药用葛高产种质资源筛选研究

刘良科，　　贺安娜，　　张崇华

(1.怀化学院 生物与食品工程学院，湖南 怀化　418008；2.民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室，湖南 怀化　418008；3.湘西药用植物与民族植物学湖南省高校重点实验室，湖南 怀化　418008；4.湖南省张葛老葛根产业有限公司，湖南 会同　418300)



药用葛高产种质资源筛选研究

刘良科1,2,3，贺安娜1,2,3，张崇华4

(1.怀化学院 生物与食品工程学院，湖南 怀化418008；2.民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室，湖南 怀化418008；3.湘西药用植物与民族植物学湖南省高校重点实验室，湖南 怀化418008；4.湖南省张葛老葛根产业有限公司，湖南 会同418300)

摘要：为筛选适合当地种植的高产药用葛种质资源，对15份葛种质资源进行了种植试验、生物学性状调查、光合特性、相对叶绿素含量测定，并对其产量与光合特性、相对叶绿素含量进行了相关性分析.结果表明：横峰2号粉葛、湖南5号粉葛和湖南3号粉葛产量较高，其产量均在1 800 kg/667 m2以上；产量与净光合速率呈正相关，而与相对叶绿素含量呈负相关.怀化地区适合种植的粉葛品种是横峰2号粉葛、湖南5号粉葛和湖南3号粉葛.

关键词：野葛；粉葛；种质资源；产量；筛选

葛属(Pueraria DC)隶属豆科菜豆族，约18种[1]，主要分布于温带和亚热带地区.《中国植物志》记载中国产葛属8种2变种：三裂叶野葛、小花野葛、苦葛、喜马拉雅葛藤、葛、粉葛(变种)、越南葛(变种)、密花葛藤、黄毛葛藤、食用葛[2]273-283.《LEGUMES OF CHINA》将葛属分为10种2变种[3]282-283：三裂叶野葛、小花野葛、苦葛、喜马拉雅葛藤、越南葛藤、野葛(变种)、粉葛(变种)、密花葛藤、黄毛葛藤、食用葛藤、朱氏葛藤、大卫葛藤.中药材葛根是野葛[Pueraria lobata(Willd)Ohwi]和粉葛(P.thomsonii Benth)的干燥根.葛根在我国的药用历史悠久，有解肌退热、生津止渴、透疹、升阳止泻、通经活络和解酒毒等功效[4]，现代研究表明，葛根在心血管系统、抗癌、降血糖等方面显示了多种药理活性[5-7].目前，药用葛根主要来源于野生野葛和野生粉葛；食用葛根主要来源于栽培粉葛.粉葛栽培正逐步成为一个产业，但因产量不高，种植经济效益低，影响了葛农的种植积极性.影响产量的主要因素是栽培技术和种质.野葛栽培技术研究未见报道，粉葛栽培技术比较成熟[8-10]，也有学者对药用葛的种质资源进行了收集和筛选[11-14]，但未见湖南境内药用葛高产种质资源筛选的报道.因此选育适合湖南种植的高产葛根品种，对促进湖南葛业发展具有重要的现实意义.

1材料与方法

1.1试验材料

通过对各地资源调查了解，于2007年开始采用野外收集和引种方式，在全国范围内广泛收集不同种质、不同生态类型的葛资源50份，种植于怀化学院生物园.根据几年的栽培观察结果，从中挑选15份种质用于本试验研究.这15份种质包括11个粉葛(Pueraria thomsonii Benth)品种和4个野葛[P.lobata(Wild)Ohwi]居群.

1.2种植试验

1.2.1种植在2014年4月15日，将15份葛种质资源统一种植于湖南省会同县岩头乡墓脚村葛根栽培基地，随机区组设计，3次重复.起畦宽2 m(包沟)：畦底宽1.5 m、畦顶宽1 m、沟宽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生物有机肥)，与土拌匀.然后再在种植穴上栽植，密度为667株/667 m2.

1.2.2生长期管理4月20-25日萌发新芽，4月30日喷洒扑虱灵、多菌灵(800倍液)和硫酸二氢钾的混合液以杀虱、防病、催苗.7月5日选葛，扒开葛苗基部土壤，每株只留下粗壮葛根1个，其它葛根剪除，然后覆土.7月15日追肥，于株间开深小穴，每株施高氢高钾肥100 g，同时喷多效唑控制藤叶生长，每15天一次，共喷施4-5次.

1.2.3生物学特性观察2014年10月11日，调查统计各种质资源的叶型、叶大小、叶花纹、茎粗等情况；在这天的9∶00-12∶00(天气晴朗无风)，分别用Li-6400便携式光合测定系统(美国LI-COR公司)和SPAD502叶绿素仪(日本柯尼卡美能达公司)，选择各个葛种质的健壮且长势一致的植株的正常功能叶10片测定光合特性和相对叶绿素含量，取平均值，记录其净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和相对叶绿素含量.在2015年1月7日，对每个种质资源抽样10株，挖取葛根，称鲜重记产量.

