野生铁皮石斛主要表型性状和多糖含量

张鹏博，章静钢，韩晓霞，宗 宇*，陈文荣，郭卫东

(1.浙江师范大学生化学院,浙江金华 321004;2.金华市仙源山铁皮石斛种植基地有限公司,浙江金华 321000)

野生铁皮石斛主要表型性状和多糖含量

张鹏博1，章静钢2，韩晓霞1，宗 宇1*，陈文荣1，郭卫东1

(1.浙江师范大学生化学院,浙江金华 321004;2.金华市仙源山铁皮石斛种植基地有限公司,浙江金华 321000)

开展野生铁皮石斛资源的收集评价工作,以期为铁皮石斛的人工杂交育种提供理论参考。本研究对80份野生铁皮石斛的茎生长状态和茎秆颜色进行观察描述,测定茎长、茎粗、茎节数、叶片长度、叶片宽度和叶面积等主要表型性状和石斛多糖含量。结果表明,野生铁皮石斛表型多态性丰富,直立生长植株是铁皮石斛的主要类型,占总数的43.6%;茎长变幅为16.45～33.26 cm,茎粗变幅为0.44～0.67 cm;表型性状变异系数由大到小分别为茎长＞叶面积＞叶长＞茎粗＞叶宽＞茎节数。表明铁皮石斛表型多态性丰富,茎长可作为铁皮石斛资源筛选与遗传改良的重要指标。

铁皮石斛;种质资源;表型性状;多糖

文献著录格式:张鹏博,章静钢,韩晓霞,等.野生铁皮石斛主要表型性状和多糖含量[J].浙江农业科学,2015,56(9):1406-1408.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150916

铁皮石斛(Dendrobium officinale)是兰科石斛属植物,是一种药食同源植物,可作为营养保健品长期食用,具有增强体质的功效[1-3]。野生石斛属植物在我国有76种2变种,主要分布于云南、贵州、广西、福建、浙江等海拔450～900 m的冷凉高湿地带,石斛属植物中尤以铁皮石斛药用价值最高[4]。由于铁皮石斛利用价值高,价格不断上涨,利益驱动下造成铁皮石斛的过度开发利用,野生资源遭到严重破坏,加之铁皮石斛对生长条件要求苛刻,且自然条件下适宜其生长的环境也较少,导致其生长发育缓慢,数量愈发稀少[5-6]。野生石斛资源在我国已近枯竭,处于濒危状态,我国石斛属的濒危物种中,极危级物种就有12个[7]。这不仅严重制约了相关药品的大量供应,而且对石斛的种质多样性造成极大危害。因此加强对铁皮石斛资源的保护从而实现石斛资源的可持续利用迫在眉睫。

铁皮石斛的人工栽培是对石斛资源进行保护的有效措施之一。人工栽培常采集野生石斛制备种子用于种苗繁殖,导致石斛种质混杂,不同批次石斛产品质量无法保持稳定一致[1,3]。另外,由于缺乏稳定的品种,利用不同种质进行育种时,获得种苗可能会出现生长活力弱、抗性差等现象[8]。随着野生资源的紧缺,铁皮石斛分布范围迅速变窄,上述这些问题日益突出,因此有必要开展野生铁皮石斛资源的收集评价工作。本研究对80份野生铁皮石斛的主要表型性状进行分析,并对其石斛多糖含量进行测定,以期为铁皮石斛的人工杂交育种提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2012年4月至2012年9月期间,在云南、贵州、广西、福建和浙江5省收集野生铁皮石斛126株,种植保存于金华市仙源山铁皮石斛种植基地,经2年栽培观察,存活106株,从中挑选具有代表性的植株80丛用于表型测定。

1.2 方法

对收集的石斛资源进行2个生长周期的观察,记录形态特征及生长特性。每个种质随机选取3个2年生茎条(出现休止叶),于2014年10月用直尺和游标卡尺分别测量茎条的长度、茎条中部直径与茎节长,使用YMJ-A便携式叶面积仪(杭州托普仪器有限公司)测量叶片宽度、长度和叶面积,比较不同种质石斛的形态与农艺性状。对铁皮石斛多糖含量参照《中国药典2010版》进行测定。

