姜黄种质资源的保存及其主要性状评价

2014-04-29庞新华等

热带作物学报 2014年6期

庞新华等

摘要在对国内野生姜黄植物种质资源进行调查和保存的基础上，对7份姜黄种质资源的株高、茎粗、叶片数、分蘖、产量、姜黄素含量及姜黄油含量等性状进行分析评价。结果表明，药物园姜黄的产量最高，达18.25 t/hm2，姜黄素含量较高，为2.80%；博白姜黄的产量表现较好，为11.70 t/hm2，姜黄素含量最高，达3.49%，抗病和抗倒伏能力较强；以上2份姜黄种质的产量和姜黄素、姜黄油含量均较高，因此适于广西种植，可用于生产开发性试种。博白姜黄、药物园姜黄和南宁姜黄3份种质综合表现较好，均具有一定的推广前景。

关键词姜黄属；种质资源；保存；评价

中图分类号 R282；S32 文献标识码 A

Conservation of Curcuma Germplasm Resources and

Evaluation of Their Main Characters

PANG Xinhua1，2，3， HE Xinhua2， ZHOU Quanguang1， GUO Limei1， HUANG Jinyuan1

HUANG Xiaojiang1， WEI Lijun1， HUANG Qiang1，3 *

1 Guangxi Subtropical Crops Research Institute， Nanning， Guangxi 530001， China

2 Guangxi University， Nanning， Guangxi 530005， China

3 Guangxi Key Laboratory for Breeding and New technologiesIntegrated Development of Subtropical Crops with Advantages

（under Construction）， Nanning， Guangxi 530001， China

Abstract Based on the investigation and conservation of domestic wild Curcuma germplasm resources， characters such as plant height， stem diameter， leaf number， tillering number， yield， content of curcumin and Curcuma oil， etc. of 7 Curcuma germplasm resources were analyzed and evaluated. The results showed that， Medicinal Herb Garden Curcuma got the highest yield of 18.25 t/hm2 and the second highest curcumin content of 2.80%； and Bobai Curcuma got the second highest yield of 11.70 t/hm2， whose curcumin content was the highest， reaching 3.49%， and got strong capability of disease-resistance and lodging-resistance. As a result， the above two Curcuma germplasm resources with better comprehensive performances such as the higher yield and curcumin content， are suitable for planting in guangxi， and can be used in the production of developmental trial cultivars. 3 germplasm resources， including Bobai Curcuma， Medicinal Herb Garden Curcuma and Nanning Curcuma， got better comprehensive performances， respectively， so all of them have a certain promotion prospects.

Key words Curcuma genus； Germplasm resources； Conservation； Evaluation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.06.002

姜黄属（Curcuma Linnaeus）是姜科（Zingiberaceae）下的一个属，为多年生草本植物，该属全世界共有60余种，主要产于亚洲东南部。我国约有10余种，主要有温郁金（C. wenyujin Y. H. Chen et C. Ling）、姜黄（C. longa L.）、莪术（C. phaeocaulis Val.）、川郁金（C. sichuanensis X. X. Chen）和广西莪术（Curcuma kwangsiensis S. G. Lee et C. F. Liang）等[1-2]。国产本属植物的根茎及膨大的块根都可供药用，根茎为中药材“姜黄”或“莪术”的商品来源，块根则为“郁金”的来源，有行气解郁、破瘀止痛的功用[3]。中国姜黄属植物野生种分布在四川、广东、广西、云南、福建、贵州和台湾等地[4]。

