藥用葛高產(chǎn)種質(zhì)資源篩選研究

劉良科，　　賀安娜，　　張崇華

(1.懷化學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，湖南 懷化　418008；2.民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點實驗室，湖南 懷化　418008；3.湘西藥用植物與民族植物學(xué)湖南省高校重點實驗室，湖南 懷化　418008；4.湖南省張葛老葛根產(chǎn)業(yè)有限公司，湖南 會同　418300)

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藥用葛高產(chǎn)種質(zhì)資源篩選研究

劉良科1,2,3，賀安娜1,2,3，張崇華4

(1.懷化學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，湖南 懷化418008；2.民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點實驗室，湖南 懷化418008；3.湘西藥用植物與民族植物學(xué)湖南省高校重點實驗室，湖南 懷化418008；4.湖南省張葛老葛根產(chǎn)業(yè)有限公司，湖南 會同418300)

摘要：為篩選適合當?shù)胤N植的高產(chǎn)藥用葛種質(zhì)資源，對15份葛種質(zhì)資源進行了種植試驗、生物學(xué)性狀調(diào)查、光合特性、相對葉綠素含量測定，并對其產(chǎn)量與光合特性、相對葉綠素含量進行了相關(guān)性分析.結(jié)果表明：橫峰2號粉葛、湖南5號粉葛和湖南3號粉葛產(chǎn)量較高，其產(chǎn)量均在1 800 kg/667 m2以上；產(chǎn)量與凈光合速率呈正相關(guān)，而與相對葉綠素含量呈負相關(guān).懷化地區(qū)適合種植的粉葛品種是橫峰2號粉葛、湖南5號粉葛和湖南3號粉葛.

關(guān)鍵詞：野葛；粉葛；種質(zhì)資源；產(chǎn)量；篩選

葛屬(Pueraria DC)隸屬豆科菜豆族，約18種[1]，主要分布于溫帶和亞熱帶地區(qū).《中國植物志》記載中國產(chǎn)葛屬8種2變種：三裂葉野葛、小花野葛、苦葛、喜馬拉雅葛藤、葛、粉葛(變種)、越南葛(變種)、密花葛藤、黃毛葛藤、食用葛[2]273-283.《LEGUMES OF CHINA》將葛屬分為10種2變種[3]282-283：三裂葉野葛、小花野葛、苦葛、喜馬拉雅葛藤、越南葛藤、野葛(變種)、粉葛(變種)、密花葛藤、黃毛葛藤、食用葛藤、朱氏葛藤、大衛(wèi)葛藤.中藥材葛根是野葛[Pueraria lobata(Willd)Ohwi]和粉葛(P.thomsonii Benth)的干燥根.葛根在我國的藥用歷史悠久，有解肌退熱、生津止渴、透疹、升陽止瀉、通經(jīng)活絡(luò)和解酒毒等功效[4]，現(xiàn)代研究表明，葛根在心血管系統(tǒng)、抗癌、降血糖等方面顯示了多種藥理活性[5-7].目前，藥用葛根主要來源于野生野葛和野生粉葛；食用葛根主要來源于栽培粉葛.粉葛栽培正逐步成為一個產(chǎn)業(yè)，但因產(chǎn)量不高，種植經(jīng)濟效益低，影響了葛農(nóng)的種植積極性.影響產(chǎn)量的主要因素是栽培技術(shù)和種質(zhì).野葛栽培技術(shù)研究未見報道，粉葛栽培技術(shù)比較成熟[8-10]，也有學(xué)者對藥用葛的種質(zhì)資源進行了收集和篩選[11-14]，但未見湖南境內(nèi)藥用葛高產(chǎn)種質(zhì)資源篩選的報道.因此選育適合湖南種植的高產(chǎn)葛根品種，對促進湖南葛業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義.

