波棱瓜栽培现状及新技术应用

周生军，张吉强，朱荣祖，郭尚磊，韩启鑫

1.西藏奇正藏药股份有限公司，西藏 林芝 860000；2.西藏高原生物研究所，西藏 拉萨 850000；3.甘肃佛阁藏药有限公司，甘肃 定西 730500

波棱瓜Herpetospermum pedunculosum（Ser.）Baill 为葫芦科波棱瓜属10 年生攀援藤本植物[1]，是常用濒危藏族药材，藏族药（以下简称藏药）名因分布地域不同或音译的问题又被称为色吉美朵、塞季美朵等，分布于西藏、云南、四川、青海等地。据《中华藏本草》记载，其在不丹、印度、尼泊尔等国也有生长，在我国西藏主要分布于林芝、山南及日喀则地区，海拔2000～3500 m，主要生长于山坡林缘、灌木丛及农家田园等地[2]。波棱瓜用药以种子为主，也可用种皮入药，其味苦，性寒，主要用于清热解毒、护肝保胆，治疗肝胆类疾病及消化不良等症，当前藏药处方中以波棱瓜子入药的处方有34 个品种[3]。

近年来，针对藏族医药（以下简称藏医药）理论体系及其深厚文化内涵的研究更加深入和广泛，藏医药研究水平及其工业化进程不断推进，其疗效在临床上也得到验证。藏药产品也逐渐走向世界，成为当地支柱产业之一。但藏医药在工业化的同时，也给其所依赖的有限的野生资源带来一定的影响和破坏，致使诸如大花红景天等藏药材资源濒危甚至枯竭。藏药材大多生长在高海拔地区，特殊的生态环境造就了药材纯净、高药效的特性，但同时，高海拔也限制了药材的自我繁殖和快速更新能力。对于波棱瓜来讲，造成其濒危的主要因素有以下三个方面：一是涉及波棱瓜的藏族成药（以下简称藏成药）产能大幅提升，对原药材的需求量增大；二是波棱瓜雌雄异株的特性，且雌株占比过小，限制了波棱瓜野生种群的扩增，也限制了田间单产的提高；三是波棱瓜在我国分布区域狭窄，野生储量很小。当前，国内诸多研究机构及企业对波棱瓜药理及栽培技术的研究取得了一定的成果，对于种子处理和田间栽培具有很强的指导意义，但在西藏适宜的生长区，波棱瓜尚未形成规模化栽培，优质波棱瓜种子（苗）严重短缺，制约了以波棱瓜为主要原料药的藏成药的生产。基于以上现实，通过总结分析现阶段波棱瓜栽培研究情况，对今后波棱瓜栽培研究提出几点建议。

1 栽培现状研究

1.1 种子研究

波棱瓜地理分布较为广泛，在我国青藏高原较湿润、温和的地区都有分布，但其种子因产地不同，形态、大小及生理特性也有一定的差异[4-5]。有研究人员对四川康定，西藏波密、吉隆3 个地区的波棱瓜种子进行引种栽培。3 年后，对其所繁育种子的发芽率作了温水浸泡和砂藏的单因素多水平的对比试验。结果显示，砂藏处理对波棱瓜种子发芽率的提高有明显的效果，其中康定的波棱瓜种子发芽率可达到93.4%[6]。有研究者则通过植物生长调节剂浸种的方法来打破种子休眠，也取得较好的发芽率试验结果[7]。

另外，西南民族大学研究人员对产于康定地区的波棱瓜种子进行了多因素多水平的发芽率试验，采用超声波及化学溶液浸泡的方式对波棱瓜种子的发芽率进行试验，结果表明，采用超声波及硝酸钾溶液浸泡处理后其种子的发芽率可达到62.5%[8]。

对以上2 种种子发芽率试验进行对比，利用超声波加化学试剂处理波棱瓜的方法远不如温水及砂藏处理后种子的发芽率高。主要原因可能与种子的新鲜度、贮藏方法有较强的相关性。不论用什么方法来处理波棱瓜种子，都需要从大田规模化生产及农牧民接受度出发，对波棱瓜种子进行低温砂藏处理后再播种繁殖是最经济实惠的处理措施。

1.2 组织培养研究

组织培养是实现波棱瓜快速繁殖和规模化种植的新途径。经过不断摸索和试验，以MS 培养基为基本基质，通过改变激素水平等条件，提高愈伤组织的形成能力。在波棱瓜组织培养方面，西藏农牧学院、甘肃农业大学、西藏自治区农牧科学院的研究团队都获得了较好的研究成果，成功应用波棱瓜的茎段、叶片、顶芽、腋芽培育出了幼苗，为波棱瓜幼苗培养及快速繁殖奠定了基础[9-13]。但对组培苗经炼苗后移栽大田的后续生长及其质量情况缺乏跟踪研究。

