梁 月,殷麗強(qiáng)

(水利部水土保持植物開發(fā)管理中心,北京 100038)

1 沙棘在俄羅斯適生范圍

沙棘最初野生分布在前蘇聯(lián)環(huán)境惡劣的地區(qū),眾多研究員研究了沙棘的自然生長范圍,沙棘的生長范圍很廣,并在東經(jīng)2°～115°間,北緯27°～68°50′也有零星分布。它自然生長在高加索,帕米爾,中亞,在西伯利亞西部,阿爾泰地區(qū),圖瓦,Buryatya,Dunube三角洲地區(qū),Kalinigrad的一些地區(qū)也有分布(Eliseev,Fefelov 1977;Eliseev 1982,1983;Trofimov 1978;Kondrashov 1979;Ermakov,Koikov 1981;Imamaliev,Panteleeva 1980;Imamaliev 1983;Koikov 1980;Korzinnikov等1981;Kabulova 1986;Golovatyi 1980;Avdeev 1985;Lebeda,Dzhurenko 1990;Besschetnov 1980;Besschetnov,Kentbaev 2003a,b;Chmyr和Besschetnov 1998)。

由于沙棘在西伯利亞的種植范圍不斷減少,所以該植物被收納入伊爾庫茨克地區(qū) (Zarubin 2001),Buryatya(The Red Book....1988)的紅書,并被列為圖瓦地區(qū)的瀕危植物 (List....1989)。為了保護(hù)該植物,西伯利亞地區(qū)在書中建議將其列為“面臨瀕危的植物”之一 (Rare and....1980)。

2 沙棘群落系統(tǒng)

Gatin(1963)描述了一些沙棘群落的生態(tài)性,他根據(jù)植物生態(tài)學(xué)和果實(shí)中化學(xué)組分的不同,建議依據(jù)沙棘的適生范圍將其分為孤立的沙棘亞種:阿爾泰沙棘亞種;tianschanica沙棘亞種;sayanica沙棘亞種。

Trofimov(1967)基于種子生態(tài)學(xué)的研究區(qū)分出了4個(gè)不同地理方位的沙棘群:西伯利亞,中亞中部,高加索和西歐。

Eliseev(1982,1983)根據(jù)前蘇聯(lián)5個(gè)地域類型將沙棘進(jìn)行了細(xì)分:西伯利亞、中亞、高加索、西南部和波羅的海諸國 (西北部)。每個(gè)區(qū)域都有不同的土壤類型和氣候類型。西伯利亞沙棘具有短暫的植物生長期,并具有很強(qiáng)的抗霜凍能力。Eliseev(1982,1983)將西伯利亞區(qū)的沙棘劃分為4個(gè)生態(tài)類型區(qū):跨貝加爾湖、Sayanskyi、阿爾泰山、東哈薩克斯坦。他將中亞的沙棘劃分為3個(gè)生態(tài)類型區(qū)。

Avdeev(1981)指出在中亞南部的沙棘新亞種。Sozonova(1985)研究了沙棘的果實(shí)和種子,她贊同Eliseev將沙棘細(xì)化為多亞種,這個(gè)研究結(jié)果被生態(tài)團(tuán)體組織所引用:氣候類型、生態(tài)類型和數(shù)量類型。

Kondrashov(1996)指出通過研究沙棘和橄欖的形態(tài)以及通過解剖發(fā)現(xiàn),兩種植物在根部、莖部、葉子、水果和種子、以及風(fēng)媒授粉方式、提取油的化學(xué)組分等方面有相似之處。這些分析的類別中有一些相似的染色體。Kondrashov(1996)闡明沙棘和橄欖在這些特性方面有相似之處的假設(shè)并不是偶然的。他建議人們更深入的研究細(xì)微的區(qū)別,這將有助于系統(tǒng)的解釋這一發(fā)現(xiàn)。

3 沙棘的生態(tài)、植物和形態(tài)學(xué)

沙棘是一種對土壤條件要求不高的植物。沙棘自然生長所在的土地中腐殖質(zhì)很好,且它可以生長在貧瘠的沙質(zhì)土壤中。沙棘在粘質(zhì)土壤中的死亡率很高,但它可以常年生長在沙壤土和沙土中。黑壤土和灰壤土最有利于沙棘遺傳基因的鞏固。沙棘可以生長在非常貧瘠的土地上,例如河灘地、陡峭的峽谷以及酸性和堿性土壤中。沙棘同時(shí)還具有耐鹽性,它可以生長在p H值為5.5～8.3的土壤中,但是最適宜生長的p H值為6.0～7.0(Gatin 1963;Trofimov 1978,Chmyr和Besschetnov 1998)。

沙棘較耐旱。建議在地下水密集的地區(qū)不宜廣泛種植沙棘。一般地,春季地下水水位不應(yīng)高于離地面以下50～60cm(Trofimov 1978;Faustov,Ermakov 1978;Koikov 1978)。

沙棘喜光,光照是沙棘正常生長最基本的影響因素之一 (Rousi 1976)。白俄羅斯的植物園中心最先研究出光照可使沙棘的光合色素含量增高,研究還指出每1g干物質(zhì)中含有2.93～4.36mg的葉綠素。Garanovich(1995)確定了沙棘的培育品種規(guī)格和葉綠素含量隨季節(jié)的變化趨勢。

沙棘根系發(fā)達(dá),一株沙棘可以生成若干的水平根,同時(shí)可以利用側(cè)根的節(jié)結(jié)進(jìn)行固氮(Trofimov 1978)。沙棘是極少數(shù)可以利用根節(jié)結(jié)來吸收土壤空氣中的氮的植物之一(Khabarov et al.,1998)。

許多研究者已經(jīng)研究過沙棘的形態(tài)學(xué)特征。Rousi(1965,1971)Faustov,Ermakov(1978),Trofimov(1988)Kozhevnikov 2001;buds-by Eliseev(1976a)和 Maltseva(1987)研究過沙棘的葉子。Kondorskaya(1967,1973)、Sozonova(1991)研究過沙棘的花和果實(shí);Trofimov(1988),Mazaeva,Eliseev(1991)研究了沙棘的種子。白俄羅斯植物園中心的Shpital'naya(2003)研究了不同區(qū)域生長的沙棘種子的生態(tài)學(xué)特征。這些調(diào)查允許區(qū)別不同灌木叢共同的和個(gè)別的涉及氣候類型的特征。關(guān)于沙棘種子長、寬的測量研究證明了它們之間巨大的差異性。

和其它植物一樣,通過測定種子的萌發(fā)能力來確定種子的品質(zhì)。Fefelov(2003)發(fā)現(xiàn)對于不同區(qū)域沙棘種子的品質(zhì)只憑萌發(fā)能力來判定是不客觀的,他建議在測量萌發(fā)力的同時(shí)引入不同的計(jì)算方法,同時(shí)引入新的指數(shù)來評(píng)價(jià)沙棘種子的生物學(xué)特征。

Novruzov等 (2001)引入了關(guān)于沙棘 (生長在阿塞拜疆3個(gè)不同氣候區(qū)域)生態(tài)和生物學(xué)方面的研究。通過形態(tài)標(biāo)志和生化指標(biāo)的巨大差異性區(qū)分沙棘的種類,它們所具有的共同特征是果小、含油量高和類胡蘿卜素含量也高。

高加索山脈和阿塞拜疆邊界的沙棘被傳播到山脈區(qū)的河流附近 (Novruzov et al.,2005b)。當(dāng)2月末平均溫度達(dá)到6.5℃時(shí),植物開始生長,這就表明,果實(shí)的生物增長的大小程度上取決于植物生長的環(huán)境、密度和灌木的林齡結(jié)構(gòu),以及相近兩年的氣候狀況。在開花階段的霜凍以及豐富的雨水和果實(shí)形成階段的干旱將阻礙植物的產(chǎn)量。

生理動(dòng)力學(xué)條件 (取決于生態(tài)因素變化的節(jié)奏)是植物種適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的重要參數(shù)。Besschetnov和Kentbaev(2001)在不同的地理區(qū)域研究了動(dòng)力學(xué)過程、化合物的積累和沙棘根部淬水的比率。