姜黄具有药食同源的特点，姜黄中含有多种成分，其主要有效成分为姜黄素与姜黄挥发油[5-7]，姜黄素被EES、FAO/WHO、日本、美国等组织或国家列为准许使用的食品添加剂之一。姜黄属植物广泛应用于食品添加剂、工业染料、保健品、医药方面[8-10]，因而倍受关注。姜黄既可用作着色剂、调味品、香料及防腐剂，也可用来当作药物。传统中医药学认为姜黄能行气、驱虫、散风活血、通经止痛和清除自由基等[11-13]，用于治疗胸胁刺痛、闭经、风湿肩臂疼痛、跌打肿痛等，还用于治疗厌食、鼻炎、肝胆疾患、风湿病等疾病，具有良好的医疗保健作用[14-15]。随着国家对植物有效物质的重视、研究的加速和各种有效物质成分提取的扩展以及保健类型的增加，迫切需要不断增加新的天然防病抗病植物和品种，以适应各种有效物质植物类型的生态环境的驯化以及人们在医用、保健品上不同的需要，姜黄属植物是其中重要的有效物质植物之一。

现存有关姜黄属种质资源收集、保存和评价方面报道较少且不够全面深入。由于市场上不断涌现新的姜黄属植物种质、品种或品系，国内研究中，肖小河等[16]对姜黄属植物研究进展的分析数据难免过时，李敏等[17]、张娜[18]、汤加勇[19]仅限于对干燥块根可作郁金药用的姜黄属种质资源进行研究，田蜜等[20]也只对川产姜黄（Curcuma longa L.）种质资源进行评价和优良株系筛选。

姜黄属植物在广西栽培已经有一定的历史[21]，但由于栽培技术落后、优良品种缺乏，经济效益差，更重要的随着土地的开发利用，许多优良的品种面临着遗弃威胁。因此，开展姜黄种质资源的收集、保存和利用，对于姜黄资源的保护和新品种的选育及筛选出适合本地的优良品种具有十分重要的意义。本研究在调查国内姜黄属植物种质资源的基础上，通过对姜黄属植物各供试种质的株高、茎粗、叶片数、分蘖、产量、姜黄素和姜黄油等性状进行分析评价，筛选出产量、姜黄素含量等综合性状优良的种质，为进一步开发、示范种植提供理论依据和参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料

2003年，分别在广西、云南、四川等姜黄分布种类较多、蕴藏量较大的主产区省份区域开展种质资源的调查、收集工作，累计收集到姜黄种质14份（表1），并保存于广西亚热带作物研究所科研示范基地姜黄资源圃，统一田间管理，并对其中7份种质（博白姜黄、大新姜黄、药物园姜黄、田林姜黄、南宁姜黄、药物园郁金和田林郁金）开展评价工作。

1.2 方法

1.2.1 种质资源考察、收集方法在全国范围内选择具有代表性的区域（中国科学院西双版纳植物园、云南省热带作物研究所、四川凉山州亚热带作物研究所、广西药用植物园、广西田林县、广西大新县、广西博白县和广西灵山县以及广西亚热带作物研究所南亚热带种质资源基因库圃、亚热带优势作物良种繁育基地）进行野生姜黄属植物资源种类的调研考察。重点对广西亚热带作物研究所南亚热带种质资源基因库圃、亚热带优势作物良种繁育基地已引种的野生姜黄植物资源种类的应用考察。采取以样地考察为主，同时结合线路考察，以典型考察与综合考察并行的方式，对不同区域、不同海拔的野生姜黄属植物种进行考察、保存。详细记载已收集的姜黄植物性状及其对生境的适应性、生长表现（长势、叶色、花型、结姜性）与抗逆能力，以及存在的主要问题等，了解其种质数量、种类分布状况等情况。

1.2.2 样品采集方法从试验区选定有代表性的姜黄样株（密度、长势和生育期一致）30～60株，多点采取。采后立即将其剪开，以免养分流失。用于营养诊断分析的姜黄样品立即秤量鲜重。采集的姜黄植物样品应在刚采集的新鲜状态冲洗，用湿棉布擦净表面污染物，蒸馏水或去离子水淋洗1～2次，干燥（先将鲜样在80～90 ℃烘箱中鼓风烘15～30 min，然后降温至60～70 ℃，逐尽水分。由于在测定姜黄素及姜黄油时，要求以粉末进行提取，而鲜样提取时水分多，杂质干扰影响大，因此在温度80～90 ℃烘干，这样对姜黄素含量影响很少，其他过程容易控制）。姜黄样品在粉碎和储藏过程中，要防止吸收空气中的水分，精密分析称样前，还须将粉碎的姜黄样品在65 ℃（12～24 h）或90 ℃（2 h）再次烘干。

