药用芍药无性扩繁技术优化及其对生长和化学成分积累的影响

史春羽 吴朝海 王顺利 张秀新

（1.青海大学农牧学院 青海西宁 810016；2.农业农村部园艺作物生物学与种质创制重点实验室/中国农业科学院蔬菜花卉研究所 北京 100081）

芍药（Paeonia lactiflora Pall.）是芍药科（Paeoniaceae）芍药属（Paeonia L.）芍药组的多年生宿根植物。 芍药根作为中国传统名贵中药材，具有抗炎、镇痛、保肝等多种作用，广泛应用于神经系统疾病及神经退行性疾病治疗。 我国安徽、山东、浙江、四川、内蒙古等地都有芍药种植。

芍药繁殖方式包括有性繁殖和无性繁殖。 有性繁殖主要为种子繁殖， 是结籽芍药的主要繁殖方式之一，由于芍药种子有上、下胚轴双重休眠特性，种子育苗周期较长， 严重制约了均一化芍药种苗的高效生产[1-4]。 无性繁殖包括分株繁殖、芽头繁殖、组培快繁、扦插繁殖和根段繁殖，其中分株和芽头繁殖是目前芍药种苗生产的主要方式， 后3种方式还处在摸索和试验阶段。分株繁殖是将晾2～3 d 后的整株芍药根用刀将其自然连接处切开后种植， 一般3～5年生的母株可分为3～10 株新植株；而芽头繁殖是指将芍药根全部用作中药材，仅保留芍药芽头进行繁殖[5]。目前，芽头繁殖也是丹参、黄芩和覆盆子等重要中药材的主要扩增繁殖方式[6]。

相关研究表明， 芍药采用芽头繁殖的栽培种芍药新生根中的芍药苷含量与野生种无差异显著性[7]，是目前药用芍药生产中的主要无性繁殖方式， 具有生长周期快、繁殖系数高等优点。 本研究以引种于道地产区山东菏泽的3年生株龄的药用芍药为试验材料，分别将芍药植株以正常分株、仅保留芽头和保留1/2 根的芽头3种方式无性扩繁种苗，分析不同处理对次年芍药生长发育和根系药用成分的影响， 为药用芍药生产种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料和地点

以引种于菏泽的3年生芍药为试验材料， 选择色泽良好、无病害的芍药种苗，其根部变软后按照下面3种繁殖方式处理种苗，并于2019年9月种植在中国农业科学院蔬菜花卉研究所资源圃。 资源圃位于北纬39.4°～41.6°、东经 115.7°～117.4°之间，气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候， 夏季高温多雨， 冬季寒冷干燥， 春、 秋短促。 全年无霜期 180～200 d。 降水季节分配不均匀， 全年降水的80%集中在夏季 6～ 8月，7、8月有大雨。 太阳辐射量全年平均为 112～136 kcal/cm2，平均日照时数在 2 000～2 800 h。芍药田间管理根据芍药种植要求进行[8]。 2020年10月采收芍药根进行试验分析。

1.2 试验处理

采用正常分株、仅保留芽头、保留1/2 根的芽头共3种无性扩繁方式。 分株繁殖是将根系变软的芍药植株，用刀将根自然连接处切开后，保留3～5个芽子。 仅保留芽头是指切断所有芍药根，仅保留3～5个芽子。 保留1/2 根的芽头是指切断1/2 芍药根，保留1/2 根的芽头，每个芽头保留3～5个芽子。

1.3 芍药生长指标测定

2020年10月， 将芍药整株从土壤中完整挖出，尽量保持植株整体完整性，将根部土壤清理，并用水冲洗干净，待稍晾干后对植株进行拍照测量记录。 测量花芽数、根数、根长和根径等生长指标，根径分别测定根基、根中和根尖的直径（芍药根靠近地上植株的 1/4～1/2 部位为根基，1/2～3/4 为根中，3/4 以上为根尖）［图 1（A）］。 将各处理的主根、新生一级根和二级根剪下分开洗净备用［图1（B）］，3 株为一个重复，切碎后包于锡箔纸中保存于-80℃冰箱备用。

图1 芍药根茎测量部位和新生根等级

1.4 芍药根系化学成分含量测定

参考2020 版《中国药典》中药用芍药根中芍药苷测定方法，采用超高效液相色谱法（UPLC）分别测定芍药主根、新生一级根和二级根中的芍药苷、芍药内酯苷、没食子酸、儿茶素、苯甲酰芍药苷、苯甲酸和丹皮酚7种化学成分含量， 芍药苷、 芍药内酯苷、儿茶素和苯甲酸的流动相为乙腈、0.1%甲酸（16∶84），分 离 时 间 分 别 为 1.238 min、1.046 min、0.615 min、3.084 min； 没食子酸、 苯甲酰芍药苷的流动相为甲醇、0.05 mol/L 磷酸二氢钾（40∶60），分离时间分别为0.301 min、 3.614 min； 丹皮酚的流动相为甲醇、 水（60∶40），分离时间为 1.582 min。

2 结果与分析

2.1 不同处理方式对芍药生长发育的影响

正常分株处理的芍药花芽在2020年基本可以开花，而仅保留芽头和保留1/2 根的芽头的处理基本不能开花， 且仅保留芽头的花芽数量显著低于正常分株和保留1/2 根的芽头处理（图2）。

