浙产道地多花黄精种子繁育技术研究

徐晓强 ,舒月文 ,俞春英 ,江建铭∗

(1.浙江枣椿堂农业发展有限公司,浙江 龙游 3 100002;2.浙江省中药研究所有限公司,浙江 杭州 310023;3.浙江农艺师学院,浙江 杭州 310021)

黄精,习称鸡头参、老虎姜、九蒸姜、野山姜等,以根茎入药,为我国传统的药食两用中药材,在防病治病和滋补养生药方面已具有2 000 a 的应用历史。我国已知最早的中药学著作 《神农本草经》 将其列为上品,载 “黄精主补中益气,除风湿,安五脏,久服轻身,延年不饥”。梁代陶弘景《名医别录》 则补充了黄精具有 “补五劳七伤,助筋骨、耐寒暑、润心肺” 的功效。北宋 《圣济总录》 也记有常服黄精 “能助气固精、补填丹田、活血驻颜、长生不老” 等作用。由此可见,黄精在东汉之前就已被用于防病治病,而且在后世的传承中,古人通过不断实践总结,更深知黄精是养生健体、养颜补益的佳品。《神仙芝草经》 对黄精滋补和美容作用的评价更趋全面,谓 “黄精宽中益气,使五脏调良,骨髓坚强,其力增倍,多年不老,颜色鲜明,发白更黑,齿落更生”,可见黄精还有治阴虚、防白发的功效。传统上,经 “九蒸九晒” 的黄精炮制产品被誉为 “仙人余粮”,在民间广泛应用于保健养生,且口感甘甜,适宜直接嚼食或用于药膳,使用方便多样,具有不可替代的产品优势。《中国药典》 记载:黄精味甘,性平;归脾、肺、肾经;具有补气养阴,健脾,润肺,益肾等功效;用于脾胃气虚,体倦乏力,胃阴不足,口干食少,肺虚燥咳,劳嗽咳血,精血不足,腰膝酸软,须发早白,内热消渴等症[1]。现代药效学研究表明:黄精根茎黄精多糖、皂苷、黄酮、生物碱及醌类等多种生理活性物质和氨基酸、微量元素等营养物质,具有抗衰老、降血糖血脂、保护心脑血管、抗肿瘤、改善学习记忆力及抑制老年痴呆、抗疲劳、抗氧化、调节免疫、抑制骨质疏松、保护心肌细胞、抗骨质疏松、保护肝脏、抗菌、抗炎、抗病毒等多重作用,临床上用于治疗动脉粥样硬化、近视眼、糖尿病并发症等症[2-5]。近十几年,随着我国社会经济的快速发展和生活水平迅速提升,大众的健康养生意识和对美好生活的追求日益增强,尤其是十九大报告中提出 “健康中国” 发展战略以来,我国的大健康产业发展呈现了强劲的快速增长趋势,以黄精为主要原料的保健产品研发也成为市场新庞。据报道,1997—2019 年注册上市的黄精保健食品数量共计351 种,涉及抗疲劳、增强免疫力、调节血糖血脂、延缓衰老、改善睡眠和记忆、增加骨密度等20 多种保健功能[6]。目前黄精药材年市场需求量在7 000～8 000 t,其中约20%用于中医临床及药品和提取物生产,约80%用于保健食品和康养产品加工,显示了黄精产业发展的广阔前景。