1.2.3 姜黄农艺性状评价对引进的7份种质（编号1～7号）各取姜黄块茎2.5 kg，分成36份，每份0.07 kg，分别按试验布置种植，规格为0.6 m×0.8 m，小区面积110.55 m2，常规栽培管理。每隔15 d对各种质进行株高、茎粗、叶片数、分蘖数等生长量和种质特性的观测记录，成熟期测小区鲜重。

1.2.4 姜黄素和姜黄油提取方法姜黄素提取参照黄燕芬[22]、黄惠芳等[23]的方法，姜黄油提取参照《中国药典》2005年版一部挥发油测定法附录X-D法[24]。

1.2.5 姜黄植物综合评价方法收集考察区内历年有开发潜力的野生姜黄属植物，记录其生态特点、生长量、生长速度、产量、抗性、适应性、分布及环境特点等，参考国内外文献相关报道，综合分析筛选出姜黄素含量高、产量高且分布较广的种类，结合药用的实际市场需求情况提出野生姜黄属植物的开发利用推荐种质，综合评价标准见表2。

2 结果与分析

2.1 姜黄属植物种质资源种类的考察和分类

通过查阅《中国药典》[24]、《广西植物名录》[25]、《中国生物物种名录》（印刷版）[26]等有关文献资料，据不完全统计，全世界现知野生姜黄属植物60种，主要分布于东南亚的印度、缅甸和中国的南部、澳大利亚北部地区以及喜马拉雅山海拔4 000 m的高山地区。我国常用中药郁金、莪术和姜黄等都来源于该属。根据调查，我国有16种，东南至西南部是主要分布区，姜黄分布种类多、蕴藏量大的产区为江苏、浙江、福建、广东、广西、四川、云南等省区。野生姜黄属主要植物的分布及药用部位见表3。

2.2 野生姜黄属植物资源的植物学性状

主要药用野生姜黄属植物资源的植物学性状见表4。

2.3 姜黄种质农艺性状评价

2.3.1 植株高度差异比较从图1可以看出，药物园姜黄生长势最强，呈直线生长态势，至10月15日长到最高，达143 cm，株型高大，与其他种质之间差异极显著；南宁姜黄、博白姜黄前期生长较快，长势和高度一直处于同一个水平上，在8月份生长缓慢，从9月5日至9月25日是一个生长小高峰，达到120 cm以上，田林郁金和药物园郁金在前期生长快，从7月开始就生长缓慢，南宁姜黄、博白姜黄、药物园郁金和田林郁金四者的株高差异不显著，但显著低于药物园姜黄；田林姜黄和大新姜黄生长缓慢，植株最矮小，10月15日株高在89～91.5 cm之间，在整个生长过程中与其他另外5个种质之间差异极显著。

2.3.2 植株茎粗比较从图2可见，不同姜黄种质在生长过程中的茎粗各有差异：田林郁金最粗壮，10月5日茎粗最大，达3.55 cm，与其他种质之间差异极显著，在整个增粗阶段较为稳定；其次是药物园郁金、南宁姜黄、药物园姜黄和博白姜黄，四者之间差异不显著，且药物园郁金的茎粗在9月21日达到峰值后，开始下降，干枯，速度极快；大新姜黄和田林姜黄的茎粗最小，极显著低于其他种质，且大新姜黄在10月5日后，开始缩水干枯，茎粗变小。

