濒危药用植物地枫皮的保育研究进展

陈东亮，林 杨，黄宝优，钟 楚，简少芬，缪剑华，韦坤华*

(1.广西壮族自治区药用植物园/广西药用资源保护与遗传改良重点实验室/广西壮族自治区中药资源智慧创制工程研究中心，广西 南宁 530023；2.广西农业科学院 经济作物研究所，广西 南宁 530007)

0 引言

地枫皮(IlliciumdifengpiK.I.B.etK.I.M.)俗名追地枫、钻地枫、矮顶香、枫榔等，为木兰科八角属药用植物，春、秋二季剥取其树皮，晒干或低温干燥后即为中药材地枫皮，其具有祛风除湿，行气止痛等功效，主治风湿痹痛，劳伤腰痛[1]。地枫皮中含有苯丙素类、木脂素类、萜类、黄酮类、酚类及挥发油等成分，并显示出抗炎、镇痛、抗氧化、抗病毒等广泛的药理活性，极具药用价值[2]。地枫皮为广西岩溶山区特有珍稀濒危药用植物植物，1992年被列为国家Ⅲ级重点保护珍稀濒危植物[3]。在广西的西南部、中部和西北部的岩溶地区均有自然分布，其中以桂西南的龙州县和靖西县分布最多，主要生长在石灰岩山顶。因其分布区狭窄，生长环境石多土少，在野外自然条件下繁殖能力极其低弱，野生资源蕴藏量少，加上多年来产区群众过度采收，且药用部位茎、皮的采收为损伤性采收，对资源的破坏严重，导致地枫皮野生种群数量越来越少，很多地段濒临灭绝或已绝迹[4]。因此，加强地枫皮的保育研究，了解地枫皮资源现状及掌握地枫皮生长发育规律，对保护地枫皮野生资源、推动其迁地保育和回归保育及实现地枫皮资源的可持续利用具有重要意义。鉴于此，对地枫皮资源现状及保育研究进行了综述，以期为地枫皮的回归保育实践提供理论参考，并为其资源开发和利用提供科学指导。

1 资源现状

唐辉等[4]采用实地调查和走访调查相结合的方法，于2011年对广西境内的地枫皮野生种质资源进行详细调查认为，地枫皮主要分布在22°18′15.4″～25°2′33″N，106°1′39.6″～108°46′20.6″E，海拔450～1 200 m。而从中国数字植物标本馆数据库(https://www.cvh.ac.cn/spms/statistic.php?taxonName=%E5%9C%B0%E6%9E%AB%E7%9A%AE)查询，地枫皮除在广西主要分布外，在我国云南文山和广东梅州等地也有零星分布。这些野生植株主要生长在石灰岩山顶，偶见于半山腰石山疏林下。目前，由于地枫皮分布区域狭窄，野生资源量少，繁殖能力低，正常开花结果比较困难，加之产地民众为获取收益常年对野生地枫皮无节制地乱采滥挖，导致其资源数量逐渐减少，种群自然分布范围也逐步缩小，甚至有的地区已濒临灭绝[5]，须通过人工保育实现其资源的可持续利用。笔者通过对安国、亳州、玉林3大药材市场走访调研得知，地枫皮主要来源于广西。2014-2017年广西玉林药市统货批发价15元/kg，2018年4月份开始有小幅度上涨，目前，广西玉林药市统货批发价稳定在17元/kg。随着中药材地枫皮药用价值的不断增长，野生资源逐步枯竭，基于保护生物学的地枫皮保育学研究势在必行。