1材料與方法

1.1試驗材料

通過對各地資源調(diào)查了解，于2007年開始采用野外收集和引種方式，在全國范圍內(nèi)廣泛收集不同種質(zhì)、不同生態(tài)類型的葛資源50份，種植于懷化學(xué)院生物園.根據(jù)幾年的栽培觀察結(jié)果，從中挑選15份種質(zhì)用于本試驗研究.這15份種質(zhì)包括11個粉葛(Pueraria thomsonii Benth)品種和4個野葛[P.lobata(Wild)Ohwi]居群.

1.2種植試驗

1.2.1種植在2014年4月15日，將15份葛種質(zhì)資源統(tǒng)一種植于湖南省會同縣巖頭鄉(xiāng)墓腳村葛根栽培基地，隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù).起畦寬2 m(包溝)：畦底寬1.5 m、畦頂寬1 m、溝寬0.5 m、畦高0.5 m.在畦面每隔0.6 m挖坑施肥(每穴0.5 kg生物有機肥)，與土拌勻.然后再在種植穴上栽植，密度為667株/667 m2.

1.2.2生長期管理4月20-25日萌發(fā)新芽，4月30日噴灑撲虱靈、多菌靈(800倍液)和硫酸二氫鉀的混合液以殺虱、防病、催苗.7月5日選葛，扒開葛苗基部土壤，每株只留下粗壯葛根1個，其它葛根剪除，然后覆土.7月15日追肥，于株間開深小穴，每株施高氫高鉀肥100 g，同時噴多效唑控制藤葉生長，每15天一次，共噴施4-5次.

1.2.3生物學(xué)特性觀察2014年10月11日，調(diào)查統(tǒng)計各種質(zhì)資源的葉型、葉大小、葉花紋、莖粗等情況；在這天的9∶00-12∶00(天氣晴朗無風(fēng))，分別用Li-6400便攜式光合測定系統(tǒng)(美國LI-COR公司)和SPAD502葉綠素儀(日本柯尼卡美能達公司)，選擇各個葛種質(zhì)的健壯且長勢一致的植株的正常功能葉10片測定光合特性和相對葉綠素含量，取平均值，記錄其凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度和相對葉綠素含量.在2015年1月7日，對每個種質(zhì)資源抽樣10株，挖取葛根，稱鮮重記產(chǎn)量.

2結(jié)果與分析

2.1種質(zhì)資源的主要生物學(xué)性狀

該試驗共研究葛種質(zhì)資源15份，其中湖南4份,江西、重慶各3份，云南2份，浙江、廣東、廣西各1份，通過調(diào)查和測量，將其生物學(xué)特性編制成表1.由表1可知，小葉花紋：多數(shù)種質(zhì)資源的葉片沒有花紋,少數(shù)種質(zhì)資源葉上近葉脈處有明顯的淺色花紋.小葉裂口：有些種質(zhì)資源的小葉有裂口,多為三裂,少量2裂,極少數(shù)種類小葉全緣；有些小葉裂口深而寬,有些小葉裂口淺且窄.小葉形狀與大小:頂生小葉多為菱狀寬卵形,側(cè)生小葉多呈斜闊卵形；小葉葉長8.7～19.5 cm，葉寬7.1～17.9 cm.葛藤粗細:統(tǒng)一于離主葛藤基部30 cm處測量藤直徑，15份葛種質(zhì)資源直徑從0.56—0.93 cm不等.塊根:葛根有圓柱狀粉質(zhì)大根和細長木質(zhì)化小根2類.大根:1 a生單株鮮根重在1.5 kg以上,一般有明顯的主根.小根:1 a生單株鮮根重在1.5 kg以下,一般無明顯的主根.

表1　葛種質(zhì)資源生物學(xué)性狀調(diào)查結(jié)果

注：①表中數(shù)據(jù)為隨機調(diào)查10株的平均值；②裂口深度小于葉半徑的1/4為淺裂,1/4-1/3為中裂,大于1/3為深裂;③葛藤直徑>0.8 cm為粗，0.6 cm≤直徑≤0.8 cm為中，直徑<0.6 cm為細；④單株鮮根產(chǎn)量單位：kg，大根：單株產(chǎn)量>1.5 kg，小根：單株產(chǎn)量<1.5 kg.