4 新環(huán)境下的沙棘培育

沙棘在俄羅斯聯(lián)邦的所有區(qū)域內(nèi)都是可以生長的。當(dāng)我們?yōu)樯臣x擇一片適宜的種植園的時(shí)候,不能像其他的漿果植物那樣考慮問題,我們必須要充分考慮當(dāng)?shù)氐耐寥拉h(huán)境是否會(huì)為這種植物帶來負(fù)反映。

眾多的發(fā)表文章都在研究沙棘的種植問題。Mikhailova(2005)在Bamaul發(fā)表了多本沙棘研究的專著,她描述了沙棘種植和收獲的方法,同時(shí)提出了一些利用機(jī)械選摘沙棘方面的方法。

將沙棘引入中歐地區(qū)的一些國家是成功的,但是多年來,將沙棘引入新的種植環(huán)境,很難控制沙棘較高的死亡率。如何在下雪較多的寒冬保證沙棘高的存活率是一項(xiàng)基礎(chǔ)的研究 (Eliseev,1976a),所以就有了“如何抵御冬天的惡劣環(huán)境,特別是對沙棘根部系統(tǒng)的破壞,將是成功引種沙棘的關(guān)鍵”的研究 (Eliseev,1980)。

T.Trofimov將沙棘引種于莫斯科大學(xué)的植物園,他將沙棘歸結(jié)為4種不同的地理品種:西歐、高加索、中亞和西伯利亞種 (Dolgacheva和Aksenova 2001)。通過研究不同區(qū)域生長的沙棘植物,發(fā)現(xiàn)沙棘植物在果實(shí)、葉子的大小、外形、顏色以及荊棘的密度方面都具有多樣性。在莫斯科的氣候條件及土壤環(huán)境下,從中歐和斯堪的納維亞引種進(jìn)入的沙棘與從阿爾泰和貝加爾湖地區(qū)引種進(jìn)入的相比有較高的適應(yīng)力和生產(chǎn)力。有很強(qiáng)抗霜凍能力的圖瓦沙棘是每次選種必須選擇。

不僅要考慮自然的范圍,而且更重要的是要考慮自然生長條件下的氣候條件和栽植地點(diǎn)的條件。在植物的休眠期間,光照和水分的供給將會(huì)起到很重要的作用 (Igoshina等.1987a,Demidova 2003)。

在被引入新的種植區(qū)后,在眾多的抵御環(huán)境變化的因素中,抗寒是一個(gè)很重要的需要首先考慮的問題 (Vasilchenko 1970,1977;Kondrashov 1980a)。來自芬諾斯堪的納維亞的沙棘在俄羅斯北部的環(huán)境下具有很高的耐寒能力 (Demidova 1989b,Demidova and Kolesnichenko 2003)。

Igoshina等 (1987年)在實(shí)驗(yàn)室研究了沙棘的耐寒性,他們發(fā)現(xiàn)波羅的海沙棘,特別是加里寧格勒沙棘在溫帶地區(qū)具有更強(qiáng)的耐寒能力。Yagovtseva and Lobanova(1986)通過將沙棘根部冷凍的方法篩選具有抗寒性的雄性植株。Fefelov等 (2005 a,b)研究了不同沙棘的耐寒性和在人工制造的寒冷環(huán)境下的沙棘所具有的特性。Smertin(2006)調(diào)查了不同地理區(qū)域來源的沙棘對冬季寒冷因素的抵抗基因,利用這些基因做進(jìn)一步的選種,并培育對冬季寒冷有耐性的沙棘基因品種。

沙棘的抗性取決于它的形態(tài)生理特性,并由其基因決定 (Andreyanov,Korovina 2003)。當(dāng)沙棘被引種進(jìn)入俄羅斯中部地區(qū)時(shí),在植物生長旺季,地面以下20～50cm的土壤中水分缺乏阻礙了植物的生長。有些具有較強(qiáng)抗性的沙棘如阿爾泰沙棘和加里寧格勒沙棘,可以在土壤水分缺乏的情況下,利用根部從地下2m深處吸收水分。

Sizemskaya和Sapanov(2005)對比研究了俄羅斯Pricaspian平原半沙漠區(qū)具有兩種生態(tài)型的沙棘的環(huán)境適應(yīng)力。作者認(rèn)為在這種情況下,沙棘似乎可以有效利用地下淡水。在這種區(qū)域進(jìn)行灌木復(fù)合栽培可以有效提高土地利用率。

帶著疑問,烏拉爾的Kozhevnikov(2001)研究了自然引種沙棘所涉及的發(fā)展問題,開展了關(guān)于將沙棘移植入外來種較少區(qū)域的首次研究,同時(shí)還進(jìn)行了引進(jìn)品種的相關(guān)分類。隨著引入品種的增多,沙棘發(fā)生了變異,第2次的引種就需要研究。在烏拉爾的自然環(huán)境條件下進(jìn)行選種研究是一種獲取具有生態(tài)多樣繁育材料的途徑。有人建議將“geoecotop”作為偏遠(yuǎn)沙棘生態(tài)型的名稱,這就是為什么自然引種沙棘可以被稱作文化geoecotops。

Igoshina and Korovina(1987b)試圖將分布在俄羅斯聯(lián)邦惡劣南部區(qū)的西伯利亞沙棘引種進(jìn)入克拉斯諾達(dá)爾地區(qū)。因?yàn)樵撋臣脑N植地和引種后的地區(qū)氣候存在很大的差異性,所以他們觀察了很多烘干后的沙棘。他們得出的結(jié)論為:在剛剛引種期間,不僅要充分考慮沙棘原種植地的自然環(huán)境,更要重視引種區(qū)的氣候條件。在植物的休眠期間,溫暖和水分充足是植物生長最基本的要求。

有些人還研究了白俄羅斯一些地區(qū)引種的沙棘數(shù)量的變化情況。大家還展示了不同地理區(qū)域,眾多的沙棘所具有的不同品質(zhì)。在研究整個(gè)個(gè)體發(fā)育周期的基礎(chǔ)上,白俄羅斯沙棘的穩(wěn)定性和產(chǎn)出量已經(jīng)被研究 (Garanovich1995,2003)。沙棘被引種進(jìn)入白俄羅斯的原因,是由于它可以從果實(shí)中提煉出油,并提供食物產(chǎn)品。將沙棘引種進(jìn)入白俄羅斯這項(xiàng)復(fù)雜的工作主要表現(xiàn)為:搜索并研究這種原料;研究最初的形態(tài)和進(jìn)入白俄羅斯之后所變異的種類;選擇最有預(yù)期效果的方式;繁殖所選種,同時(shí)研究具有可控的植物生長技術(shù)。

目前烏克蘭沒有具有產(chǎn)業(yè)性質(zhì)的沙棘種植園。他們用阿爾泰品種進(jìn)行試驗(yàn),這就縮短了烏克蘭的種植經(jīng)驗(yàn)。但是現(xiàn)在已經(jīng)有人開始培育具有可適應(yīng)本土環(huán)境,并且高產(chǎn)出的烏克蘭品種(Lebeda 2001)。

在1980年沙棘被引種進(jìn)入烏克蘭頓巴斯地區(qū),該區(qū)具有大陸性氣候,屬于半干旱地區(qū)。試驗(yàn)了24種由利薩文科園藝研究所,下諾夫哥羅德農(nóng)業(yè)科學(xué)院和唐農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所雜交的品種。降水不足影響了沙棘的產(chǎn)量以及漿果的質(zhì)量,漿果質(zhì)量與水分充足條件下的質(zhì)量相比明顯降低10%～30%。最初的試驗(yàn)品種遭受到了霉菌病的侵襲,在這樣的條件下,抗性最強(qiáng)的品種是波羅的海區(qū)的“波羅的海沙棘品種”、 “Volna”、“Moryachka” (Mezhinskyi 2003,2004)。

5 遺傳和育種

野生沙棘的產(chǎn)量很低,生物化學(xué)成分含量不均,并且由于它們往往生有很長的荊棘,所以采摘比較困難,因此,發(fā)展較大的沙棘新品種種植園是非常必要的 (Khabarov,Panteleeva 1988;Panteleeva 2003,2006)。

