藥用芍藥無性擴繁技術(shù)優(yōu)化及其對生長和化學(xué)成分積累的影響

史春羽 吳朝海 王順利 張秀新

（1.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院 青海西寧 810016；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所 北京 100081）

芍藥（Paeonia lactiflora Pall.）是芍藥科（Paeoniaceae）芍藥屬（Paeonia L.）芍藥組的多年生宿根植物。 芍藥根作為中國傳統(tǒng)名貴中藥材，具有抗炎、鎮(zhèn)痛、保肝等多種作用，廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病及神經(jīng)退行性疾病治療。 我國安徽、山東、浙江、四川、內(nèi)蒙古等地都有芍藥種植。

芍藥繁殖方式包括有性繁殖和無性繁殖。 有性繁殖主要為種子繁殖， 是結(jié)籽芍藥的主要繁殖方式之一，由于芍藥種子有上、下胚軸雙重休眠特性，種子育苗周期較長， 嚴(yán)重制約了均一化芍藥種苗的高效生產(chǎn)[1-4]。 無性繁殖包括分株繁殖、芽頭繁殖、組培快繁、扦插繁殖和根段繁殖，其中分株和芽頭繁殖是目前芍藥種苗生產(chǎn)的主要方式， 后3種方式還處在摸索和試驗階段。分株繁殖是將晾2～3 d 后的整株芍藥根用刀將其自然連接處切開后種植， 一般3～5年生的母株可分為3～10 株新植株；而芽頭繁殖是指將芍藥根全部用作中藥材，僅保留芍藥芽頭進行繁殖[5]。目前，芽頭繁殖也是丹參、黃芩和覆盆子等重要中藥材的主要擴增繁殖方式[6]。

相關(guān)研究表明， 芍藥采用芽頭繁殖的栽培種芍藥新生根中的芍藥苷含量與野生種無差異顯著性[7]，是目前藥用芍藥生產(chǎn)中的主要無性繁殖方式， 具有生長周期快、繁殖系數(shù)高等優(yōu)點。 本研究以引種于道地產(chǎn)區(qū)山東菏澤的3年生株齡的藥用芍藥為試驗材料，分別將芍藥植株以正常分株、僅保留芽頭和保留1/2 根的芽頭3種方式無性擴繁種苗，分析不同處理對次年芍藥生長發(fā)育和根系藥用成分的影響， 為藥用芍藥生產(chǎn)種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和地點

以引種于菏澤的3年生芍藥為試驗材料， 選擇色澤良好、無病害的芍藥種苗，其根部變軟后按照下面3種繁殖方式處理種苗，并于2019年9月種植在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所資源圃。 資源圃位于北緯39.4°～41.6°、東經(jīng) 115.7°～117.4°之間，氣候為典型的北溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候， 夏季高溫多雨， 冬季寒冷干燥， 春、 秋短促。 全年無霜期 180～200 d。 降水季節(jié)分配不均勻， 全年降水的80%集中在夏季 6～ 8月，7、8月有大雨。 太陽輻射量全年平均為 112～136 kcal/cm2，平均日照時數(shù)在 2 000～2 800 h。芍藥田間管理根據(jù)芍藥種植要求進行[8]。 2020年10月采收芍藥根進行試驗分析。

1.2 試驗處理

采用正常分株、僅保留芽頭、保留1/2 根的芽頭共3種無性擴繁方式。 分株繁殖是將根系變軟的芍藥植株，用刀將根自然連接處切開后，保留3～5個芽子。 僅保留芽頭是指切斷所有芍藥根，僅保留3～5個芽子。 保留1/2 根的芽頭是指切斷1/2 芍藥根，保留1/2 根的芽頭，每個芽頭保留3～5個芽子。

