张晓倩,王康才,崔志伟
(南京农业大学园艺学院中药材科学系,江苏 南京 210095)
水飞蓟栽培研究迸展
张晓倩,王康才*,崔志伟
(南京农业大学园艺学院中药材科学系,江苏 南京 210095)
水飞蓟Silybum marianum作为一种保肝护胆良药的原料植物,受全世界人们的关注,果实内水飞蓟素得到广泛的开发与利用,水飞蓟油和水飞蓟蛋白也有了初步的研究,国内对水飞蓟原料需求呈上升趋势,许多地区已大面积种植。本文对水飞蓟的生物学特性、栽培技术及生物技术应用的研究现状进行综述,并提出了相关建议。
水飞蓟;生物学特性;栽培技术;生物技术
水飞蓟Silybum marianum(L.)Gaertn.为菊科水飞蓟属植物。干燥成熟果实入药,味苦,性凉,归肝、胆经,具有清热解毒,舒肝利胆的功能,用于治疗肝胆湿热、胁痛、黄疸[1]。水飞蓟全草含有黄酮类及延胡索酸,种子含有水飞蓟素、水飞蓟油和水飞蓟蛋白。研究表明,水飞蓟素除具有预防和治疗肝胆疾病外,还具有抗氧化、抗辐射、抗肿瘤、提高免疫力等多种功能[2]。水飞蓟源产于印度和巴基斯坦的喀什米尔山区,而后在欧洲、美洲及澳洲多个地区都有种植[3]。1952年,北京植物园从英国引进作观赏植物栽培,1972年,由中国土产畜产进出口公司天津土产分公司从德国引种作为药用植物栽培[4]。我国很多地方都已经引种成功,目前,主要在西北和华北栽培。近年来,关于水飞蓟的研究主要在化学成分、有效成分的提取和分离和药理等方面,在栽培上的研究较少。
水飞蓟分布广、适应性强,对土壤要求不十分严格,在黑土、草甸土、黄壤、沙壤、棕壤、白浆土等,都可以正常生长。即使在盐碱地种植,也会有一定的产量[5]。土质粘重、低洼积水、盐碱性重的地方不宜种植。当种植在质地疏松的沙土上时,早春地温上升快,生长迅速。但这类土壤保水性差,开花时易造成缺水,影响产量。
水飞蓟为一年生草本植物。苗期耐高温,可在夏秋39℃的地方正常生长。也较耐低温,可以抗-4℃低温,遇霜冻叶色变暗,当气温回升后又恢复正常,无冻害现象[6]。水飞蓟种子萌发的适宜温度为16~25℃;苗期为15~18℃;莲座期为17~20℃;抽薹为18~22℃;开花授粉为20~25℃;种子成熟为20~25℃[7]。在各生育期,若温度过低,生育阶段时期延长,温度过高则不利于它的生长发育。水飞蓟开花需要0~10℃的低温过程,若播种较晚,则延长春化阶段;播种过晚,则满足不了水飞蓟春化阶段要求的低温,影响开花和结实。
水飞蓟种子一般在地温达到5℃后即可播种,不同地区播种期有所差异。李忠孝等将水飞蓟引种到川南并进行栽培研究表明,在四川南部地区水飞蓟种子发芽的最适温度为16~25℃,从当地的月平均气温和4年多来播种的情况分析,水飞蓟的播种期以9~10月份最佳[8]。杨丽云等在滇西北分别进行春播育苗和秋播育苗,结果表明,春播果实采收期在7~8月,滇西北地区刚好是雨季,秋播果实采收期在翌年5~6月,刚好能避开雨季[9]。刘紫全等经多年的栽培技术研究发现,在南方春播则其不能开花或只开花少结实,甚至不结实;而将其秋播后,经冬季自然低温作用,第2年初夏则可结实、收获。秋播既满足了种子萌发的最适温度,也使营养生长期延长,植株健壮;同时还解决了低温和光周期对花的诱导作用,又避免了开花、结实遇高温、高湿[10]。
陈红等、申惠波等认为高寒地区4~5月播种较好[11-12]。马尧等人在吉林不同时期播种水飞蓟,发现4月29日播种的植株各种生长指标优于其他播种期。而随着播种期的推迟,植株叶绿体色素的含量、单株产量、种子千粒重、净度、发芽率均下降,而丙二醛含量增高[13]。付任胜等在天津经过2年的栽培发现,水飞蓟3月底播种果实的成熟期和黄枯期均比4月中旬播种的提前10 d左右,表明适当提前播种有利于水飞蓟提前开花和种子成熟,顺利的避开雨季[14]。