Goncharov(1995)和Zubarev(2005)指出阿爾泰地區(qū)在二十世紀(jì)30年代就開始利用野生沙棘進(jìn)行繁育。西伯利亞的植物培育家將沙棘的基因不斷豐富,同時(shí)利用形式多樣的培育方法使得繁育工作更加有效。

1964年西伯利亞 (巴爾瑙爾、阿爾泰)利薩文科園藝研究所的科學(xué)家們通過一項(xiàng)非常成功的繁育工程繁育出了第一個(gè)沙棘品種。在以后的70年時(shí)間里,該研究所成功繁育出40多種沙棘新品種,這些品種的產(chǎn)量可達(dá)7.5～18.0t/hm2,每100顆果實(shí)可達(dá)62～120g(最大可達(dá)140g),花梗的長度可達(dá) 3～6mm,油含量達(dá) 4.0%～8.0%,類胡蘿卜含量15.0～48.0mg/100g,糖含量5%～10%,酸含量1.0%～1.9%。這些品種中很多都是少荊棘植株 (Zubarev,2005)。

很多人都進(jìn)行了沙棘選種和引種研究,他們分別是莫斯科大學(xué)植物園的 T.T.Trofimov,V.S.Dolgacheva,N.A.Aksenova;下諾夫哥羅德農(nóng)業(yè)科學(xué)院的I.P.Eliseev,V.A.Fefelov等;格斯-Hrustalnyi實(shí)驗(yàn)站的S.N.Kovalev;俄羅斯藥用植物研究所的B.S.Ermakov,F.F.Potapova;莫斯科季米里亞澤夫農(nóng)業(yè)科學(xué)院;米丘林俄羅斯園藝研究所的V.T.Kondrashov;細(xì)胞和遺傳研究所的G.F.Privalov,N.S.Shapov,L.P.Solonenko;布里亞特水果-漿果實(shí)驗(yàn)站的 E.G.Sokratova,G.M.Zaharova;新西伯利亞水果和漿果生長試驗(yàn)站;北方林學(xué)研究所的V.N.Nilov和N.A.Demidova。

俄羅斯沙棘繁育的研究現(xiàn)在已經(jīng)向著不同的方向發(fā)展,研究方向有病蟲害預(yù)防研究;生產(chǎn)量研究,包括產(chǎn)量、果實(shí)的大小、有利于手工采摘的生長狀態(tài)、低冠、少荊棘、長果莖、生化塊、特別是高的含油量、胡蘿卜素含量和糖含量;有關(guān)復(fù)雜技術(shù)的研究,主要是針對不同成熟期 (超早熟和超晚熟品種),以及如何利于機(jī)械采摘的研究 (Kalinina和Panteleeva 1995,Khabarov等1997)。

西伯利亞利薩文科園藝研究所關(guān)于新沙棘品種的研究是在利用很少化學(xué)突變的雜交苗基礎(chǔ)上開展的。每年總共選100個(gè)交叉組合;因此就會(huì)產(chǎn)生大約50萬顆雜交種子。在這些雜交種子中僅僅只有50～60個(gè)可以經(jīng)過篩選,并用于以后的研究。目前,該研究沙棘雜交植株已達(dá)到45萬株 (Zubarev,2005)。培育的種子中最初來源于如“Chuiskaya” 、“Panteleevskaya”、 “Prevoskhodnaya” 、“Velikan” 和“Inya” 具有最大生產(chǎn)力的品種。在隨后的幾年中,也研究了一些具有大果實(shí)的品種?！癈hylishmanka”和“Tenga”品種還具有一些特性,很容易采摘(Panteleeva,Zubarev 2000,2001;Panteleeva,Oderova 2003)。

西伯利亞沙棘育種工作的成功開展應(yīng)該歸功于:明確的工作目標(biāo);合適的母本選取;有效的培育材料選擇方法和具有經(jīng)濟(jì)-生物學(xué)特性品種的選擇 (Goncharov,1995)。西伯利亞的植物培育者不斷豐富著沙棘的基因庫,并不斷收集具有抗寒性、早熟的品種,培育出了高含油量,維生素C、糖類、類胡蘿卜素和果膠含量高的品種。野生的植株作為原材料被廣泛試驗(yàn),不同的品種和其他具有不同生態(tài)特性及來自不同地理區(qū)位的品種也被廣泛引入。

在制定新的育種計(jì)劃的時(shí)候,西伯利亞繁育工作者的出發(fā)點(diǎn)是所有的品種必須適應(yīng)他們所預(yù)期推廣區(qū)的條件,而且它們必須要在基本因素上優(yōu)于早期的品種,或是克服原有的限制影響因素(北方地區(qū)-早熟,南方地區(qū)-耐旱性)。當(dāng)然,它們必須要有抗逆性,產(chǎn)量和與標(biāo)準(zhǔn)品種比較質(zhì)量要毫不遜色 (Goncharov,1995)。

西伯利亞的植物繁育者有豐富的沙棘基因庫,他們經(jīng)常和其他地區(qū)和國外的植物繁育者分享這些成果。這種擴(kuò)大繁育成果的方法使得繁育過程更快,更有效?，F(xiàn)在還沒有更有效的機(jī)械收獲的方法,因此對于利薩文科園藝學(xué)會(huì)的研究課題之一就是找到適合機(jī)械化收獲的沙棘品種。這種沙棘品種需要具備:容易采摘;有長的花梗;緊湊的果實(shí);中等長度和結(jié)實(shí)的枝條 (Zubarev 2005)。

同時(shí),在近期大規(guī)模的機(jī)械化收獲方式將不會(huì)實(shí)現(xiàn),所以現(xiàn)在應(yīng)該關(guān)注的是適宜手摘品種的選擇 。一些例如“Chuyskaya” 、“Inya” 、“Avgustina”等其他品種可以達(dá)到手工采摘生產(chǎn)量為100～150kg/8h。而且,還有一種獨(dú)特的品種可以達(dá)到200～250kg/8h的手工采摘量 (Zubarev 2005)。

晚熟的改良沙棘品種可以在不改變果實(shí)品質(zhì)和收獲條件的情況下,允許適當(dāng)延長收獲的時(shí)間,所以在植物生長期內(nèi)具有不同營養(yǎng)、生態(tài)形式的品種被大家所推薦 (Kondrashov 1999)。假設(shè)通過砍斷長有果實(shí)的枝條來有效收獲晚熟的果實(shí),同時(shí)在最終收獲時(shí)要減少烘干砍斷枝條所產(chǎn)生的危險(xiǎn) (Panteleeva和Gunin,2003)。一些晚熟的品種與其他一些品種比較起來,收獲的時(shí)間可以持續(xù)30～35d。它們的一些共同點(diǎn)如下:晚熟的沙棘形態(tài),成熟的時(shí)間較長。在植物果實(shí)變色期間一般溫度較低,光照較少。品種“Shcherbinka-I” 和“Velikan” 的選擇要特別注意,晚熟品種的形態(tài)是由果實(shí)的大小和形態(tài)決定。

利薩文科園藝研究所對西伯利亞品種的最終研究成果是可以延長果實(shí)的收獲期2.5～3個(gè)月(下半年的7月到10月中旬)。他們同時(shí)還研究了能夠在冬季收獲的品種,該品種在衡定的寒冷溫度下,果實(shí)仍能保持穩(wěn)定的化學(xué)組分 (Zubarev 2005)。沙棘選育的遠(yuǎn)期目標(biāo)是培育出具有產(chǎn)業(yè)價(jià)值的品種,它可以提供類胡蘿卜素和作為餐后甜點(diǎn)的原材料 (Zubarev 2000a)。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中引入植株較低的沙棘樹木和灌木將有利于收獲,同時(shí)減少工作量,但在自然界中,只有兩種具有低植株的遺傳基因可供我們選擇。這兩個(gè)品種是在伊爾庫和北九州流域的山谷中找到的,它們的平均高度分別為41cm和74cm。從它們自然授粉的幼苗中選取了一些產(chǎn)量高,高度為 90～150cm的樹苗 (Ermakov 1995)。通過對第2代和第3代低植株種子的選擇,增加了甄選的可能性,同時(shí)有助于良種的選擇。

