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苦荬菜种质资源及其开发利用现状

2018-01-18胡远彬梁小玉

中国草食动物科学 2018年1期
关键词:种子研究

胡远彬,梁小玉,季 杨,易 军

(四川省畜牧科学研究院,成都 610066)

随着人们饮食结构的调整及生活观念的转变,绿色、天然、营养、保健的食品日益受到人们的青睐。苦荬菜作为一种有着悠久历史的药、食、饲多用植物,不仅是我国草牧业及生态养殖业发展所需的重要草种,又符合当前人们对食品的多样化需求,其研究价值与应用价值越来越引起人们的关注。苦荬菜(Ixeris polycephala)属菊科苦荬菜属一年生或越年生草本植物,别名山莴苣、苦菜、鹅菜、凉麻等,具有适应性强、耐寒、耐旱、耐酸碱等生物学特性,分布广泛。我国苦荬菜野生资源丰富,但其总体研究水平不高,尚处于起步阶段,研究主要集中在种质资源、品种选育、栽培管理技术和开发利用方面。因此,本文仅就上述几方面的研究进展进行综述,旨在为深入研究、合理开发利用苦荬菜资源提供参考。

1 苦荬菜种质资源研究

1.1 分布

苦荬菜是菊科植物,其划分归属不统一,本文采用《中国植物志》(1997)分类法将其归为狭义苦荬菜属。苦荬菜原产欧洲、中亚[1],主要分布在中国、日本、朝鲜、印度、越南及俄罗斯等国。苦荬菜有野生型和栽培型,我国苦荬菜野生资源丰富,主要分布在黑龙江、四川、江苏、甘肃、贵州等地,多生长于荒山、丘陵、坡地、路旁、田埂上。栽培型由野生型驯化选育而来,多属于凉麻种,已在内蒙古、黑龙江、吉林、河北、山西、江苏、浙江、湖北、广东、安徽、四川等地大面积推广种植[2]。

1.2 遗传多样性研究

苦荬菜存在丰富的遗传多样性,在形态学、细胞学及分子水平方面均有研究。斯日古楞等[3]比较了2个苦荬菜品种的农艺性状,发现引进苦荬菜品种的株高、茎粗显著高于本地品种。杨伟光等[4]研究表明,早熟和晚熟苦荬菜的单株叶片数、叶长、叶宽、茎叶比、株高和叶片形态存在显著差异。班骞等[5]研究表明,不同苦荬菜种质资源表型存在广泛变异,不同材料间差异主要来源于株高、茎粗、叶长、叶宽和小花数。高召兰等[6]通过叶表皮微形态的光镜观察,将广义苦荬菜属植物分为4种类型,为该属的分类提供了新的证据。王长山等[7]通过染色体数目和核型分析表明,早熟苦荬菜和晚熟苦荬菜染色体数目均为2n=2x=18,没有差异;早熟苦荬菜核型公式为2n=2x=2m+12sm+4st,晚熟苦荬菜核型公式为2n=2x=16sm+2st,存在差异。Nakagawa 等[8]对小苦荬菜的微卫星进行了研究,成功划分了7个微卫星位点。班骞等[9]通过SRAP分子标记,检测出苦荬菜具有较为丰富的遗传多样性,其多态性位点率达88.60%;栽培驯化新品系与品种亲缘关系较近,其遗传多样性水平略高于品种,野生种的遗传变异水平远高于品系与品种。同年,作者利用EST-SSR和SRAP标记技术,筛选出3对EST-SSR和2对SRAP核心引物,并建立14个苦卖菜品种(系)指纹编码,每个品种(系)都有一副特异分子身份标准指纹模式图[10]。