1.3 数据统计与分析

采用Excel进行数据统计分析,计算茎长、茎粗、茎节数、叶片长度、叶片宽度、叶面积和石斛多糖的平均值、标准差和变异系数,并进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 野生铁皮石斛表型性状的差异

2.1.1 叶片颜色

收集到的野生铁皮石斛叶片和叶鞘颜色多样性丰富。铁皮石斛成熟叶片的颜色包括深绿色、绿色和浅绿色。部分铁皮石斛的新叶为紫红色,叶片成熟后,其正面转为绿色(图1)。

图1 部分野生铁皮石斛叶片颜色和茎秆颜色差异

2.1.2 茎生长状态和茎长

从不同地域收集的野生铁皮石斛茎的生长姿态主要有3种类型,分别为直立生长、斜立生长和斜卧生长,3种生长姿态分别占测定总数的43.6%, 39.7%和16.7%。由表1可知,野生铁皮石斛的茎长变化范围在16.45～33.26 cm,平均值为23.58 cm,变异系数45.2%;从茎长分布分析,茎长≤20 cm的野生铁皮石斛种质有18个,占22.5%;20 cm＜茎长≤30 cm的有47个,占58.7%;茎长＞30 cm的铁皮石斛有15个,占18.7%,由此可见,野生铁皮石斛2年生苗大部分茎长在20～30 cm。

2.1.3 茎秆颜色

不同来源的铁皮石斛茎秆颜色变化较大,主要包括淡青色、粉红色、红色、淡紫色外膜(图1)。不同地域的铁皮石斛茎秆颜色不存在特有性;但主要颜色组成在不同地域间有显著差异。采自浙江和福建的野生铁皮石斛茎秆颜色以淡青色为主,采自广西的石斛茎秆颜色大多呈粉红色或红色,而云南和贵州的野生铁皮石斛茎秆主要颜色为淡紫色。

2.1.4 茎粗和茎节数

铁皮石斛茎粗的变幅为0.44～0.67 cm;平均值为0.54 cm,变异系数20.3%。所测定的铁皮石斛茎节数变化不明显。茎节数大于20个的种质有9株,占植株总数的10.1%;16～20个的29个,占总数的36.3%;10～15个的种质所占比例最高,占48.6%;茎节数小于10个植株仅有的4个,占5%。

2.1.5 叶片长度、叶片宽度和叶面积

野生铁皮石斛叶片长度为2.3～4.9 cm,平均3.7 cm,最大值与最小值有2倍差异,变异系数32.7%。大多数种质叶片长度在3.2～3.8 cm,占71.8%。其叶片宽度的变幅为0.9～1.8 cm,平均1.2 cm,变异系数19.6%。铁皮石斛叶面积变化范围在2.2～9.1 cm2,平均5.6 cm2,变异系数34.5%(表1)。

表1 野生铁皮石斛主要表型性状和石斛多糖含量变异分析

2.2 表型性状变异系数的比较

对野生铁皮石斛进行测定的6个表型性状都进行了变异系数分析,茎长、茎粗、茎节数、叶长、叶宽和叶面积的变异指数变幅在15.6%～45.2%,由大到小依次为茎长＞叶面积＞叶长＞茎粗＞叶宽＞茎节数。

2.3 石斛多糖含量

对收集的铁皮石斛进行石斛多糖含量的测定,含量变化范围为22.70%～37.33%,平均值为32.46%。不同地域的野生铁皮石斛差异显著。其中采自云南和贵州的植株石斛多糖含量最高,平均值分别为33.26%和32.57%;广西次之,平均值为29.64%;福建和浙江最低,平均值分别为25.34%和24.78%。

