蓝靛果忍冬资源的研究现状与利用对策
2020-07-01臧丹丹范丽莉邵玲玲赵恒田周克琴
臧丹丹,范丽莉,邵玲玲,赵恒田,周克琴
(中国科学院 东北地理与农业生态研究所,黑龙江 哈尔滨 150081)
0 引 言
蓝靛果忍冬(LoniceracaeruleaL.var.edulis Turcz.ex Herd.),忍冬科忍冬属多年生灌木,又称蓝靛果、蓝果(忍冬),俗称黑瞎子果、草甸子果、羊奶子、山茄子等,在我国主要分布在东北林区和新疆阿尔泰地区。蓝靛果的果实为小浆果,因其富含花青素[1]、有机酸、维生素及其它生物活性物质,而被称为“第三代水果”。蓝靛果忍冬开花期一般在5-6月,果实成熟期在7-8月,果实可以鲜食或加工[2-5]。蓝靛果忍冬的叶片具有一定的保健作用,其提取物含有桃叶珊甙、花青素苷、芸香苷和儿茶酸等成分,具有降低血压、抗癌、抗病毒、治疗肝损伤等功效[6-9]。
1 蓝靛果忍冬分类、生境和分布
1.1 蓝靛果忍冬分类
根据中国植物志记载,蓝靛果忍冬,为忍冬科,忍冬属,蓝果亚组植物,本亚组仅1种。由于该种在我国不同省份均有生长,而且因不同地区气候、地理环境等因素,导致种的形态发生变异,根据其不同的形态特点常以变种或者变型来区分[10],但种的变异是一个循序渐进的过程,所以中间过渡类型的种的形态变异程度难以辨认,目前的分类基本上认为我国存在两个变种,分别为蓝靛果忍冬(变种)和阿尔泰忍冬(变种),主要可以通过果形、花药和花冠长来区分。蓝靛果忍冬(原变种)果形为圆形,花药与花冠等长;蓝靛果忍冬(变种)果形为椭圆形,雄蕊的花丝上部伸出花冠外;阿尔泰忍冬(变种)果形为椭圆形,雄蕊较短,仅花药微露出花冠。
目前由于蓝靛果忍冬形态的差异,导致在对其进行命名时,不同的专家对相同的品种观点不一致,以致蓝靛果的分类不统一。究其原因,主要是蓝靛果变异显著,各位专家对相同品种的观点和见解不一致,而且不同专家对于同一品种起源、进化、演化持不同的观点,有时即使不同专家的见解相同,但由于方法、手段的异同,最终的分类结果也有差别,这种现象在蓝靛果忍冬品种分类上屡见不鲜。国内对蓝靛果忍冬的命名也很混乱,由于各位学者所持观点不一致、地域发展不平衡、各地区气候环境的异同,各地区对品种的认知程度不同,加之不同的风俗习惯、不同的方言等,造成了名称混乱的现象[5,11-12]。
针对上述现象,应该采取相应的对策:规范整理蓝靛果的品种学名,确定一个品种一个学名,对于同一品种的多个学名,仔细查找相关文献及资料,以最早发表的学名为准,摒弃之后的学名;每种品种应建立种质资源圃,整理出品种志,明确品种的名称。
1.2 蓝靛果忍冬分布与生境
野生蓝靛果忍冬主要生长在北半球北部,包括日本的北海道、俄罗斯堪察加半岛、朝鲜北部、中国、加拿大等国家[5]。在我国集中分布在东北林区和新疆阿尔泰地区,而华北、西北、西南和内蒙等地区也有零星分布[13]。蓝靛果忍冬(变种)广泛分布于黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区、河北省、山西省、宁夏回族自治区、甘肃南部、青海省、四川北部及云南西北部,阿尔泰忍冬(变种)一般分布于新疆各地区[14]。
