姜荷花研究进展

●陈婉云 李晓东

（广州市白云区园林绿化和公园管理中心 广东 广州 510420）

姜荷花（Curcuma alismatifolia）是姜科姜黄属多年生球根草本植物，原产东南亚，具有色彩艳丽的大型穗状花序，颜色丰富，花期6～10月，又被称为“夏季郁金香”。姜荷花自20世纪90年代被引入台湾地区后，园艺师对其生长特性﹑栽培技术﹑切花生产与贮藏等展开了一系列的研究，基本形成了一套围绕姜荷花切花栽培生产的技术体系，至今国内已有30多个品种。姜荷花的研究内容主要有四大方面：生物特性研究﹑品种资源开发﹑生产技术研究﹑用途开发。

1 生物特性研究

姜荷花的适宜发芽条件为30℃，湿度70%～80%，适宜生长在含水量为60%～70%且排水良好的土壤，喜光照，适宜生长温度为20～32℃[1-4]。当低于10℃时，姜荷花开始受到逆境胁迫，当高于32℃时叶片卷缩。半致死温度为低于-1∙4℃或高于42℃。受到水涝﹑干旱﹑霜冻等逆境胁迫时，姜荷花的抗氧化酶系统（SOD酶﹑POD酶﹑MDA含量﹑游离脯氨酸）﹑渗透调节系统（相对含水率﹑相对电导率）等生理指标有明显的变化[5-6]。自然状态下，当11月日照时数缩短到13 h以下和气温下降到15℃以下时，姜荷花地上部分逐渐干枯，开始进入休眠期[7]。休眠至翌年4月，当温度和湿度条件足够时，重新发芽，生长1～2个月后，再次开花。

姜荷花休眠期间含氮化合物﹑碳水化合物和脱落酸有明显的变化。在休眠过程中，根茎和贮藏根的鲜干重﹑含水量﹑氮含量以及淀粉和可溶性总糖含量均下降[8-9]。姜荷花前10周贮藏根内的碳被迅速利用，之后贮藏在老根茎中的氮被利用。整个生长期氮的日增加量相对稳定，碳的日增加量在10～21周时显著提高。收获时，无论是新根茎还是新贮藏根都回收了大量标记的氮和碳，其中根茎在供应氮方面发挥了更重要的作用，贮藏根则提供了碳[10]。马列维素3-芸香苷是从姜荷花“粉珍珠”“平安”“平安红”三个品种粉红色苞片中鉴定出的唯一花色素苷。随着苞片粉红色程度的增加，3个品种中3-芦丁苷的含量均增加[11]。在姜荷花中首次发现了具有固氮和吲哚乙酸合成功能的内生细菌，它们作为生长促进剂可刺激寄主植物快速生长，有利于缩短组培苗的繁殖期，同时也可作为生物肥料用于大田根茎生产[12]。

综上，对姜荷花的生长特性研究已经比较清晰，但对姜荷花自身生理机制及成分的研究还有挖掘潜力。

2 新品种开发

2.1 杂交育种

目前，国内已经引入了30多个姜荷花品种，通过品种之间杂交，可选育出新的姜荷花品种。柯玲俊等[13]通过30个品种的姜荷花正交组合设计了122组杂交，得到了27组杂交组合种子，通过试验发现不同品种的可育性存在较大差异。从国外品种的介绍信息可知，姜荷花的杂交品种很多来自姜黄属内的其他植物与姜荷花之间杂交所得。如果从国外引进的品种之间进行杂交，杂交出来的品种也可能是已经在市场上流通的现有品种，且存在侵权可能。只有将国外的品种引进后，与本土姜黄属品种资源进行杂交，得到新品种的概率才会比较大。但暂时尚未见到利用国内本土姜黄属植物与进口品种之间杂交育种取得成果的报道。

2.2 辐射诱变育种

利用诱导突变进行植物改良已被证明能够产生新的遗传变异来创造新品种，是目前世界上观赏植物育种的一条重要途径。伽马射线辐照姜荷花对其花朵发育﹑叶绿素突变及植株形态的变化有影响。放射敏感性试验LD50（被辐照机体死亡50%时的剂量称为半致死剂量）约为25Gy（戈瑞，Gy是由电离辐射导致的“能量吸收剂量”的物理单位），0～100 Gy的急性和慢性伽玛照射会造成姜荷花叶长﹑叶宽﹑花序长﹑真花数﹑粉苞数﹑新梢数﹑株高﹑根茎大小﹑贮藏根数﹑新根茎数均显著降低。不同种类的酚类化合物﹑黄酮化合物和脂肪酸随着辐射剂量的增加而逐渐发生变化。在33Gy和84∙6Gy慢性伽玛辐照剂量下，姜荷花品种的表型变异和遗传变异显著增强[14-17]。

国内也有企业和科研机构开展姜荷花的辐射诱变育种，并且已经取得了一些新品种。如漳州市金銮园艺有限公司经过10多年辐射诱变育种，培育出“长泰红”等4个姜荷花新品种。但考虑新品种推出后，品种不受保护，大量无性繁殖会导致品种老化，因而未推向市场。因姜黄属并不在我国已发布农业和林业植物品种保护名录中，该公司正与农业农村部植物新品种测试福州分中心联合启动姜荷花品种DUS测试指南研制工作，希望自主创新品种能够获得授权，接受知识产权保护[18]。辐射诱变育种在国内外均有开展，一般情况下，辐射处理后姜荷花的状态﹑花型等植株形态特征会变小，也有取得了叶片形状﹑苞片颜色﹑色斑大小变化的成功育种案例。