1.3 品种选育

我国苦荬菜育种工作起步相对较晚,20世纪80年代采用传统的常规育种方法已育成且登记品种有龙牧苦荬菜、公农苦荬菜和蒙早苦荬菜。近年,李红等[11]利用系统选育法育成了龙牧10号苦荬菜。目前,诱变育种是世界上普遍应用的先进育种方法之一,国内已经对苦荬菜诱变育种进行了探索。刘丽等[12]利用返回式卫星搭载苦荬菜干种子,研究了空间飞行和γ射线辐照对苦荬菜根尖细胞的遗传学效应,结果表明,与地面对照组相比,种子空间飞行可促进种子根尖细胞的有丝分裂;而γ射线则抑制其根尖细胞的有丝分裂,且随着辐照剂量增加其有丝分裂指数逐步下降,说明空间飞行和γ射线辐照均能诱导根尖细胞产生微核、染色体断裂、染色体粘连、落后染色体、游离染色体、桥等畸变,但γ射线诱发畸变的频率明显高于空间飞行的致畸率。张月学等[13]的研究结果也表明,太空诱变提高了苦荬菜种子根尖细胞有丝分裂指数,出现了多种类型的染色体变异,且早熟苦荬菜对诱变的敏感性大于晚熟苦荬菜。唐凤兰等[14]利用空间飞行和60Co-γ射线分别处理了苦荬菜干种子,并比较分析了其M1代与对照组的7个主要农艺性状和品质构成因子,发现诱变处理均能显著提高苦荬菜MI代的发芽率、发芽势、株高、产量、粗纤维和粗蛋白含量(P<0.05);空间飞行和60Co-γ射线20 Gy处理的后代作为育种材料最好,为辐射诱变育种进一步应用于生产提供科学依据。

2 苦荬菜栽培技术

2.1 繁殖方式研究

2.1.1 种子繁殖 苦荬菜生产中普遍采用种子繁殖。苦荬菜种子为瘦果,稍扁、褐色、纺锤形或椭圆形,种子有冠毛[15],大部分果实的冠毛露出时最适宜采种。苦荬菜为小粒种子,寿命较短,贮藏时适宜条件对提高种子的活力具有重要意义。刘计权等[16]的研究结果表明,苦荬菜种子贮藏11个月时的生活力仅为17.7%,储藏5 d时的生活力高达94%,生产中最好随采随播。韩玉竹等[17]研究表明:贮藏温度和种子含水量均对苦荬菜种子活力有显著影响,贮藏温度-15~15℃时种子活力相对较高,贮藏温度25℃、含水量0.98%~3.27%的种子发芽率(30.0%~34.7%)显著高于含水量 6.94%的发芽率(14.0%)。也有研究表明,播种前进行种子处理可提高种子发芽率,GA3、100 mg/L IBA和2%KMnO4溶液有利于种子发芽[16,18]。

2.1.2 组培快繁技术 苦荬菜可以通过组织培养进行快速扩繁。陶静等[19]以苦荬菜叶片为外植体,用正交设计方法筛选出最佳愈伤组织的诱导培养基为MS+2,4-D 1.5 mg/L+6-BA 1.5 mg/L+NAA 1.0 mg/L+IBA 1.5 mg/L+KT 1.5 mg/L,最佳分化培养基为MS+2,4-D 0.2 mg/L+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L+KT 0.5 mg/L,诱导不定芽生根最优培养基为1/4MS+IBA 0.1 mg/L。高春雨[20]确定了最佳继代培养基MS+2,4-D 1.0 mg/L+6-BA 0.5 mg/L,再生植株诱导生长培养基MS+NAA 1.0 mg/L+6-BA 1.0 mg/L。苦荬菜组织培养再生体系的建立,为以后苦荬菜快速繁殖提供了技术支持。

2.2 栽培方面研究

苦荬菜在高产栽培、有机栽培、日光温室栽培等方面都有相关研究报道。Noh等[21]研究表明,苦荬菜的产量随着刈割次数的增加而逐渐降低,第1~3次刈割产量分别为46 643、25 212和7 283 kg/hm2,栽培密度30 cm×25 cm时单株产量最高(236.1 g),10 cm×10 cm时单株产量最低(66.6 g)。早熟苦荬菜与晚熟苦荬菜最适宜留茬高度均为20cm,此时产量均最高,分别为29100kg/hm2和 43 950 kg/hm2[22]。刘晓静等[23]研究表明,锐齿栎-苦荬菜复合体系中,苦荬菜株高和地上部分生物量随着锐齿栎群落郁闭度和苦荬菜种植密度的增大而明显下降,在宝天曼地区苦荬菜适宜在中低郁闭度锐齿栎林下推广种植。周万福等[24]发现,大庆地区苦荬菜主要病害有立枯病、霜霉病、白粉病、锈病、白绢病、病毒病,其中对产量及品质影响最大的是苗期的立枯病和成株期的锈病,且已明确这两种病害的病原菌种类。浙江青田县推广“大棚苦荬菜与水稻”水旱轮作模式,苦荬菜产量67 500 kg/hm2,水稻产量7 500 kg/hm2,每公顷净收入202500元。