黑龙江省是蓝靛果忍冬的主产区,野生资源主要在大兴安岭、小兴安岭、张广才岭、老爷岭、完达山脉和附近林区分布[15]。蓝靛果忍冬在大兴安岭地区主要生长于塔河、十八站、多宝山、呼中;在小兴安岭地区主要分布于带岭、翠峦、乌伊岭、双丰、桃山、沾北林业局;在哈尔滨市的周边亚布力、大青山、松峰山、方正、清河、延寿、苇河也有分布;佳木斯地区以桦南县孟家岗、勃利县红星林场、吉兴河林场、朝阳林场、饶河线堪达岭、大通河地区、五一农场、八五五农场、东方红地区分布为主;在牡丹江周边的莲河林场、华树河林场、绥阳、穆棱、海林县、宁安县牛心顶等地区也有广泛分布。目前蓝靛果忍冬人工栽培量较少,野生资源量不稳定,随着人们生活水平的提高,人们对蓝靛果忍冬的需求量与日俱增。
蓝靛果忍冬抗寒性较强,其休眠期能抵御-50℃的低温,但休眠期较短,在温暖地区种植冬季容易发生冻害[16-17]。蓝靛果忍冬多生长于林中空地或沼泽边缘,虽喜湿但土壤过湿则增加其死亡率,对土壤pH值要求不严格,在温度、光照等外界环境相同的条件下,适当提高土壤含水量,有助于增加蓝靛果果实的果粒大小[18-19]。
2 蓝靛果忍冬育种栽培及加工
2.1 蓝靛果忍冬育种进展
俄罗斯是开展蓝靛果忍冬育种比较早的国家,从1938年开始西伯利亚园艺研究所开始对勘察加忍冬(LonicerakamtschaticaPojark)、宽叶蓝靛果忍冬(Lon-iceraturczaninowiiPojark)和阿尔泰忍冬(LoniceraaltaicaPall)这三个野生品种蓝靛果进行人工繁育。1960年开始对其进行杂交选育及培育优良杂交后代。20世纪80年代初,俄罗斯对培育的新品种进行繁育、优化栽培技术及果实应用方面的研究[20-21]。目前,俄罗斯对蓝靛果忍冬育种的研究最系统和深入,主要育种目标是选育具有越冬性强、早熟、果实酸甜适口、丰产、大果、成熟期一致、不落粒及黄酮等主要活性物质含量高的优良品种,现已选育出许多优良品种[13,22-24]。
自2006年以来,中国科学院东北地理与农业生态研究所引进俄罗斯品种资源82份,包括31份早熟品种、33份中熟品种和18份晚熟品种。对引进的国内外蓝靛果忍冬种质资源进行了评价,筛选出适合黑龙江省栽培的优良蓝靛果忍冬品种“中科蓝1号”,并已通过国家新品种审定。中科蓝1号品种的主要特性是:果实大,茄形,单果重1.2~1.5 g,果实含糖量、可溶性固形物含量高于野生种,熟期一致性好,着果性较好,落果性适中,4年生产量达到4 500~7 500 kg·hm-2。
东北农业大学在蓝靛果忍冬的育种与改良方面也有深入研究[12],现已育成易落果品种“海参崴”、不易落果品种“蓓蕾”、“邱雷姆”、“娜雷姆”、“蓝精灵”等品种,其中以“蓓蕾”最有名气,并通过黑龙江省新品种审定。“蓓蕾”品种:椭圆形,个大整齐,底部钝尖,平均单果重0.8 g,味酸甜,略带苦味,不落果,熟期比较一致,耐运输,适合鲜食和加工。
2.2 蓝靛果忍冬人工繁育技术
目前蓝靛果忍冬的人工繁殖技术成熟,主要包括蓝靛果忍冬无性系[25]、嫩枝扦插、硬枝条扦插、种子扩繁等繁育方式。
2.2.1 组培繁殖技术。采集蓝靛果忍冬休眠枝条,水培至腋芽萌动,取刚刚萌动的腋芽做外植体,用流水冲洗3 h,放到超净工作台备用;无菌操作时用75%的乙醇处理10 s,再用0.1%的氯化汞溶液处理5 min;每次外植体经过酒精与氯化汞消毒后均用无菌水冲洗4~5次,用无菌滤纸吸干表面水分,接种到经过灭菌的试管内培养基表面进行培养。组培室内培养温度为(24±2)℃,光照时间为12 h·d-1,光照强度为2 700 lx。
