茅蒼術(shù)生長動態(tài)及解剖結(jié)構(gòu)研究

姚 珊，張紅瑞，李 珅，高致明，馬彥秋

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/河南省高校中藥資源開發(fā)與利用工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450002)

茅蒼術(shù)生長動態(tài)及解剖結(jié)構(gòu)研究

姚 珊，張紅瑞，李 珅，高致明*，馬彥秋

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/河南省高校中藥資源開發(fā)與利用工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450002)

為了研究茅蒼術(shù)生長動態(tài)及其解剖結(jié)構(gòu)，對茅蒼術(shù)1年生播種苗采樣分析，測定了不同時期根莖直徑、地上部分和地下部分干物質(zhì)質(zhì)量和鮮物質(zhì)質(zhì)量、根冠比等指標(biāo)，同時對與藥材品質(zhì)相關(guān)的結(jié)構(gòu)進行解剖分析。結(jié)果表明：茅蒼術(shù)根莖直徑的生長呈持續(xù)增長趨勢，5～6月和8月為快速增長階段。茅蒼術(shù)根冠比在7月16日達到最大，總干物質(zhì)質(zhì)量的生長動態(tài)符合S形生長曲線。茅蒼術(shù)葉片中可溶性糖含量先上升后下降，在5月7日達到最大。油室密度6月初達到最多，然后迅速下降，油室直徑呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢。7月是茅蒼術(shù)有效成分蒼術(shù)素積累較快的時期。

茅蒼術(shù)； 生長動態(tài)； 油室； 蒼術(shù)素

茅蒼術(shù)是菊科蒼術(shù)藥用部位為根莖。始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，性辛、苦、溫，歸脾、胃、肝經(jīng)。具有燥濕健脾、祛風(fēng)散寒、明目的作用。主治脘腹脹滿、泄瀉、水腫、風(fēng)濕痹痛、風(fēng)寒感冒、足萎、夜盲以及回筋骨萎軟等[1]。蒼術(shù)的水溶性成分具有降血糖、降血壓、抗衰老和免疫調(diào)節(jié)作用[2]。茅蒼術(shù)在我國境內(nèi)分布廣泛，江蘇茅山是蒼術(shù)的道地產(chǎn)區(qū)。近年來,由于過度采挖及生態(tài)環(huán)境被嚴(yán)重破壞，造成茅山蒼術(shù)資源緊缺。加上對蒼術(shù)的綜合開發(fā)使蒼術(shù)的用途擴大，除藥用外還可用作各種飲料的添加劑和加工工藝品香包，所以國際市場對蒼術(shù)的需求量日益增加，使其瀕臨滅絕。因此,不少地方紛紛開始對茅蒼術(shù)進行引種栽培，人工栽培的規(guī)模迅速擴大。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對蒼術(shù)的研究主要集中在化學(xué)成分[3-5]、藥理作用[6]、臨床應(yīng)用[7-9]等方面，有關(guān)茅蒼術(shù)生長動態(tài)及解剖結(jié)構(gòu)的研究較少。結(jié)合茅蒼術(shù)的生物學(xué)特性，研究茅蒼術(shù)生長變化和主要成分的積累，以期為蒼術(shù)的大規(guī)模人工種植提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試材料引自信陽茅蒼術(shù)主產(chǎn)區(qū)，經(jīng)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院高致明教授鑒定為茅蒼術(shù)[Atractylodeslancea(Thunb.)DC.]。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2015—2016年在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)進行，選擇排水良好的地塊做高畦，于2月中旬將茅蒼術(shù)種子條播于高畦上，行距為25 cm，覆蓋地膜，定期處理雜草，于3月底揭膜，之后按照常規(guī)方式進行管理。從5月7日開始,每15 d觀察測定生長動態(tài)并采集成熟葉片測定生理指標(biāo)，采集樣品至8月27日結(jié)束。同時取茅蒼術(shù)根莖，用FAA固定液保存，做成永久切片，進行觀察。

1.3 測定指標(biāo)和方法

隨機選取長勢均勻的植株5株，測定其根莖直徑、地上部分和地下部分干物質(zhì)質(zhì)量和鮮物質(zhì)質(zhì)量，依據(jù)地下部分與地上部分的鮮物質(zhì)質(zhì)量計算根冠比。根莖解剖結(jié)構(gòu)觀察及測量采用石蠟切片法制片，用番紅—固綠對染，使用加拿大樹脂封片，用顯微鏡觀察并拍照，用Motic Image Plus 2.0軟件對切片照片進行測量，得出油室密度、直徑和面積。可溶性糖含量采用蒽酮法測定[10]；蒼術(shù)素含量測定采用高效液相色譜法，按照《中國藥典》所載蒼術(shù)素含量測定方法進行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003結(jié)合SPSS 17.0分析軟件對數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茅蒼術(shù)根莖直徑的動態(tài)變化

