年生木質(zhì)化或半木質(zhì)化枝條作為穗條,長10 cm左右,使用ABT2號生根粉0.01%溶液浸泡穗條1 h,扦插時間選擇5—6月或9月中旬,并確保苗床的溫度及透光率適宜,可提高石筆木的育苗成功率。以上研究結果為石筆木的科學育苗提供了參考。

3 化學成分研究

陸石英等[18]發(fā)現(xiàn)石筆木葉片中含有蘆丁、金絲桃苷、槲皮素等7種黃酮類成分,以及沒食子酸等2種有機酸類成分,以上9種化學成分均為該植物中首次報道。韋正等[19]采用顯色反應、沉淀反應或?qū)游鰧κP木葉片的水、95%乙醇和石油醚提取預試液進行定性檢識,發(fā)現(xiàn)石筆木葉片中含有氨基酸、還原糖、多糖、苷類、皂苷類、有機酸類、酚類、三萜類化合物、黃酮類、內(nèi)酯類、香豆素等多種化合物;并提取測定其葉片總黃酮的抗氧化活性,發(fā)現(xiàn)石筆木葉片總黃酮具有一定的自由基清除能力,具有作為天然抗氧化資源予以開發(fā)利用的潛力[20]。谷睿等[21]通過優(yōu)化的超聲波萃取工藝提取石筆木葉片總黃酮,測得石筆木葉片提取物的總黃酮得率為0.48%。經(jīng)檢測,發(fā)現(xiàn)石筆木葉片提取液具有一定的抗氧化活性。殷帥文等[7]通過采用氣質(zhì)聯(lián)用方法對石筆木種子脂肪酸成分進行了分析,共檢測到14種脂肪酸,其中不飽和脂肪酸含量較高,主要成分為亞油酸和油酸,包括十六烷酸(15.44%)、油酸(23.27%)、十八烷酸(4.54%)、反式-3-辛基環(huán)氧化乙烷辛酸(7.23%)、3-辛基環(huán)氧化乙烷辛酸(5.21%)和順式-3-辛基環(huán)氧化乙烷辛酸(6.23%)。楊子明等[22]按照低、中、高劑量組分別向小鼠投喂相應濃度的石筆木茶水,從而研究石筆木茶水對小鼠機體的影響。結果表明除飲水量外,其余體重、主要臟器指數(shù)等指標均與空白對照無顯著差異,各劑量組小鼠未見明顯異常反應,說明飲用石筆木茶水不會損害小鼠重要內(nèi)臟及機體正常代謝。以上研究結果為進一步開發(fā)石筆木在醫(yī)藥及保健品方面的產(chǎn)品提供了理論依據(jù),但仍需結合其余方面的研究來全面了解其營養(yǎng)價值。

4 生理生態(tài)研究

趙鴻杰等[23]研究了不同遮陰條件對4年生石筆木苗木生長的影響,結果表明70%遮陰處理最有利于促進石筆木的生長,該條件下苗木的存活率、株高地徑生長量及總葉綠素含量均顯著優(yōu)于全光照對照。卓小青等[24]對石筆木開展種播試驗、物候觀察、苗期生長監(jiān)測等研究,結果表明石筆木種子繁殖發(fā)芽率達84.75%,且出苗整齊,年高生長達100.0 cm以上,年莖粗生長達1.00 cm以上,且表現(xiàn)出較強的抗寒、抗旱能力,有作為優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種在城市園林綠化中推廣應用的潛力。張勤生[25]對石筆木1年生幼苗的物候及年生長規(guī)律進行了研究,結果表明石筆木由播種到出苗總用時61天,幼苗株高年快速生長時間持續(xù)175天,與其他喬木樹種相比,為生長速度中等的樹種。歐斌等[26]對石筆木幼苗生長規(guī)律開展了研究,結果表明從播種到出土總共需要60d左右,苗高年生長總共出現(xiàn)3個高峰,第1個出現(xiàn)在6月下旬,第2個出現(xiàn)在7月中旬—8月上旬,第3個出現(xiàn)在9月上中旬。吳培衍等[27]通過測定石筆木成林植株的葉量、固碳釋氧量等指標,開展了其固碳釋氧和降溫增濕功能的研究,結果表明石筆木植株葉量適中,具備一定的降溫增濕及滯塵降噪能力,還有較強的固碳釋氧能力,能發(fā)揮較好的生態(tài)功能,可作為優(yōu)良的生態(tài)公益林樹種推廣。李晨晨等[28]通過測定土壤理化性質(zhì)及全氮、有效氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、有機質(zhì)等指標,研究了杉木與石筆木復合經(jīng)營對退化林地土壤理化性質(zhì)的影響,結果顯示該組合對當?shù)厣寄旧鷳B(tài)公益林土壤理化性質(zhì)存在一定的改良效果,對指導維護人工林生態(tài)系統(tǒng)和土壤肥力具有重要的意義,表明石筆木可作為生態(tài)公益林改造優(yōu)良樹種的潛在選擇。張浩等[29]研究了石筆木幼樹在松杉人工林林下的生長表現(xiàn),包括成活率、生長量等指標。結果表明石筆木幼樹生長相對較緩慢,但其耐陰性較強,在林下生長良好,可考慮作為次生林改造樹種使用。以上研究結果為石筆木的應用環(huán)境提供了一定的參考依據(jù)。

5 抗性研究

石筆木對SO2及氟化物污染具有較好的抗性,可以吸收土壤及水體中的污染物從而起到的凈化的作用[10]?？讎x等[30]根據(jù)葉片傷害程度、新葉增長率、個體長勢等指標綜合評價1年生石筆木對氟化物、硫化物和酸雨組成的大氣復合污染的敏感性反應。試驗結果表明,石筆木對HF、SO2等大氣污染物敏感性低,生長未受到嚴重影響,具有較強的抗性。閆靈麟等[31]通過監(jiān)測苗木生長、葉片損害等指標綜合評價石筆木等8個樹種的1年生苗木在陶瓷工業(yè)污染程度不同的地區(qū)的抗污染特性。結果表明石筆木對陶瓷工業(yè)污染具有中等抗性,在工業(yè)污染區(qū)的綜合增長比值達到51.39%,可用作改良樹種于該類型污染地區(qū)適當種植以改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。侯恩慶等[32]選取石筆木等8種抗性較強的1年生幼苗栽植于廣東省佛山市陶瓷工業(yè)污染區(qū),1.5年后測定它們的生長參數(shù)、干物質(zhì)量和污染元素含量,以此評價不同樹種和器官對污染元素的積累能力。結果表明,石筆木對試驗地的S、Cu、Pb等污染元素均具有較強的吸附能力,且自身生長未受明顯影響。以上研究結果表明石筆木具備較強的抗污染能力,具有作為污染程度較高地區(qū)的植被恢復優(yōu)良樹種及生態(tài)公益林的優(yōu)質(zhì)木本植物資源推廣種植的潛力。

6 雜交育種

多年來,研究人員試圖利用石筆木開黃色花的特性,通過雜交育種培育出開黃色花朵的山茶科植物。有學者曾利用石筆木與山茶花進行屬間雜交,但雜種后代的花色并未能如親本一樣金黃[33]。因此選育作為親本的石筆木優(yōu)良單株變得更為重要。