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影响重楼产量和质量的因素研究

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  重楼为百合科植物云南重楼Paris polyphyllaSmith var.yunnanensis(Franch.)Hara的干燥根茎,具有较强的生物活性(抗癌、抗生育、抗微生物、镇痛、镇静、止血等),又是传统医学中一味功效显著的中药材(消肿止血、清热解毒、凉肝定惊等),应用较广。在云南,重楼又是一些著名中成药如云南白药、宫血宁胶囊、楼莲胶囊、热毒清胶囊等的主要原料之一,直接关系到云南省多个中成药产品的生存与发展,每年仅云南省的用量就达数百吨,市场需求量较大。由于长期掠夺式的采挖,缺乏保护,资源日益减少,重楼的工业药用原料出现严重紧缺,现已列为云南省30种稀缺濒危天然药物之一。然而滇重楼自然繁殖率很低,周期长,生长缓慢,加之主产区乱采滥挖和药用范围不断扩大,需求量逐年增加,忽视对滇重楼资源的保护和繁育,野生种质资源遭到严重破坏,仅靠野生资源已不能满足二业化生产。同时,在药材商品中,习惯将断面洁白色、粉性者称作“粉质重楼”;将断面浅黄棕色角质或半透明状者称作“胶质重楼”,由于前者在制药中易粉碎,药粉洁白,故药厂多用此类重楼,后者难粉碎,色泽较差,故多弃而不用。在药材商品中,胶质重楼价格较低、销路困难,过去多做废品处理。重楼药材传统以粉质为优,多以粉质人药,但从现有研究来看,传统的评价标准缺乏科学性,尚需完善。因此,有必要对影响滇重楼产量和品质的诸因素的研究现状与趋势进行综述,以期进行滇重楼的快速繁殖,用人工方法促使滇重楼根茎年生长量的增加和提高其品质,有计划地发展滇重楼的种植业,是保护滇重楼野生资源和保障名贵中成药质量的唯一可行途径。

  1影响滇重楼产量和品质的生态因子

  1.1滇重楼的分布对其产量和品质的影响尽管重楼属植物在全国大部分省区有分布,但药材占优,攀西地区一滇西北山区以粉质药材居多,药材质地的地域性明显。即使产自攀西地区一滇西北山区内不同地区的12批滇重楼药材,指标成分含量在0.16%~2.26%,合格率也仅为42%;合格的滇重楼药材集中分布于四川凉山州与滇西北高原邻接地区沿金沙江、雅砻江一线,而远离该地区,品质则明显下降。王强等曾报道云南不同产地滇重楼总皂苷的含量,从0.8%~8.7%不等,变化幅度甚大,说明重楼药材中皂苷含量和质地呈现明显的地域、生境依赖性。

  1.2气候条件对滇重楼产量和品质影响

  1.2.1  气温  

  滇重楼喜欢生长在冬季严寒、夏无酷暑越地区,生长的年平均气温为12~15℃左右。苏文华等报道滇重楼最适生长温度为16~28℃,可以提高滇重楼叶片净光合速率;并且对高温的适应能力高于高山植物,对低温的适应能力不及高山植物。梅中青等曾报道植株较耐寒,低温对其无冻害。马云淑等调查发现,一般气温较高地区胶质重楼较多,气候温和地区粉质者较多。但气温对滇重楼产量和品质的影响不得而知。

  1.2.2降水

  滇重楼喜在凉爽阴湿,水分适度的环境中生长,既怕干旱又怕积水,年平均降雨量826~900 mm。马云淑等报道滇重楼的根茎由于生境不同而有差异,生长于比较干燥地区的植株,其根茎断面洁白,商品称粉质重楼;生长于潮湿多雨密林下的植株,根茎断面微黄色,切片晒干后微黄透明,称胶质重楼。据昆明植物所李恒调查,有的重楼同一根茎某些段位呈粉性,某些段位呈胶性,认为可能是不同年份雨水多寡所致,干旱年份生长的部分呈粉性,多雨年份生长的部分呈胶性。滇重楼生长适于高湿度的环境,最适湿度条件在75%以上。自然条件下,滇重楼光合作用进行的多数时间达不到最佳湿度条件,对湿度的这种特殊要求可能就是造成滇重楼生长极为缓慢的原因之一。