1.3 芍藥生長指標(biāo)測定

2020年10月， 將芍藥整株從土壤中完整挖出，盡量保持植株整體完整性，將根部土壤清理，并用水沖洗干凈，待稍晾干后對植株進行拍照測量記錄。 測量花芽數(shù)、根數(shù)、根長和根徑等生長指標(biāo)，根徑分別測定根基、根中和根尖的直徑（芍藥根靠近地上植株的 1/4～1/2 部位為根基，1/2～3/4 為根中，3/4 以上為根尖）［圖 1（A）］。 將各處理的主根、新生一級根和二級根剪下分開洗凈備用［圖1（B）］，3 株為一個重復(fù)，切碎后包于錫箔紙中保存于-80℃冰箱備用。

圖1 芍藥根莖測量部位和新生根等級

1.4 芍藥根系化學(xué)成分含量測定

參考2020 版《中國藥典》中藥用芍藥根中芍藥苷測定方法，采用超高效液相色譜法（UPLC）分別測定芍藥主根、新生一級根和二級根中的芍藥苷、芍藥內(nèi)酯苷、沒食子酸、兒茶素、苯甲酰芍藥苷、苯甲酸和丹皮酚7種化學(xué)成分含量， 芍藥苷、 芍藥內(nèi)酯苷、兒茶素和苯甲酸的流動相為乙腈、0.1%甲酸（16∶84），分 離 時 間 分 別 為 1.238 min、1.046 min、0.615 min、3.084 min； 沒食子酸、 苯甲酰芍藥苷的流動相為甲醇、0.05 mol/L 磷酸二氫鉀（40∶60），分離時間分別為0.301 min、 3.614 min； 丹皮酚的流動相為甲醇、 水（60∶40），分離時間為 1.582 min。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方式對芍藥生長發(fā)育的影響

正常分株處理的芍藥花芽在2020年基本可以開花，而僅保留芽頭和保留1/2 根的芽頭的處理基本不能開花， 且僅保留芽頭的花芽數(shù)量顯著低于正常分株和保留1/2 根的芽頭處理（圖2）。

圖2 3種處理芍藥的花芽數(shù)量

通過對芍藥主根、 一級根和二級根及根長和根徑統(tǒng)計分析表明，正常分株芍藥的新生一級芍藥根數(shù)量最多，達（18.00±5.29）條，根系最長，達（12.62±4.06）cm，根徑在7.5 mm 以上，但未達到中藥材市場上藥用芍藥根等級（直徑＞8 mm）（表 1、圖 3）。根長與根徑在僅保留芽頭的處理方式下低于其他2種處理方式，但是均無顯著性差異（表2、圖3）。 不同種植處理方式下芍藥主根的根長與根徑不存在顯著性差異， 但正常分株的主根長和根莖分別達到 （9.30±2.62）mm、（40.80±13.30）mm， 分別高于保留 1/2 根的芽頭處理的（5.53±0.46）mm、（23.84±7.49）mm，切根影響主根長和根徑（表3、圖3）。 綜上，為生產(chǎn)符合藥用芍藥等級的芍藥根，不管采用哪種繁殖方式，均需栽種一年以上才可采收。

表3 芍藥主根生長指標(biāo)

圖3 3種無性擴繁方式翌年采收芍藥根生長情況

表1 芍藥不同級別根生長指標(biāo)

表2 新生一級根形態(tài)分析

2.2 不同處理方式對芍藥根系藥用成分含量的影響

栽種次年秋季，分別收取正常分株繁殖的主根、一級根和二級根，保留1/2 主根芽頭的主根、一級根及僅保留芽頭的一級根和二級根進行化學(xué)成分含量測定。 通過對正常分株的主根、 一級根和二級根中7種化學(xué)成分測定結(jié)果表明， 芍藥主根中芍藥苷、沒食子酸和丹皮酚含量顯著高于新生一級根和二級根， 而新生一級芍藥根中芍藥內(nèi)酯苷含量高于主根和二級根（表4）。苯甲酰芍藥苷在主根和二級根中的含量顯著高于一級根； 苯甲酸含量在新生一級根和二級根顯著高于主根。 由此推測，芍藥苷、沒食子酸和丹皮酚3種成分含量隨芍藥根徑的增大而增加，新生根中苯甲酸含量最高， 后續(xù)隨著根系生長含量逐漸降低。