由圖1可知，茅蒼術(shù)根莖直徑隨植株的生長呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。前期增長緩慢，是由于該時期主要是地上部分生長，當(dāng)?shù)厣喜糠稚L到一定程度，根部開始加速生長，當(dāng)進入生殖生長階段，根莖生長再次緩慢，7月30日后根莖膨大速度加快，即茅蒼術(shù)根莖迅速膨大時期為5月21日—6月18日和8月13日—8月27日?？梢?，5—6月和8月為茅蒼術(shù)根莖快速增長階段。

圖1 茅蒼術(shù)根莖直徑的動態(tài)變化

2.2 茅蒼術(shù)根冠比的動態(tài)變化

由圖2可知，茅蒼術(shù)根冠比在7月16日以前一直處于增加的趨勢，即根莖的生長速度高于地上部分莖葉的生長速度，這是由于茅蒼術(shù)有效部位根莖在逐漸膨大。根冠比在7月16日達到最大，之后降低，這是由于茅蒼術(shù)即將現(xiàn)蕾進入生殖生長期，各部分營養(yǎng)向地上部分花蕾中轉(zhuǎn)移，為生殖生長做好準(zhǔn)備。

圖2 茅蒼術(shù)根冠比的動態(tài)變化

2.3 茅蒼術(shù)根莖油室密度的動態(tài)變化

茅蒼術(shù)主要成分是揮發(fā)油，分布在油細胞中，而油細胞分布廣泛，皮層、韌皮部、木質(zhì)部和髓部都有。油室密度為單位面積油室的個數(shù)，它反映了茅蒼術(shù)根莖油室的相對多少。如圖3所示，茅蒼術(shù)油室密度總體上呈下降的趨勢，偶有上升，6月4日達到最高點，之后迅速下降，7月2日后又增長迅速。下降是因為若干個相鄰或相近的油室由于細胞的生長合并，上升是因為茅蒼術(shù)根莖組織正在形成和發(fā)育新的油細胞。故6月4日—7月2日是多個油室融合的關(guān)鍵時期。

圖3 茅蒼術(shù)油室密度的動態(tài)變化

2.4 茅蒼術(shù)根莖油室直徑的動態(tài)變化

由圖4可知，隨時間推移，油室直徑呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，為77.16～235.79 μm，這是油細胞逐漸生長發(fā)育和多個油細胞合在一起的結(jié)果，7月2日以前增長緩慢，7月2日后油室直徑迅速增長，7月30日—8月13日接近平穩(wěn)。油室的大小可以間接反映茅蒼術(shù)揮發(fā)油含量的多少，但還要與油室密度和總面積相結(jié)合。

圖4 茅蒼術(shù)油室直徑的動態(tài)變化

2.5 茅蒼術(shù)根莖油室面積/橫切面總面積比值的動態(tài)變化

由圖5可知，茅蒼術(shù)油室面積/橫切面總面積比值總體上呈升高的趨勢，7月16日—7月30日升高速率最大，這是因為茅蒼術(shù)根莖直徑在這一時期基本不變，而油室密度和直徑持續(xù)增加。這個指標(biāo)在一定程度上可以表示茅蒼術(shù)揮發(fā)油含量的高低[11]。

圖5 茅蒼術(shù)油室面積/橫切面總面積比值的動態(tài)變化

2.6 茅蒼術(shù)干物質(zhì)質(zhì)量的動態(tài)變化

由圖6可以看出，在茅蒼術(shù)生育期中，總干物質(zhì)質(zhì)量一直處于S形逐漸增加的趨勢；地下部分也是一直增加，而地上部分干物質(zhì)質(zhì)量在8月13日后下降；地下部分干物質(zhì)積累呈現(xiàn)S形曲線，6月18日以前增長緩慢，6月18日后增長迅速，而7月2日—7月30日增長不明顯，7月30日后增長速率再次加快。因此，在現(xiàn)蕾期除去花蕾，有利于茅蒼術(shù)藥材產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。另外，地下部干物質(zhì)的積累趨勢與茅蒼術(shù)根莖直徑動態(tài)變化趨勢相一致。

圖6 茅蒼術(shù)干物質(zhì)質(zhì)量的動態(tài)變化

2.7 茅蒼術(shù)可溶性糖含量的動態(tài)變化

由圖7可以看出，茅蒼術(shù)葉片中可溶性糖含量前期增加，在5月7日達到最大，后期一直處于下降趨勢。茅蒼術(shù)前期生長主要是地上部分莖葉的生長。隨著莖葉的增加，可溶性糖含量也增加，待到莖葉生長到一定程度，地下部分根莖生長加速，營養(yǎng)物質(zhì)運往根部，促進根莖的膨大和有效成分的合成積累，地上部分可溶性糖含量隨之下降；7月2日下降到最低，之后由于地上部分的生殖生長和地下部分根莖的膨大，葉片中可溶性糖含量一直未見明顯的升高。