2.3.3 叶片数比较图3表明，不同种质的叶片数不同，但其叶片增长速度差异不大，都是缓慢增长的。除田林郁金外，各种质均于10月5日达到最多的叶片数，田林郁金于9月7日叶片数最多。各种质各生育期内叶片数最多时，大新姜黄叶片数最多，达15.1片，显著高于药物园郁金、田林郁金、药物园姜黄、南宁姜黄和博白姜黄；其次是田林姜黄，叶片数为13.6片，与大新姜黄、药物园郁金、田林郁金之间差异均不显著，但显著多于药物园姜黄、南宁姜黄和博白姜黄；叶片数最少的是博白姜黄，只有10.6片。

2.3.4 分蘖数比较从图4可以看出，除博白姜黄外，各种质的最大分蘖数均出现在10月5日，博白姜黄的最大分蘖数出现在9月21日。除了田林姜黄和药物园郁金外，其它5个种质各生长期内的最大分蘖数差异不大，10月5日的分蘖数均集中在6.7～7.2株之间。药物园郁金分蘖数在8月中旬以后迅速增加，远远多于其他种质，其最大分蘖数与其他种质之间差异极显著，10月5日达9.5株。田林姜黄的分蘖数最少，10月5日仅有5.2株。

2.3.5 产量比较从表5结果表明，广西药物园姜黄、药物园郁金、田林郁金3份种质之间产量无显著性差异，但均极显著高于博白姜黄、田林姜黄和大新姜黄，广西药物园姜黄、药物园郁金产量均极显著高于南宁姜黄，南宁姜黄产量极显著高于博白姜黄、大新姜黄和田林姜黄，博白姜黄产量极显著高于田林姜黄和大新姜黄，而田林姜黄和大新姜黄之间无显著性差异。各种质单位面积产量从低到高依次为：田林姜黄、大新姜黄、博白姜黄、南宁姜黄、田林郁金、广西药物园郁金、广西药物园姜黄，药物园姜黄产量最高，达到18.25 t/hm2。

2.3.6 内含物评价

（1）不同部位内含物测定结果。对姜黄属不同区域、不同种质的姜块和博白姜黄的根、茎、叶的姜黄素和姜黄油含量进行测定，结果见表6、7。可以看出，广西、云南地区的姜黄素和姜黄油含量较高，其中博白姜黄的姜黄油和姜黄素含量最高，分别为3.49%和7.05%，但其根、茎、叶的姜黄素和姜黄油极低。其次是药物园姜黄和南宁姜黄，其他各类莪术和郁金的姜黄油和姜黄素的含量均比较低。

（2）不同生长期内含物评价。对筛选出的含姜黄素、姜黄油较高的博白姜黄按不同月份生育期进行姜黄素和姜黄油含量的测定，结果见图5。可见，姜黄素和姜黄油含量在种植后逐渐增高，在当年12月份姜黄素和姜黄油含量达到峰值，一直到次年4月其含量变化不明显。因此，在广西种植姜黄植物，采收时间可以在当年12月至次年4月之间进行，对姜黄素和姜黄油等有效成分的含量无明显影响。

2.3.7 各姜黄种质综合评价野生姜黄植物要应用于药用开发必然要进行多方面的评价和筛选，其中药用特性、产量、适应性、抗逆性是评价和衡量野生姜黄植物开发应用的4个主要重点指标，各姜黄综合评价见表8、9。可以看出，博白姜黄、药物园姜黄综合表现优良，南宁姜黄中等，其他表现一般或差。