2.3 分子育种

分子育种是近几年国内外非常热门的育种前沿技术。先测算姜荷花的基因组大小，以此为基础发掘和分析获得的转录组数据SSR位点，再设计相对可能出现多态性的微卫星引物以供进一步研究使用[19-20]。筛选出影响姜荷花开花调控和昼夜节律的候选基因，有助于姜荷花开花调控的成功[21]。通过姜荷花全长转录组测序获得大量转录组信息的基础上，进行筛选分析，获得叶绿素降解的关键酶基因和类胡萝卜素生物合成途径关键基因的信息，为后期改良姜荷花不育苞片，解决“绿尖红底”的问题和培育具有新苞片颜色的姜荷花品种提供分子基础[22-24]。随着研究的深入，解析出姜荷花关键性状遗传调控分子机理，挖掘出具有重要应用前景的功能基因，为精准育种及关键性状遗传改良提供科学依据，加快新品种研发。

从泰国农业部网站发布的植物新品种保护名录中，可以了解到姜荷花﹑郁金等姜黄属观赏植物就有过百种，而荷兰KPHolland公司可出口的暹罗系列的姜荷花有18种，种球出口至美国﹑日本等多个国家。加快新品种研发，有望姜荷花品种权取得新的突破，进而带动我国花卉产业的发展，创造更大的经济价值。

3 生产技术研究

对姜荷花生产技术的研究包括繁殖技术﹑催芽生长﹑花期调控﹑病虫害防治﹑盆花切花生产﹑保鲜贮运等。用茉莉酸甲酯0∙5 mmol/L和萘乙酸0∙25 mmol/L处理更有利于姜荷花种球繁育，通过组培快繁一次性成苗技术可以快速获得大量的姜荷花种苗[25-26]。外源激素和热水处理均能有效打破姜荷花种子休眠，使其提前发芽[27]。姜荷花的主要病害为炭疽病，其致病菌为层出镰孢菌，可针对性选择杀菌剂或者拮抗芽孢杆菌进行防治[28-29]。使用多效唑处理姜荷花，其株高﹑花茎长以及叶面积变小，而茎粗以及花茎粗增加[30]。生长期遮光网遮光可以改善切花品质，充足的水分﹑较高的适宜温度﹑60%～70%遮阴是姜荷花切花生产的适宜条件，14～16 h的光周期和加温可实现周年生产[30-32]。姜荷花种球的繁殖率约3∙6，切花采收时带1片叶的种球产量﹑质量最佳[33]。以乙烯抑制剂1-甲基环丙烯处理切花，切花保鲜期可从16 d延长至25 d[34]。国内对姜荷花生产技术的研究已经比较成熟，已应用于产业化生产。

4 用途开发

姜荷花作为观赏花卉，以盆花﹑花坛﹑花境﹑星点或条形布置或者种植在庭院或者公共绿地，以切花插瓶装扮家居，供人们观赏[35]。除了观赏价值外，国外学者还对姜荷花根茎进行了药用保健用途的研究，发现其根茎精油的主要化合物黄根醇对神经元有保护作用[36]。姜荷花叶在治疗腹泻病和其他与自由基介导的氧化应激有关的疾病时有效果[37]。由此可见，姜荷花除了观赏价值之外，作为姜黄属的植物还有药用保健价值。但国内对姜荷花的用途研究主要还是在作为观赏植物方面，未见在药用保健价值方面的研究。

5 总结

姜荷花引入国内已有20多年，从认识适宜其生长的条件开始，逐步调控光照﹑温度，使用生长调节剂等提高生产技术，到现在通过杂交育种﹑辐射育种﹑分子育种等手段研发新品种已成为热点。姜荷花品种DUS测试指南也已在研制，预计不久将出现在农业和林业植物品种保护名录中。姜荷花的繁殖技术﹑花期调控﹑病虫害防治﹑保鲜贮运等生产技术已应用于产业化生产。目前研究的主要方向是新品种研发，分子育种做了很多前期工作，后续有望设计出拥有各种特性的姜荷花，推出更多新品种。

我国自古以来就有丰富的姜黄属植物的利用历史。唐代诗人李白的《留客中行》：“兰陵美酒郁金香，玉碗盛来琥珀光。但使主人能醉客，不知何处是他乡。”诗句中的郁金香并不是指现在荷兰的国花郁金香，而是用郁金泡的药酒。姜黄属植物还有食用价值，在东南亚也有将姜黄属植物根茎用作佐料的报道。我国中药姜黄﹑温郁金﹑莪术就分别来源于姜科姜黄属植物姜黄﹑温郁金﹑广西莪术和蓬莪术[38]。姜荷花作为姜科姜黄属植物之一，有着相似的化合物成分，其根茎和叶片成分的药用和保健用途有待进一步研究。此外，我国物种资源丰富，姜荷花和我国乡土姜黄属植物杂交，预期可以产生一些新品种。