一個(gè)最有效的創(chuàng)造具有改進(jìn)形態(tài)和優(yōu)良品種的方法是通過遠(yuǎn)親雜交的形式,這種方法被莫斯科國立大學(xué)植物園沙棘工作者作為一個(gè)準(zhǔn)則所遵守(Dolgacheva和Aksenova,1988,2001 Dolgacheva等.1993a,b,Dolgacheva 2005)。在對較遠(yuǎn)地區(qū)沙棘品種研究的基礎(chǔ)上,對100個(gè)精英樣本進(jìn)行篩選,選出其中最有潛力的45個(gè),它們將被用于繁育工作。從阿爾泰選擇出來的沙棘品種在莫斯科的氣候條件下容易遭受細(xì)菌和真菌疾病的侵害,并且容易脫落。植物園的沙棘品種具有顯著的抗真菌疾病的能力。下諾夫哥羅德州農(nóng)業(yè)科學(xué)院使用通過遠(yuǎn)親生態(tài)差異性誘變,研究出了具有高產(chǎn)生態(tài)形式的可塑性技術(shù)品種(Fefelov 2005b)。1949年I.Eliseev將沙棘引入并進(jìn)行繁育。1980年俄羅斯中部區(qū)域開始進(jìn)行長期的關(guān)于高產(chǎn)、高生態(tài)含量沙棘品種的可持續(xù)研究。作為餐后甜點(diǎn)原料和產(chǎn)業(yè)種植原料的沙棘品種選育被作為一項(xiàng)單獨(dú)的項(xiàng)目研究。遺傳多樣性的材料被用來解答在進(jìn)一步選育工作中遇到的問題。不同的品種成熟的時(shí)間也不同:“Duimovochka”(在俄羅斯中部果實(shí)成熟最早,在7月底)、 “Zarevo” 和“Ryabinka” (屬于晚熟,在9月下旬成熟)。在育種實(shí)踐的第一次,對輻射突變的雄性植株授粉 (Fefelov,2005a))。Eliseev和Fefelov在俄羅斯中部繁育出了23個(gè)沙棘品種。

自然界的沙棘群落是選育研究最有價(jià)值的原料來源,Besschetnov和Kentbaev研究了自然界的沙棘群落的多樣性 (2003b)。他們研究了阿爾泰的 Kazahstanian 、Dzungarskyi Alatau、Tjan-Shan北部和吉爾吉斯斯坦山脈區(qū)的野生沙棘。他們發(fā)現(xiàn)自然生長的沙棘群落具有較高的遺傳多樣性。多樣性表現(xiàn)在果實(shí)的顏色、化學(xué)成分組成。沙棘克隆組織發(fā)現(xiàn)有紅色、黃色、橙色不同顏色的果實(shí)。在整個(gè)生長過程中,包括在其他生態(tài)條件下的克隆過程中果實(shí)的顏色都是穩(wěn)定的。長期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,果實(shí)的多樣性顏色在自然群落中是穩(wěn)定遺傳的。同時(shí)他們發(fā)現(xiàn)橙色是沙棘中最常見的顏色。在植物的整個(gè)生長過程中果形也不會(huì)改變,不同生態(tài)條件下都具有相同的習(xí)性。沙棘群落一個(gè)有適應(yīng)性的重要特征是葉片,它們的很大差別:最長長度 (9.9cm)是最小長度 (2.2cm)的4.5倍,同時(shí)它的葉寬也有類似的比例。葉片的長度是最穩(wěn)定的,它的變異系數(shù)介于中間 (10.8%～22.3%)(Besschetnov和Kentbaev,2003b)。枝條上的荊棘數(shù)量變化多樣,它的變異系數(shù)很高 (42.2%～110.0%)。作者認(rèn)為可以通過改變沙棘枝條上的荊棘數(shù)量來改善沙棘品種。

雄性沙棘植株在產(chǎn)業(yè)園中由于有高的授粉率(6%～8%),所以果實(shí)產(chǎn)量高。為了能夠適應(yīng)種植園的條件,雄性高大的沙棘植株需要具有以下重要特征:成簇的花冠、沒有荊棘、抗病蟲害、抗干旱和耐寒、有不同的開花時(shí)間。人們進(jìn)行了關(guān)于生長在果園和布里亞特自然條件下的雄性沙棘植株的生物多樣性研究,以下是篩選的生態(tài)類型:(i)Tunkiskyi生態(tài)型;(ii)Selenginskyi生態(tài)型;(iii)雜交種 (Trifonova 2003)。選擇沙棘的生態(tài)類型有助于進(jìn)一步的繁育工作,有助于開發(fā)新品種。同時(shí),對沙棘萌芽狀態(tài)的研究有助于抗霜凍研究。研究顯示,10年以上沙棘植株上1年生的花蕾和組織比5～8年樹齡的植株更容易受到霜凍的侵襲。

盡管是在開花的季節(jié),沙棘也總能開花結(jié)果,所以沙棘被認(rèn)為是園藝植物中最保險(xiǎn)的植物,原因之一可能是其高效率的花粉產(chǎn)量和高的授粉率或結(jié)果能力?；ǚ郛a(chǎn)生的研究具有很高的操作性和理論價(jià)值。關(guān)于形態(tài)學(xué)沙棘花粉特性的研究已經(jīng)被下諾夫哥羅德農(nóng)科院研究了多年(Kuznetsova等,2003)。他們研究了在花粉形成過程中氣候條件的影響,以及雄株在產(chǎn)生高品質(zhì)花粉間的差異性。

沙棘已經(jīng)在烏拉爾南部地區(qū)惡劣環(huán)境下生長了近30年,并培育出了包括一個(gè)“烏拉爾”雄性品種在內(nèi)的 7個(gè)當(dāng)?shù)氐钠贩N (Illina和 Ilin 2003)。這些品種的果實(shí)可以廣泛的作為將來繁育工作的原料,花粉傳授的研究也同步開展。“烏拉爾”比起其他的雄性品種 (象“Aley”等其他篩選的品種)有更強(qiáng)的花粉萌發(fā)能力(46.1%)。 “烏拉爾”雜交成功率最高 (可達(dá)68%)。

新西伯利亞細(xì)胞和遺傳研究所進(jìn)行了沙棘的遺傳學(xué)研究 (Privalov和Solonenko,2001)。研究結(jié)果為,個(gè)別相對變異性系數(shù)法 (IRV)可以用于檢測沙棘植株在相互作用過程中的遺傳組織和結(jié)構(gòu)。IRV系數(shù)可以用于研究植物種群和各種交叉組合后的生物多樣性的遺傳控制。

沙棘是雌雄異株植物,然而,一些雄性植株同時(shí)可以產(chǎn)生具有繁殖能力的果實(shí)?！靶坌浴惫麑?shí)一般結(jié)在一年生的植株上。Skuridin和Lobova研究了果實(shí)發(fā)育的主要階段 (2001)。關(guān)于植物性別的研究在相關(guān)的雜志上也有過探討。

Skuridin和Baginskaya(2003)重新研究了關(guān)于沙棘的性別顯性,同時(shí)將其分為3組:形態(tài)的相關(guān)性,生化相關(guān)性和組合相關(guān)性。Skuridin(2007)公布了與遺傳相關(guān)的特征可以辨別沙棘性別的新方法,這種方法同時(shí)可以支持最快的研發(fā)出新的沙棘品種。他同時(shí)統(tǒng)一了成對沙棘的遺傳學(xué)和生態(tài)學(xué)特征。