将无菌材料继代到分化培养基中进行增殖培养,约10 天后茎基部膨大,有瘤状物出现,周围慢慢形成丛生芽;叶腋中也分化出芽,25天后增殖苗达到分化高峰期,布满整个容器。 将3~4 cm高的增殖苗转接到生根培养基中,9天后就可诱导出不定根, 11~12天即可长出较完整的根系,形成完整植株。
生根培养基:MS+15 mg·L-1NAA+25 g·L-1糖
分化培养基:MS+2 mg·L-16BA+0.3 mg·L-1IBA+2 mg·L-1GA3+25 g·L-1糖
2.2.2 嫩枝扦插繁殖技术。选择无病虫害且至少含有两对对生叶片的枝条,将枝条下端剪成马蹄形,枝条长度以10 cm为宜,蓝靛果忍冬枝条的顶部、中部和基部都可用来扦插[26-27]。将剪好的嫩枝底部放入含有0.25 mg·L-1的NAA水溶液中浸泡4 h,以增加其生根率。在扦插前对嫩枝进行消毒处理,取枝条根部,将其浸泡在含有500倍的多菌灵的液体中,之后再进行扦插。扦插过程中,要将2对对生的叶片裸露在苗床外面,不能将叶片插在土里,扦插之后进行保湿处理,在苗床上方扣上塑料棚及遮阳网,以免嫩枝由于温度高失水多,从而提高蓝靛果嫩枝扦插成活率。
2.2.3 硬枝条扦插繁殖技术。优先选择无病毒硬枝条,硬枝条应无检疫性病虫害、根系良好、枝条充实、粗度较均匀、芽眼饱满、皮部光滑。根据栽植计划,提前取出贮存中的硬枝条,把硬枝条(指根部以及大部分主干) 放置在流动的清水中1~2 d。栽前剔除死株、损伤株和有病虫危害的硬枝条; 适当修整根系,保留新鲜健全的所有短须根,须根如果较长,只剪留10~15 cm即可; 剪掉顶端干枯及坏死部分。硬枝条按干径粗度、高度等相对一致的规格进行分级后栽植。栽植时,可将硬枝条放入适当浓度的杀菌剂、生根剂与泥土的混浆内蘸根后定植。
2.2.4 种子扩繁技术与病虫害防治。种子扩繁主要是选好播种时间,选择优良的蓝靛果忍冬种子,播种在土质疏松、透气保水性良好、肥沃的土壤中[28]。
蓝靛果忍冬在培育过程中,发生的病虫害不多。病害方面主要包括:幼苗立枯病、叶枯病及白粉病等;为治幼苗立枯病可浇水喷施800~1 000倍液代森铵水溶液,为治叶枯病可用生石灰与赛力散按9∶1 混合喷施,为治白粉病可用 25%粉锈宁可湿性粉剂2 000倍液喷施。
虫害方面主要包括:蚜虫类、黑刺粉虱和毛虫类等。可用10%吡虫啉可湿性粉剂2 000倍液喷杀蚜虫;用 25%扑虱灵可湿性粉剂4 000倍液喷杀黑刺粉虱;用10%氯氰菊酯乳油1 500~2 000倍液喷杀毛虫类等[29-31]。
2.3 蓝靛果忍冬加工利用
蓝靛果忍冬果实富含VB1、VB2、VPP和VC等多种维生素和氨基酸,尤其是VPP含量高出其他水果近百倍[32],而且蓝靛果忍冬必需氨基酸占总量的40%左右,因蓝靛果忍冬具有较高的营养和保健价值,在俄罗斯、日本、加拿大等发达国家深受当地人们的喜爱[13,33]。
蓝靛果忍冬的果实酸甜,略有苦味,可鲜食,也可提取花青素、酿酒和饮料等[34-36]。在日本和俄罗斯已有蓝靛果色素饮料面世[37-38]。在我国,野生蓝靛果忍冬发酵制酒及饮品制作工艺已成熟并投入生产,在黑龙江省和吉林省等地区已经成立了蓝靛果酒厂[39],延边州汪清县建立了果酒厂,成立了蓝靛果酒业及饮料业、果品等有限公司,其中以勃利县蓝宝酒业公司为代表,目前已生产出蓝靛果干红、红酒等产品[5]。黑龙江省尚志市绿野浆果有限公司是一家专门提取蓝靛果忍冬花青素的企业;蓝靛果忍冬的果汁深红色、着色力极强,除配制饮料、酿酒外,还可以提取天然红色素。延边大学天然植物制品研究所已成功研制出“高品位蓝靛果红天然色素”[8]。