2 迁地保育

2.1 引种驯化

2.1.1 引种栽培概况 中药材地枫皮主要来源于野生资源的采挖，但其野生资源数量有限，且自然状态下可再生能力差。人工引种栽培是解决地枫皮野生资源匮乏的有效途径，目前对地枫皮的引种栽培技术研究已取得初步成果。为保护野生资源及满足市场需求，中国科学院广西植物研究所梁惠凌等[6]于2010-2013年首次开展了地枫皮种质资源全面调查，收集地枫皮类型11个，筛选出优良类型2个，建立种质圃1 667 m2、良种繁育示范基地3 467m2、良种苗木生产基地2 000 m2，培育出优质种苗4.5万株，成功进行了地枫皮野生变人工栽培。随着地枫皮大面积人工栽培的发展，田间病虫害的发生随之加重。梁惠凌等[7]对忻城县、靖西县、马山县、龙州县、天峨县、平果县等野外自然分布的15个居群和广西植物研究所地枫皮人工种植基地的病虫害调查发现，地枫皮人工种植基地发生的病虫害种类较野生状态下的重，病害主要为茎腐病和炭疽病，虫害主要为鳞翅目和同翅目害虫，并根据病虫害发生规律进行了有效防治研究。目前地枫皮在广西境内的人工引种栽培技术已日渐成熟，梁惠凌等[8]在多年开展地枫皮引种驯化、良种选育、光合生理生态特性、栽培技术及质量控制等研究的基础上编制了广西地方标准《地枫皮生产技术规程》，包括中药地枫皮的栽培品种、主要经济指标、产地条件、生产技术、病虫害防治、采收加工、药材质量、包装贮藏、档案记录和管理等内容，为广西境内中药地枫皮的规范化生产提供了理论技术指导。

2.1.2 引种材料 确定中药地枫皮基原品种是其引种的首要关注点。利用ITS2序列作为标准的DNA条形码技术能够有效鉴定地枫皮及其伪品假地枫皮[9]，为中药地枫皮基原品种的分子鉴定提供了参考依据。选择优良的野生原种种质资源作为引种材料是保证地枫皮生长状况和药效的前提。为筛选出高活性成分的种质，唐辉等[10]利用红外光谱结合主成分分析模型和簇类独立软模式法(SIMCA)对广西境内7个不同产地野生地枫皮药材进行检测，广西靖西县安德乡、广西靖西县化洞乡及广西百色平果县产地样本地枫皮素、厚朴醇及芳香类化合物的含量比其他产地高，不同产地样品中芳香类物质差异主要体现在槲皮素含量的不同。

2.1.3 生态适应性 药用植物引种驯化不仅需要优良的种质资源，还需注意生态环境在驯化过程中的重要作用。地枫皮野生原种多分布于裸露的石灰岩山顶，长期生长在水分不足、光照强烈、土层浅、伴生物种少的石窝或石缝环境中。植物叶片形态特征的变化情况往往直观地反映其对环境变化的适应性[11]。地枫皮叶的解剖结构显示出其具有旱生植物的特点，随着海拔增加及光照强度增大，主要表现在上表皮细胞变小及角质层增厚、栅栏组织较紧密、下表皮气孔器密度增大，从而适应干旱、光照强、土层浅的石灰岩裸露山顶的恶劣环境[12]。此外，地枫皮根中导管丰富，纵向输导系统发达，木射线和韧皮射线均明显，说明地枫皮根系在结构上具备旱生植物的特点[13]。水分是植物生长必不可少的生态因子，地枫皮对水分胁迫的生理生态适应性研究[14]表明，水分胁迫初期地枫皮通过关闭叶片气孔来减少水分的散失，随着水分胁迫时间的延长，非气孔限制成为限制叶片光合的主要限制因素，但其可通过调节自身生理机制降低水分胁迫的影响，使其在复水后能很快恢复正常的生理机能，这对地枫皮在干旱地区的引种栽培具有理论指导意义。光是影响植物生存、生长及更新的最重要环境因子之一。王满莲等[15]研究表明，林下地枫皮的叶长、叶宽、干物质重、叶面积和比叶面积等叶片形态参数均极显著大于全光，全光下地枫皮叶片狭小降低了受光面积，有利于避免过高光强对叶光合器官的损伤；地枫皮光合能力和光饱和点较低，是对干旱环境的适应性反应。