表4 芍藥不同級別根化學(xué)成分含量

對正常分株和保留1/2 根的芍藥主根成分含量分析（僅保留芽頭處理無主根），種植一年后正常分株主根的芍藥內(nèi)酯苷含量顯著低于保留1/2 根芽頭處理，保留1/2 根芽頭的主根中苯甲酰芍藥苷和丹皮酚含量均顯著低于正常分株， 說明在種植時對芍藥根的修剪在一定程度上可以增加芍藥內(nèi)酯苷含量，同時降低苯甲酰芍藥苷和丹皮酚的含量 （表5）。 因此，藥用芍藥生產(chǎn)種植時可選擇延長種植年限，從而增大根徑生長量和增加根中化學(xué)成分含量累積，提高中藥材質(zhì)量。

表5 芍藥主根化學(xué)成分含量

對3個處理的新生一級根中化學(xué)成分含量進行分析（圖4），正常分株和僅保留芽頭的新生一級根中化學(xué)成分含量顯著高于保留1/2 根芽頭處理。其中保留1/2 根芽頭的一級根中芍藥苷含量為1.58%，顯著高于正常分株和僅保留芽頭處理；芍藥內(nèi)酯苷、沒食子酸、兒茶素、苯甲酸在正常分株和僅保留芽頭的一級根中含量高； 而苯甲酰芍藥苷則是在正常分株的一級根中含量高；僅保留芽頭和保留1/2 根芽頭的一級根中丹皮酚含量高于正常分株。 即新生一級根在正常分株和僅保留芽頭繁殖時的化學(xué)成分含量高。

圖4 芍藥新生一級根化學(xué)成分含量

3 討論與結(jié)論

芍藥根是藥材市場上重要的中藥材，種子繁殖、正常分株和芽頭繁殖是藥用芍藥在生產(chǎn)中最常用的繁殖方法。種子繁殖培育的種苗抗逆性強、 成活率高，但發(fā)芽率低，生長周期長。 正常分株生長速度快，但繁殖系數(shù)不高，影響藥用芍藥根產(chǎn)量，成本偏高。芽頭繁殖可解決正常分株的芍藥根采收問題， 保證繁殖效率的同時，還可增加芍藥根產(chǎn)量[5]。 道地產(chǎn)區(qū)亳赤芍不結(jié)籽，芽頭繁殖是常規(guī)的繁殖方式。 本研究發(fā)現(xiàn)，正常分株和保留1/2 根芽頭的花芽數(shù)和根數(shù)多于僅保留芽頭處理， 即芍藥根的保留有利于其形態(tài)生長，但會減少中藥材芍藥根產(chǎn)量。 同時，還發(fā)現(xiàn)芍藥根次年收獲數(shù)量最多的為新生一級根， 其次為二級根、主根，但新生根的直徑均未達到中藥材市場標(biāo)準(zhǔn)。 為生產(chǎn)符合藥材標(biāo)準(zhǔn)的芍藥根，建議藥芍栽種一年以上采收。 芍藥根中化學(xué)成分含量分析表明，僅保留芽頭和正常分株方式下的芍藥根中的化學(xué)成分含量較高。 謝婷等[7]對芍藥的道地產(chǎn)區(qū)和引種栽培的化學(xué)成分含量進行研究， 發(fā)現(xiàn)芽頭繁殖的芍藥根化學(xué)成分與野生種無顯著差異。

綜合分析， 藥用芍藥生產(chǎn)種植中可采用僅保留芽頭繁殖和保留1/2 根的芽頭進行繁殖，不僅可增加芍藥根產(chǎn)量， 降低生產(chǎn)成本， 還可高效繁殖芍藥種苗。 另外，適當(dāng)延長芍藥種植年限，促進新生根根長和根徑的增長，實現(xiàn)符合藥材標(biāo)準(zhǔn)的芍藥根生產(chǎn)，增加藥農(nóng)經(jīng)濟收益。