桂郁金优良种质的筛选

靳雅惠

(西安外事学院，陕西 西安 710077)

桂郁金来源于姜科植物广西莪术Curcuma kwangsiensis S.G.Lee et C.F.Liang 的干燥块根，是《中国药典》规定的郁金的来源之一[1]，是广西的道地药材，具有活血止痛，行气解郁，清心凉血等功效，主治胸胁刺痛、胸痹心痛等症。桂郁金的主要化学成分为挥发油及姜黄素类，其挥发油的药理作用包括保肝利胆、降血脂等[2～5],姜黄素类的药理作用包括抗肿瘤、抗炎、抗氧化等[6～10]，近年来在临床上得到广泛应用。但长期以来，桂郁金多为人工种植，基因和环境两方面共同作用导致药材品种混杂，品质良莠不齐，桂郁金的良种选育和改良工作未受到应有的关注。由“种质论”可知，生殖细胞染色体上的遗传物质称为种质，影响药效最直接的因素即为种质差异，因此，为了控制桂郁金药材质量，达到“ 药材好，效才好”的目标，亟需进行桂郁金育种研究。笔者研究前期对不同桂郁金种质的产量、挥发油成分及含量、姜黄素类成分及含量进行了考察，并对其遗传多样性进行分析[11～12]，收集了各方面的数据，结果发现，以双重有效成分为指标的桂郁金，在某个角度能称之为优良种质，在其余方面不见得同样有优势，其是否称之为优良种质还有待商榷。比如材料代号广城1的桂郁金，在产量方面优势突出，高达315.0 g，然而其挥发油含量、有效成分含量及姜黄素类成分含量均较低，这类药材虽然能及时供应临床需求，但是不能保证临床疗效，因此不能称之为优良种质。为了筛选出真正具有“内涵”，同时兼有高产的种质，建立桂郁金优良种质的筛选标准尤为重要。

1 材料

50份桂郁金种质前期均来自于广西玉林、邕宁、桂平等地，由广西中医药大学药学院王建教授鉴定均为姜科姜黄属植物桂郁金，即广西莪术块根Curcuma kwangsiensis S.G.Lee et C.F.Liang，集中于3月底种植于邕宁药材基地，11月采挖，并于12月至次年2月进行桂郁金产量、挥发油含量及有效成分含量的测定，于次年3月至4月进行姜黄素类成分含量测定。

2 方法和结果

2.1 桂郁金产量、挥发油含量及有效成分含量、姜黄素类成分含量测定

参考2015版《中国药典》要求对不同种质桂郁金产量进行测定，采用挥发油测定法对桂郁金挥发油进行提取以及GC-MS法分析，姜黄素类成分含量测定采用HPLC法，具体参数见图1、图2所示，方法学考察均符合要求。

按照上述方法，50份桂郁金种质的测定结果如表1所示。由表1、续表1可知，50份不同种质的桂郁金无论在产量还是化学成分(挥发油及姜黄素类)方面均存在着显著的差异性，产量变化范围为35.6～682.3 g,挥发油含量变化为0.25～1.25 mL，挥发油有效成分总量变化范围为21.81%～74.34%，姜黄素类化学成分总量变化范围为1.9635～26.8398μg·g-1。多方面的差异性为优良种质的筛选提供了条件。

表1 50份种质产量，挥发油含量及有效成分、姜黄素类含量测定结果

续表1 50份种质产量，挥发油含量及有效成分、姜黄素类含量测定结果

2.2 桂郁金优良种质筛选标准的确定

张娜[13]曾建立川郁金优良种质筛选标准，成功筛选出了川郁金优良种质，该标准具有一定的实用性。参考川郁金筛选标准并查阅相关文献[14]，根据药用植物良种选育的筛选目标：与对照品种相比产量增加15%以上或者含量增加18%以上，笔者研究确立了更加严格的桂郁金优良种质的筛选标准：产量比对照品种提高15%以上且含量比对照品种提高18%以上。笔者研究以50个桂郁金种质的平均产量和平均含量作为对照品种的产量和含量标准，最终确立的桂郁金优良种质筛选标准如表2所示。

表2 桂郁金优良种质筛选标准

表2注释如下：

平均化学成分总量：

挥发油类=挥发油平均含量×桂郁金平均产量/100×挥发油有效成分平均含量

姜黄素类=总姜黄素类成分平均含量×桂郁金平均产量

目标化学成分总量：

挥发油类=挥发油增加18%后的含量×桂郁金增加15%后的产量/100× 挥发油有效成分增加18%后的含量

姜黄素类=总姜黄素类成分增加18%后的含量×桂郁金增加15%后的产量

①：挥发油增加18%后的含量

②：桂郁金增加15%后的产量/100

③：挥发油有效成分增加18%后的含量

④：总姜黄素类成分增加18%后的含量

各种质化学成分总量：

挥发油类=挥发油含量×桂郁金产量/100×挥发油有效成分含量

姜黄素类=总姜黄素类成分含量×桂郁金产量

在计算各种质挥发油化学成分总量时，为了避免桂郁金产量极高而挥发油有效成分含量或者挥发油含量极低，导致化学成分总量出现假阳性现象，筛选出高产却不高质的种质，故要求各种质挥发油含量×挥发油有效成分含量≧①×③，即大于等于0.45，同理，要求各种质姜黄素类成分含量≧④，即大于等于16.35。

