李莉+魏勝利+王文全+施樺+戶田則明+郭爭爭+任廣喜

[摘要] 采用田間試驗(yàn)研究了灌溉和地下莖（種栽）長度對甘草仿野生栽培成活率、藥材產(chǎn)量和質(zhì)量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加地下莖（種栽）長度可顯著提高不定根分生數(shù)量和移栽成活率，但是對于甘草酸含量沒有顯著影響。此外，栽培3年后，不定根中甘草酸平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到3.03%，地下莖（種栽）的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)可保持在2.12%，說明其所產(chǎn)藥材質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于種子繁殖的人工甘草，這一現(xiàn)象可以用“野生甘草藥用成分合成慣性假說”解釋。但是，從藥材產(chǎn)量看栽植3年后最高平均每公頃產(chǎn)量僅能達(dá)到945 kg。因此，通過人工栽植野生甘草地下莖進(jìn)行甘草仿野生栽培，可以快速而穩(wěn)定的獲得優(yōu)質(zhì)甘草藥材，但今后還有待于在如何提高藥材產(chǎn)量方面進(jìn)一步開展工作。

[關(guān)鍵詞] 甘草；無性繁殖；仿野生栽培；資源保護(hù)

[收稿日期] 2013-12-12

[基金項(xiàng)目] 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（30171141，30572328，30400588）；北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目（7122094）

[通信作者] 魏勝利，副教授，Tel：（010）84738334，E-mail：wsl7491@126.com；王文全，教授，Tel：（010）84738334，F(xiàn)ax：（010）84738611，E-mail：wwq57@126.com

[作者簡介] 李莉，博士生，研究方向?yàn)橹兴幉馁|(zhì)量評價與資源開發(fā)研究，Tel：（010）84738334，E-mail：jyx9981@163.com

甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch.為豆科甘草屬多年生草本，以干燥的根和根莖入藥，是重要的大宗藥材，年需求量巨大。多年以來，商品甘草一直依靠野生資源提供，然而由于多年掠奪性采挖，甘草野生資源已日趨枯竭，栽培生產(chǎn)甘草目前已經(jīng)成為商品藥材主要來源[1-2]。然而，本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)栽培甘草藥材質(zhì)量遠(yuǎn)不及野生甘草，特別是其甘草酸的量達(dá)不到藥典規(guī)定的最低標(biāo)準(zhǔn)（2.0%），從而導(dǎo)致栽培甘草仍然無法替代野生甘草資源，如何提高栽培甘草的藥材質(zhì)量是當(dāng)今甘草研究的熱點(diǎn)[3-4]。

影響甘草藥材質(zhì)量的因素很多，本課題組受國家自然科學(xué)基金以及與中國醫(yī)藥保健品有限公司和日本津村株式會社三方合作課題的支持，分別開展了甘草良種選育、灌溉施肥、采收年限與季節(jié)等相關(guān)研究，雖然研究中獲得了一定的效果，但是所產(chǎn)藥材與野生甘草相比，在質(zhì)量方面仍然還有一定的差距。因此，本課題組設(shè)想如果模擬甘草的自然更新模式，人工栽培野生地下莖來生產(chǎn)不定根，是否有可能獲得人工培育的高品質(zhì)甘草。并且截至目前，還未見任何有關(guān)上述設(shè)想的研究報(bào)道。然而，在如此生產(chǎn)方式下甘草的成活率如何、藥材產(chǎn)量如何、栽培的野生地下莖能否繼續(xù)再生更多的地下莖作為繁殖材料等等，這些都是驗(yàn)證上述假設(shè)方案可行性的關(guān)鍵問題。根據(jù)野外調(diào)查情況，野生甘草地下莖被切斷后會因?yàn)榧?xì)菌的侵入而導(dǎo)致創(chuàng)傷面附近的根莖腐爛，因此，作為種栽的野生甘草地下莖需要確定適宜長度；另一方面，灌溉有利于促進(jìn)野生地下莖快速形成不定芽和不定根，盡早形成再生植株。 然而，過度的灌溉又容易導(dǎo)致地下莖腐爛，而且由于在西部干旱地區(qū)缺水，地下莖仿野生栽培中十分有必要確定一個合理的灌溉強(qiáng)度。針對上述迫切需要解決的問題，首先設(shè)置了灌溉和地下莖長度組合試驗(yàn)，本次主要就該試驗(yàn)的栽培成活率、藥材規(guī)格、藥材產(chǎn)量、野生地下莖的再生能力進(jìn)行了研究，旨在為甘草仿野生栽培提供理論依據(jù)。