  1.2.3  日照

  滇重楼为阴生植物,喜斜射光或散光,忌强光直射,生长需要的年日照时数在1000 h左右,具有营养生长期较短而生殖生长期、越冬期较长的特点,适宜光照度为l5%~50%(光强1000 Lx~3500 Lx)的生态环境中。王丽萍等采用野生6年生以上滇重楼为种苗,研究不同套种模式透光率对重楼生长的影响,结果林下、遮荫网下或用蔓生植物在上层遮荫物种植为好,适当的遮阴有利于降低气温保持高湿度,植株可获得较高的有机碳积累。人工种植滇重楼时应以适当遮阴为好,遮阴度以不超过75%为宜。杨利伟等对野生滇重楼资源调查,发现滇重楼株高与叶片长、宽相关,株高与地上部干重、根茎干重呈显著正相关,表明叶面积的增加有利于促进滇重楼的光合作用而提高其产量。滇重楼植株的一二年生幼苗只有1片叶,4年生有4~6片叶,5年成熟后也只有5~11枚叶片,光合面积小。叶片的光合能力也不高,而且光合时间只有7个月,滇重楼的光能利用率低,致使根茎的年生长量较低[8]。因此,要提高滇重楼光能利用率,增加光合面积几乎不可能,提高光合能力的可能性也有限,在最适环境条件下增加光合作用的时间是积累更多有机物质及增加产量的途径之一。

  1.2.4土壤条件的影响

  滇重楼最宜生长于腐殖质含量丰富的壤土或肥沃的砂质壤土中栽培,在碱土或黏土中不能生长[9|。要求土壤疏松透气,平整,土粒细碎,富含腐殖质、保湿(湿度保持在50%~60%)、遮荫、雨季能利水的地块,呈酸性(pH=4.5~6.3)。其中冬春土壤水分较缺乏,是其生长较差的主要原因之一,但是据马云淑等Elo]调查发现,土壤湿度大的沿河地带,通常产植株高大的胶质重楼。土壤中微量元素硼对滇重楼种子的萌发和幼苗的生长有促进作用,结果经硼处理种子的出苗率为78.5%,一年生幼苗的平均高为9.3cm;对照为57%和8.9 cm。pH值测定表明,粉质重楼为5.1,胶质重楼为4.6。目前,对于滇重楼的栽培土壤对滇重楼质量的影响大多凭借种植经验,深入地进行理论研究几乎没有报道。因此,滇重楼栽培土壤的研究应成为进一步研究的方向。

  2人工栽培技术、管理措施的影响

  2.1生长年限的影响

  滇重楼为多年生草本植物,不同的生长年限对其体内的甾体皂苷等含量有较大的影响。尹鸿翔等报道对批不同年限人工试种的滇重楼样品测定,结果显示栽培年样品含量尚能达标,之后迅速下降,且栽培年限越长,含量越低,表明栽培技术在提高品质方面尚未成熟。该现象值得跟踪研究。应加强探索皂苷含量和生物量不能同步增长的原因,以加强良种选育,实现优质增产。

  2.2栽培方式的影响

  高文学等在半郁闭核桃幼林内仿生态栽培重楼1.5年药用根年平均增重率为9%。重楼是个喜肥的物种,重楼的仿生态栽培需要丰富的土壤有机质才能使其良好生长,不但需要大量的农家肥作底肥,而且每年需要多次人畜粪水作追肥;在林内生态环境下栽培重楼,适宜的栽培措施是密度按25 cm×20 Cm的株行距、施用农家flE30009/m2、追施人畜粪水3次/年。

  2.3繁育方式的影响

  滇重楼的繁殖方法有多种,目前常采用种子、根茎切块繁殖,组织培养等方法。

  自然状态下滇重楼种子的萌发率很低,这是因为其种子有“二次休眠”的生理特性。因此,种子繁殖技术关键问题是在于如何打破其休眠期、缩短后熟期,寻找提高滇重楼发芽率和整齐度的新方法,是降低生产成本,实现滇重楼引种驯化和优质高产。陈翠等实验发现,滇重楼种子胚后熟和萌发的最适温度在18~20℃,在此温度下处理3~4个月以后,转至0~10℃低温处理2~4个月,可在翌年4月出苗;适宜的播种时间是4月份以前,育苗土覆盖厚度为1 cm左右,播种后用黑色地膜进行覆盖,可提高出苗率。到2年后形成明显根茎,进行移栽,应以林下种植、遮荫网下种植或用蔓生植物在上层作遮荫物种植为宜。以重楼种子栽种的5年收获块茎入药。种子繁殖虽技术复杂,生长周期长,但繁殖系数大,可提供大量种苗。