小结：桂郁金优良种质筛选标准：

(1)挥发油类化学成分总量≧0.84、桂郁金产量≧188.75g、挥发油含量×挥发油有效成分含量≧0.45;

(2)姜黄素类化学成分总量≧3.09、桂郁金产量≧188.75g、姜黄素类成分含量≧16.35;

(3)挥发油类化学成分总量≧0.84、姜黄素类化学成分总量≧3.09、桂郁金产量≧188.75g、挥发油含量×挥发油有效成分含量≧0.45、姜黄素类成分含量≧16.35。

2.3 桂郁金化学成分总量结果

对收集的50份桂郁金种质按照化学成分总量筛选标准进行化学总量计算，结果如表3所示。挥发油类化学成分总量变化范围为0.03～3.36，姜黄素类化学成分总量变化范围为0.10～13.9，由于7个种质未检测到姜黄素类成分，故化学成分总量为零。

表3 50份不同的桂郁金种质化学总量结果

2.4 桂郁金优良种质筛选结果

依据桂郁金优良种质筛选标准以及表3中的数据，筛选化学成分总量大于目标化学成分总量并且产量高于平均产量15%的种质，筛选结果如表4所示。由表4可知，第Ⅱ列挥发油类化学成分总量大于等于挥发油类目标化学成分的共有D24、C78、药用2等11个种质，第Ⅲ列挥发油含量乘以挥发油有效成分含量大于等于0.45的共有C16、C84、D9等12个种质，第Ⅳ列姜黄素类化学成分总量大于等于姜黄素类目标化学成分的共有C39、C78、药用2等9个种质，第Ⅴ列姜黄素类成分含量大于等于16.35的共有B101、玉15、C16等18个种质。满足第Ⅲ列条件或者满足第Ⅴ列条件的种质，均为桂郁金高质种质，共24个。第Ⅰ列产量高于平均产量15%共有C104、广城1、B50等12个种质，为桂郁金高产种质。C104产量最高，D24挥发油含量最高，C16有效成分含量最高，B71姜黄素类成分含量最高。满足筛选标准(1)的种质有C104、C88、A81、C16、药用2、C78共6个,这类种质在产量及挥发油方面具有优势；满足筛选标准(2)的种质有C104、C88、C16、C39、D20、药用2、C78、B14共8个，这类种质在产量及姜黄素类成分方面具有优势，满足筛选条件(1)或条件(2)的种质均为桂郁金优良种质，共9个；满足筛选标准(3)的种质有C104、C16、药用2、C78共4个，这类种质在产量、挥发油方面及姜黄素类成分方面具有优势，为桂郁金较优良种质，对这4个种质的产量、挥发油化学成分总量和姜黄素类化学成分总量进行比较，发现材料C104的产量最高，同时挥发油类化学成分总量和姜黄素类化学成分总量最高，为桂郁金最优良种质。

表4 桂郁金优良种质筛选结果

3 讨论

笔者研究是对前期工作的总结和抽象，以产量和挥发油、姜黄素类化学成分总量为指标，建立了桂郁金优良种质的筛选标准，利用该标准对50份不同种质桂郁金进行分析，使研究所得庞杂的数据变得清晰直观，共筛选出9个优良种质，1个最优良种质，12个高产种质，24个高质种质。值得关注的是，材料药用1的挥发油有效成分总量高达73.98%，比平均值高出了32.79%，然而其产量却仅有46.5 g，较平均产量低了71.67%，有效成分总量与产量差异显著，导致化学成分总量优势减退，再比如材料B71的姜黄素类化学成分含量高达26.8205 μg·g-1，为平均值的1.94倍，其产量却只有45.8g，姜黄素类化学成分总量大幅降低，对于这一类桂郁金高质种质，提示我们今后能否借鉴新的栽培技术，如地膜覆盖、套袋技术等，对田间管理、施肥条件(类别、剂量、时间)、种植间隔距离等方面进行考察，力争在产量方面取得较大突破，使高质种质转变为兼具高产的优良种质。材料B50的挥发油有效成分含量高达67.96%，同时产量也较高，为204.8 g，其挥发油含量却只有0.33 mL，占平均值的56.90%，这可能是由于水蒸气蒸馏过程中损失了一部分挥发油，提示我们今后是否可以优化挥发油提取工艺，采用超临界CO2提取等方式，使挥发油提取完全，尽可能减少挥发油的损失，使其高产高质的优良性状可以表现出来。对于广城1等这一类高产种质，继续进行3～5 a的观测与试验，来进一步确认其有效成分含量是否达到筛选标准，尽可能减少由于试验误差而遗漏的优良种质，确保实验的准确性及优良种质的实用性。材料D20产量高，挥发油有效成分总量为63.99%，和目标含量65.77%较接近，对于这一类种质，提示我们今后利用更为先进的质谱图库进行解析，计算化合物含量，或者在2～3 a大周期内检测其是否出现化学成分多样性变异，来鉴定其是否为桂郁金优良种质。