2.2 种苗繁育

地枫皮的种苗繁育方式通常包括种子繁育、扦插繁育和组织培养繁育3种方式。

2.2.1 种子繁殖 种子繁殖是地枫皮最原始的繁殖方式。既要保证在贮藏过程中使地枫皮种子保持较高的萌发能力，又要掌握一定的种子萌发特性及育苗技术。地枫皮种子在含水量为40%～90%的土壤内均能萌发，其中在60%和70%的相对土壤含水量下萌发率最高，且在70%相对土壤含水量下的长势最好，地上和地下部分积累的生物量最多，低于和高于该水分范围，其生长均受到显著影响[16]。育苗基质是影响植物幼苗生长的重要环境因子之一。王满莲等[17]比较了不同土壤栽培地枫皮幼苗的生长和生物量分配差异，认为石灰土栽培地枫皮幼苗能获得最好的生长和较高的成活率，火烧土栽培地枫皮幼苗的成活率最高，但石灰土成本较高，生产上建议采用灰分高的火烧土培育地枫皮幼苗。地枫皮种子繁殖虽然一次播种可获得大量苗木，抗逆性强，易驯化，但存在品种退化和变异现象。因此，在采集种子时要确保亲本植株上的种子在成熟度、品种、树龄及生长状况等方面具有一致性，以保证采集到优良的种子。

2.2.2 扦插繁育 扦插繁殖的新株能够完全保留母体植株所有的优良性状，因方法简单、周期短、是木本植物无性繁殖的重要手段。韦荣昌[18]发明了一种地枫皮的扦插繁殖方法，即选择健壮的2～3年生、茎粗0.5～1 cm且带腋芽的枝条，剪成插穗，将插穗的基部置于0.3%的高锰酸钾消毒液中浸泡30 min，再在含有100～300 mg/L的萘乙酸、50～200 mg/L的赤霉素、200～800 mg/L的吲哚丁酸、10～50 mg/L的ABTI号生根粉、100～500 mg/L的矮壮素和50～100 mg/L的维生素C的生根诱导剂中浸泡2 h。以泥炭土∶珍珠岩∶蛭石∶细河沙为1∶1∶1∶1的体积比混合均匀作为育苗基质，多菌灵1 000倍液对基质消毒后做成厚度15 cm的苗床，将插穗倾斜扦插于苗床基质中，深度为7～10 cm；每天早晚对苗床喷水，1周后喷洒3/4 MS营养液，培养至生根、出苗。采用该方法可提高地枫皮的繁殖速度，为地枫皮的种苗繁殖和规模化种植提供有力的保障。

2.2.3 组织培养 繁殖植物离体的组织器官繁育得到组培苗，经过适当的炼苗过程即可移栽至野外进行正常的生长繁育。韦坤华等[19]发明了一种地枫皮的组织培养快速繁殖方法，该方法以地枫皮种子作为外植体，将其接种到MS培养基中，在温度为23～27℃、光照强度为1 500 lx、光照时间为12～14 h/d的条件下培养30 d，种子发芽后获得无菌试管苗；将无菌试管苗置于MS繁殖培养基中，在23～27℃、光照强度1 500 lx、光照时间为8～10 h/d的条件下培养30 d得到试管苗丛生芽；再将试管苗丛生芽置于MS壮苗培养基中，在培养温度23～27℃、光照强度1 500 lx、光照时间为12～14 h/d的条件下培养20 d，得健壮植株；然后将健壮植株置于MS生根培养基中，在培养温度23～27℃、光照强度1 500 lx、光照时间为12～14 h/d的条件下培养35 d得到带根的完整植株；最后在室温为25℃的室内打开瓶盖，在瓶中加入少量自来水，炼苗2～4 d，洗净根部培养基，立即移栽到沙床中，在沙床中生长1个月后即可移栽大田。通过该方法获得的组培苗生根率在85%以上，移栽苗床成活率在90%以上，生产成本低，可工厂化生产地枫皮种苗，有效解决了地枫皮的规模化育苗问题。林小泉等[20]研究表明，健壮的地枫皮茎段、顶芽作为外植体进行再生植株培养，初代诱导较好的培养基为MS+1.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/LNAA，继代增殖培养基为MS+2.0 mg/L 6-BA+1.0 mg/L KT+0.3 mg/L NAA较有利于丛生芽，诱导培养基为1/2 MS+1.0 mg/L IAA较适宜地枫皮无菌芽的生根，在适宜的基质上移栽，地枫皮种苗成活率为70%。地枫皮离体组织培养技术的突破有效保护了地枫皮这一珍稀濒危药用植物种质资源，保证了地枫皮的可持续利用。