3 蓝靛果忍冬育种栽培加工存在的问题与对策
3.1 育种的问题与对策
我国蓝靛果忍冬种质资源虽然丰富,但对其系统研究相对较晚,目前蓝靛果育种研究的现状是品种分类不统一、起源不明确、分布情况掌握不全面、缺乏遗传多样性分析、品种间生物学特性不清楚,而且对于现有品种没有系统的归纳总结,对于生物学特性认识混乱[24]。我国蓝靛果忍冬育种工作还处于起步期,只做了一些资源调查、优株筛选、品种引进和少量的杂交育种,从整体上看蓝靛果忍冬育种工作还存在很多问题以待解决:(1)蓝靛果忍冬种质资源调查虽然已经进行过,但还不够深入,资源的收集、整理、保存和利用还缺乏计划性,对资源的研究工作缺乏连续性,不够系统。(2)目前蓝靛果忍冬的人工栽培技术成熟,主要包括蓝靛果忍冬无性系、水平压条、嫩枝扦插等繁育方式,与蓝莓、越橘等小浆果相比较,选育出耐储运、果实软硬程度和成熟期一致的大果品种较少,缺乏多样性的良种。(3)蓝靛果忍冬生产发展趋向机械化管理,在这方面的育种工作落后于生产发展的需要。(4)蓝靛果忍冬育种工作及遗传理论的研究还相当薄弱。由于上述问题,目前蓝靛果忍冬育种工作与其他果树相比育种水平还处于落后阶段,尤其是蓝靛果忍冬遗传育种的理论研究。
随着人们对蓝靛果忍冬的认识和关注程度的不断提高,栽培的区域和面积正在不断扩大,育种目标也越来越来高,主要有以下几点:(1)较强的气候适应性,既能在寒冷地区栽培,又能在温暖地区栽培,适应我国南北气候差异大的特点。(2)找寻抗性育种资源,研究抗性基因遗传规律以提高育种效率。(3)培育适于机械采收和加工的高品质蓝靛果忍冬品种。
3.2 栽培生产的问题与对策
3.2.1 栽培密度不合理。忽视品种特性,不能对种植密度进行准确测量,影响蓝靛果忍冬产量和质量。蓝靛果忍冬在生长发育过程中会逐渐成熟,进而所需的营养成分和空间会持续增加,所以在对蓝靛果忍冬栽培时,应考虑其生长所需空间并预留出来,以免影响其后续生长及结果率。
3.2.2 品种较杂。不经过品种试验和登记审定,随意推广国外品种。目前,国内一些企业和科研单位从国外引进一些蓝靛果忍冬品种,在不经过充分试验的情况下随意推广苗木,这将给生产带来很大的风险和危害。很多国外的品种并不适合我国栽培,尚存在很多问题,所以绝不能随意把国外品种引进后,随意编个名字就推广,必须经过多年布点试验,经相关部门登记审定后方可推广,否则后患无穷。
3.2.3 农药使用过量。随着农药工业的不断发展,新产品的投放逐年增加,农药对果对病虫害的防治起到了重要作用。但是由于缺乏对农药药性及药效的了解,喷施量少时达不到所需要的防护作用,喷施量多时可造成果树落花落果及死亡,所以在蓝靛果忍冬培育过程中农药的使用要适当。
3.2.4 果园建设不规范。由于蓝靛果忍冬为喜湿树种,所以在果园规划中,蓝靛果忍冬树上方需规划一定庇荫树,保证郁闭度在0.2~0.3,以确保不至于过晒,过晒会使蓝靛果叶片萎蔫,时间长则造成死亡;另外蓝靛果忍冬随着生长会萌发大量枝条,若没有提前做好规划合理修剪,会导致蓝靛果的光照及通风性降低,从而降低蓝靛果忍冬产量[28]。
3.3 加工问题与对策