多倍體和化學(xué)突變肯定會(huì)影響沙棘的引入。Borodina(1976,1982,1986)已經(jīng)證實(shí),通過運(yùn)用多倍體植株可以很好的適應(yīng)新環(huán)境。1959年細(xì)胞和遺傳研究所開始了關(guān)于沙棘變異的第一次試驗(yàn)。研究過程歸納為:(i)沙棘種子對于變異的敏感性分析;(ii)第1代突變種 (M1)突變的鑒定方法的發(fā)展;(iii)分析如何減少誘發(fā)第1代突變種突變的頻率和模式;(iv)展示在繁育工作中如何使突變成為可能。突變實(shí)驗(yàn)可以增加新產(chǎn)品產(chǎn)生的可能性,這是由于在自然條件下有價(jià)值的特征極少顯現(xiàn) (Privalov等2003)。Privalov和Shchapov(1980)發(fā)現(xiàn),用實(shí)驗(yàn)獲得的三倍體沙棘可以開出雙子葉花,這有利于進(jìn)一步的選育。Shchapov和Kreimer(1988a,b)實(shí)驗(yàn)獲得了同源四倍體 (2n=48)。這些沙棘植株有高的果實(shí)產(chǎn)量,同時(shí)可以選育出新的沙棘品種(Shchapov和 Kreimer1998)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示沙棘對化學(xué)變異的敏感度取決于它的基因 (Eliseev等1982,1988,Privalov等2003)。

俄羅斯聯(lián)邦核中心開始用電波、納米和微微X射線進(jìn)行果實(shí)和漿果的選育研究,下諾夫哥羅德州農(nóng)業(yè)科學(xué)院使沙棘的選育研究趨于成熟化(Pavlovskaya等2003)。他們研究了照射下沙棘花粉的質(zhì)量、授粉能力和它對子房、漿果和果實(shí)的影響。

阿塞拜疆遺傳和選育研究所 (巴庫)和阿塞拜疆遺傳資源科學(xué)研究所進(jìn)行了沙棘的選育研究:“Zarya-Dabat” 、“Zafarani” 、“Shah” 和“Tozlayan”適應(yīng)于當(dāng)?shù)氐臈l件,同時(shí)可以種植在土耳其、保加利亞、西班牙、葡萄牙和中國的南部地區(qū) (Imamaliev 1983,1991)。

Lebeda(2001)研究了在烏克蘭自然生長的一種獨(dú)特的沙棘 (分布在多瑙河三角洲)。選擇一些有繁育潛力的品種,而且這些品種有一些特性。通過對遠(yuǎn)在多瑙河三角洲品種的研究,最終選擇了該品種,并發(fā)現(xiàn)該品種的雄性個(gè)體具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值 (Lebeda等2005)。選取的雄性沙棘植株與其它品種相比,有不同的冠形、不同大小和顏色的葉片、每年增加的苗芽的長度也不同,同時(shí)每10cm苗芽的葉片數(shù)量、開花時(shí)間及花粉大小和活力都不同。這些性狀的沙棘被用來做進(jìn)一步的選育研究。

烏克蘭科學(xué)研究院的園藝研究所也進(jìn)行了沙棘的選育工作。選育出“Solodka zhinka”這個(gè)新品種,并且被用于餐后甜點(diǎn) (Mezhenskyi 1999)。它的水果含有15.8%～21.9%的干物質(zhì),6.4%～6.8%的糖分,1.5%～1.8%的有機(jī)酸,31.7～35.2mg/100g的抗壞血酸維生素C,128.3mg/100g的類胡蘿卜素。這個(gè)品種可以用于產(chǎn)業(yè)化種植 (Mezhenskyi,2004)。

白俄羅斯科學(xué)院植物園中心開展沙棘繁育工作,雜交育種已經(jīng)確定了一些品種 (Garanovich,1995)。眾所周知,俄羅斯選育的品種適用于不同氣候類型地區(qū) (Danube,Caucasus,Altai,Siberia,等)。并且已經(jīng)培育出一些具有大果實(shí) (0.6～0.7g),高有機(jī)酸、類胡蘿卜素(18mg/100g)含量,及低酸的品種?；瘜W(xué)變異使得生物多樣性更廣泛。

6 生物化學(xué)特性

沙棘漿果在植物王國中是最營養(yǎng),并富含維生素的水果。它的生物化學(xué)組分由品種和生長環(huán)境所決定。漿果中的維生素 C含量為 100～250mg/100g;胡蘿卜素含量為10～50mg/100g;油含量為4.0%～8.0%;糖含量為5%～10%;酸含量為1.0%～1.9%。漿果中維生素E的含量可達(dá)160mg/100g(Eliseev 1989)。沙棘含有豐富的類黃酮 (維生素P),同時(shí)還有大量的水溶性和脂溶性維生素 (Solonenko和Shishkina 1989,Shapiro 1989)。

沙棘油的使用廣為人知,并分為兩個(gè)分枝:醫(yī)藥和化妝品業(yè),不同的使用目的需要不同的油組分。阿爾泰沙棘品種含有較多的類胡蘿卜素,因此它的油多用于醫(yī)藥,而不適合于化妝品業(yè)(Zubarev 2005)。沙棘的一個(gè)特點(diǎn)是漿果中含油量高。在阿爾泰沙棘個(gè)體的種子中油含量不同,變化范圍 4%～15%(Obodovskaya 1957,Shishkina等,1985)。在帕爾米西部地區(qū),沙棘果漿中油含量高達(dá)14.9%(Glazunova等1983)。

沙棘漿果中大量油的聚集,是這種植物的特性。眾所周知,高等植物中油一般儲(chǔ)存在種子中。這種油的生物學(xué)特性主要表現(xiàn)在種子的萌芽時(shí)期。同時(shí),也有一些植物 (包括沙棘)有兩種不同的儲(chǔ)存油的方式:油儲(chǔ)存在種子和果皮中(Berezhnaya 1990)。結(jié)果表明,授粉可以影響沙棘果實(shí)中油的結(jié)構(gòu)和含量。這就是為什么選育可以成功地增加產(chǎn)量和油的品質(zhì) (Bcrezhnaya1990)。大家都知道,沙棘生長環(huán)境直接影響隱頭花序中脂肪酸的結(jié)構(gòu),但是對種子中的脂肪酸結(jié)構(gòu)沒有影響 (Berezhnaya 2003)。

Sozonova(1991,1992)解釋了果實(shí)種子中多汁部分含有油的生理學(xué)原因,特別是沙棘。同時(shí)要特別注意脂肪體和脂肪含量的形成和積累。此外,形成了關(guān)于沙棘果實(shí)作為一個(gè)整體,在植物體的生長和生命活動(dòng)過程扮演重要的角色這一概念。

Mironov等 (1989,1991)研究了果皮 (表皮和下表皮)、果肉和種子中的油含量。果油含量是按照原果的重量百分比或整個(gè)干果重量決定的。Sozonova(1988)建議用二乙醚來提取果油,她描述了不同取油的方法,并附有相應(yīng)的計(jì)算方法。Solonenko和Skuridin(1983)使用了一種快速的從原果漿中提取油的方法,對經(jīng)過選定材料的初步篩選后,用氯仿進(jìn)行提取。研究者建議用回歸方程比較用新方法提取的油和用傳統(tǒng)方法提取油的數(shù)據(jù)。

文獻(xiàn)提供了足夠的證據(jù)表明,生長在不同生態(tài)地理區(qū)域的沙棘果實(shí)中油含量存在非常廣泛的波動(dòng)。沙棘油含量最高 (12.5%～18.0%)的植物生長在埃米爾西部和帕米爾-阿爾泰的自然群落區(qū)。對于干果來說油含量可達(dá)26%～34%(Glazunova等,1991;Korovina等,1993;Eliseev,1976b),但也有報(bào)道說對于沙棘來說,位于埃米爾西部自然群落的沙棘油含量可達(dá)干重的28%～43%(Avdeev,Kreknina,1987)。另外在 Zakavkazye,Choroh河谷地區(qū) (阿扎爾),Bzyb' (阿布哈茲),Sevan(亞美尼亞)流域的沙棘油含量為10%～12%,干物質(zhì)含量為 21～37%(Fefelov 1987,Korovina等,1993)。Kondrashov(1980b)研究了亞美尼亞高含油沙棘,結(jié)果顯示,每個(gè)沙棘植株果實(shí)的含油量為9.0%～9.7%,干物質(zhì)含量為25%～32%。Priissykkulye的高含油沙棘含油量為7.3%～9.2%,三種沙棘的油含量為48%、54%和 69%(Malena 1982;Maisuradze,Malena,1988;Malena等,1984)。Shishkina(1967)從以下沙棘群體中區(qū)分了干物質(zhì)中的油含量:Katunskaya的范圍為20%～37%,Chulyshmanskaya,Sayanskaya和Daurskaya在16%～22%范圍間。

