中国主要栽培柴胡的种质类型调查与分析△

张改霞，王晖，2，刘杨，姚入宇，蒋洁梅，王秋玲*，魏建和*

1.中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所 中草药物质基础与资源利用教育部重点实验室/濒危药材繁育国家工程实验室，北京 100193；2.承德医学院 蚕业研究所，河北 承德 067000

中药柴胡始载于《神农本草经》，多作为中药饮片或中成药原料应用，可用于治疗伤寒、疟疾、流行性感冒、肝炎、月经不调、乳房胀痛等疾病[1-5]。《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)2015年版规定的柴胡基原为柴胡BupleurumchinenseDC.和狭叶柴胡B.scorzonerifoliumWilld.[1]。然而，柴胡属植物种类繁多、外形相似[6]，存在较多的近缘易混物种，非专业人士难以区分。柴胡属植物生境适应范围广，多个物种的自然分布区域常常重叠。长期以来，各地区依据当地柴胡资源分布状况，采集当地野生柴胡资源混作柴胡使用，形成了各自独特的用药习惯[6]。目前，野生柴胡品种资源已不能满足市场对柴胡的需求，栽培柴胡由于供应稳定、产量可观，已成为主要来源[7-8]。然而，自20世纪80年代柴胡开始人工栽培以来，易混物种是否已被完全剔除及目前栽培柴胡种质主要类型、来源、资源分布等是何状况，均有待准确调查分析。

本研究采用从业人员访谈和实地调查分析相结合的方法，对主产区栽培柴胡种质进行调查分析，了解主产区栽培柴胡类型、品种、分布和来源等信息；根据对各产区栽培柴胡种质形态观察的结果，总结归纳各栽培种质间的区分特点；根据区分特点将各产区栽培柴胡样品划分为不同类型，为柴胡的后续研究及资源开发利用提供参考。

1 方法

通过查阅文献初步确定实地调查地区；通过电话询问从事药品生产研究的企业或各产区的科研机构，了解柴胡在各省的分布、种植品种、发展历史等基本信息；通过实地走访合作社、种植户，获得新的产地信息，进而增加调查地点。实地走访调查内容包括产区分布情况、栽培历史、栽培品种类型及来源、各栽培类型特点等，并进行标本采集。对栽培柴胡种质间有明显区分意义的性状进行二态性状和多态性状编码赋值，采用SPSS 21.0软件进行统计分析。系统聚类分析采用平方Euclidean距离和组间连接法，将各产区材料分为不同类型。

2 结果

2.1 我国栽培柴胡主产区调查

栽培柴胡主产区种质类型、起源及分布调查结果见表1。从产区当地对柴胡的习惯称谓看，存在“柴胡”“小柴胡”“红柴胡”“藏柴胡”“三岛柴胡”5种类型。但详细调查后发现，“柴胡”和“红柴胡”在同样的称谓下存在多种类型，如“柴胡”类型下有“黄胡”“红胡”“黑胡”“窄叶”“宽叶”“毛胡”“硬胡”“早熟品种”类型，“红柴胡”分为主根红褐色的“红柴胡”和主根棕黄色的“黄根柴胡”2种。

表1 各主产区栽培柴胡类型、起源及分布情况

2.2 各产区不同称谓的栽培柴胡种质特征

根据实地调查情况，黑龙江地区主要栽培种质因根色红而称“红柴胡”(图1A、2A)，其栽培群体中存在1种混杂类型，与“红柴胡”地上部分相似，根色和“红柴胡”明显不同，为棕黄色(图1B、2B)，且叶片相对“红柴胡”宽大，因两者共同起源于当地野生，且未能分开栽培，有研究将其作为红柴胡的另一种类型处理[9-10]。河北保定市栽培的“三岛柴胡”为日韩引入种质(图1C、2C)，与其他主产区的主流种质形态特征存在明显差异，但与黑龙江“红柴胡”栽培群体中的间杂种质“黄根柴胡”相近。甘肃地区栽培的2种类型分别称为“藏柴胡”(图1D、2D)和“小柴胡”(图1E、2E)，可能由于两者之间根部形态大小存在显著差异，所以用“小”字体现。

注：A.黑龙江“红柴胡”；B.黑龙江“黄根柴胡”；C.河北“三岛柴胡”；D.甘肃“藏柴胡”；E.甘肃“小柴胡”。图1 黑龙江、甘肃、河北产区不同称谓栽培柴胡类型的药用部位