1.3 田间栽培研究

近年来，依托市场需求研究人员对波棱瓜的田间栽培技术开展了许多研究[14-18]。西藏农牧学院研究团队通过不同播种期及株行距的边缘效应对波棱瓜雌株分化率进行摸索，结果表明，延期播种是现阶段提高雌株分化的有效途径之一，可以相应地提高其产量，但具体的环境因子，如温度、光照等对雌株分化的影响没有进一步的研究。

另外，有研究人员通过对不同海拔高度生长的波棱瓜组织，如叶片等进行试验检测[19]，结果发现，海拔高度对波棱瓜的形态及生长有一定的影响。随着海拔高度不断增加，波棱瓜叶片会出现不规则的深裂，同时，叶片气孔量会随着海拔升高而降低，相应地呼吸作用也会减弱，进而高海拔对植株体的生理作用及其组织结构也产生了一定的影响。研究表明，叶绿素含量随海拔增高而降低，但波棱瓜为了适应高海拔环境，其自我调节能力增强，通过调节植株的抗氧化酶活性等机制保持正常生长，此研究对人工栽培基地的选择具有很好的指导意义。

有研究人员利用线性回归分析模型对波棱瓜产量及其影响因子进行了多因素多水平研究，结果表明影响波棱瓜产量的关键栽培因子为播种期、施肥和雌雄株比例，这对田间栽培技术要点的规范化、指导田间生产更具现实意义[20]，如果能够结合组培等新技术，提高雌株比例，其单产会有更大的提高。

同时，还有研究人员对于波棱瓜田间栽培的规范进行研究，对于田间种植技术的完善有一定的借鉴意义。

1.4 其他研究

西藏农牧学院的科研人员对波棱瓜野生地的土壤进行分析，对于田间种植土壤的养分配比具有一定的指导意义，同时也对波棱瓜伪品进行了鉴定与比较[21-25]。

2 新技术应用研究的几点建议

波棱瓜栽培研究在种子、组培及田间措施方面有了一定的基础，对于指导田间种植有积极作用。今后为了能够大幅度提高雌株比例，清除人工栽培的技术障碍并保持资源的可持续利用，最终达到提高产量的目的，对于以后的研究提出5 个方面的建议。

2.1 田间栽培时摘取侧芽并控制顶芽生长

波棱瓜为攀援植物，其生长最高可达十几米以上，花果期较长，从生长2～3 个侧芽时就于叶腋处开始显蕾，直至秋后霜降开始枯萎为止。前期存在雌花早于雄花开放的情况，此时雌花因不能及时授粉而不能坐果，后期因气温降低，所坐的果实因生长不完全致使种子不能成熟甚至空瘪。因此，波棱瓜的种子成熟期是不一致的，这就造成了种子质量不均一，如作为留种用，则存在发芽率低和出苗不整齐的问题；如作为药材用则影响用药质量。田间栽培时可借鉴其他植物栽培所采取的措施，有目的地摘取侧芽和控制其顶芽生长，使已坐果部分的果实营养能够得到保证，至于每株坐果多少为宜，需通过田间的对比试验及栽培地的环境因素进行综合考虑。

2.2 通过改变外界环境或利用植物生长调节剂提高雌株的分化比例

外界环境条件的改变可以有效地控制植物的性别。例如，同为葫芦科植物，黄瓜的培育就很好地利用了短光照、低气温有利于雌花形成的特性，在实际生产中有目地控制光源和温度，以达到促进雌花更多地形成，进而达到提高产量的目的；另外，在蔬菜栽培中，常见种植户利用熏烟释放出的一氧化碳来促进雌花的形成。这种简单有效的方法在菠菜、草莓、大麻等的生产中也有同样的效用，相关技术也多有报道。

另外，在生产中常用赤霉素（GA）、萘乙酸（NAA）、2，4-二氯苯氧乙酸、吲哚乙酸、乙烯利等植物生长调节剂通过单用或联合使用来刺激植物花蕊朝着雌株的方向分化。在黄瓜的培育中，研究人员配制一定浓度的乙烯利溶液，来促进黄瓜雌花的形成，也可以用其他激素来控制雄花的生长[26]，这类植物生长调节剂主要有萘乙酸、马来酰肼、三磺苯甲酸、二氯乙基三甲氯化铵等。