Vilr專家對于Katunskaya自然群落的沙棘研究體現(xiàn)了Malinkovskyi等(1971 a,b)和Potapov(1984)等的工作。第一個(gè)標(biāo)本來自NIISS(巴爾瑙爾)的Katunskaya自然群落。Kalinina和Panteleeva(1978);Shishkina等(1985);Panteleeva(1993)研究了沙棘的果油。烏拉爾的阿爾泰品種的油含量只有32%～75%,明顯低于它們在阿爾泰地區(qū)種植的油含量 (Kruchkov等 1998)。生長在 Chemozemye(米丘林斯克)的沙棘以其高含油量而著稱 (Kondrashov,1985)。Vorobeva(1985)研究了新西伯利亞地區(qū)新沙棘標(biāo)本的油含量。Garanovich(1991)研究了在明斯克的白俄羅斯科學(xué)院植物園沙棘新品種的高含油量。Trofimov和 Dolgacheva(1986);Aksenova,Dolgacheva(1991)在莫斯科國立大學(xué)植物園進(jìn)行了沙棘果實(shí)油含量的研究工作。在米丘林VNII制造出了含油量相當(dāng)高的試驗(yàn)品 (Kondrashov,1996)。相對含油量高的試驗(yàn)品是在布里亞特水果-漿果研究站試驗(yàn)成功的,使用了一種選擇分析的方法,例如 Atsula7.6%,斯捷普納亞 6.5%,薩亞納6.3%(Zakharova,1986;Zakharova和Baironova,1993)。

細(xì)胞和遺傳研究所提供了關(guān)于植物多樣性誘變的試驗(yàn) (Privalov等2003)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在電離輻射的影響下,植物個(gè)體和群體的果油含量變異擴(kuò)大。利用伽瑪射線處理的種子變化擴(kuò)大為1.1%～9.3%(Privalov和Solonenko,1977)。文獻(xiàn)中有很多數(shù)據(jù)表明,在紅色果實(shí)中類胡蘿卜素的含量最高,在黃色果實(shí)中含量最低。類胡蘿卜素在乳白色果實(shí)中的含量也是最低的 (Eliseev 1976b;Korzinnikov等1983;Muraviova和 Lagazidze,1985)。Privalov等 (2003)提供的數(shù)據(jù)表明,相對于黃色果實(shí)來說,類胡蘿卜素含量最高的紅色沙棘果實(shí)的半氏族是雙重的,分別為 28.3～30.3mg/100g和14.0～14.4mg/100g。橙色果實(shí)的類胡蘿卜素含量介于紅色和黃色之間,為19.1～20.0mg/100g。Buglova和Shishkina(1978)用3年時(shí)間研究了果實(shí)重量和胡蘿卜素及維生素C含量間的相關(guān)性。

在1年中人們發(fā)現(xiàn)沙棘果實(shí)和胡蘿卜素之間的負(fù)相關(guān)性 (r=-0.71),在其他的兩年里沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)性。3年的研究發(fā)現(xiàn)了水果大小和維生素C之間有不同的相關(guān)系數(shù):r=-0.50;+0.17;無相關(guān)性。Panteleeva(1993)用9年時(shí)間,發(fā)現(xiàn)水果和類胡蘿卜素的相關(guān)性。她指出果實(shí)越大類胡蘿卜素含量越少。Kudritzkaya(1990)在她的書中指出了類胡蘿卜素含量研究的方法,她介紹了利薩文科研究所不同沙棘品種果實(shí)中的類胡蘿卜素組成(Kudritzkaya等1991)。

沙棘果實(shí)的一個(gè)顯著特征就是個(gè)別樣品的抗壞血酸維生素C含量具有很大的差異性。它的范圍可以從8.0到1400mg/100g,同時(shí)這與各種不同的環(huán)境因素也有關(guān)系,從氣候到果實(shí)在樹冠中的具體位置各有不同 (Daems 1963)。Dolgacheva和Aksenova(1993b)研究了天氣情況對果實(shí)中維生素C和酸含量的影響,他們發(fā)現(xiàn)夏季平均溫度和太陽輻射是影響維生素C和酸含量多少的主要因素。這些因素減少了維生素C的含量,但是對酸含量沒有顯著影響。

Eliseev等 (1985)提出了沙棘果實(shí)的生化指標(biāo)首先是由品種的基因特性決定的,但很大程度上取決于生態(tài)因素的結(jié)論。他們還發(fā)現(xiàn)大果實(shí)、水分含量和抗壞血酸維生素C含量間的關(guān)系,油和胡蘿卜素含量卻與干物質(zhì)含量和小果實(shí)有關(guān)。

白俄羅斯科學(xué)家用4年時(shí)間研究了植物生長季節(jié)的天氣情況與沙棘果實(shí)中果油、苯酚和其他生物活性物質(zhì)的關(guān)系 (Shapiro等1986)。最佳的天氣情況有利于果實(shí)中的果油,以及糖類和有機(jī)酸的積累。

不同生長地區(qū)的野生沙棘在生長成熟期,果實(shí)中糖含量的個(gè)體變異范圍不同,阿塞拜疆為0.6%～1.2%(Imamaliev 1983)、阿爾泰地區(qū)為9.5%(Kalinina,Panteleeva 1978),伊爾庫茨克地區(qū)的糖含量可達(dá) 12.4%(Eliseev,Mishulina 1970)。似乎氣候條件和沙棘生長及果實(shí)中的糖含量有一定的相關(guān)性。沙棘果實(shí)中含有豐富的維生素E,并超過了其他的植物 (Shapiro 1980),但是總體來說,沙棘果實(shí)中的維生素E含量為14～50mg/100g(Bekker,Glushenkova,2001)。不同的研究者研究了不同區(qū)域野生沙棘中維生素E的含量 (mg/100g):阿爾泰為8～20mg/100(Obodovskaya,1957)和(Shugam,1969);馬里高加索 (阿塞拜疆)為2.5～15.0(Mamedov,1984)。

有研究指出沙棘種子中的蛋白質(zhì)含量為30%,賴氨酸的含量為4%,沙棘漿果中的蛋白質(zhì)含量相當(dāng)高 (Solonenko,2001),由于沙棘品種的不同,平均為0.8%～1.6%。沙棘果汁中含有許多的非蛋白氮 (根據(jù)品種不同,占到總含氮量的26.5%～62.2%)。大多數(shù)的非蛋白氮是自由氨基酸,它們在影響沙棘果實(shí)的口感和果實(shí)生長過程中具有重要的作用?？蓴z入白蛋白和球蛋白含量挺高,由于沙棘品種和自由氨基酸的不同,其變化的范圍為3.8%～6.3%。由于沙棘果實(shí)含有豐富的營養(yǎng)成分,所以果實(shí)都可以被利用。人們首次通過與眾不同的電泳方法研究了沙棘種子中的蛋白質(zhì)?；陔娪镜牡鞍踪|(zhì)的多樣性,可以鑒別沙棘的品種,并培育有價(jià)值的基因。沙棘種子平均含有30%的蛋白質(zhì),種子中的蛋白質(zhì)可以用于基因多樣性研究,從而通過鑒別品種來選擇價(jià)值多的基因類型,最終區(qū)分動(dòng)植物種類的關(guān)系,并選擇原始的沙棘類型來控制繁育材料的品質(zhì)。

有關(guān)沙棘中類黃酮成分的文章指出,由于生長地理區(qū)域和產(chǎn)地的生態(tài)條件的不同,它們有很大的不同。因此,阿爾泰沙棘發(fā)現(xiàn)含有6種類黃酮 (Minaeva等,1969),高加索北部沙棘含有3～5種,布里亞特含有5～7種類黃酮 (Bolotova等,1983;Potapova等,1983)。