3 小结与讨论

通过对收集的80份野生铁皮石斛进行了茎长、茎粗、茎节数、叶长、叶宽和叶面积等主要表型性状的测定和变异系数的计算,同时测定和比较了不同地域野生铁皮石斛的石斛多糖含量。褚燕等[9]依据铁皮石斛茎的形态将其分为3种类型,分别为茎秆中部粗壮、基部细小、生长到一定高度时易倒伏型,茎秆紫色、上下粗细相近型,茎秆绿色、上下粗细相近型。这种分类方法与本研究中依据茎的生长姿态分为直立生长、斜立生长和斜卧生长相似;虽然前者有一定量化依据,容易判别,但在进行大规模样品测定时会面临操作烦琐、费时费力的问题,特别是茎秆上、中、下三个位置,缺乏统一的判断标准。

在主要表型性状中,茎长的变异系数最大,为45.2%,显著高于其他性状,表明铁皮石斛茎长的多态性丰富,其茎是石斛药物的主要入药器官。因此,茎长可作为铁皮石斛资源筛选与遗传改良的重要指标。张振臣等[2]在铁皮石斛上的研究也得到相似的结果。铁皮石斛茎秆颜色同样呈现多态性,不同地域间茎秆颜色虽无特殊性,但颜色的主要组成有显著差异,这种现象可能与其所处的生长环境有关,具体原因有待从分子生物学的角度进一步探索。

曾有学者对浙江人工栽培铁皮石斛的多糖含量进行测定,发现2年生石斛多糖质量分数为34.47%,显著高于野生铁皮石斛[9],这与本研究结果一致,野生状态的铁皮石斛生境条件恶劣,而人工栽培过程采用栽培基质,营养充足且环境适宜,这可能是人工栽培铁皮石斛与野生植株间多糖含量有显著差异的原因之一[9-10]。另外,采自云南和贵州的铁皮石斛多糖含量显著高于浙江和福建,这与前人在石斛总生物碱含量的研究结果相似[11],造成其主要营养物质差异的原因可能是生长环境或种质特性。

[1] 张志勇,齐泽民,黄作喜,等.铁皮石斛生物技术研究进展[J].核农学报,2014,28(4):605-610.

[2] 张振臣,陈俊标,马柱文,等.铁皮石斛种质资源主要表型性状的差异与相关分析[J].广东农业科学,2010 (8):78-80.

[3] 郑希龙,蔡时可,邱道寿,等.铁皮石斛种质资源研究进展[J].广东农业科学,2011(S1):110-114.

[4] 陈晓梅,王春兰,杨峻山,等.铁皮石斛化学成分及其分析的研究进展[J].中国药学杂志,2013(19):1634-1640.

[5] 包英华,潘超美,白音,等.铁皮石斛种质资源遗传多样性的SRAP分析[J].北京中医药大学学报,2014,37 (5):349-353.

[6] 包英华.铁皮石斛种质资源的鉴定与评价研究[D].广州:广州中医药大学,2014.

[7] 武荣花.我国石斛属植物种质资源及其亲缘关系研究[D].北京:中国林业科学研究院,2007.

[8] 张启香,方炎明.铁皮石斛组织培养及试管苗营养器官和原球茎的结构观察[J].西北植物学报,2005,25(9): 1761-1765.

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[10] 张蕾,郑希龙,邱道寿,等.铁皮石斛主要农艺性状与多糖含量相关性多重分析[J].中药材,2013,36(10): 1573-1576.

[11] 诸燕,张爱莲,何伯伟,等.铁皮石斛总生物碱含量变异规律[J].中国中药杂志,2010,35(18):2388-2391.

(责任编辑：张瑞麟)

S 567

A

0528-9017(2015)09-1406-03

2015-04-23

金华市科学技术局农业类重点项目(2012-2-018)

张鹏博(1991-),男,在读硕士研究生,主要从事特色经济植物研究工作。E-mail:pengbozheshida@163.com。

宗 宇。E-mail:yzong@zjnu.cn。