1 材料

試驗(yàn)所有甘草地下莖采自寧夏靈武野生甘草基地，采挖后及時運(yùn)至內(nèi)蒙古杭錦旗甘草試驗(yàn)基地，分揀去除莖皮損傷嚴(yán)重部分后，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)修剪成不同長度備用。

2 方法

采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主因素為灌溉處理，共設(shè)置2個水平：W₀（除移栽前灌水1次，以后不再進(jìn)行灌溉），W₁（4—8月每月灌水1 次）。副因素為移栽地下莖的長度，共設(shè)置4個水平，L₁（15 cm），L₂（30 cm），L₃（50 cm），L₄（100 cm）。

2.1 生長指標(biāo)、成活率、藥材產(chǎn)量測定 分別于移栽后第2年對各仿野生植株的地上部分生長指標(biāo)、植株成活率、新生地下莖和不定根的分生情況進(jìn)行了測定；移栽后第3年繼續(xù)對各處理的地上地下生長指標(biāo)、新生地下莖、不定根的生長情況進(jìn)行了測定，同時對藥材產(chǎn)量（新生地下莖、新生不定根干重）進(jìn)行了測定。

2.2 甘草酸含量測定 移栽后第3年對各處理的甘草酸含量進(jìn)行了測定。采用HPLC測定，所用色譜儀為LC-10AT型，SPPD-10A檢測器，C-R6A數(shù)據(jù)處理機(jī)，TCQ250超聲清洗器。所用甲醇（Fisher Scientific生產(chǎn)）、冰醋酸、四氫呋喃等試劑均為分析純，甘草酸單銨鹽對照品生成于中國食品藥品檢定研究院，數(shù)據(jù)采用外標(biāo)面積歸一法計(jì)算。

3 結(jié)果與分析

3.1 灌溉處理和地下莖長度對成活率和生長指標(biāo)的影響 移栽后第2年秋季對不同處理的移栽成活率和生長指標(biāo)，特別是不定根分生數(shù)量、分生不定根粗度進(jìn)行了測定（表1），結(jié)果表明不同處理移栽2年后的仿野生再生植株的成活率為37%～80%，再生植株地上部分可分生1～4個分蘗，株高可以達(dá)到43～54 cm，新生地下莖1～4條，不定根2～7條，不定根的粗度可以達(dá)到0.4～0.5 cm。雙因素方差分析結(jié)果表明，灌溉處理對于各生長指標(biāo)的影響均未達(dá)到顯著水平，而地下莖長度對于不同指標(biāo)的影響均達(dá)到了顯著水平，總體表現(xiàn)為隨著移栽地下莖長度的增加，再生甘草植株高大，分蘗數(shù)增加、地下莖數(shù)和不定根數(shù)增多、不定根粗度增加。從灌溉和地下莖長度交互效益看，二者對不定根數(shù)和不定根粗度的影響達(dá)到了極顯著水平（P<0.01），這初步說明，通過合理的不定根長度和灌溉組合，可提高不定根的分生數(shù)量和粗度，從而為產(chǎn)量的提高奠定基礎(chǔ)。endprint

移栽后第3年在上述指標(biāo)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對上述生長指標(biāo)和藥材產(chǎn)量進(jìn)行追蹤調(diào)查（表2），結(jié)果表明移栽3年的不同處理新生地下莖的數(shù)量平均4～9條，新生地下莖的粗度平均在0.4～0.5 cm，長度平均在15～21 cm；發(fā)生不定根的數(shù)量平均為3～8條，粗度平均在0.3～0.7 cm，長度平均在22～42 cm。原地下莖的產(chǎn)量平均為140～360 kg·hm^-2；新地下莖的產(chǎn)量平均為200～600 kg·hm^-2；不定根的產(chǎn)量平均在600～900 kg·hm^-2。對上述各指標(biāo)進(jìn)行雙因素方差分析，結(jié)果表明，僅灌溉和地下莖長度交互效應(yīng)對不定根粗的影響達(dá)到了極顯著水平（P<0.01），而對于其他各項(xiàng)指標(biāo)的影響均未達(dá)到顯著水平。