2.3 种质资源保存

目前，地枫皮种质资源保存主要有活体植株保存、种子保存及离体组织器官保存3种方式。活体保存主要以种质圃栽培保存为主，此方面，中国科学院广西植物研究所梁惠凌等[7]已于2013年建立1 667.5 m2的地枫皮种质圃这一濒危药用物种进行活体保存。地枫皮种子一般在低温(5℃)、干燥、避光的环境下进行短期保存[16]，目前尚未见到地枫皮种子长期保存的相关报道。随着地枫皮植物组织培养技术的日渐成熟，张乐等[21-23]在前人研究的基础上，以地枫皮试管苗在继代培养基上培养30 d获得的丛生芽为试验材料，采用正交试验研究了无机盐、生长调节素、渗透压等对地枫皮离体保存的影响，最终确定地枫皮常温离体保存的最佳保存培养基为1/2 MS+蔗糖50 g/L+琼脂4.0 g/L+甘露醇5.0 g/L+矮壮素(CCC)1.0 mg/L，培养条件为光照时间12～14 h/d，培养温度(25±2)℃，光照强度2 000 lx，此条件下保存300 d，存活率在50%以上，保存材料生长恢复情况良好，该研究为后续研究长时间保存地枫皮试管苗提供了技术参考。

3 回归保育

回归保育也称再引入，是将人工繁殖体重新放回适合其生存的野生环境中，重建较为完善的生态系统，提高生态系统生物多样性及群落稳定性，建立可自我维持的种群，是基于迁地保护的种质保存和种苗繁育技术的一种新兴的珍稀濒危植物保育方式，是联系迁地保护与就地保护的重要桥梁，也是迁地保护珍稀濒危植物的最终归宿[23]。地枫皮的回归保育需根据其生长发育规律、野生原种适生环境及濒危原因综合考虑回归保育的类型、种苗质量和最佳回归时机、回归适宜区域的选择及回归野外后的管理和监控等方面，以制定适宜的回归保育方案。

3.1 回归保育的类型

国际植物园联盟(BGCI)根据自然生境是否分布有要回归的植物而把回归分成增强回归、重建回归和引种回归3类[24]。增强回归是在原有种群的基础上，通过回归增加物种数量；重建回归即在原有分布但已经消失的生境中，通过回归进行种群的释放与管理，扩大物种的分布范围；引种回归是把物种回归到合适的生境中，而不清楚该生境原来是否有回归物种的分布。目前，地枫皮野生原种主要分布在广西的西南部、中部和西北部的岩溶地区，在云南、广东也只是零星分布，地理分布十分狭窄。因此为了扩大地枫皮的分布范围，增加地枫皮自然驯化的地理分布多样性，建议从重建回归和引种回归这两种保育类型着手，考虑到地枫皮资源现状及保育回归的资金投入，对于主要分布区的地枫皮种质资源只需要限制乱采乱挖现象，保证现有资源正常更新和繁殖即可，至于增强回归则意义不大。

3.2 回归适宜区域的选择

回归适宜区域的选择必须根据其生长发育规律、野生原种适生环境及濒危原因综合考虑。地枫皮长期的自然驯化使其适应了干旱、光照强、土层浅的石灰岩裸露山顶的环境，在我国这种特殊的喀斯特山区地域辽阔。但人类的频繁采挖超出了地枫皮的自然繁殖更新能力是导致地枫皮濒危的主要原因，因此回归区域必须选在致濒因素已经解除或大部分解除的地方。广西、云南及广东为地枫皮野生原种的历史分布区，因此可以选择广西、云南及广东等地光照充分的岩溶山地作为地枫皮的回归保育区域。为了便于地枫皮回归保育的实施及后期的管理和监控，最好选在国家或各地方自然保护区、国有林场等区域内。选择岩溶生态环境脆弱区植被破坏严重，岩石裸露较多的区域种植。

