云南红豆杉培育技术分析
2021-12-07赵春梅史富强
赵春梅,史富强
(普洱市林业和草原科学研究所,云南思茅 665000)
1 云南红豆杉资源现状
1.1 天然资源
云南红豆杉目前其自然存留的树木大多分布于我国云南、四川、西藏等高海拔地区,属于喜阴、不耐日晒的浅根系植物,因而主要分布在温度较为寒冷的石灰岩山区,特殊的习性加之在自然状态下生长缓慢,使得红豆杉数量少。近年来,由于其一项重要药用价值被发现,可用来制作抗癌新药——紫杉醇,使得制药领域对红豆杉需求急剧扩大。而有限的自然资源在掠夺性的开发影响下,红豆杉种群数量急剧缩小,目前已成为我国濒危保护植物之一。据有关资料统计表明,现阶段,我国红豆杉自然成活的树木总量仅有330 多万株,木材蓄积量不足70 万m3,这些有限的自然资源也大多处在滇、川一带高海拔的寒冷山区。据调查,云南、四川、西藏地区在红豆杉资源总量上,分别可以占到全国红豆杉资源整体存量的95.10%、95.49%、94.74%。详细情况(见表1)。
1.2 药用人工原料林培育现状
为了保护野生红豆杉,防止掠夺性砍伐,2012 年我国出台了保护措施,禁止砍伐、利用野生红豆杉,使得紫杉醇生产在原料来源上陷入巨大危机。因而此后一段时期内,大多通过从海外一些国家进口红豆杉来解决制药原料来源问题,一方面导致制药原料成本居高不下,另一方面原料供应的稳定性也难以保障。受到国内抗癌药物市场需求的影响,对红豆杉实施人工培育,专门用于药用价值的开发越来越成为我国制药领域关注的焦点问题。在这一需求的推动下,我国于2019 年,在云南省设立红豆杉人工药用林种植基地,采穗圃面积达到130.4hm2,原料林种植面积达到716hm2,成功培育出红豆杉642 万株。目前,已经建设成功丘北、马关、屏边、云龙4 个红豆杉药用原料林培育基地,预计年红豆杉小枝叶产量能够达到200t 以上。
2 云南红豆杉药用原料林培育技术
2.1 良种选育
通过测量大量红豆杉成分信息发现,云南红豆杉可供药用的紫杉醇含量在不同个体上,差异最大可达9倍以上。通过研究分布在不同生长环境中的红豆杉,在不同生长年限和部位的紫杉醇含量,发现其含量在差异系数上各自可达到84.2%、75%、70.3%。由于不同个体在紫杉醇含量上差距十分明显,通过对其中紫杉醇含量较高的个体实施种群筛选、定向培育,有望可以保持其下一代紫杉醇高含量水平,从而筛选出具有较高药用价值的红豆杉品种。对于红豆杉树种的选育,第一步要考虑的是,其在抗癌药物制作方面原料成分的有效性、成分含量、生物量,这就要求在种植选育上按照定向培养原则,有目标地选取红豆杉中紫杉醇、三尖杉宁碱等,具有较高抗癌药用成分含量、生长速度快、生物量大的树种。通过选优,筛选出最具药用价值的红豆杉树种,从而构建出最适宜进行原料林种植的优良种子实施人工培育(见图1)。
依据云南林科院对红豆杉的研究,其小枝叶中所含的紫杉醇、10-去乙酰基巴卡亭III(10-DAB)、巴卡亭III、三尖杉宁碱、10-去乙酰-7 差向紫杉醇、7 差向紫杉醇6 类成分,都是具有重要药用价值的成分指标。结合高含量与生物量因子筛选,我国目前已经对云南地区25 个红豆杉自然分布区域与人工培育原料林,实施了第一阶段的树种选优。通过初步筛选,选出药用价值优良的红豆杉树158 株,开辟出优种汇集区0.73hm2,汇集优种红豆杉4800 多株。依据紫杉醇含量达到0.0144%的选优标准,选出优种红豆杉6 株;依据紫杉醇、10-DAB、巴卡亭III、三尖杉宁碱成本含量价格权重×含量≥0.0144%的标准,选出符合条件的红豆杉21 株。另外,还检测出在10-DAB 成份含量上达到0.2%以上的优良红豆杉。