3.2 仿野生栽培下甘草地下莖和不定根的甘草酸含量分析 對各處理三年生地下莖和不定根的甘草酸含量進(jìn)行了取樣分析（圖1），結(jié)果表明，不同灌溉和地下莖長度對地下莖和不定根甘草酸含量的影響均未達(dá)到顯著水平，但是從整體含量看，地下莖的總平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到了2.12%，而新生不定根的總平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到了3.03%，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)人工播種栽培的含量水平[3]。這初步說明，利用野生地下莖繁殖形成的不定根能很好的繼承野生甘草的優(yōu)良品質(zhì)。

4 結(jié)論與討論

4.1 甘草仿野生化栽培在優(yōu)質(zhì)甘草生產(chǎn)和甘草資源保護(hù)中的應(yīng)用前景 人工栽培甘草代替來自于野生資源的優(yōu)質(zhì)甘草，是保護(hù)甘草野生資源，實(shí)現(xiàn)甘草資源可持續(xù)利用的根本有效途徑。然而本課題組曾連續(xù)開展了長達(dá)8年的集約化栽培試驗(yàn)，也進(jìn)行了大量的栽培產(chǎn)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)通過水肥調(diào)控和常規(guī)撫育措施，實(shí)現(xiàn)平均甘草酸含量穩(wěn)定達(dá)到2%存在一定困難。而在野生甘草產(chǎn)地，利用瘠薄的土地，以野生甘草地下莖為繁殖材料，輔以粗放的管理，就可以在短期內(nèi)獲得質(zhì)量與野生甘草相當(dāng)?shù)膬?yōu)質(zhì)甘草。連續(xù)3年的試驗(yàn)結(jié)果說明，在沒有搞清甘草酸積累機(jī)制，不能通過調(diào)控提高甘草酸含量的當(dāng)前階段，利用野生地下莖進(jìn)行仿野生栽培是人工生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)甘草，保護(hù)野生甘草資源的可行途徑。同時提示在采挖野生甘草的同時，采用“分片輪采、挖大留小、挖根留莖、挖后覆土”的新型采挖方法，可最大限度的實(shí)現(xiàn)野生甘草資源的再生恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)甘草野生資源的可持續(xù)利用。

4.2 野生甘草可能具有快速積累藥用成分的機(jī)制 本次研究表明，甘草人工栽培過程中，與種子繁殖的栽培甘草相比，利用野生甘草地下莖繁殖的甘草可能具有快速積累藥用成分的特性。這可能與野生甘草和栽培甘草的藥材形成模式不同，優(yōu)質(zhì)的野生甘草來源于其地下莖上分生出的不定根（圖2），而栽培甘草則以種子繁殖的粗壯實(shí)生根為藥材的主要來源。對野生甘草快速積累甘草酸特性形成的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了推斷，可能有如下2種可能。

甘草酸轉(zhuǎn)移補(bǔ)償機(jī)制，即野生甘草新形成的不定根甘草酸含量高，是因?yàn)橐圃詴r用于繁殖材料的地下莖段中儲存的甘草酸轉(zhuǎn)移到了其新生不定根中，從而導(dǎo)致不定根中含量快速累加（圖3）。但是，通過嚴(yán)格計(jì)算發(fā)現(xiàn)，這個機(jī)制不成立，原因是：①含量測定結(jié)果表明，栽植前和栽植后，作為繁殖材料的地下莖（母莖）的甘草酸含量沒有降低。②用于繁殖材料的地下莖粗度平均只有0.8 cm左右，長度僅有15 cm左右。而其生出的不定根，通過兩年生長平均粗度在0.6～1.0 cm，長度可達(dá)20～40 cm。而且，多數(shù)地下莖分生出的不定根均在2條左右，多的甚至達(dá)到6條（圖2）。因此可以說栽植后分生出的不定根的體積和質(zhì)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原來的用于繁殖材料的地下莖，即便母莖（繁殖用地下莖）中的甘草酸全部轉(zhuǎn)移到新生不定根中，對于其含量的提高作用也微乎其微。因此，新生不定根中甘草酸含量快速積累一定另有原因。