  根茎切块繁殖,是目前繁殖重楼的主要方式,时间宜冬季进行,此时干旱少雨,便于伤口愈合及不定根的产生。具体操作步骤是冬季在重楼倒苗,地下茎进人休眠期后,取其根茎,尽量不伤根,但须根的有无不直接影响繁殖效果,以节为基础切割,切口在相邻节间中部,切面力求平滑,伤口用草木灰处理,沾满切口为度,可以用一定量的生长素处理,提高芽的发生率及不定根的形成,从而提高繁殖系数。切块繁殖的3年后采收根茎入药。张金渝等实验发现不同地区的材料用无性繁殖在林下空地或遮荫网下均能较好生长,但生长差异较大,来自热带地区的材料地上部分的生育期较长且根茎重量的增重速率却较快;无性切割繁殖由于种植周期短,操作简单,与种子繁殖相比具有更高的经济效益,但发现病虫害严重,以真菌侵染引起的腐烂病为主。因此,在引种驯化时应注意材料来源地的物候差异,对于不同气候环境的材料应区别对待,注意选择那些生长迅速、稳定的植株作为种苗,这样就可以更加缩短种植周期,提高产量。

  在组织培养繁殖方面,许多科研机构做了大量实验研究,用重楼的茎、叶、花蕾作外植体均很难诱导出愈伤组织,多年来一直未有组培繁殖成功的报道,直到2008年云南省农业科学院杨丽云等利用滇重楼的芽为外植体才成功培育出具有很好分化能力的组培苗并形成完整植株,但还不适用于大规模生产。

  2.4田间管理的影响

  人工因素如中耕除草、施肥、灌溉及其它管理措施对植物生长的影响是显著的,对植物的化学成分也有影响。为减少养分消耗,使养分集中供应地下茎生长,在5~6月份同现花薹时,除留种外,应及时剪除全部花薹,以提高产量。目前,对于滇重楼的田间管理对滇重楼质量的影响大多凭借种植经验,深入地进行理论研究几乎没有报道。

  2.5病虫害的影响

  随着中药种植产业的不断发展,科学的种植技术已成为提高药材产量和品质的重要保证,特别是近年来病虫害对农作物的危害有不断扩大的趋势,也严重影响药材的产量和品质,应引起高度重视。滇重楼人工栽培病虫害严重,尤其根腐病,田间调查发现其发病率一般为50%,严重可达到87.7%,成为栽培的关键问题,严重影响原料的质量,并从腐烂根茎中分离得到小杆线虫。近年来,在大部分种植基地,重楼花叶、皱缩等类似病毒病的症状已普遍发生,使植株长势减弱、块茎产量下降,此类病害已严重影响滇重楼的产量和质量,成为大规模培育人工驯化滇重楼的潜在威胁。董家红等研究发现,引起滇重楼叶片皱缩、花叶等症状的病毒分离物属于Potexvirus病毒,暂命名为重楼X病毒,这为监控该病害的发生流行提供了依据。

  3加工炮制的影响

  重楼商品药材加工方法多为采集后根茎除去须根,洗净,晒干。目前市售的商品重楼中胶质化程度严重,约50%~70%。从加工方面看,加工方法和干燥温度对重楼质地的影响较大。叶玉兰用石灰作辅料对胶质重楼加工炮制,结果石灰液炮制的胶质重楼色白、粉性、质硬脆,总皂苷含量比未炮制的胶质重楼仅减少0.1%。加工温度超过100°C(或者在水蒸气中温度超过80℃),即使原先是粉质重楼也会角质化,从而形成所谓“胶质重楼”,这可能是淀粉糊化所致。因此,应对加工炮制过程中对胶质重楼的影响因素及机理进行深入研究和加以利用,以便兴利除弊。

  4寄生菌对滇重楼产量和品质的影响

  滇重楼的生长发育和药用成分的转化与其寄生菌之间的关系,已经成为当前中药学深层次研究的热点之一。王世林等在粉质和胶质滇重楼研究中,发现因黑团孢霉和其它微生物寄生,致使地下茎转化为胶质,所含糖类的数量、种类和组成均发生了显著差异。王世林等从胶质滇重楼中分离和鉴定了2种细菌和3种真菌,间接证明了滇重楼地下茎(药用部位)胶质化和多糖含量增加与重楼索霉寄生密切有关。冯冰等研究发现新月弯孢霉均能将甾体皂苷类化合物重楼皂苷V和重楼皂苷Vl C-3位糖链末端的鼠李糖水解,转化为单糖基皂苷,转化产物分别鉴定为延龄草苷和偏诺皂苷元一3一oB-D吡喃葡萄糖苷,该菌株具有水解末端鼠李糖的能力且选择性较高,为甾体皂苷去糖基衍生物的制备提供了有力工具,也为拓宽该菌株的应用范围提供了依据。探讨滇重楼的生长及其品质与寄生物之间的关系,可为发展人工大量栽培的生物防治和物质转化提供参考。

  5未来研究方向

  目前对滇重楼产量和品质影响因素的研究,大多凭借经验或通过在特定地点引种不同种质资源的滇重楼进行试验,此类研究结果只能说明该地地理条件对其产量和品质的影响,深入地进行理论研究几乎没有报道。而滇重楼产量和品质是各影响因素综合作用的结果。