13个药用石斛种质生物学特性比较研究

陈慧玲，张新叶，彭 婵，刘宗坤，庞宏东，刘 炼，杨彦伶

（1湖北省林业科学研究院，武汉 430075；2湖北宗坤石斛科技开发有限公司，湖北 英山 438700）

0 引言

石斛(Dendrobiumspp.)是兰科(Orehidaceae)石斛属(DendrobiumSw.)多年生草本植物的总称，在约1500种石斛属植物中具有药用价值的有50余种[1]。药用石斛具有滋阴清热、益胃生津，润肺止咳等功效，具有抗癌、防癌、抗衰老、增强机体免疫力、扩张血管、抗血小板凝集、抗辐射、降低血糖等作用[2-3]，在中国保健和医药领域占有很重要的地位。商品石斛主要依靠野生资源，由于过度采挖，野生资源已遭到严重破坏，加之药用石斛天然繁殖率低且生长缓慢，野生药用石斛已被列为国家受保护的濒于灭绝药材之一[4-6]。中国对药用石斛的利用，古已有之。近20 年来，国内研究者对药用石斛进行了较系统研究，在资源调查[7-9]、引种收集评价[10-12]、特别是化学组成[13-15]、药理研究[16-18]等方面取得了一定进展。在资源调查方面，白音等[1]对中国药用石斛的主产区浙江、云南、贵州、广西、安徽等省的野生和栽培药用石斛种类、规模和蕴藏量进行了调查；宋向文等[7]、赵仁发等[8]对安徽省以及粤东北地区石斛野生资源进行了调查研究，发现安徽省野生药用石斛有‘霍山石斛’、‘铁皮石斛’、‘细茎石斛’等3 种，粤东北地区药用石斛野生资源有铁皮石斛’、‘金钗石斛’、‘重唇石斛’等3 种。在种质收集评价方面，陈慧玲等[10]运用层次分析法对湖北英山引种收集的药用石斛资源进行了分析评价。尚迪等[11]运用AHP 法评价了成都引种种植的5种药用石斛。萧凤回等[12]对云南省药用石斛的生产现状及种植区域适宜性进行了调查、分析和评价。药用石斛化学成分的研究始于20 世纪30 年代[13]，近20 年来，中外学者对多种药材石斛的化学成分进行了研究和探索，发现石斛化学组成有生物碱、菲类、联苄类、多糖、香豆素、芴酮类、倍半萜类、甾体及挥发油等，到目前为止，已分离得到约215个化合物及微量元素[14-15]。现代药理研究证明，药用石斛的活性成分主要为生物碱、石斛多糖以及水提物，具有增强机体免疫力、降低血糖及抗肿瘤等药理作用[16-18]。利用分子开展石斛种类鉴定的研究也在起步[19-21]，但对药用石斛的物候及生物学特性的研究不多，深入了解不同种质在引种地的物候、形态等生物学性状并进行其生长适应性比较研究，可以针对药用石斛产业发展区的地理气候条件筛选出适宜的药用石斛种质应用于当地的药用石斛人工栽培与生产，减少对野生中药材资源的依赖，实现中药产业持续发展与生态环境保护相协调，对促进药用石斛产业健康发展具有重要意义。

1 试验区概况

试验所用的药用石斛种质收集于湖北英山县雷家店镇。英山县位于湖北省东北部，是湖北大别山区的重要组成部分之一，地处大别山主峰天堂寨南麓，是鄂豫皖3 省边境的腹地中心，这里属长江中下游北亚热带湿润季风气候，年平均气温16.4℃，年降雨量1382～1650 mm，无霜期186～230 天，这种雨量充沛、四季分明、无霜期长的温湿气候，非常适合中药材生长。加之英山县低山、丘陵广布，森林资源丰富，森林面积7.7万hm2，森林覆盖率达62.4%，全县69%的面积适宜中药材种植，独特优越的自然生态环境，为中药材的生产和发展提供了有利的条件[22-24]。

2 材料与方法

2.1 试验材料

湖北宗坤石斛科技发展有限公司的野生石斛种质资源收集圃中收集保存的从全国各地引种收集的药用石斛原生种质资源13个。

2.2 研究方法

2.2.1 药用石斛原生种引种 从广东、浙江、四川、云南、江西、湖北等省引种野生药用石斛原生种，栽培于英山县雷家店镇东明村的药用石斛种质资源收集圃中，选择林下荫湿的石头上或石缝中种植，每丛栽种5～10株，待植株恢复后定期浇水和施肥。