沙棘中的類黃酮被介紹為兒茶素、leucoantotsians、黃酮。Antotsians沙棘果實(shí)中還發(fā)現(xiàn)了Chlorogen及其異構(gòu)體、咖啡、奎寧酸和五倍子石碳酸 (Shapiro 1980)。

布里亞特沙棘篩選的果實(shí)中含有147～296mg/100g的多酚 (Sokratova等,1991)。Gachchiladze(1984)分析了埃米爾西部沙棘果實(shí)中的類黃酮,含量為118～854mg/100g。NIISS(Bamaul)精選沙棘果實(shí)中的多酚含量為107～269mg/100g(Shishkina等1985);布里亞特精選果實(shí)中的含量為117～400mg/100g(Markova 1998)。Arbakov等 (1998)研究發(fā)現(xiàn),生長在布里亞特地區(qū)的阿爾泰沙棘品種較生長在阿爾泰地區(qū)所含有的多酚要多。Novruzov(2001)研究了15種生長在阿塞拜疆不同土壤環(huán)境下的沙棘葉片和果實(shí)種的類黃酮成分,他發(fā)現(xiàn)在這些沙棘的葉子和果實(shí)中的類黃酮成分不同。

烏克蘭的研究員 (Komissarenko等,1987)研究了干燥后的沙棘果實(shí)中的石碳酸組分。他們在阿爾泰沙棘果實(shí)和Sayan沙棘種子中發(fā)現(xiàn)有兒茶素、leucoantotsians、咖啡酸、黃酮醇-槲皮素、cempferol和izoramnetin,同時(shí)還發(fā)現(xiàn)有香豆素 (Tribunskaya等,1970)。它們的含量在1.0mg/100g和3.6mg/100g之間(Vigorov 1976)。NIIS二代沙棘的香豆素含量在 0.9～2.1mg/100g之間 (Kruchkov等,1985)。

俄羅斯國立大學(xué)植物園研究了不同的沙棘品種,維生素C含量為2.1～223mg/100g、果油含量為2.5%～9.6%、糖含量為2.4%～8.1%、酸含量為1.3%～4.3%(Dolgacheva和Aksenova 2001)。影響果實(shí)中維生素C和有機(jī)酸含量的主要因素是在春季到秋季植物生長季的氣候條件。

下諾夫哥羅德農(nóng)業(yè)研究院培育出一個(gè)新的沙棘品種。并研究出該果實(shí)中含有以下成分:維生素C多于 100mg/100g(cv.“Maria”);類胡蘿卜素多于20/100g(cv.“Nizhegorodsky souvenir”,“Nadezhda”,“Zarevo”,“Ryabinka”)果油含量多于 4%(cv.“Nizhegorodsky souvenir” ,“Nadezhda” ,“Dar Kazakovu”)(Fefelov 2005a)。

阿塞拜疆研究了沙棘果實(shí)中可溶性脂肪的生物活性 (Novruzov等,2005a),他們運(yùn)用了兩種形式的提取方式:CO2和NR-3。通過對沙棘中提取的化學(xué)組分分析顯示,它們都富含有類胡蘿卜素、硬脂酸甘油酯、維生素E等。榨汁中含有的維生素C是標(biāo)準(zhǔn)沙棘油中的6倍,類胡蘿卜素含量為10倍。在這兩種提取物中有大量的蠟 (高達(dá)25%),它是一種天然的軟水劑。

烏克蘭研究了沙棘果實(shí)中的脂肪酸(Dzhurenko和Lebeda 2005)。不同的沙棘部位,棕櫚油酸的相對百分比也不同,一般在10.7%～12.8%之間,不同品種間一般在29.1%～37.5%。影響油酸的積累有相反的趨勢:28.8%～37.5%在于部位的不同,而5.5%～7.6%在于品種的不同。

Besschetnov和Kentbaev(2001)研究了哈薩克斯坦沙棘當(dāng)年生枝的木化情況。在沙棘枝條中儲(chǔ)備有淀粉、糖和脂肪,這些物質(zhì)有利于幫助植株抵抗干旱和寒冷。枝條木化80%后,就有越來越多的淀粉開始積累,木化達(dá)到55%～85%時(shí),糖類開始積累,木化為55%～100%時(shí),脂肪開始積累。當(dāng)木化完全后,物質(zhì)的積累開始急劇的下降。

Smirnova(1998)聲稱鑒別果實(shí)的口感時(shí),品嘗新鮮的水果要比冰凍后的水果好。由于在冰凍情況下細(xì)胞膜被破壞,所以品質(zhì)會(huì)下降。“Panteleevskaya” 、“Chulyshmanka” 、“Zhyvko”可以在冷凍下保持穩(wěn)定。在寒冷的環(huán)境下,這些品種的果汁98%可以保持穩(wěn)定。解凍的果實(shí)具有較酸的味道,在被凍后,果實(shí)中糖的含量減少了,只有儲(chǔ)藏量的10%,而一般的酸含量卻增加了0.1%～0.7%,從而改變了糖-酸系數(shù)。果實(shí)的顏色受冷凍的影響很小。Klimina(1988)研究樣品后發(fā)現(xiàn),在冰凍的情況下儲(chǔ)存1年后的果實(shí)中,糖的含量會(huì)損失5%～10%,同時(shí)酸度會(huì)增加0.1%～0.7%。另外,她還指出維生素C含量 (在冰凍的時(shí)候)減少至少13%,多則可達(dá) 54%,果質(zhì)膠的含量基本保持在 73%～87%。

細(xì)胞遺傳研究所和新西伯利亞水果工作站研究了冷凍果實(shí) (Karpova,1998)后指出,品種不同在解凍后保持果實(shí)形狀的能力不同。品種“Krasnyj Fakel” 和“Ognistaya” 保存的最好;品種“Sibirskij Rumyanetc” 和“Ivushka”的果實(shí)有輕微的變形,可提取出適量的果汁;品種“Podruga” 和“Zolotoj Kaskad” 可以提取出大量的果汁。在冰凍的環(huán)境下保存3個(gè)月后,類胡蘿卜素含量減少 10%～50%。根據(jù)Klimina(1988)的研究數(shù)據(jù)可知,品種“Dar Kamni”和“Chujskaya”在冷凍保存1年后類胡蘿卜素的含量保持不變。

7 沙棘的應(yīng)用

人類一直在研究可以治療所有疾病的萬能藥。在古代,沙棘就被人們用來治療和預(yù)防不同的疾病。在上個(gè)世紀(jì)40年代的蘇聯(lián),沙棘作為未來的技術(shù)原材料被人們所關(guān)注。1953年,Biisk維生素企業(yè)制造出了第一份沙棘油 (Koshelev,Ageeva,2004)。

在俄羅斯沙棘油是主要的藥物產(chǎn)品,它是用于治療皮膚病 [燒傷、凍傷、濕疹、潰瘍、紅斑性狼瘡和腸胃病 (胃和十二指腸胃潰瘍)]和其他病的中藥制劑。同時(shí)沙棘油還可用于維生素不足和維生素缺乏癥,作為對付虛弱和精神疲憊的滋補(bǔ)品?！鞍柼┚S生素”每年就要消耗3000t的沙棘漿果 (Koshelev,Ageeva,2005)。Koshelev等(1995)發(fā)表文章介紹了3種沙棘原料,同時(shí)還分別介紹了它們的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。

沙棘 (果汁、種油,植物浸出液等)廣泛的應(yīng)用于俄羅斯的傳統(tǒng)制藥方面 (Eidel'nant 1998)。不同的沙棘部位富含不同的生物活性成分,像維生素、類胡蘿卜素、類黃酮和丹寧酸等。

在馬塔福諾夫的專著中介紹了關(guān)于沙棘的藥理學(xué)和臨床研究 (1983)。他著重介紹了沙棘油對醫(yī)藥的價(jià)值和對不同疾病的醫(yī)藥和預(yù)防作用。