2.2葛種質(zhì)資源產(chǎn)量表現(xiàn)及分類

在2015年1月7日，隨機挖取每個種質(zhì)資源的10株植物的全部塊根,稱鮮重記產(chǎn)量，每個種質(zhì)資源以每667 m2種植667株計,進行測產(chǎn),并折算成667 m2產(chǎn)量,產(chǎn)量結(jié)果見表2.在15個種質(zhì)資源中,產(chǎn)量較高的有1、3、4、8、10、11、15號種質(zhì)資源,產(chǎn)量均在1 000 kg以上,即單株產(chǎn)量達1.5 kg以上;產(chǎn)量較低有6、9、13、14號等種質(zhì)資源,產(chǎn)量均在667 kg以下,即單株產(chǎn)量1.0 kg以下.

依據(jù)植物葉片大小、葉有無花紋、有無裂口、塊根大小對葛種質(zhì)資源進行了歸類，把15份葛種質(zhì)資源分為6類(表2)：Ⅰ小葉開裂小根型:7號江西超級粉葛、12號廣東清遠粉葛；Ⅱ小花葉開裂小根型:2號重慶武隆粉葛、5號重慶合川野葛、9號云南蒙自粉葛、13號湖南瀘溪野葛;Ⅲ小葉開裂大根型:1號湖南3號粉葛、10號江西宋氏4號粉葛、11號湖南5號粉葛、15號廣西藤縣粉葛;Ⅳ小花葉開裂大根型:3號湖南常德粉葛、8號重慶合川粉葛；Ⅴ大葉不裂小根型:6號云南昭通野葛、14號浙江舟山野葛；Ⅵ大葉不裂大根型:4號江西橫峰野葛.從表2可以看出，產(chǎn)量與資源類型有一定的相關(guān)性：在相似類型中，無花紋類型的產(chǎn)量高于有花紋類型的產(chǎn)量；粉葛的產(chǎn)量普遍高于野葛的產(chǎn)量.

表2　葛種質(zhì)資源資源分類與鮮根產(chǎn)量

注：①小葉:葉長<13 cm，大葉:葉長>13 cm；②產(chǎn)量單位：kg/667 m2.

2.3氣體交換參數(shù)和相對葉綠素含量比較

不同種質(zhì)資源葛的氣體交換參數(shù)存在較大差異(表3)，凈光合速率(Pn)變化范圍為4.48-12.02 μmol·m-2·s-1，其中14號Pn最高，10號Pn最低；氣孔導(dǎo)度(Gs)則以7號種質(zhì)最高，達0.378 mol·m-2·s-1，不同種質(zhì)間胞間二氧化碳濃度(Ci)變化幅度相對較小，濃度最高的也為7號種質(zhì)，說明此時影響葛光合速率的主要因素不是氣孔因子；氣孔的張開同樣引起蒸騰速率(Tr)的升高，7號種質(zhì)的Tr居首，為3.21 mmol·m-2·s-1.種質(zhì)間相對葉綠素含量差異也較大，變化范圍在8.7-21.2之間.

表3　15個葛種質(zhì)資源氣體交換參數(shù)和相對葉綠素含量

2.4光合參數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

將15份種質(zhì)資源的光合參數(shù)與產(chǎn)量進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量與凈光合速率和胞間二氧化碳濃度呈正相關(guān)，而與相對葉綠素含量、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度呈負相關(guān)，但均未達到顯著水平.相對而言，產(chǎn)量與凈光合速率和相對葉綠素含量的相關(guān)性更接近顯著水平，分別為0.3904和-0.3462(表4).