2.2.2 药用石斛种质资源物候观察2018 年对引进药用石斛种质进行了物候观测，观测以花期和果期的物候为重点，主要观测花的出芽期、现蕾期、始花期和盛花期，果实的坐果期和成熟期。

2.2.3 药用石斛种质资源形态观测2018—2020 年连续3 年观测不同种质形态特征，每个种源随机调查10株，取其平均值，结果保留2位小数。茎叶形态主要调查不同种质的株高、叶长、叶宽、叶片数等，用直尺测量，用SPSS软件进行数据处理。花部形态主要调查花瓣颜色、唇瓣颜色、斑块颜色、唇瓣形状等形态指标，以及花香、有无流苏，花瓣质地等感观指标。

2.2.4 药用石斛种质生长适应性调查 对引进的不同种质的生长适应性进行调查，每种质以10丛作为观测对象，主要调查指标包括成活率、生长势、耐旱性、抗寒性等，为适宜种质的筛选提供基础数据。

3 结果分析

3.1 引进种质的来源及保存情况

对湖北省湖北宗坤石斛科技开发有限公司引种收集的药用石斛资源的来源进行登记和追溯，从20世纪七八十年代到现在，湖北省湖北宗坤石斛科技开发有限公司共引种、收集药用石斛13个种17个种源的原生种质资源，具体的种源来源如表1所示。这17个种质分别为：‘河南小石斛’（广东种源）、‘青杆铁皮石斛’（浙江种源）、‘红杆铁皮石斛’（英山种源）、‘曲茎石斛’（广东种源）、‘细叶石斛’（四川种源）、‘铜皮石斛’（四川种源）、‘霍山石斛’（英山种源）、‘广东石斛’（广东种源）、‘广东石斛’（湖北种源）、‘重唇石斛’（湖南种源）、‘铜皮石斛’（江西种源）、‘罗河石斛’（广东种源）、‘串珠石斛’（湖南种源）、‘金钗石斛’（四川种源）、‘黑毛石斛’（云南种源）、‘铜皮石斛’（云南种源）、‘小黄草’（四川种源）等。这些种质在引种地均为野生状态。其中从广东引进种质4个、从四川引进种质4个、从湖北省引进种质3个、从云南引进种质2个、从湖南引进种质2 个，从浙江引进种质1 个，从江西引进种质1 个。只有‘铜皮石斛’（云南种源）、‘串珠石斛’（湖南种源）、‘金钗石斛’（四川种源）和‘黑毛石斛’（云南种源）4个种质经引进种植后因不能抵抗冬季极端低温而发生冻害死亡。截至实验前，还保存有除这4 个种质之外的10个种13个种源的原生种质。

表1 收集的药用石斛种质及引种来源

3.2 13个药用石斛种质物候及形态观测

从2018年开始，对引进后能在自然状态下顺利生长的10个种13个种源的药用石斛种质的生物学特性进行了跟踪调查，主要以物候期观测、石斛茎叶形态及花形态调查研究为主。

3.2.1 物候观测 对13 个药用石斛种质物候期观察结果如表2所示。

从表2 可以看出，不同种质在英山县的生长物候期不同，本研究重点观察了不同种质的花期和果期。在目前保存的13个种源的种质中，9号种质‘广东石斛’（湖北种源）花期最早，在3 月中旬—4 月底；6 号种质‘铜皮石斛’（四川种源）、1号种质‘河南小石斛’在3月中下旬—4月底或5月初；7号种质‘霍山石斛’（英山种源）、8号种质‘广东石斛’（广东种源）和4号种质‘曲茎石斛’（广东种源）在4月—5月中下旬；11号种质‘铜皮石斛’（江西种源）、5 号种质‘细叶石斛’（四川种源）、13号种质‘小黄草’（四川种源）在5月初—6月初；2号种质青杆铁皮石斛和3号种质红杆铁皮石斛在5月下旬—6月下旬或7月上旬；12号种质‘罗河石斛’（广东种源）、10号种质‘重唇石斛’（湖南种源）花期较晚，在5 月底—8 月初。不同种源地引种的相同种的药用石斛种质花期有很大的差异，从湖北省引种的广东石斛花期比从广东韶关引进的广东石斛花期早近1 个月，花形态与花色也有极大的差异。这些差异应与不同地域种源的植株生长的适应性相关，本地或近似地理气候区的种质更能适应当地的气候，更早开花。因花期不同，不同种质的果期也相应的有所差别。