图2 3种处理芍药的花芽数量

通过对芍药主根、 一级根和二级根及根长和根径统计分析表明，正常分株芍药的新生一级芍药根数量最多，达（18.00±5.29）条，根系最长，达（12.62±4.06）cm，根径在7.5 mm 以上，但未达到中药材市场上药用芍药根等级（直径＞8 mm）（表 1、图 3）。根长与根径在仅保留芽头的处理方式下低于其他2种处理方式，但是均无显著性差异（表2、图3）。 不同种植处理方式下芍药主根的根长与根径不存在显著性差异， 但正常分株的主根长和根茎分别达到 （9.30±2.62）mm、（40.80±13.30）mm， 分别高于保留 1/2 根的芽头处理的（5.53±0.46）mm、（23.84±7.49）mm，切根影响主根长和根径（表3、图3）。 综上，为生产符合药用芍药等级的芍药根，不管采用哪种繁殖方式，均需栽种一年以上才可采收。

表3 芍药主根生长指标

图3 3种无性扩繁方式翌年采收芍药根生长情况

表1 芍药不同级别根生长指标

表2 新生一级根形态分析

2.2 不同处理方式对芍药根系药用成分含量的影响

栽种次年秋季，分别收取正常分株繁殖的主根、一级根和二级根，保留1/2 主根芽头的主根、一级根及仅保留芽头的一级根和二级根进行化学成分含量测定。 通过对正常分株的主根、 一级根和二级根中7种化学成分测定结果表明， 芍药主根中芍药苷、没食子酸和丹皮酚含量显著高于新生一级根和二级根， 而新生一级芍药根中芍药内酯苷含量高于主根和二级根（表4）。苯甲酰芍药苷在主根和二级根中的含量显著高于一级根； 苯甲酸含量在新生一级根和二级根显著高于主根。 由此推测，芍药苷、没食子酸和丹皮酚3种成分含量随芍药根径的增大而增加，新生根中苯甲酸含量最高， 后续随着根系生长含量逐渐降低。

表4 芍药不同级别根化学成分含量

对正常分株和保留1/2 根的芍药主根成分含量分析（仅保留芽头处理无主根），种植一年后正常分株主根的芍药内酯苷含量显著低于保留1/2 根芽头处理，保留1/2 根芽头的主根中苯甲酰芍药苷和丹皮酚含量均显著低于正常分株， 说明在种植时对芍药根的修剪在一定程度上可以增加芍药内酯苷含量，同时降低苯甲酰芍药苷和丹皮酚的含量 （表5）。 因此，药用芍药生产种植时可选择延长种植年限，从而增大根径生长量和增加根中化学成分含量累积，提高中药材质量。

表5 芍药主根化学成分含量

对3个处理的新生一级根中化学成分含量进行分析（图4），正常分株和仅保留芽头的新生一级根中化学成分含量显著高于保留1/2 根芽头处理。其中保留1/2 根芽头的一级根中芍药苷含量为1.58%，显著高于正常分株和仅保留芽头处理；芍药内酯苷、没食子酸、儿茶素、苯甲酸在正常分株和仅保留芽头的一级根中含量高； 而苯甲酰芍药苷则是在正常分株的一级根中含量高；仅保留芽头和保留1/2 根芽头的一级根中丹皮酚含量高于正常分株。 即新生一级根在正常分株和仅保留芽头繁殖时的化学成分含量高。

图4 芍药新生一级根化学成分含量

3 讨论与结论

芍药根是药材市场上重要的中药材，种子繁殖、正常分株和芽头繁殖是药用芍药在生产中最常用的繁殖方法。种子繁殖培育的种苗抗逆性强、 成活率高，但发芽率低，生长周期长。 正常分株生长速度快，但繁殖系数不高，影响药用芍药根产量，成本偏高。芽头繁殖可解决正常分株的芍药根采收问题， 保证繁殖效率的同时，还可增加芍药根产量[5]。 道地产区亳赤芍不结籽，芽头繁殖是常规的繁殖方式。 本研究发现，正常分株和保留1/2 根芽头的花芽数和根数多于仅保留芽头处理， 即芍药根的保留有利于其形态生长，但会减少中药材芍药根产量。 同时，还发现芍药根次年收获数量最多的为新生一级根， 其次为二级根、主根，但新生根的直径均未达到中药材市场标准。 为生产符合药材标准的芍药根，建议药芍栽种一年以上采收。 芍药根中化学成分含量分析表明，仅保留芽头和正常分株方式下的芍药根中的化学成分含量较高。 谢婷等[7]对芍药的道地产区和引种栽培的化学成分含量进行研究， 发现芽头繁殖的芍药根化学成分与野生种无显著差异。

综合分析， 药用芍药生产种植中可采用仅保留芽头繁殖和保留1/2 根的芽头进行繁殖，不仅可增加芍药根产量， 降低生产成本， 还可高效繁殖芍药种苗。 另外，适当延长芍药种植年限，促进新生根根长和根径的增长，实现符合药材标准的芍药根生产，增加药农经济收益。