圖7 茅蒼術(shù)可溶性糖含量的動態(tài)變化

2.8 茅蒼術(shù)根莖蒼術(shù)素含量的動態(tài)變化

蒼術(shù)素是茅蒼術(shù)的指標(biāo)性成分，具有保肝、抗氧化、抗腫瘤、降血糖等藥理作用[12]，是茅蒼術(shù)的主要有效成分。由圖8可以看出，7月2日后蒼術(shù)素積累迅速，說明茅蒼術(shù)根莖次生物質(zhì)于此階段積累迅速，7月30日以后則相對穩(wěn)定。另外，蒼術(shù)素的積累與油室面積/橫切面總面積比值具有相似的趨勢，這就進一步說明了可以運用解剖試驗來間接衡量藥材品質(zhì)。

圖8 茅蒼術(shù)蒼術(shù)素含量的動態(tài)變化

3 結(jié)論與討論

本試驗結(jié)果表明，在茅蒼術(shù)生長管理過程中應(yīng)全面顧及各個關(guān)鍵時期。茅蒼術(shù)根莖直徑呈持續(xù)增長趨勢，5—6月和8月為快速增長階段。茅蒼術(shù)根冠比7月16日達到最大值。綜合二者的動態(tài)變化規(guī)律，可以說明，5月之前地上部分生長迅速，地下部分生長相對緩慢。適當(dāng)多施氮肥后，地下部分根莖膨大生長速度高于地上部分。7月茅蒼術(shù)進入生殖生長階段，植株所積累的營養(yǎng)物質(zhì)大部分向地上部轉(zhuǎn)移，以利于植株開花結(jié)實，故根冠比有所下降，根莖直徑變化緩慢。過了這一時期，根莖繼續(xù)快速膨大。6月與8月為茅蒼術(shù)根莖生長的關(guān)鍵時期，在保證水分條件的同時應(yīng)增施磷鉀肥。6—8月，氣候干旱炎熱，應(yīng)著重保證植株生長所需要的水分條件，及時灌溉。7—8月正值雨季，也應(yīng)注意排澇。待進入生殖生長階段應(yīng)該及時摘除花蕾，以促進根莖的生長。

對茅蒼術(shù)根莖解剖結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果表明，茅蒼術(shù)油室密度6月4日最多，然后迅速下降，上升是因為茅蒼術(shù)根莖組織正在形成和發(fā)育新的油細胞，下降是因為若干個相鄰或相近的油室由于細胞的生長合并為一個油室，故6月是油室融合的關(guān)鍵時期。油室直徑呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，7月油室直徑增加最快，茅蒼術(shù)油室面積/橫切面總面積比值總體呈升高趨勢，7月30日最大，這是由于7月茅蒼術(shù)根莖直徑基本不變，而油室直徑和密度迅速增加的緣故。綜合上述茅蒼術(shù)根莖解剖各個結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化可以得出，6月和7月是其根莖各個結(jié)構(gòu)生長的關(guān)鍵時期。

總干物質(zhì)質(zhì)量一直處于逐漸增加的趨勢，呈S形曲線；地上部分干物質(zhì)質(zhì)量在8月下降；地下部分干物質(zhì)積累呈現(xiàn)S形曲線，6月18日后和7月30日后增長速率加快。蒼術(shù)素含量在7月以前未見增長，7月積累迅速，可以間接說明茅蒼術(shù)根莖次生物質(zhì)于此階段積累迅速，8月以后則相對穩(wěn)定。7月是茅蒼術(shù)蒼術(shù)素積累的關(guān)鍵時期。這與葉叢進等[13]關(guān)于茅蒼術(shù)最佳采收期的研究結(jié)果一致。

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Research on Growth Dynamics and Anatomy of Atractylodes lancea

YAO Shan,ZHANG Hongrui,LI Shen,GAO Zhiming*,MA Yanqiu

(Henan University Research Center of Traditional Chinese Medicine Resource Development and Utilization Engineering Technology/College of Agriculture,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)

Based on one-yearAtractylodeslanceaseedlings in different periods of sampling,root diameter,fresh and dry weight of ground part and underground part,root shoot ratio were measured,and the anatomic structures related to herbal quality were analyzed.The results showed thatAtractylodeslancearhizome diameter displayed a continued growth trend,with May to June and August for the rapid growth stage.The root shoot ratio reached a maximum on July 16th,and the dynamic growth of the total dry matter was in accordance with S type growth curve.The content of soluble sugar in the leaves ofAtractylodeslanceafirst increased and then decreased,which reached the maximum on May 7th.The oil chamber density at the beginning of June reached the maximum,and then decreased rapidly,while the oil chamber diameter showed a rising trend.July was the rapid accumulation period of atractylodin,the effective component ofAtractylodeslancea.

Atractylodeslancea; growth dynamics; oil chamber; atractylodin

2016-08-09

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點項目(12B360002) ;河南省高等學(xué)校重點科研項目(16A360009)

姚 珊(1989-) ，女，河南永城人，在讀碩士研究生，研究方向：藥用植物栽培。E-mail:309560946@qq.com

*通訊作者：高致明(1960-) ，男，河南南召人，教授，主要從事藥用植物資源與栽培研究。 E-mail:gaozhiming672@sohu.com

S685

A

1004-3268(2017)02-0087-04