表2 13个药用石斛种质在英山县的物候表现

3.2.2 形态观测

（1）茎叶形态特征比较

对13个药用石斛种质形态特征（株高、叶长、叶宽及单株叶片数等）指标进行了调查比较，比较结果如表3所示。

从表3 可以看出，不同药用石斛种质间的株高存在着显著性差异(F=26.523，P=0.00)。5号‘细叶石斛’（四川种源）平均株高最高达55.70 cm，与其他种质间均存在显著性差异，是收集到的13 个种质中最高的。12号‘罗河石斛’（广东种源）、9号‘广东石斛’（广东种源）种质株高在28～32 cm之间，无显著性差异，排第2；8 号‘广东石斛’（湖北种源）、13 号‘小黄草’（四川种源）、6 号‘铜皮石斛’（四川种源）株高在23～25 cm 之间，排第3；11 号‘铜皮石斛’（江西种源）、2 号‘青杆铁皮石斛’（浙江种源）、3号‘红杆铁皮石斛’（英山种源）株高在12～19 cm之间，排第4；10号‘重唇石斛’（湖南种源）、1号‘河南小石斛’（广东种源）、4号‘曲茎石斛’（广东种源）、7 号‘霍山石斛’（英山种源）相对其他的石斛种质来说株型最小，最高不超过11 cm，7号‘霍山石斛’（英山种源）是该组石斛中最矮的，平均株高为5.98 cm。

表3 13个药用石斛种质茎叶形态比较

不同药用石斛种质叶长之间也存在着显著性差异(F=29.637，P=0.00)，13 号‘小黄草’（四川种源）和8 号‘广东石斛’（湖北种源）叶长最长，分别为7.33 cm 和7.25 cm，二者间无显著性差异，9 号‘广东石斛’（广东种源）和10号‘重唇石斛’（湖南种源）次之，12号‘罗河石斛’（广东种源）、6 号‘铜皮石斛’（四川种源）、11 号‘铜皮石斛’（江西种源）、2 号‘青杆铁皮石斛’叶长排第3，1号‘河南小石斛’（广东种源）叶长更次，3号‘红杆铁皮石斛’（英山种源）、7 号‘霍山石斛’（英山种源）、4 号‘曲茎石斛’（广东种源）、5 号‘细叶石斛’（四川种源）叶长最短且相互间无显著性差异。

不同药用石斛种质的叶宽存在着显著性差异(F=27.901，P=0.00)，8号‘广东石斛’（湖北种源）叶最宽为1.85 cm，2号‘青杆铁皮石斛’（浙江种源）、3号‘红杆铁皮石斛’（英山种源）、12 号‘罗河石斛’（广东种源）、9号‘广东石斛’（广东种源）、13号‘小黄草’（广东种源）次之，叶宽度在1.45～1.15 cm之间，两个不同种源的铜皮石斛宽度更小，为0.88 cm和0.86 cm，7号‘霍山石斛’（英山种源）、1 号‘河南小石斛’（广东种源）、10 号‘重唇石斛’（湖南种源）、4号‘曲茎石斛’（广东种源）、5号‘细叶石斛’（四川种源）叶宽最小，宽度小于或等于0.58 cm。

不同药用石斛种质的叶片数存在着显著性差异(F=307.552，P=0.00)，5号‘细叶石斛’（四川种源）的单株叶片数最多，平均可达38.50 片，12 号‘罗河石斛’（广东种源）的单株叶片数次之为13.43 片，8 号‘广东石斛’（湖北种源）单株叶片数排第3 为11.94 片，2 号‘青杆铁皮石斛’（浙江种源）、13 号‘小黄草’（四川种源）单株叶片数排第4，6～7片，6号‘铜皮石斛’（四川种源）、9号‘广东石斛’（广东种源）单株叶片数排第5，约4～5片，3号‘红杆铁皮石斛’（英山种源）、11号‘铜皮石斛’（江西种源）、1 号‘河南小石斛’（广东种源）、10 号‘重唇石斛’（湖南种源）、7 号‘霍山石斛’（英山种源）单株叶片数最少，低于4片。