野生甘草藥用成分合成慣性假說：有報(bào)道稱，甘草酸的積累與甘草適應(yīng)荒漠干旱的生態(tài)環(huán)境有關(guān)，甘草酸可能是甘草適應(yīng)不良環(huán)境的保護(hù)物質(zhì)[5]。本實(shí)驗(yàn)所應(yīng)用的作為繁殖材料的地下莖，可能是起源于某株生長年限長達(dá)幾十甚至上百年的甘草，這樣的甘草在長期的生長過程中，經(jīng)歷了外界各種不良環(huán)境的刺激，這些刺激的累加效可能在某種程度上促進(jìn)了甘草酸的合成。如果從基因表達(dá)層面來說，這些刺激的累加效應(yīng)增加了甘草酸合成基因體系的基因表達(dá)量，也可能是刺激啟動了其他對甘草酸合成有輔助催化作用的關(guān)鍵酶體系，這種加速效應(yīng)像“慣性”一樣在甘草無性繁殖過程中傳遞，這樣，當(dāng)選取其一部分進(jìn)行無性繁殖的時候，就會發(fā)現(xiàn)其新生組織（不定根）同樣具有快速積累甘草酸的特性。而人工栽培甘草，由于栽培環(huán)境優(yōu)越，即便是干旱地，也由于其經(jīng)歷不良環(huán)境脅迫時間過短，無法啟動快速合成的代謝環(huán)節(jié)，而不能加速甘草酸的積累。目前，本課題組已經(jīng)啟動了對上述假說相關(guān)的研究工作。

[參考文獻(xiàn)]

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[3] 魏勝利，王文全，王繼永，等. 我國不同產(chǎn)區(qū)野生與栽培甘草的甘草酸含量及其影響因子的初步研究[J]. 中國中藥雜志，2012，37（10）：1341.

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[5] 廖建雄， 王根軒. 甘草酸在甘草適應(yīng)荒漠生境中的可能作用[J]. 植物生理學(xué)通訊， 2003， 39（4）： 367.

Wild-tending techniques study on Glycyrrhiza uralensisⅠ- effect of irrigation

and rhizome length on survival ratio， yield and qualityendprint

LI Li， WEI Sheng-li， WANG Wen-quan， SHI Hua， TODA Sogumeyi， GUO Zheng-zheng， REN Guang-xi

（1.School of Chinese Pharmacy， Beijing University of Chinese Medicine， Beijing 100102， China；

2.Institute of Medicinal Plant Development， Chinese Academy of Medicinal Sciences & Chinese Peking Union

Medical College， Beijing 100094， China；

3.School of Pharmceutical Sciences， Changchun University of Traditional Chinese Medicine， Changchun 130117， China；

4. Chinese Medicines and Health Products Limited by Share Ltd.， Beijing 100061， China；

5.Tsumura & Co.， Tokyo 107-8521， Japan；

6. Engineering Research Center of Good Agricultural Practice for Chinese Crude Drugs， Ministry of Educational， Beijing 100102， China）

[Abstract] This research aimed at studying the effects of irrigation and rhizome length on the survival of ratio， yield and quality of Glycyrrhiza uralensis in wild tending condition. Employed the split-block design to carry out the field experiment， sampled with the quadrat method to measured the relative growth indexes and to estimate the yield， used the HPLC （high performance liquid chromatography ） method to measure the glycyrrhizin in the rhizome and adventitious root of the G. uralensis in this study. The quantity of the adventitious roots and the survival ratio were increased significantly as the length of the rhizome increased （P<0.01）， but the length of the rhizome had no remarkable effect on the content of glycyrrhizin. The average content of the glycyrrhizin in the adventitious root and rhizome could reach 3.03% and 2.12% after 3-year wild tending， respectively， and this results indicated that the quality of the glycyrrhiza using this method was much better than that from cultured glycyrrhiza with the reproducing method of seeding. so using the rhizome as reproductive material to produce the glycyrrhiza under the wild tending condition could get the high quality glycyrrhiza quickly and steadily， this phenomenon could be explained by the Hypothesis of synthetic inertia of the medicinal components from the wild material of G. uralensis. But the maximum yield with this method was just more than 945 kg·hm^-2in this study. So the further work of how to increase the yield in the practical application with the method found in this study need to be done in the next research.

[Key words] Glycyrrhiza uralensis； asexual reproduce； wild tending； resource protection

doi：10.4268/cjcmm20141514

[責(zé)任編輯 呂冬梅]endprint