如何治療病毒性疾病是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)所急需解決的問題。因?yàn)镽NA和DNA的接觸病毒是屬于強(qiáng)制性細(xì)胞的寄生蟲,所以能夠制造出有效、有選擇性和無害的抗病毒藥是一項(xiàng)復(fù)雜的化學(xué)法治療傳染病的工作。由于人們對流行性感冒束手無策,因此過濾性毒菌所引起的流行性感冒為人們所關(guān)注。一種全球范圍的皰疹病毒感染 (HVI)是公共醫(yī)療服務(wù)所面臨的問題。人們研究了沙棘葉片的抗菌性和抗過濾性病原體功能(Shipulina等1995a,b;Shipulina,2001)?！癏iporamin”是從沙棘中分離的丹寧酸組分,它具有非常廣的可抗過濾性病原體,可以抵抗流行性感冒病毒A和B、皰疹型1、腺病毒型2、HIP-1,同時(shí)它還具有溫和的gram+和革蘭微生物抗菌活性 (Shipulina等1996,1997,1999)?！癏iporamin”同時(shí)還表現(xiàn)出干擾素誘導(dǎo)活性。

“Hiporamin”可以治療不同病毒感染的化學(xué)療法已經(jīng)被用于各種模擬實(shí)驗(yàn)中 (Tolkachev,Shipulina 2003)。系統(tǒng)的研究表明,從沙棘葉片中分離的抗病毒劑是水解丹寧酸。它是通過微觀和宏觀實(shí)驗(yàn),從植物浸出液中發(fā)現(xiàn)的 (Sasov等,1996)。Sheichenko等 (200la)研制出了一種從沙棘葉片和植物浸出液中分離丹寧酸的新方法。

Sheichenko等 (200lb)研究了沙棘葉片的化學(xué)組成。他們發(fā)現(xiàn)葉片中的丹寧酸最多,藥品“Hiporamin”的主要成分丹寧酸是在7月中旬提取的,quebrachitol(2—O—甲基—肌糖)在植物生長的秋季 (9月至10月)開始大量積累。

沙棘油由于具有抗氧化性,所以可以用來作為美容品原料 (Tankov 1993)?；谶@個(gè)特性,產(chǎn)生了生產(chǎn)面霜的產(chǎn)業(yè)。

“Altaivitaminy”公司聯(lián)合細(xì)胞遺傳研究所研究了不同濃度沙棘提取液的食用價(jià)值 (Solonenko等,1993)。報(bào)道說提取液中富含維生素C(450～650mg/100g),類胡蘿卜素(8～38mg/100g),同時(shí)酸含量也很高。提取液中同時(shí)還富含有人體所需的大量和微量礦物質(zhì)元素。

Bodnar等 (1980)制定了沙棘糖漿的配制技術(shù),是將果汁和糖漿按照1∶1的比例混合,同時(shí)要加入10%的乙醇作為防腐劑。Tereschuk和Pavlova(2000)建議用經(jīng)過過濾和巴氏殺菌的果汁混合乳清和糖制作滋補(bǔ)飲料。lsagulyan等(1999)研究了沙棘果汁中添加牛奶、奶油和克菲爾的意義,這種混合液具有預(yù)防疾病的作用。

Bagautdinov和 Tsapalova(1998)在文章中介紹了冷凍后的沙棘濃縮果汁,通過添加淺色的蜂蜜可使果汁呈現(xiàn)金色,并具有獨(dú)特的口感。

拉脫維亞工作的Seglina(2007)一直致力于沙棘水果的加工及產(chǎn)品的研發(fā)工作。她評(píng)價(jià)了不同沙棘果實(shí)及沙棘產(chǎn)品的品質(zhì);調(diào)查了新鮮果實(shí)和冷凍后沙棘果實(shí)的物理和化學(xué)特性;指出了新鮮果實(shí)在儲(chǔ)存中可能出現(xiàn)的問題;評(píng)定了沙棘果汁的品質(zhì);分析了沙棘果實(shí)加工產(chǎn)品的物理和化學(xué)特性,以及它們在加工和儲(chǔ)存過程中的變化情況。以上的這些都是拉脫維亞地區(qū)的首次關(guān)于沙棘的研究。

Filimonova(2001a)和Zubarev(1998,2000b)研究了不同沙棘品種、雜交品種在食品加工工業(yè)中潛在的使用方法。Filimonova發(fā)現(xiàn)了品種“Velikan”、 “Zolotistaya Sibiri”、 “Obil-naya” 、 “Prevoshodnaya” 和“Oranjevaya” 高的碳水化合物含量不同,主要是葡萄糖和果糖。她還研究出了沙棘果實(shí)制作水果蜜餞、果醬、果汁、濃汁產(chǎn)品以及產(chǎn)品干燥和冷凍的儲(chǔ)存方法。

一種有效保持沙棘果實(shí)新鮮的過程是通過壓榨。主要的問題是延長它的保存時(shí)間。拉脫維亞進(jìn)行了關(guān)于沙棘不同品種果汁各自的儲(chǔ)存方法和如何增加甜味的研究 (Seglina等,2005)。研究結(jié)果顯示,用“Prozrachnaya”果汁添加果糖后制作成的飲品最適合飲用。新鮮壓榨果汁最適宜的保存溫度是在4±2℃下,可儲(chǔ)存7d。

“Altaivitaminy”公司研究了不同濃度沙棘果汁食品的食用價(jià)值。聯(lián)合細(xì)胞和遺傳研究所(Solonenko等,1993),他們研究出壓榨物中富含抗壞血酸維生素C(450%～650mg%),類胡蘿卜素 (8%～38mg%),并有很高的酸含量。壓榨物中富含有人體所需的大量和微量礦物質(zhì)元素。

沙棘水果的口感很特別,這是為什么在俄羅斯沙棘很少被作為餐后甜點(diǎn)的原因。西伯利亞利薩文科園藝研究所建議用生物化學(xué)成分、糖酸指數(shù) (SAI)來作為區(qū)別沙棘果實(shí)口感的基本指數(shù)(Zuharev 2005)。阿爾泰高山地區(qū)不論年份和品種沙棘的SAI不同。他們建議將漿果的口感分為:酸 (SAI小于4);甜-酸 (SAI:4-6);酸-甜 (SAI:6-8);甜 (SAI大于8)。

人們研究了10種新的下諾夫哥羅德品種的水果質(zhì)量 (Ashaeva等2003),最好的即食性沙棘果實(shí)是個(gè)大且亮黃色的果實(shí)。

烏拉爾國立農(nóng)業(yè)科學(xué)院在2002年進(jìn)行了關(guān)于沙棘水果果汁加工、糖漿和果醬制作的研究。

用EHF技術(shù)來進(jìn)行果汁分離,同時(shí)用果肉制作果醬 (Evtushenko和 Kirsanov 2003)。烏拉爾有一定數(shù)量的沙棘品種可以用于加工和制作。

沙棘果渣可以用來做食物。Timofeeva(1996)研究出如何利用果渣來做飲料,她還介紹了工藝過程和烹飪菜單。

Loskutova(1988)烤制出了沙棘果汁面包,這種面包中富含維生素P、B1、B2和C。面包“Tibet”由于用沙棘果汁作為生物活性添加劑,獲得了專利 (RF 2095986)。Kichaeva和Sharfunova(1996)在文章中介紹了在面包烤制過程中添加沙棘汁的方法。人們還研究了在吐司面包中添加沙棘汁的可能性。

Men'shov和Shishkina(1998)在文章中介紹了用沙棘制作果酒的技術(shù),他們介紹高的果汁酸度使得果酒很香,而使酸度降低的傳統(tǒng)方法將會(huì)破壞維生素C。

Filimonova(200lb)研究出制作水果罐頭(果漿、果醬、果汁、濃汁)的技術(shù)要求,以及沙棘水果干燥和冷凍所需要的條件。

Eidel'nant's(1998,2006)在書中介紹了近150種烹飪沙棘水果的家庭食譜,以及他們的藥用及預(yù)防功效。Shishkina(2000)的書中介紹了原料準(zhǔn)備、巴氏法滅菌法、干貨貯藏、葡萄酒、甜酒、烈酒、冷盤和沙拉、湯兩種吃法、沙司、果醬、甜點(diǎn)、面包、雞尾酒、冰淇淋,在書中她還介紹了400多種沙棘的烹飪食譜。

本文只是對他們所進(jìn)行的近30年的大量研究中的一小部分。