（2）花形态特征比较

石斛的花瓣颜色、唇瓣颜色、斑块颜色、唇瓣形状等形态指标，以及花香、流苏的有无，花瓣质地是石斛进行分类的重要形态指标，对引种成功的13个药用石斛种质的花形态特征进行了比较，结果如表4所示。

从表4 可以看出，不同药用石斛种质的花在花瓣颜色、唇瓣颜色、斑块颜色、唇瓣形状等指标上有较大差异。石斛的花瓣和唇瓣的颜色大多是一致的，4 号‘曲茎石斛’（广东种源）、6号‘铜皮石斛’（四川种源）、10号‘重唇石斛’（湖南种源）和9号‘广东石斛’（广东种源）为白色，1 号‘河南小石斛’（广东种源）、7 号‘霍山石斛’（英山种源）为淡黄色，2号和3号‘铁皮石斛’为黄绿色，5号‘细叶石斛’（四川种源）和11号‘铜皮石斛’（江西种源）为黄色。在种植的霍山石斛中发现了一丛颜色发生变异的植株，其花瓣颜色及唇瓣颜色都由原来的淡黄色变成了橙黄色。对该丛颜色发生变异的霍山种质进行了标记，在将来的研究中将进一步了解它与正常的霍山石斛种质在有效成份及含量等指标上的差异。不同石斛种质花的斑块颜色多在紫红、黄、黄绿、紫色等颜色范围内变化。唇瓣形状也因种类的不同有所变化。7号‘霍山石斛’（英山种源）、2号和3号‘铁皮石斛’和9号‘广东石斛’（广东种源）有明显的花香，其他种质石斛无香。所引进的石斛种质均无流苏。不同的石斛种质花瓣质地也有所区别，其中1 号‘河南小石斛’（广东种源）、2号和3号‘铁皮石斛’、4号‘曲茎石斛’（广东种源）、7 号‘霍山石斛’（英山种源）和11 号‘铜皮石斛’（江西种源）的花瓣质地为革质，5号‘细叶石斛’（四川种源）为厚革质，8号和9号‘广东石斛’及10号‘重唇石斛’（湖南种源）为纸质，6号‘铜皮石斛’（四川种源）为膜质。

表4 13个药用石斛种质花形态比较

3.3 不同药用石斛种质生长适应性调查

对不同药用石斛种质的生长适应性、加工性能进行调查，结果如表5所示。

从表5可以看出，2号和3号2个种源的‘铁皮石斛’、7号‘霍山石斛’（英山种源）、11号‘铜皮石斛’（江西种源）和12号‘罗河石斛’（广东种源）在英山的生长适应性最好，引种成活率达到了100%，5号‘细叶石斛’（四川种源）、1 号‘河南小石斛’（广东种源）、4 号‘曲茎石斛’（四川种源）、8号和9号两个种源的‘广东石斛’及13 号‘小黄草’（四川种源）次之，引种成活率在80%～90%之间，10 号‘重唇石斛’（湖南种源）、6 号‘铜皮石斛’（四川种源）引种成活率较低，在60%～70%之间。不同种类药用石斛的生长势不同，2号和3号2个种源的‘铁皮石斛’、7号‘霍山石斛’（英山种源）、8号‘广东石斛’（湖北种源）、11 号‘铜皮石斛’（江西种源）和12号‘罗河石斛’（广东种源）均表现出较强的生长势，1号‘河南小石斛’（广东种源）、6号‘铜皮石斛’（四川种源）、10 号‘重唇石斛’（湖南种源）、13 号‘小黄草’（四川种源）次之，4 号‘曲茎石斛’（广东种源）、5 号‘细叶石斛’（四川种源）则生长势不旺。

表5 不同药用石斛种质生长适应性及加工性能调查

对13种药用石斛种质的品质及加工性能，即采收后的加工价值进行了比较，发现3 号红杆‘铁皮石斛’（英山种源）、11号‘铜皮石斛’（江西种源）采收后加工的成品枫斗更易操作且成型好，7号‘霍山石斛’（英山种源）在加工工艺上存在一定的难度，但霍山的市场价格高且稳定，且这几种石斛鲜草口感好，胶质含量丰富，特别是‘霍山石斛’（英山种源），质重、嚼之粘牙，味甘，几乎无渣，是药用石斛产业发展中的优质原料。2号青杆‘铁皮石斛’（浙江种源）、4号‘曲茎石斛’（广东种源）和8 号‘广东石斛’（湖北种源）也有较为良好的加工性能，而10号‘重唇石斛’、12号‘罗河石斛’、5号‘细叶石斛’则因纤维含量较多，加工性能差。