表4　葛根產(chǎn)量與光合參數(shù)的相關(guān)系數(shù)

3小結(jié)與討論

該研究表明,通過一年的對比栽培試驗，在15份葛種質(zhì)資源中，湖南5號粉葛、湖南3號粉葛和橫峰2號粉葛產(chǎn)量較高，其產(chǎn)量均在1 800 kg/667 m2以上.因此，懷化地區(qū)適合種植的粉葛品種是湖南5號粉葛、湖南3號粉葛和橫峰2號粉葛.通過對15份葛種質(zhì)資源的產(chǎn)量與光合特性、相對葉綠素含量之間的相關(guān)性分析表明:產(chǎn)量與凈光合速率和胞間二氧化碳濃度呈正相關(guān)，而與相對葉綠素含量、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度呈負相關(guān).因產(chǎn)量與凈光合速率和胞間二氧化碳濃度呈正相關(guān)，而且產(chǎn)量與凈光合速率的正相關(guān)接近顯著水平，搭架栽培及合理整枝的產(chǎn)量會比爬地栽培的產(chǎn)量高[15]，但其生產(chǎn)成本也會增加，做何選擇，需具體核算成本與收益.產(chǎn)量與相對葉綠素含量呈負相關(guān)，這與種質(zhì)類型有關(guān)：從現(xiàn)場觀察可知，野葛枝繁葉茂，葉色深綠，但其根基本上還沒膨大，測量數(shù)據(jù)也與此結(jié)果吻合；粉葛的產(chǎn)量與其葉綠素含量之間的負相關(guān)程度雖然減少至-0.0321，但也還是呈負相關(guān)，這與粉葛是多年生植物和是否栽培品種有關(guān)，如云南蒙自粉葛是野生粉葛，其葉綠素含量較高，但其產(chǎn)量卻較低，盡管不能排除野生粉葛也可能有高產(chǎn)類群，但一般而言，栽培品種因經(jīng)人工篩選，產(chǎn)量較高；葛屬植物是多年生植物，粉葛的栽培品種間的膨大期和最大膨大期出現(xiàn)的時間也有差異，粉葛栽培品種的篩選的一個目的就是找到能在第一年就出現(xiàn)最大膨大期的類群；另外，植物在不同時期，地上部分與地下部分的“源庫”存在轉(zhuǎn)換關(guān)系[16]，立秋以后，葛的地上部分的光合產(chǎn)物逐漸向地下部分轉(zhuǎn)移，但我們采挖葛根時，地上部分還無衰落跡象，葛的地上部分的光合產(chǎn)物向地下部分轉(zhuǎn)移還沒完全完成，同時，粉葛品種對低溫的敏感差異會導(dǎo)致其物質(zhì)轉(zhuǎn)移程度的差異，這也會對產(chǎn)量與相對葉綠素含量的相關(guān)性產(chǎn)生影響；“產(chǎn)量與相對葉綠素含量呈負相關(guān)”也提示我們：在葛根生長后期尤其在葛根膨大期，要控制氮肥施用量[17]，以防植物徒長.

栽培試驗結(jié)果表明，在相同栽培條件下，不同種質(zhì)的粉葛的產(chǎn)量差異較大.如湖南5號粉葛的畝產(chǎn)量為1 855 kg，而云南蒙自粉葛的畝產(chǎn)量只有630 kg；陳元生等[11]曾對36份藥葛種質(zhì)資源進行了篩選研究(2年生，種植密度為400株/667 m2)，結(jié)果表明，在19個粉葛品種中，畝產(chǎn)最高的是春桂葛根(4 257 kg)、最低是苗山糯粉葛(2 255 kg)；楊苗[12]對6個不同品種的粉葛進行了2年的比較栽培研究，在6個品種中，產(chǎn)量最高的是大粉葛，畝產(chǎn)為(按667株算)3 422 kg，產(chǎn)量最低的是大圓葛，畝產(chǎn)為(按667株算)1 241 kg.由此可見，高產(chǎn)粉葛品種的選育具有重要的現(xiàn)實意義.