目前对于蓝靛果忍冬的加工与利用主要集中在花青素提取、天然红色素提取、酿酒及饮料等几个方面,现行的技术对花青素等有效活性成分的损伤较大,所以迫切需要研制蓝靛果忍冬精深加工食品,开发蓝靛果忍冬深加工新品种,利用先进的烘干、冻干食品加工工艺和技术,对生鲜产品进行深加工,打造自主品牌的新型蓝靛果忍冬产品,比如果干和果酱等高附加值产品,蓝靛果忍冬深加工对蓝靛果忍冬活性成分等进行多元化利用,通过各种技术加工蓝靛果忍冬使其价值和功效大大提升。
因蓝靛果忍冬丰富的营养价值和附加值,其市场价格普遍高于苹果、香蕉等第一、二类水果。人们对食品的要求正在从温饱向品质、安全、健康方向转型。而且,国家正在大力倡导农业供给侧结构性改革。对于蓝靛果产品终端利用产业链有以下建议:首先以速冻、真空包装等方式将有机蓝靛果忍冬推向市场,获得更高百姓认知度;蓝靛果忍冬花青素价格高,但目前企业产能较低,深加工能力不足,应逐步推出蓝靛果忍冬饮料、果酒、花青素等加工产品,在符合行业标准的质量下进行生产加工,陆续开展连锁经营,提高产品的覆盖面;将科研院所和高校与小浆果精深加工相关的研究成果运用到企业中,并吸取发达国家对小浆果气调贮藏、真空冷冻干燥、膜分离、超临界流体萃取等先进技术,完善蓝靛果忍冬食品、药品、医疗保健和化妆品等产业链[40];最后,政府可通过助推龙头企业上市、发行股票债券、给予贷款补贴、降低贷款利率等方法,帮助解决企业融资困难的问题。
4 蓝靛果忍冬产业前景展望
蓝靛果忍冬野生资源丰富,但野生果树生长区域不集中,造成野生资源分散;由于蓝靛果忍冬的果皮薄等原因,造成在运输过程中不耐储运;因为蓝靛果的果实小且软、没有机械化采收设备,造成人工采收难度大、成本高、资源利用率低[41]。以吉林省延边州为例,蓝靛果忍冬在其境内大概有3 700 hm2左右分布,但实际采购量只有260 t[42],所以应该加强对蓝靛果忍冬野生资源的保护和利用、起草相应的管理办法、加强种质创新、建立蓝靛果忍冬科研队伍。
蓝靛果忍冬因其稀有、名贵、污染少、风味独特且具有滋补和药用价值,从而深受国内外市场的欢迎,具有“第三代水果”之称[43]。目前我国野生蓝靛果忍冬品种较少,大多从国外引种,应加大蓝靛果忍冬保护种质资源及育种的投入,从而扩大蓝靛果忍冬栽培生产。在食用方面,缺乏食品认证,只有食品认证安全才能推向市场,走上百姓餐桌,进而提高经济效益;在加工方面,产品现有加工技术对于有效成分损失较大,缺乏精深加工产品,在蓝靛果精深加工方面应进行大力研究;在推广方面,没有品牌效应,缺乏龙头品牌,宣传力度弱,百姓认可度低,应在农户中大量宣传、加大种植面积,另外与企业直接对接,加大产品宣传力度,整合资源、提高龙头产品的品牌效应;在采收方面,目前主要依靠人力,缺乏机械大规模采收,在机械设计方面应提高科研设计水平,设计出适于机械采收蓝靛果的机械,降低人力物力的成本,从价格上让百姓更容易接受;在育种方面,选育进展缓慢,缺乏优良品种,应大量培育大果型、口味佳、果皮厚、成熟期一致的品种,并与机械采收相结合,加大推广栽培面积;在种植方面,农户应与企业沟通了解企业的需求量,从而进行大规模种植,以免供大于求,企业应广泛掌握市场需求,积极与农户合作,加强收购力度,从根本上解决双方的顾虑,加快蓝靛果忍冬产业发展,同时对蓝靛果忍冬进行大力宣传[24]。在产业方面,蓝靛果加工企业较少而且规模小,没有上规模的龙头企业,绝大部分是小型企业、作坊式加工厂等。产品加工企业的规模小,无技术创新及设备更新的能力,也是制约蓝靛果产业发展的因素之一,所以应在加大企业宣传力度的同时,让百姓了解蓝靛果的营养价值,加快蓝靛果产业发展,让蓝靛果早日走进百姓的果篮。