4 结论

湖北省英山县地理气候条件优越，适合大多数药用石斛的生长，药用石斛引种栽培中极端低温是制约其引种发展的重要关键因素。本试验中引种的‘铜皮石斛’（云南种源）、‘串珠石斛’（湖南种源）、‘金钗石斛’（四川种源）、‘黑毛石斛’（云南种源）等4 个种质均因不能抵抗冬季极端低温而发生冻害死亡，其他10个种13个种源的原生种质可以生长。

不同药用石斛种质在英山县的生长物候期不同，最早的花期[‘广东石斛’（湖北种源）]在3月底，大多数药用石斛种质的花期集中在4—5 月份，6、7、8 月份均有开花种质，‘重唇石斛’花期最晚，在7 月底8 月初。不同种源地引种的相同种的药用石斛种质花期有很大差异，从湖北本省引种的‘广东石斛’花期比从广东韶关引进的‘广东石斛’花期早近1 个月，花形态与花色也有极大的差异。估计这些差异与不同地域种源的植株生长的适石斛应性相关，本地或近似地理气候区的种质更能适应当地的气候，更早开花。因花期不同，不同种质的果期也相应的有所差别。

药用石斛种质的茎叶形态存在显著差异，从茎叶形态上可将药用石斛种质分为高大型、普通型和小型3 个类型。‘细叶石斛’（四川种源）、‘罗河石斛’（广东种源）、‘广东石斛’（广东种源）、‘广东石斛’（湖北种源）、‘小黄草’（四川种源）、‘铜皮石斛’（四川种源）属于高大株型药用石斛；‘铜皮石斛’（江西种源）、‘青杆铁皮石斛’（浙江种源）、‘红杆铁皮石斛’（英山种源）属普通株型药用石斛；‘重唇石斛’（湖南种源）、‘河南小石斛’（广东种源）、‘曲茎石斛’（广东种源）、‘霍山石斛’（英山种源）属小株型药用石斛。

花瓣颜色、唇瓣颜色、斑块颜色、唇瓣形状是区分药用石斛种质的主要花形态指标，药用石斛种质的花瓣和唇瓣的颜色大多是一致的，颜色多在白色到黄绿色之间变化。研究过程中发现了一丛颜色发生变异的霍山石斛植株，其花瓣颜色及唇瓣颜色都由原来的淡黄色变成了橙黄色。对该丛颜色发生变异的霍山种质进行了标记，在将来的研究中将进一步了解它与正常的霍山石斛种质在其他形态及有效成份含量等指标上的差异。不同石斛种质花的斑块颜色多在紫红、黄、黄绿、紫色等颜色范围内变化。唇瓣形状也因种类的不同有所变化。‘霍山石斛’（英山种源）、‘铁皮石斛’和‘广东石斛’（广东种源）有明显的花香，其他种类石斛的无香。所引进的石斛种质均无流苏。不同的石斛种质花瓣质地也有所区别，多数为革质，只有‘细叶石斛’（四川种源）为厚革质，广东石斛为纸质，‘铜皮石斛’（四川种源）为膜质。

不同药用石斛种质的适应性和加工性能也不一样。‘铁皮石斛’、‘霍山石斛’、‘铜皮石斛’（江西种源）和‘罗河石斛’（广东种源）在英山的生长适应性好，生长势旺；‘重唇石斛’（湖南种源）、‘铜皮石斛’（四川种源）生长适应性较差，生长势一般；‘曲茎石斛’（广东种源）、‘细叶石斛’（四川种源）则生长势不旺。在加工性能方面，红杆‘铁皮石斛’（英山种源）、‘铜皮石斛’（江西种源）采收后加工的成品枫斗易操作且成型好，‘霍山石斛’（英山种源）在加工工艺上存在一定的难度，但市场价格高且稳定，且这几种石斛鲜草口感好，胶质含量丰富，特别是‘霍山石斛’（英山种源），质重、嚼之粘牙，味甘，几乎无渣，是药用石斛产业发展中的优质原料。