2结果与分析

2.1种质资源的主要生物学性状

该试验共研究葛种质资源15份，其中湖南4份,江西、重庆各3份，云南2份，浙江、广东、广西各1份，通过调查和测量，将其生物学特性编制成表1.由表1可知，小叶花纹：多数种质资源的叶片没有花纹,少数种质资源叶上近叶脉处有明显的浅色花纹.小叶裂口：有些种质资源的小叶有裂口,多为三裂,少量2裂,极少数种类小叶全缘；有些小叶裂口深而宽,有些小叶裂口浅且窄.小叶形状与大小:顶生小叶多为菱状宽卵形,侧生小叶多呈斜阔卵形；小叶叶长8.7～19.5 cm，叶宽7.1～17.9 cm.葛藤粗细:统一于离主葛藤基部30 cm处测量藤直径，15份葛种质资源直径从0.56—0.93 cm不等.块根:葛根有圆柱状粉质大根和细长木质化小根2类.大根:1 a生单株鲜根重在1.5 kg以上,一般有明显的主根.小根:1 a生单株鲜根重在1.5 kg以下,一般无明显的主根.

表1　葛种质资源生物学性状调查结果

注：①表中数据为随机调查10株的平均值；②裂口深度小于叶半径的1/4为浅裂,1/4-1/3为中裂,大于1/3为深裂;③葛藤直径>0.8 cm为粗，0.6 cm≤直径≤0.8 cm为中，直径<0.6 cm为细；④单株鲜根产量单位：kg，大根：单株产量>1.5 kg，小根：单株产量<1.5 kg.

2.2葛种质资源产量表现及分类

在2015年1月7日，随机挖取每个种质资源的10株植物的全部块根,称鲜重记产量，每个种质资源以每667 m2种植667株计,进行测产,并折算成667 m2产量,产量结果见表2.在15个种质资源中,产量较高的有1、3、4、8、10、11、15号种质资源,产量均在1 000 kg以上,即单株产量达1.5 kg以上;产量较低有6、9、13、14号等种质资源,产量均在667 kg以下,即单株产量1.0 kg以下.

依据植物叶片大小、叶有无花纹、有无裂口、块根大小对葛种质资源进行了归类，把15份葛种质资源分为6类(表2)：Ⅰ小叶开裂小根型:7号江西超级粉葛、12号广东清远粉葛；Ⅱ小花叶开裂小根型:2号重庆武隆粉葛、5号重庆合川野葛、9号云南蒙自粉葛、13号湖南泸溪野葛;Ⅲ小叶开裂大根型:1号湖南3号粉葛、10号江西宋氏4号粉葛、11号湖南5号粉葛、15号广西藤县粉葛;Ⅳ小花叶开裂大根型:3号湖南常德粉葛、8号重庆合川粉葛；Ⅴ大叶不裂小根型:6号云南昭通野葛、14号浙江舟山野葛；Ⅵ大叶不裂大根型:4号江西横峰野葛.从表2可以看出，产量与资源类型有一定的相关性：在相似类型中，无花纹类型的产量高于有花纹类型的产量；粉葛的产量普遍高于野葛的产量.

表2　葛种质资源资源分类与鲜根产量

注：①小叶:叶长<13 cm，大叶:叶长>13 cm；②产量单位：kg/667 m2.

2.3气体交换参数和相对叶绿素含量比较

不同种质资源葛的气体交换参数存在较大差异(表3)，净光合速率(Pn)变化范围为4.48-12.02 μmol·m-2·s-1，其中14号Pn最高，10号Pn最低；气孔导度(Gs)则以7号种质最高，达0.378 mol·m-2·s-1，不同种质间胞间二氧化碳浓度(Ci)变化幅度相对较小，浓度最高的也为7号种质，说明此时影响葛光合速率的主要因素不是气孔因子；气孔的张开同样引起蒸腾速率(Tr)的升高，7号种质的Tr居首，为3.21 mmol·m-2·s-1.种质间相对叶绿素含量差异也较大，变化范围在8.7-21.2之间.

表3　15个葛种质资源气体交换参数和相对叶绿素含量

2.4光合参数与产量的相关性分析

将15份种质资源的光合参数与产量进行相关性分析，发现产量与净光合速率和胞间二氧化碳浓度呈正相关，而与相对叶绿素含量、蒸腾速率和气孔导度呈负相关，但均未达到显著水平.相对而言，产量与净光合速率和相对叶绿素含量的相关性更接近显著水平，分别为0.3904和-0.3462(表4).