相同種質(zhì)的粉葛，在不同栽培條件下產(chǎn)量差異也較大.楊苗對相同品種的粉葛進行了不同土壤條件的比較栽培研究(Ⅰ號樣地：貧瘠且地勢高陡的黃土地，Ⅱ號樣地：肥沃且地勢平坦的黑土地)，結(jié)果顯示：大粉葛在Ⅰ號樣地的畝產(chǎn)為580 kg，在Ⅱ號樣地的畝產(chǎn)為3 422 kg；大圓葛在Ⅰ號樣地的畝產(chǎn)為207 kg，在Ⅱ號樣地的畝產(chǎn)為1 241 kg；小粉葛在Ⅰ號樣地的畝產(chǎn)為354 kg，在Ⅱ號樣地的畝產(chǎn)為2 301 kg，可見，土壤肥力和水分補給也是影響產(chǎn)量的重要因素，據(jù)報道，施鉀能提高甘薯塊根膨大期的塊根膨大速率峰值、塊根干重積累量和單株干物質(zhì)積累量，降低地上部莖葉重量與地下部塊根重量的比值(T/R)[16]，這在葛根栽培中也是適用的.本試驗研究和陳元生等的研究均采用了橫峰2號粉葛做試驗材料，本試驗研究的畝產(chǎn)量是1 806 kg，陳元生等的研究的畝產(chǎn)量是4 044 kg，比較而言，我們的產(chǎn)量較低，跟只種一年、爬地種植有關(guān)，此外，因2014年雨水過多，而種植地塊排水溝不夠深，使葛根產(chǎn)量普遍偏低，同時，冬天下雨時，日照量和氣溫都會比晴天低，從而影響植物的光合作用[18].總之，葛根產(chǎn)量受栽培品種、栽培技術(shù)、立地條件、管理措施等因素影響較大.在栽培管理中，整地、起廂作壟、搭架、中耕除草、施肥、除頂和修剪控藤等措施，能有效提高鮮葛產(chǎn)量.

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Study on the Selection of High Yield Medicinal Pueraria Germplasm Resources

LIU Liang-ke1,2,3，HE An-na1,2,3，ZHANG Chong-hua4

(1.CollegeofBiologicalandFoodEngineering,HuaihuaUniversity,Huaihua,Hunan418008;2.KeyLaboratoryofResearchandUtilizationofEthnomedicinalPlantResourcesofHunanProvince,HuaihuaHunan418008;3.KeyLaboratoryofXiangxiMedicinalPlantandEthnobotanyofHunanHigherEducation,HuaihuaHunan,418008;4.HunanProvinceZhanggelaokudzuIndustryCompanyLimited,Huitong,Hunan418300)

Abstract：In order to obtain the high yield germplasm resources suitable for local environment,15 samples of the medicinalPuerariawere collected for planting test and biological properties investigation.Their yield,photosynthetic characteristics,and relative chlorophyll content were measured,and the correlation between the yield and the photosynthetic characteristics,and the relative chlorophyll content were also analyzed.The results showed thatP.thomsoniiHengfeng NO.2,Hunan NO.5 and Hunan No.3 had higher yield than the others,which were all over 1 800 kg/667m2;and the yield was positively correlated with net photosynthetic rate,but negatively correlated with relative chlorophyll content.Therefore,our study selectedP.thomsoniiHengfeng NO.2,Hunan NO.5 and Hunan No.3 as the excellent germplasm resources to cultivate in Huaihua region.

Key words：Puerarialobata;Puerariathomsonii;germplasm resources;yield;select

收稿日期：2016-01-19

基金項目:植物學(xué)湖南省高校“十二五”重點建設(shè)學(xué)科委托項目(ZWX2014-3)；民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點實驗室委托項目(HHUW2011-63)和開放基金項目(YYZW2014-6).

作者簡介：劉良科，1963年生，男，湖南會同人，教授，研究方向：植物分子細胞遺傳學(xué).

中圖分類號：Q94

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9743(2016)05-0001-05