黄精属植物为广分布植物,约有40 种,广布于北温带,中国有31 种,其中14 种类的根状茎作药用,为中药黄精、玉竹的基原植物[7]。《中国药典》收载了黄精 (PolygonatumsibiricumDelar.ex Redoute.)、滇黄精 (PolygonatumkingianumColl.et Hemsl.) 和多花黄精 (PolygonatumcyrtonemaHua) 等3 种黄精作为药用黄精基原植物。多花黄精根状茎类似生姜,俗称姜形黄精,其野生资源在浙江省主要具有广泛分布,尤其是山区各县市野生资源贮量较大。多花黄精可以通过根茎或种子繁殖,目前市场上流通的多花黄精主要仍来源于野生资源,生产上虽然可采用野生黄精根茎进行分根繁殖,但繁殖系数低,且品质良莠不齐,同时易造成野生种质资源的过多采挖,尤其是近10 a 来,黄精的养生保健作用更为人们注目,野生种质资源的消耗量快速上升,野生资源种质保护和永久利用面临巨大挑战。采用多花黄精种子育苗虽然可以大幅提升繁殖率,但由于多花黄精种子存在胚后熟习性,自然条件下种子发芽和成苗率均较低,需经过2 个冬季休眠后才能长出1 片真叶,严重影响了种子育苗效率。早期的研究大多集中在黄精植物和组培育苗方面,张跃进等[8]开展了药用植物黄精种子休眠特性研究;张旺凡等[9-10]分别利用外源6-苄氨基嘌呤 (6-BA)和赤霉酸(GA3) 处理及低温贮藏处理来打破黄精种子休眠,均得到较好的发芽效果。饶宝蓉等[11-14]利用组培技术,开展了多花黄精种子不同培养基、不同浓度激素处理及低温沉积处理对种子诱导萌发和分化成苗的影响研究,成功诱导分化出完整植株,但由于采用组培育苗设备设施条件要求较高,过程繁琐,育苗成本大,种苗价格高,难以为广大生产者接受,影响了产业化应用。本文以多花黄精种子为材料,以高锰酸钾和6-BA 处理为基础,结合不同低温沉积方法来探讨其对多花黄精种子萌发与成苗的影响,以期建立一种高效、实用、简便和低成本的多花黄精种子育苗技术,推进多花黄精种子的高效利用和黄精产业的高质量发展。

1 材料与方法

1.1 材料

为采集龙游本地的野生多花黄精种子,于2020 年9 月分批采集成熟果实,统一堆沤至绝大部分果实软烂后搓洗,除去果皮果肉,并用流水冲洗种子至表面无果肉为止。取出种子,晾干、筛净后得到干净、饱满的多花黄精种子。经测定,多花黄精种子千粒重约为35 g。

1.2 方法

1.2.1 种子前处理

于11 月上旬取多花黄精净种子若干,先用0.2%高锰酸钾溶液浸泡30 min,取出稍晾,待表面干燥后转入6-BA (200 μg·mL-1) 溶液中浸种处理4 h,取出、晾干、备用。

1.2.2 沙藏准备

将经高锰酸钾和6-BA 处理过的多花黄精种子与干净河砂按体积比1∶4 混匀,河砂含水量30%～35% (手捏成团,手碰散开),并置于四周垫有10 cm 河沙或细土的透水容器 (塑料筐) 内,用于低温沉积处理。

1.2.3 低温沉积

分别将装有湿沙和种子的透水容器置于15.0 ℃和4.0 ℃恒温 (冰箱) 及室内自然变温、室外自然变温条件下,开展低温沉积处理,低温沉积时间约4 个月,沉积处理期间保持湿度。

1.2.4 播前处理

于3 月初将沉积处理的种子取出,待考察种子开口率后播种。另从室外自然变温沉积处理的种子中随机取出100 粒,重复3 次,分别再将种子放入6-BA (100 μg·mL-1) 溶液中浸种20 min,取出、晾干后与前述的沉积处理种子一起播种于育苗床。

1.2.5 播种管理

育苗床基质为泥炭、蛭石及细土混合土 (体积比为4∶2∶1)。播种时按行距12～15 cm 开宽约5 cm、深约3 cm 的播种沟,将开口种子按株距10 cm 均匀播入沟内,覆土1～2 cm,上盖一层厚约2 cm 的稻草或秸秆,浇透水,并保持土壤湿润至出苗。待长出1 片真叶并展开后,用0.5%菜籽饼腐熟上清液,或0.3%尿素加0.2%磷酸二氢钾液喷施叶面,每隔15 d 一次,连续喷施3～4 次,为壮苗、强苗提供充分而持续营养供应。如育苗地无遮荫条件,需在5 月中旬搭架遮荫,遮荫度保持在70%～80%。同时,在育苗生长期间,应保持土壤湿润,严防土壤过干或过湿影响幼苗生长,甚至造成幼苗死亡。