水飞蓟以有性繁殖为主。目前,国内研究都是以种子为繁殖材料,有直播和育苗移栽两种方法。直播比育苗移栽的长势好,一般采用人工播种,大面积栽培可以用气吸式精点机播种。选粒大、饱满、无病虫害、发芽率高的优质种子,播种前用温水(30℃)浸泡24h,捞出后用湿沙拌匀,2~3d后再播;播种时每1份种子拌1.5倍炒熟的小麦,可提高产量[15]。病害多的地块种子可用0.3%多菌灵或退菌特拌种防病,虫害多的可用辛硫磷拌种防虫。直播采用宽窄行穴播,宽行距50~60cm,窄行距30~40cm,每穴播2~3粒,穴距25~30cm,播后覆土,10d左右出苗。每亩用种量1~1.5kg。育苗移栽虽然不如直播为好,但可以缩短生长周期,防止气温过低时直播苗冻死。一般在10月中、下旬(南方)用塑料薄膜于土温室育苗,以备来春移栽。育苗时大约每2~3cm放1粒种子。移栽时带土的比不带土的长势好,入冬前移植比春季移植产量高。
水是水飞蓟生育过程中较重要的因素之一。水飞蓟种子萌发需要充足的水分,播种后需及时浇灌。若表土干燥板结,则出苗不齐,或不能出苗。苗期虽然较耐干旱,但干旱条件下生育缓慢,莲座期延长;若干旱严重,水飞蓟植株矮小,形成老化苗。土壤冻结前要浇1次防冻水,以利越冬。水飞蓟开花时,对水分十分敏感。此时,植物体内新陈代谢最为旺盛,对水分的要求达到高峰,需充足水分,如遇干旱天气要及时灌水。否则,种子饱满差,秕粒种子增多。植株进入开花结实后期时,植株繁茂,光合作用和蒸腾作用都较强,同化作用旺盛,为保证植株生长旺盛,种子成熟饱满,水分是一个主要因素。总之,在其个体发育中要求水分适中,以现蕾开花为中心,前后10~15 d为水分临界期,在此期间土壤持水量保证70%左右为好[7]。
水飞蓟在不同肥力的土壤上均可生长,即使在脊薄土壤上,仍能获得一定的产量。水飞蓟对养分的需求同其他作物一样,应满足N、P、K及微量元素的供给。一般在播种时施一次基肥,以人粪尿、牛马粪、猪羊粪或其他农家肥为最好,应尽量施足基肥。在定苗后追施少量氮肥一次,以促进叶丛生长。但氮肥不宜施多,否则种子不易成熟。在基生叶生长至抽花茎时用磷钾肥进行根外追肥,每15 d 1次,连喷2~3次,有利于开花结实,以提高产量。植株现蕾时,喷1次多效唑,以防植株徒长。
水飞蓟一般自6~7月陆续开花,一个头状花序从开花至果熟需25~30 d,当苞片枯黄,向内卷曲成筒,顶部冠毛微张开时,表示种子已经成熟,应及时采收,否则冠毛带出种子,随风散落,影响产量。但如见到白色冠毛开始露出就收,则尚未成熟,质量不好。
水飞蓟种籽产量低,分批成熟,采收期较长,果实有尖刺,采收时不易机械化,要分批采收,比较繁琐。若在其出现主蕾时,用人工抹去,可使枝蕾迅速增长,蕾多花大,成熟期集中,缩短收获期。目前最多的是人工用剪刀剪取果序,收得的果序存放于干燥通风处,勿使淋雨,如受潮或淋雨,则种子变灰白色,成分发生变化,药效降低或无效。选无风晴天曝晒,当总苞完全张开时,开始脱粒。在脱粒方法上,用玉米脱粒机或小麦脱粒机脱粒较多[16-17],也有用连枷或木棒反复捶打脱粒。大面积密植时,采用机械化收脱,不但节省人力,效率高,速度快,效果好,还使人免遭扎刺痛苦。在采用机械收获的大面积生产田前,最好先进行1次人工采收,在70%~80%成熟时,用割晒机割晒,再用联合收割机拾禾脱粒[18]。在拾禾时有掉头现象,脱后要人工捡果序,做到精打细收,提高产量。
脱粒后的种子经风选,去除杂质后,晾晒至水分达到10%左右,将种子装入麻袋放在通风干燥处贮藏。若留作种子,可拌入少量1% 六六六药粉,或樟脑丸,以防虫蛀。以黑色、有光泽的种子为佳品。目前,在种子分级、贮藏保管条件、运输方面还没有相关的研究,是将来研究的方向。
关于水飞蓟生物技术方面,国内外都有研究,但国外研究较多。主要是包括利用各种外植体来进行快速繁殖,通过愈伤组织培养生产水飞蓟素,将水飞蓟细胞进行悬浮培养生产水飞蓟素等。