3 讨论与结论

作物种质资源是选育新品种的重要基础，收集、保护、评价及利用种质资源受到全世界的高度重视。我国在种质资源收集保存方面，做了大量的工作，并取得了丰硕的成果。李敏等[17]对郁金类中药材种质资源的收集、整理、保存和综合评价等方面的研究进行了综述；张娜[18]对收集到的29份郁金种质进行了初步评价研究，并对川郁金（绿丝郁金、黄丝郁金）进行了优良种系初步筛选研究；汤加勇[19]探讨了我国6种郁金类植物资源的鉴定、种间及其种内亲缘关系和无机元素含量等，为郁金类药用植物资源的品种鉴定，优质种质资源评价与筛选，中药材质量评价及GAP基地建设提供了理论依据；田蜜等[20]收集了姜科植物姜黄Curcuma longa L.道地产区四川省8地共8份种质，并建立了种质资源圃，从原植物形态、显微、薄层色谱、分子生物学、HPLC指纹图谱、农艺性状、产量、有效成分、灰分等方面对收集的姜黄种质资源进行了综合评价，并对收集的331份植株进行了优良株系的初步筛选研究，筛选出7个姜黄优良株系。有资料表明[16]，传统上姜黄属植物以浙江产温郁金C. aromatica和四川产黄丝郁金C. longa为主。四川省乐山地区[20]挥发油含量7.213 2%～9.094 6%，姜黄素含量为0.970 0%～1.849 6%。本课题组在前人的基础上，对野外分布的姜黄资源开展较为广泛的调查工作，共收集到14份姜黄种质资源，通过姜黄种质资源的收集保存、引种驯化栽培、品种创新等方面的技术研究，建立姜黄种质资源圃，极大地丰富了姜黄种质资源，是今后研究利用的宝贵材料。同时鉴选、创新品种资源，驯化筛选优良株系，完善姜黄的栽培等技术体系，进一步丰富姜黄栽培品种，对解决栽培生产中的问题，扩大推广栽培面积，促进姜黄产业化开发具有重要意义。本课题组的研究表明，广西、云南地区产的姜黄植物其姜黄油类和姜黄素类等内含物含量较高，其中博白姜黄内含物含量最高，质量最优，其姜黄油和姜黄素含量分别达到7.05%和3.49%。但受生态环境地域性试点布设的局限性等因素影响，姜黄种质资源研究利用有待进一步开展和加强，今后应加大姜黄种质资源搜集研发力度，组织并加强产、学、研联合攻关。

项目组对野生姜黄属资源分类、分布及特征、特性等进行评价研究，并对7个姜黄种质在整个生长过程中不同性状进行测定分析。有研究依据[20]姜黄生产中各项指标的重要性，设置权重，将农艺性状（含平均株高、叶长、叶宽、块茎平均直径）、产量、挥发油含量、姜黄素含量等，计算加权后得到综合评分。笔者则根据姜黄的药用特性（含姜黄素、姜黄油含量）、适应性、单位面积产量和抗逆性等四个重点指标值，设置权重，对姜黄属种质进行分级评分。不同产地来源的姜黄种质，栽培在同一环境下，其形态特点保持了一定的差异。本研究表明，姜黄属植物前期生长势、株高、分蘖数与产量有一定的相关性，前期生长势越快，分蘖数越大，株高越高，其产量有呈现出高产的趋势；分蘖时间越早，其姜黄素、姜黄油含量越高，反之，分蘖时间越迟，其姜黄素、姜黄油含量越低；叶片数越多，姜黄素、姜黄油含量越低，反之亦然。本研究反映出来自广西药用植物园、博白的姜黄均长势好，株型高大、茎较粗，产量及姜黄素含量等综合性状在试验区域表现较好，可进一步在广西其他地区进行推广试种、示范；南宁姜黄表现稍差，但综合性状评价比其他的好，应进一步扩大开展相关适应性研究。郁金综合表现较差，不抗病、易倒伏且姜黄素含量低，但产量高，育种上可作为基础材料用来培育新品种或者改良品种。大新姜黄和田林姜黄综合评价表现一般，需进一步在不同的地域开展试验。

通过规范化种植和基地建设，逐步做大做强，形成地道姜黄药材品牌，从而带动姜黄深加工产业的发展和新药、新产品的研制与开发。建议利用姜黄种植的高产值和广西特有的区位优势，立足于广西优越的自然、土地、劳力资源和种植技术优势，引进、驯化和升级改造姜黄优良品种，在全区范围内推广姜黄种植和加工技术，通过产品研发、种植、生产加工和销售四大平台为一体的系统建设，以全新的模式实现姜黄产业跨越式发展，形成极具广西特色的经济新增长点。

参考文献

[1] 葛跃伟，高慧敏，王智民. 姜黄属药用植物研究进展[J]. 中国中药杂志， 2007， 32（23）： 2 461-2 467.