“柴胡”还包括不易厘清的“黄胡”“红胡”“黑胡”“宽叶”“窄叶”“毛胡”“硬胡”类型。其中，“黄胡”“红胡”“黑胡”的类型(图3A～C)，实际是依次按照根色由浅至深色划分的类型。山西运城和陕西渭南地区的“黄胡”和“红胡”被认为来源于各自当地的野生种源，“黑胡”来源于甘肃种源。调查中发现渭南和运城地区主栽种质类型(图2F～G)形态特征较为一致，“黄胡”和“红胡”为主栽种质中的类型，两者地上部分无明显差异，有时会出现在同一地块中，分析后认为是因出苗时间不同或收获时间早晚导致的颜色不一致，生长年限短者颜色浅，随着年限的增加，根色加深。“毛胡”和“硬胡”从质地和根的明显特征来区分，根上有较细的毛状须根(晾干后会脱落)，且质地偏软者称为“毛胡”(图3D)，根上没有较细的毛状须根，并相对较硬而被称作“硬胡”(图3E)。“宽叶”和“窄叶”是按照叶片的相对宽窄来区分(图4A～B)。前述“黄胡”和“红胡”在田间主要表现为“窄叶”，“黑胡”在田间主要表现为“宽叶”。“毛胡”兼具“宽叶”和“黑胡”的特征，“硬胡”兼具“窄叶”和“黄胡、红胡”的特征。

注：A.黑龙江“红柴胡”；B.黑龙江“黄根柴胡”；C.河北“三岛柴胡”；D.甘肃“藏柴胡”；E.甘肃“小柴胡”；F.渭南“柴胡”；G.运城“柴胡”；H.商洛“大面积”；I.宝鸡“柴胡”。图2 各产区栽培柴胡种质类型新鲜植株形态

注：A.“黄胡”；B.“红胡”；C.“黑胡”；D.“毛胡”；E.“硬胡”。图3 山西、陕西产区不同称谓栽培柴胡类型的药用部位

注：A.“宽叶”；B.“窄叶”；C.“早熟”；D.“大面积”；E.宝鸡“柴胡”。图4 山西、陕西产区不同称谓栽培柴胡类型形态

陕西商洛地区的“早熟”品种(图4C)，为外地引种，但具体来源地不详。此类型在当地占比较小，田间观察其与运城地区的“毛胡”在花果期的早晚及形态特征等的表现相一致，且均为外地流入的种源，推测应为甘肃来源种质。商洛主栽种质“大面积”(图2H、4D)与宝鸡主栽“柴胡”(图2I、4E)整体特征相似，两者主要在根色上有所差异，分析认为主要由两者在各产区的生长年限不同导致。另外，河北涉县栽培的外来种质，具体来源地不详，根据形态特征，发现与运城地区的“毛胡”和商洛地区的“早熟”种质表现一致，推测应为甘肃种源。

2.3 栽培柴胡种质聚类

调查研究共涉及栽培柴胡产区的56个居群(甘肃18个、黑龙江6个、河北6个、山西12个、陕西14个)，共发现13项区分特征(表2)，包括基生叶叶序排列方式、叶柄形状、叶基部白膜(图5)，叶形(图6)，叶片中脉是否下陷(图7)，根茎芽排列方式(图8)，根头纤维状叶鞘，根茎长度，鲜根香味，鲜根软硬，茎表面粗糙度(图9)，果实长度(图10)，第一次花期茎节疏密。其中，基生叶叶序排列方式、基生叶叶柄形状、叶片中脉是否下陷、根茎芽排列方式、茎表面粗糙度、第一次花期茎节疏密均为前人研究中未提及的新发现区分特征。根据各产区种质差异特征的编码及聚类分析结果(表3～4，图11)，所调查材料共分为6种类型(A～F)，分别是河北保定栽培的外来种质和黑龙江栽培“红柴胡”的间杂种质(“三岛柴胡”，用A型表示，图2B～C)，基原为三岛柴胡B.falcatum；黑龙江栽培的当地野生来源种质(“红柴胡”，用B型表示，图2A)，基原为红柴胡B.scorzonerifolium；甘肃栽培的西部高原野生来源种质(“藏柴胡”，用C型表示，图2D)，基原为窄竹叶柴胡B.marginatumvar.stenophyllum；当地野生来源种质(“小柴胡”“黑胡”“毛胡”“宽叶”“早熟”，用D型表示，图2E)，为北柴胡B.chinense；陕西渭南和山西运城地区栽培的当地野生来源种质(“黄胡”“红胡”“窄叶”，用E型表示，图2F～G)，基原为北柴胡B.chinense，商洛地区大面积栽培种质和陕西宝鸡栽培的当地野生来源种质(“晚熟”“宽叶”，用F型表示，图2H～I)，基原为北柴胡B.chinense。