2.2 采穗圃营建
现阶段,我国红豆杉人工培育主要选择茶园式密集、等距式种植2 类采穗圃营建模式。由于侧枝扦插苗具有主杆辨识度不高、生长速度慢、容易老化、生物量不足、偏冠情况多有发生等问题。所以,为了培育出更多直立顶生枝,在做好大量技术研发工作的基础上,采取优化恢复措施,内容包括:选取年幼红豆杉进行采枝,建造采穗圃;以萌生枝当作插条;采用绿篱式种植,促萌采穗;低截重剪母株;环割促萌采穗。
2.3 种苗培育
2.3.1 扦插苗培育。培养红豆杉采用扦插方式进行种植,易生根,在山地环境下,扦插育苗成功率可达90%。通过长时间试验摸索,目前我国红豆杉扦插育苗技术水平较高,这为红豆杉在云南以外地区人工养殖提供了有利条件。云南省林科院针对红豆杉扦插育苗技术,开设了技术培训课程,形成规范化程序,需要引入的单位可通过学习培训课程,从而掌握整个扦插苗培育方法。
2.3.2 实生种苗繁育。为提升红豆杉种子发芽率,减少育苗耗时,科研部门深入研究红豆杉种子休眠现象。通过研究发现,种子出现深层次休眠现象通常与种子没有充分发育就被采收有关,成熟度高的种子不会出现休眠现象,平均出芽率达到80%以上。由于红豆杉在种子成熟期,不同个体之间具有差异性,因而可能会出现同批种子夹杂未成熟种子的情况。为了更好地筛选出未成熟种子,可观察其浮水反映,未成熟种子沙藏后,55.7%的个体会表现出浮水现象,将其剔除,从而提高种子发芽率。
2.4 营建药用人工林
2.4.1 适宜种植云南红豆杉的生态条件。云南红豆杉喜阴凉、低温、高湿度、肥料充足的环境,同时,具有不耐旱涝的特性,所以,人工种植要充分考虑到红豆杉生长习性对种植的影响。人工种植云南红豆杉最为理想的环境:(1)土壤呈微酸性,土质肥沃疏松、干湿度适中。(2)环境温度保持在10~18℃,活动积温保持在1600~6000℃。(3)环境年干燥度不超过1.0,年均湿度达到80%以上,年降水量超过1450mL。
2.4.2 不同种植方式的栽植要点。现阶段,人工种植药用红豆杉原料林,主要采用山地种植、大田种植、四旁种植(村旁、路旁、水旁和宅旁)3 类。其中,采用规模化的山地密集种植方式生产效率最高,种苗通常以1 年生实生苗为主。
2.4.3 原料采收。采收季节的选择,应注意红豆杉中的有效药物成分含量会受到生长状况的影响而出现变化。在生长期,植物的有效药物成分含量不高;在休眠期,药物成分含量会降低到最低值。云南地区每年6-10 月,植物中的紫杉醇成分含量显著高于其他月份,其中,4 月份含量最高可达0.0065%,下限值为0.0023%;7 月含量最高可达0.0255%,下限值为0.0068%;11 月上限值为0.0115%,下限值为0.0023%。每年的5-9 月属于植物生长期,为了维护植物良好的生长,10 月以后采收较为适宜。采收方式主要有3 种,分别是枝叶剪收、截干采收、全株采收。枝叶剪收是目前普遍采用的采收方式,减去主梢,采收1~3 年生枝叶,以免影响整株植物生长,其采收总量仅占到植物枝叶的30%,使得植物在一年内就能通过生长而恢复枝叶量,从而为翌年采收打好基础。大田种植红豆杉,可对不超过20cm的植株采取整株连根采收方式,不过其收获属于一次性的,后续工作需要通过重新种植来补充药用林植株数量。
3 结语
综上所述,阐述了云南红豆杉资源状况,结合云南红豆杉培育技术分析对相关问题进行探讨,并提出相应的对策。未来应充分认识云南红豆杉作为国家一级保护植物的特殊性和重要性,合理布局,构建云南红豆杉的产业化规模种植体系和加工体系,包括良种选育、苗木繁育、人工种植、原料加工、药品制造等环节组成的产业链,以利于云南红豆杉产业顺利发展。