3 苦荬菜开发利用现状

3.1 药用现状

苦荬菜入药始载于《神农本草经》,全草、根、花、种子均可入药,其味苦、性微寒,作中药败酱使用已有较长历史。我国民间苦荬菜水煎后内服可治疗急性咽炎、急性扁桃体炎等急性呼吸道感染病,与白酒同煮治疗产妇急性乳腺炎;欧洲民间常用白色乳液涂抹在被毒蝎、毒虫叮咬的皮肤以消炎、止痛[25]。现代医疗实践证明,苦荬菜有解痉镇痛、清热解毒、抑制和治疗艾氏腹水癌等功能,对动物尼古丁(烟碱)或卷烟焦油中毒具有独特的解毒功效[26]。苦荬菜含有萜类、黄酮类和酚类等化合物[27-29],国内已制成以苦荬菜与多味名贵中药配伍对结核杆菌有较强抑制作用的治疗各种类型肺结核病、支气管孝喘的中成药胶囊,利用苦荬菜等药材已开发出治疗肝炎、无名肿毒的复方药物[30-31]。

3.2 食用现状

我国食用苦荬菜历史极为悠久,早在春秋战国时期即有食用记载,嫩茎叶可生食、炒食、作汤或做色拉,口味俱佳。苦荬菜营养价值较高,主要成分为蛋白质、糖类、脂肪、维生素,还含有7种人体必需氨基酸。茎叶白色乳汁中含有苦苣菜精、树脂、大量维生素C以及多种黄酮类,长期食用可以防治多种细菌或病毒引起的感染症,提高人体免疫力。研究表明,它是一种极出色的保健食品,深受国际保健食品界重视以及消费者青睐。目前,赵佳[32]已研制出具有减肥降脂效果的苦荬菜奶茶;国内市场上已开发出具有解烟醒酒功能的苦荬菜茶汁、苦荬菜全草保健速溶茶、速冻苦荬菜、脱水苦荬菜等;国外也已开发出了多种苦荬菜保健食品,包括苦荬菜汁饮料、苦荬菜营养饼干、苦荬菜色拉酱、苦荬菜姜汁等[25]。

3.3 饲用现状

苦荬菜叶量大、再生力强、产草量高,营养丰富,粗蛋白含量达21.26%,与紫花苜蓿相近(21.88%)。鲜草脆嫩多汁略带苦味,适口性好,是畜、禽、鱼特别喜食的高产优质青绿多汁饲料,同时具有清热解毒、抗菌消炎、促食欲、助消化等作用。母猪分娩后饲喂新鲜苦荬菜可增加泌乳量,30%鲜苦荬菜代替配合料饲喂断奶仔猪,试验期内增重比对照组提高了16.8%,降低饲料费用24.4%[33]。利用苦荬菜等青绿饲料与精饲料已开发出复合饲草猪饲料[34]。苦荬菜代替部分精料饲喂番鸭,肉质紧凑、口感好,经济效益较好[35];苦荬菜饲喂皖西白鹅,适口性最好,采食速度为241 g/min,平均日增重和产绒量最高,每只分别为 73.09 g 和507 g[36];饲喂蛋鸡产蛋率提高11.2%,节省精料12.3%,降低饲养成本50%以上[37]。苦荬菜养鱼效益显著,30 kg鲜草生产出1 kg左右的草鱼;以苦荬菜提取物作为褐带石斑鱼饲料添加剂,能提高对海豚链球菌的免疫力和抗病力[38]。苦荬菜通过刈割或剥叶鲜喂,可制成青贮料或草粉,也可提取叶蛋白作蛋白饲料。

苦荬菜作为药、食、饲三用植物,开发潜力巨大。我国苦荬菜资源丰富,遍布全国,但对苦荬菜的研究尚属起步阶段。因此,要加强对国内苦荬菜种质资源的收集、保存、鉴定评价及优异资源的挖掘与筛选;深入开展苦荬菜生长发育及逆境胁迫的生理生化、分子生物学等基础研究,阐明其生长发育及抗逆机制,挖掘优良性状和调控基因;同时开展苦荬菜重要活性成分提取、分离及药理作用研究;针对其不同利用价值,采用多种育种手段,培育出满足不同需要的专用型优良新品种,以适应当前农业生产发展和市场的需求。

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