3.3 种苗繁育及要求

药用植物跟一般非药用植物不同，在回归保育的同时要尽量保留其野生原种的生物学特性及其药效遗传特性。虽然通过种子繁殖、扦插繁殖和组织培养繁殖等方式均可以获得实生苗，但由于地枫皮野外生长环境通常为干旱、光照强烈、土层浅的石灰岩山顶恶劣环境，除种苗用量大外还需有较强的生命力，且能较好地保持其遗传多样性。但种子繁殖数量有限，且繁殖多代后会发生种性退化和种质变异现象，不能完全保证地枫皮野生原种的生物学特性及其药效特性，因此建议通过扦插和组织培养进行无性繁殖方式来获得地枫皮回归种苗。种源须为野生原种，苗龄以2年生为宜，苗木须健壮无病虫害，以保证正常生长和避免对回归生境的危害。实行迁地保护的年限不能太长，若在人工条件下已经繁殖了多代，难免不易反驯化而失去了一定的繁殖和自卫能力，从而难以适应野外恶劣的环境而无法生存。

3.4 移栽回归

2月上旬，先将适宜种植的有少量土壤或无土壤的岩石窝或岩石缝进行适当的整理，并进行适量填土；2月中旬至3月上旬选择阴天或小雨天，将生长健壮、根系发达的两年生地枫皮幼苗，用锋利的小刀先将幼苗底部营养袋整片割除，保留营养袋其余部分及土球，然后一起放置于岩石窝或岩石缝中，再进行土壤覆盖；覆土以盖住营养袋为宜，用小石块压住覆土，尽量在植株周围形成一个圆盘；最后，缓慢淋足定根水[25]。

3.5 后期管护与监测

定植后15～20 d，如无自然降雨，则人工浇水1次，若发现有死苗须及时补植；8-10月高温干旱季节如连续半月高温、强光、无自然降雨，也需人工浇水，且应在下午4点后进行；11月前保留植株周围杂草灌木，以利遮阴保湿；11月上旬开始清除植株周围生长过高、过旺杂草灌木，并株施含N、P、K各15%的复合肥30～40 g[9,26]。待植株健壮生长后每隔半年或一年须去实地查看，及时清除缠绕在植株上的枝蔓及其他威胁地枫皮生长的不利因素。

4 展望

目前，在药用植物利用中存在药材质量下降，药用植物资源破坏等情况，严重威胁了药用植物生存和开发。在这一背景下产生了药用植物保育学，是以保护生物学为基础，研究药用植物物种丧失和药效变化的机制，探索生物多样性保护与药效形成的原理和方法，制定保育策略，实现资源可持续利用的一门新兴学科[26]。目前地枫皮野生种质资源还在逐年减少，一些保护区已经对地枫皮实施重点保护策略，但广西岩溶地区的保护区较少，大部分地枫皮产地在保护区以外，没有得到很好的就地保护，野生资源破坏严重[6]，已被列入国家二级保护植物[27]。开展地枫皮就地保护、迁地保护及回归保育等方面的研究对地枫皮资源保护和可持续利用具有重要意义。

目前，虽然地枫皮已被收入《中国药典》[1]，且在地枫皮的种质保存、引种栽培、种苗繁育及逆境生理方面也已经取得了一定的成果，但由于地枫皮有效活性成分尚未明确[6]，给进一步开展迁地保育及回归保育后地枫皮药效稳定性的评价研究造成了困难。药用植物资源是药效的载体，药效是药用植物资源的价值所在，资源与药效的双保护是药用植物保育学研究的最终归宿。因此，建议开展地枫皮的保育学研究应在以下几个方面着手：1)加快对地枫皮的活性成分及药理药效的研究，明确决定地枫皮药理药效的活性成分；2)在明确其药效活性成分后，充分利用功能基因组学、蛋白质组学、代谢组学和系统生物学的方法研究生态环境因子对地枫药效活性成分合成积累的调控规律；3)对地枫皮迁地保护、就地保育及回归保育的效果进行化学评价、药效评价、资源量评价及遗传评价，建立行之有效的地枫皮回归保育评价体系。

药用植物需要在特定的环境下才能合成或积累具有药用活性成分，有些药用植物离开原生境其药效也会下降或消失，而通过回归保育可以使这类药用植物重返原生境或相似生境。目前，虽已有一些珍稀濒危药用植物回归保育的研究，如白芨[28]、铁皮石斛[29]，但只是制定了回归保育策略。迄今为止还未见到关于药用植物回归保育的实践成功案例，而对回归保育效果的评价体系更是没有建立。随着药用植物保育学学科的发展及药用植物保育实践的不断深入，药用植物源于自然，归于自然将是今后中研究的方向。