国内研究较早,金洪等分别以根、节间、节部和叶为外植体诱导再生植株,筛选出节部为适宜的外植体,用不同培养基诱导愈伤组织,筛选出1/2 MS+NAA 1.0+BA 0.5+ZT 0.5为适宜的培养基[19]。刘四清等首次成功以水飞蓟下胚轴为外植体诱导再生植株,并从水飞蓟原生质体培养得到大量生长旺盛的愈伤组织,为利用生物工程技术对药用植物水飞蓟进行品种改良打下了初步基础[20]。国外研究较深入,Tumova等利用细胞悬浮培养来生产水飞蓟素,发现年轻细胞比衰老细胞生命力旺盛,水飞蓟素产量大。研究了两种吡嗪-2-取代羧酸酰胺化合物对愈伤组织培养和细胞悬浮培养中黄酮木脂类物质积累的影响,实验表明,这两种化合物对愈伤组织培养中黄酮木脂类物质的积累有促进作用,对细胞悬浮培养影响不大[21]。Hasanlood等在光照24、48、72 h下培养水飞蓟的毛状根,发现在72 h下水飞蓟素含量最高,说明激发子能促进毛状根产生水飞蓟素[22]。在以后的研究中,有必要评估和筛选与水飞蓟素的生产和积累有关的各种不同的机制激发子,确定它们的作用,以提高毛状根培养中水飞蓟素的产量。Hasanloo等在对水飞蓟毛状根组织培养时,用抗坏血酸处理,水飞蓟素的产量明显增加[23]。Abbasi等分别以水飞蓟的愈伤组织和叶作为外植体进行体外培养,并测定它们的抗氧化活性。实验表明,叶为最佳外植体,可以用来快速克隆有优良性状植株;愈伤组织的抗氧化活性最高,说明其中水飞蓟素含量高,使通过愈伤组织培养生产水飞蓟素成为可能[24]。
我国对水飞蓟栽培方面的研究还只是处于初级阶段,对于水飞蓟的需水需肥规律,光合特性,对不同温度、光照、光质、水、土壤等的适应特性和耐受性,有效成分含量的动态积累过程以及生理生化特性等方面的研究还需要进一步的深入。目前,国内水飞蓟栽培也会面临品种退化的问题,有必要结合和利用前人的研究成果,通过寻找优良产地、筛选和推广优良品种、提高有效成分的含量等有效措施以保证水飞蓟药材质量的稳定性和优良性。
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Research Progress of Silybum marianum Cultivation
ZHANG Xiao-qian,WANG Kang-cai,CUIZhi-wei
(School of Horticulture,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China)
As a raw medicinal plant of protecting liver and bile,silybum marianumis paid attention to all over the world.The silymarin in its fruit has been explored and utilized widely,and the oil and proteins insilybum marianumalso have been studied primarily.Due to the rapid demand,silybum marianumhave been planted in many regions of China.The research status of biological characteristics,cultivation techniques and biotechnology ofsilybum marianumare reviewed in this paper.Some relevant suggestions are also put forward.
Silybum marianum;Biological characteristics;Cultivation techniques;Biotechnology
*[通讯作者]王康才,E-mail:wangkc@njau.edu.cn
2012-03-10)