表2 6种栽培柴胡类型的区分特征

注：A.A型；B.B型；C.C型；D.D型；E.E型；F.F型；图6～10同。图5 6种栽培柴胡种质类型基生叶排列方式、叶柄形状、叶基白膜特征

图6 6种栽培柴胡种质类型基生叶、茎生叶和上部叶形态特征

图9 6种栽培柴胡种质类型的茎表面特征

图10 6种栽培柴胡种质类型果实形态特征

表3 栽培柴胡种质的关键形态指标及编码

表4 栽培柴胡居群性状数据矩阵

续表4

图11 栽培柴胡种质表型特征聚类图

3 讨论

3.1 对栽培柴胡种质的调查解析有利于澄清栽培柴胡药源

通过本研究发现，我国栽培柴胡种质类型多样，是柴胡药材混乱多样的主要原因。经仔细梳理，各种质可被归并为6种类型，其中，所种植的各类型以北柴胡为主，既包含物种层面的差异类型(北柴胡、红柴胡、三岛柴胡、窄竹叶柴胡)，也包含种下的差异类型(北柴胡类型D～F)。从不同类型种质的产地分布格局看，山西运城和陕西渭南虽分属2省，但分处黄河两岸，地理气候环境均为暖温带晋南关中盆地半湿润区，栽培的种质类型相似，主要栽培的种质均来自当地野生，运城地区栽培历史较久，起始于20世纪80年代[8]。陕西宝鸡和商洛的柴胡产区均位于秦岭山区，为暖温带和北亚热带过渡地带，在几个柴胡主产区中气候最为温和，雨量充沛。两地主要栽培的种质和其他地区均存在形态上的明显差异，表现为比甘肃种质花果期晚、茎节密、茎表面棱不明显，比山西运城及陕西渭南种质的叶片明显更宽。甘肃产区位于甘肃中、东部暖温带陇中黄土高原半干旱地区，所产的“藏柴胡”类型为2007年左右才从西部高原地区引种的种质。由于不被《中国药典》2015年版收录，产量正在萎缩，当地生产的主流种质来源于当地野生，栽培历史均可追溯到20世纪80年代[8，11-12]，与其他产区存在差异，即具有前面所描述相对于山西运城和陕西渭南种质的“黑胡”“毛胡”“宽叶”特征，相对于陕西商洛种质的“早熟”品种特征，并且该种质随着甘肃整体种业的快速发展，向外地扩散最多。黑龙江、河北产区分别距离其他产区最远，分别所产“红柴胡”和“三岛柴胡”与其他产区明显是物种层面的差异。本研究通过各栽培柴胡种质特征的异同将各栽培柴胡分类，厘清种质间混乱不清的问题，对澄清栽培柴胡药材来源具有重要意义。

3.2 新发现的区分特征可作为柴胡属物种特征的补充

本研究发现在以往研究中未有记载的柴胡属鉴定特征。其中，红柴胡、三岛柴胡基生叶为簇生生长，北柴胡、窄竹叶柴胡基生叶为两侧对称生长；红柴胡、三岛柴胡基生叶叶柄呈扁圆柱微凹状，北柴胡、窄竹叶柴胡基生叶叶柄呈匙状凹陷；北柴胡、窄竹叶柴胡叶片中脉处多凹陷向背突出，红柴胡、三岛柴胡叶脉中脉处凹陷常不明显；北柴胡茎表面因布有晶状小尖突而较粗糙，红柴胡、三岛柴胡、窄竹叶柴胡茎表面近革质，未发现晶状小尖突，粗糙感不明显。北柴胡、窄竹叶柴胡根茎芽呈两侧对生排列，红柴胡、三岛柴胡根茎芽为非对生生长。这些特征不仅可作为本研究中各产区种质区分的依据，也可作为柴胡属物种特征的补充用于后续柴胡属物种的分类及鉴定研究。