表4　葛根产量与光合参数的相关系数

3小结与讨论

该研究表明,通过一年的对比栽培试验，在15份葛种质资源中，湖南5号粉葛、湖南3号粉葛和横峰2号粉葛产量较高，其产量均在1 800 kg/667 m2以上.因此，怀化地区适合种植的粉葛品种是湖南5号粉葛、湖南3号粉葛和横峰2号粉葛.通过对15份葛种质资源的产量与光合特性、相对叶绿素含量之间的相关性分析表明:产量与净光合速率和胞间二氧化碳浓度呈正相关，而与相对叶绿素含量、蒸腾速率和气孔导度呈负相关.因产量与净光合速率和胞间二氧化碳浓度呈正相关，而且产量与净光合速率的正相关接近显著水平，搭架栽培及合理整枝的产量会比爬地栽培的产量高[15]，但其生产成本也会增加，做何选择，需具体核算成本与收益.产量与相对叶绿素含量呈负相关，这与种质类型有关：从现场观察可知，野葛枝繁叶茂，叶色深绿，但其根基本上还没膨大，测量数据也与此结果吻合；粉葛的产量与其叶绿素含量之间的负相关程度虽然减少至-0.0321，但也还是呈负相关，这与粉葛是多年生植物和是否栽培品种有关，如云南蒙自粉葛是野生粉葛，其叶绿素含量较高，但其产量却较低，尽管不能排除野生粉葛也可能有高产类群，但一般而言，栽培品种因经人工筛选，产量较高；葛属植物是多年生植物，粉葛的栽培品种间的膨大期和最大膨大期出现的时间也有差异，粉葛栽培品种的筛选的一个目的就是找到能在第一年就出现最大膨大期的类群；另外，植物在不同时期，地上部分与地下部分的“源库”存在转换关系[16]，立秋以后，葛的地上部分的光合产物逐渐向地下部分转移，但我们采挖葛根时，地上部分还无衰落迹象，葛的地上部分的光合产物向地下部分转移还没完全完成，同时，粉葛品种对低温的敏感差异会导致其物质转移程度的差异，这也会对产量与相对叶绿素含量的相关性产生影响；“产量与相对叶绿素含量呈负相关”也提示我们：在葛根生长后期尤其在葛根膨大期，要控制氮肥施用量[17]，以防植物徒长.

栽培试验结果表明，在相同栽培条件下，不同种质的粉葛的产量差异较大.如湖南5号粉葛的亩产量为1 855 kg，而云南蒙自粉葛的亩产量只有630 kg；陈元生等[11]曾对36份药葛种质资源进行了筛选研究(2年生，种植密度为400株/667 m2)，结果表明，在19个粉葛品种中，亩产最高的是春桂葛根(4 257 kg)、最低是苗山糯粉葛(2 255 kg)；杨苗[12]对6个不同品种的粉葛进行了2年的比较栽培研究，在6个品种中，产量最高的是大粉葛，亩产为(按667株算)3 422 kg，产量最低的是大圆葛，亩产为(按667株算)1 241 kg.由此可见，高产粉葛品种的选育具有重要的现实意义.

相同种质的粉葛，在不同栽培条件下产量差异也较大.杨苗对相同品种的粉葛进行了不同土壤条件的比较栽培研究(Ⅰ号样地：贫瘠且地势高陡的黄土地，Ⅱ号样地：肥沃且地势平坦的黑土地)，结果显示：大粉葛在Ⅰ号样地的亩产为580 kg，在Ⅱ号样地的亩产为3 422 kg；大圆葛在Ⅰ号样地的亩产为207 kg，在Ⅱ号样地的亩产为1 241 kg；小粉葛在Ⅰ号样地的亩产为354 kg，在Ⅱ号样地的亩产为2 301 kg，可见，土壤肥力和水分补给也是影响产量的重要因素，据报道，施钾能提高甘薯块根膨大期的块根膨大速率峰值、块根干重积累量和单株干物质积累量，降低地上部茎叶重量与地下部块根重量的比值(T/R)[16]，这在葛根栽培中也是适用的.本试验研究和陈元生等的研究均采用了横峰2号粉葛做试验材料，本试验研究的亩产量是1 806 kg，陈元生等的研究的亩产量是4 044 kg，比较而言，我们的产量较低，跟只种一年、爬地种植有关，此外，因2014年雨水过多，而种植地块排水沟不够深，使葛根产量普遍偏低，同时，冬天下雨时，日照量和气温都会比晴天低，从而影响植物的光合作用[18].总之，葛根产量受栽培品种、栽培技术、立地条件、管理措施等因素影响较大.在栽培管理中，整地、起厢作垄、搭架、中耕除草、施肥、除顶和修剪控藤等措施，能有效提高鲜葛产量.

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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

基金项目:植物学湖南省高校“十二五”重点建设学科委托项目(ZWX2014-3)；民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室委托项目(HHUW2011-63)和开放基金项目(YYZW2014-6).

作者简介：刘良科，1963年生，男，湖南会同人，教授，研究方向：植物分子细胞遗传学.

中图分类号：Q94

文献标识码：A

文章编号：1671-9743(2016)05-0001-05