[2] 刘念，吴德邻. 中国姜黄属植物的订正[J]. 热带亚热带植物学报， 1999， 7（2）： 146-150.

[3] 植物通[OL]. http：//www.zhiwutong.com/latin/Zingiberaceae/Curcuma.htm.， 2013-11-20.

[4] 黄锦媛，庞新华，周全光，等. 姜黄不同品种生长势比较试验[J]. 中国种业， 2008（3）： 34-35.

[5] 周欣，李章万，王道平，等. 姜科姜黄属植物有效成分的研究[J]. 分析测试学报， 2004， 23（6）： 53-56.

[6] 汤敏燕，汪洪武，孙凌峰.中药姜黄挥发油化学成分研究[J]. 江西师范大学学报（白然科学版）， 2000， 24（3）： 274-277.

[7] 刘硕谦，刘仲华，田娜，等. 柱色谱法分离制备姜黄素的研究[J]. 色谱， 2004， 22（4）： 457.

[8] 田代华，谢综万. 实用中药辞典[M]. 下卷. 北京：人民卫生出版社， 2005： 1 444-1 448.

[9] 沈映君. 中药药理学[M]. 北京：人民卫生出版社， 2000： 648-654.

[10] 宋立人，洪询，丁绪亮，等. 现代中药学大辞典[M]. 北京：人民卫生出版， 2005： 2 262-2 265.

[11] Kunwar A， Barik A， Sandur S K， et al. Differential antioxidant/Prooxidant activity of dimethoxycurcumin， a synthetic analogue of curcumin[J]. Free Radic Res， 2011， 45（8）： 959-965.

[12] Singh U， Singh B G， Priyadarsini K I. Reaction of reactive oxygen species （ROS） with curcumin analogues： Structure-activity relationship[J]. Free Radic Res， 2011， 45（3）： 317-325.

[13] Jang E M， Choi M S， Jung J J， et al. Beneficial effects of curcumin on hyperlipidemia and insulin resistance in high fat-fed hamsters[J]. Metab Clin Exp， 2008， 57（11）： 1 576-1 583.

[14] 狄建彬，顾振纶，赵笑东，等. 姜黄素的抗氧化和抗炎作用研究进展[J]. 中草药， 2010， 5（2）： 35-36.

[15] 张立，张淑芳，邹维. 姜黄素诱导肿瘤细胞凋亡机制研究进展[J]. 吉林医学， 2010， 13（7）： 115-116.

[16] 肖小河，苏中武，乔传卓，等. 姜黄属药用植物研究进展[J]. 中草药， 1997， 28（2）： 114-119.

[17] 李敏，张娜，戴住波. 郁金类中药材种质资源的研究进展[J]. 中南药学， 2007， 5（6）： 546-548.

[18] 张娜. 郁金种质资源初步评价及川郁金优良种系初步筛选研究[D]. 成都：成都中医药大学， 2008.

[19] 汤加勇. 郁金类药用植物资源同工酶及无机元素分析[D]. 成都：四川农业大学， 2008.

[20] 田蜜. 川产姜黄的种质资源评价及优良株系初步筛选研究[D]. 成都：成都中医药大学， 2009.

[21] 黄锦媛，庞新华，周全光，等. 姜黄的规范化种植[J]. 广西热带农业， 2007（3）： 37-38.

[22] 黄燕芬，洪行球. 分光光度法测定总姜黄素的含量及方法学考察[J]. 浙江中医学院学报， 1999， 23（6）： 24-25.

[23] 黄惠芳，黄锦媛，石兰蓉，等. 几个姜黄品种有效成分及生物学特性差异比较[J]. 中国种业， 2009（10）： 39-41.

[24] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典[M]. 北京：化学工业出版社， 2005： 186.

[25] 覃海宁，刘演. 广西植物名录[M]. 北京：科学出版社， 2010.