现阶段，在民间或种植专业户栽培波棱瓜时，可借鉴上述措施进行探索性试验，摸索出提高波棱瓜雌株分化率的方法和途径。当前，研究人员已经在这一方面摸索出了相关的处理方法和激素配比[27]，并在实际生产中得到了检验，可利用这一成果结合生产地的环境因素研究出适合当地生产需要的科学路径。

2.3 通过基因编辑技术培育新品种

基因编辑技术当前在植物育种、抗病虫害、品种改良等方面的应用比较成熟，其中，CRISPR/Cas9 技术、单碱基编辑技术因操作简单、应用灵活、效率高等特点而被广泛应用于诸多领域，在植物遗传育种及性状改良中同样发挥着重要的作用。此项技术可以精准地定位特殊基因片断或位点，并通过介质导入、敲除及修饰特定的基因来实现对基因的定向控制，目前正处于快速发展阶段。

在波棱瓜繁育研究中，想直接通过基因编辑等技术达到品种改良的目的，还需做大量的基础性研究。前期可以对波棱瓜的基因序列进行分析，掌握主要基因构成和互相关系，在后期就需要有针对性地寻找出控制雌雄分化的主要基因位点，敲除影响雌株分化的基因片断，或者导入其他控制因子使其分化向着形成雌株体的方向发展，同时控制一部分植物体向着雄株分化，并控制雌雄株达到适宜的比例，进而培育出的波棱瓜新品系。这种技术需要有一定实力的科研院所来完成，一旦培育出新品系，将对波棱瓜的生产产生深远影响。

2.4 通过组织培养扩大雌株的繁育比例

针对波棱瓜叶片、茎尖（段）的组织培养研究已经取得较多的成果，基本培养基的组成及微量元素的调控都取得了相关技术参数。存在的问题：一是目前的研究只是进行到培养室阶段，还没有延展到波棱瓜培育的整个生命周期，对于组培苗通过炼苗后移栽大田的实际生产效能未见详细报道；二是尚未开展专项的雌株系培养及后期栽培是否存在变异的研究。因此，在今后的研究中建议着重解决以下2 个问题：一是进行波棱瓜组培苗全生命周期研究，探索组培苗在田间的生长变化规律是否与实生苗存在差异，其两性分化情况又是如何，同时研究其在药用质量方面的变化，这些都是需要考虑和解决的实际问题；二是相较于雄株要扩大雌株的培育比例，综合栽培地环境因子合理配置田间雌雄株的占比研究，以达到波棱瓜高产、稳产的目的，同时培育的雌株系在移大田后是否存在变性的问题，也需要探索清楚。这种技术的应用可以快速实现规范化生产和应用

2.5 通过放射性物质进行诱变育种

诱变育种是一种通过物理、化学等方法诱导植物遗传性发生突变并能够筛选出符合生产需要的优良种子的处理方法。近现代以来，这项技术在农作物良种培育方面得到广泛的应用，尤其在农作物育种方面成绩突出，为保证我国粮食安全做出了巨大贡献。近年来，此项技术也在药用植物中得到应用，如物理方面的射线诱变、离子束诱变、激光诱变、外太空诱变到化学试剂诱变，再到各种组合方式诱变[28]，这些方法和技术在中药材白术、甘草、曼陀罗、麻黄草、芦荟、黄芪、沙棘、雷公藤等众多药用植物的种子培育中得到应用，并选育出了优良品种，不但提高了药材的品质、有效成分含量，还使其产量得到了进一步提高，增加了经济效益，提高了疗效。在波棱瓜今后的研究中，可以联合相关具有资质和能力的科研院所采用诱变育种培育新的波棱瓜品系，解决波棱瓜雌株分化过低的问题，这是解决波棱瓜瓶颈问题的一种探索。

3 结论

目前，波棱瓜的人工栽培技术研究还只是停留在简单的人工引种试验阶段，对于引种栽培后的单产没有具体的数据报道。同时，对于波棱瓜种子质量标准研究较少，较前沿的高科技育种技术还没能应用到波棱瓜种子的处理当中。面对以上问题，一方面从种子的育种方面入手，建立新的育种技术，突破雌株占比较小的主要瓶颈是提高其产量的最佳途径，同时加强种子质量标准的建立是最为迫切的任务之一，这对于田间生产和药材种子投料都具一定的现实意义；另一方面，在现有田间栽培技术的基础上，提升田间栽培和管理措施，根据不同地域制定适合当地生产的规范，是发展波棱瓜种植产业的有力保证。最后需要强调的是，应用新技术培育出的波棱瓜新品种，在提高产量的同时，需要对其安全性开展深入研究，确保用药安全。