1.2.6 指标考评

沉积处理约4 个月,于3 月初从沉积种子中随机取出100 粒种子,考察其种子开口情况后播种,重复3 次。

于播种后3 个月 (约6 月上旬) 考察田间黄精幼苗成活情况和长势,计算成苗率。

2 结果与分析

2.1 不同沉积处理对种子开口和根芽萌发的影响

多花黄精种子萌发首先在种脐处出现裂口,胚根突破种脐并逐渐伸长,后胚根基部开始膨大形成圆球状,并随胚根伸长而增大,随后从膨大的圆球状处萌发出根和芽。表1 为不同沉积处理对黄精种子开口和根、芽萌发影响的考评结果。从表1 可以发现,不同沉积处理对种子开口和根、芽萌发具有明显的影响。种子开口率以处理4 的室外自然变温为好,达91.7%,分别比处理1、处理2 和处理3提高63.4、0.7、72.4 百分点;其次为处理2 的4.0 ℃恒温,种子开口率为91.0%,而处理3 室内自然变温种子开口率最低,仅为19.3%。差异显著性测定表明,处理4 与处理2 之间无显著差异,与处理1 和处理3 差异达极显著水平;而处理2 也与处理1 和处理3 差异达极显著水平。根、芽萌发以处理4 和处理2 为好,胚根基部可见膨2～3 mm圆球状,发根2～4 条,芽明显;而处理1 或处理3,胚根基部膨大较小或无明显膨大,且根、芽萌发少。表明低温沉积对黄精种子开口和根、芽萌发具有显著的促进作用,采用室外自然变温或4.0 ℃恒温的低温沉积处理能较好地满足多花黄精种子育苗需求。

表1 不同沉积处理方法对黄精种子开口和根芽萌发的影响

2.2 不同沉积处理对黄精幼苗成苗的影响

多花黄精种子根、芽萌发后,仍需足够的低温沉积积累,芽才能冲出土壤分化生长成苗。表2 为不同沉积处理对黄精成苗和幼苗生长影响的考评结果。

从表2 也可以看出,不同沉积处理对多花黄精成苗的幼苗生长存在明显的影响,成苗率以处理5室外自然变温加6-BA 联合处理为好,达92.3%,分别比处理1、处理2、处理3 和处理4 提高75.6、17.3、81.6、6.6 百分点。

表2 不同沉积处理方法对黄精成苗和幼苗生长的影响

同时观察到,处理5 出苗快、整齐,且叶大色绿,发根4～7 条,根茎膨大为6～7 mm,幼苗生长健壮。差异显著性测定表明,处理5 与处理4 差异达显著水平,与处理2、处理1 和处理3 差异均达极显著水平;而处理4、处理2 与处理1 和处理3间差异均达极显著水平,表明适宜的低温沉积处理对黄精幼苗分化和生长具有明显的促进作用,且室外自然变温处理效果好于4.0 ℃恒温处理,尤其是经室外自然变温沉积处理的种子在播种前用100 μg·mL-16-BA 溶液浸种20 min,能进一步促进成苗和幼苗生长,而15.0 ℃恒温处理和室内自然变温处理均不利于黄精幼苗分化和生长。

3 小结与讨论

种子休眠是植物种子对外界环境的一种适应机制,有利于种子度过不利或恶劣的环境条件,对植物个体的生存、物种的延续和进化都具有重要的意义。多花黄精种子具有较强的深沉休眠和生理后熟特性,种子在萌发前,种胚形态未成熟,结构简单,没有胚芽、胚轴、胚根和子叶的分化,且种子的种皮具蜡质,影响了种子的透气性和吸水性,形成胚乳吸水障碍,致使多花黄精种子在常规播种下很难发芽,需经过2 个冬季的低温沉积才能出苗,发芽成苗率低,阻碍了多花黄精种子资源在产业化发展中的高效利用。本试验结果表明,多花黄精种子经过0.2%高锰酸钾溶液30 min 浸泡及200 μg·mL-16-BA 溶液处理4 h 后,在当地室外自然变温条件下低温沉积处理4 个月左右,不仅能明显打破多花黄精种子休眠,提高种子萌发率,而且幼苗成苗率也显著提升,其中经室外自然变温沉积处理的种子开口率和成苗率分别为91.7%和85.7%。同时观察到,室外自然变温沉积处理后的开口种子经100 μg·mL-16-BA 溶液浸种20 min,幼苗成苗率达92.3%,且出苗快速整齐,叶大色绿,生长健壮,完全能满足多花黄精种子繁育产业化的需求,有效支撑多花黄精产业高效发展。

黄精为我国传统中医药中一味补气养阴、抗衰防老的珍品和药食同源中药材,自古以来就被我国历代佛家、儒家、道家、养生学家以及医药学家所重视[15],产业发展前景巨大。近年来,浙江省立足当地野生多花黄精分布广、贮量大的资源优势,大力推进黄精产业发展。据浙江省中药材产业协会2020 年年报显示,浙江省黄精种植面积达4 000 hm2以上,其中衢州、丽水种植面积较大,山区和林下种植发展较快。相信,随着人们生活水平不断提高和养生保健意识的不断增加,黄精众多的养生保健功效更为人们所熟知,黄精产业也必将迎来新的发展机遇。