中药材蒙古黄芪与膜荚黄芪优质种源的研究

胡艳改，杜宇忠，郝 磊，刘亚令

（山西农业大学生命科学学院，山西太谷030801）

中药材蒙古黄芪与膜荚黄芪优质种源的研究

胡艳改，杜宇忠，郝 磊，刘亚令

（山西农业大学生命科学学院，山西太谷030801）

对山西浑源蒙古黄芪和膜荚黄芪及其变异类型以及不同产地蒙古黄芪种子千粒质量、硬实率和发芽率进行了研究。结果表明，山西浑源蒙古黄芪主要分为绿茎无毛、绿茎有毛、紫茎有毛和紫茎无毛4种类型，膜荚黄芪主要分为紫茎有毛、紫茎无毛和绿茎有毛3种类型；通过对不同年限蒙古黄芪的根长、根高等指标的比较得出，5年生野生蒙古黄芪的整体等级比3年生植株高，因此，扩大5年生野生蒙古黄芪的种植可满足一部分市场上对高品质外观要求的需求；通过对6个产地蒙古黄芪种子特性的分析得出，不同产地的种子发芽率和千粒质量相关性各不相同；而硬实率与发芽率则呈现显著的负相关，即硬实率越高发芽率越低，在实际生产中可通过破除硬实率来提高发芽率。

蒙古黄芪；膜荚黄芪；形态特征分析；发芽率；千粒质量；硬实率

由于近年来野生黄芪资源急剧减少[4-6]，同一物种在不同的环境及人工栽培技术条件下，形态结构上会表现出差异，从而形成不同的生态型[7]，生态型是指种内因适应分布区不同生态条件所形成的变异类群，而这种种内变异是产生中药材品质优劣和疗效差异的实质[8]。除此之外，不同植物来源的黄芪药材，不仅造成了黄芪药材质量的混乱，也造成了黄芪种子市场的混乱。

为了更好地保护和开发利用野生黄芪的种质资源，本试验通过实地测量不同年限蒙古黄芪和膜荚黄芪及其变异植株的株高、主根长、小叶数等外部特征，旨在为进行优异种质的筛选与评价提供理论依据。同时将采集不同产地的种子进行千粒质量、硬实率和发芽率等指标的测量与分析，以期得到千粒质量和硬实率与种子萌发率间的相互关系，从而在实际生产中为育苗生产提供数据理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料来源

1.1.1 黄芪及其变异类型来源 试验材料取自山西浑源泽清岭3年生和5年生野生蒙古黄芪以及浑源蔡村栽培的3年生蒙古黄芪和膜荚黄芪（表1）。其中，泽清岭土壤类型为沙地，北纬 39°26′5″，东经113°44′2″，海拔 1 935.6 m；蔡村土壤类型为壤土，北纬 39°45′1″，东经 113°38′36″，海拔 1 012.2 m。

表1 黄芪的来源

1.1.2 不同产地蒙古黄芪种子来源 本试验所选用的蒙古黄芪种子分别取自甘肃陇西首阳、甘肃岷县、甘肃渭源会川镇、内蒙古赤峰市、内蒙古正蓝旗、山西浑源等6个产地（表2）。

表2 蒙古黄芪种子的来源

1.2 试验方法

1.2.1 蒙古黄芪和膜荚黄芪及其变异植株形态特征分析 试验采用米尺测量植株株高、根长、花序、果荚等长度指标；利用人工统计小叶个数、小花数、分蘖数、荚粒数等数量指标，记录数据；用游标卡尺测量根粗、茎粗（离地10 cm处的粗度）；用电子天平称荚果质量。同时在测量过程中注意观察植株的变异形态特征并记录。其中，株高（cm）为黄芪主茎基部到顶端的高度；茎粗（cm）为黄芪主茎基部的粗度；根长（cm）为黄芪主根的长度；根粗（cm）为黄芪芦头向下1 cm处的粗度；小叶个数为植株主茎中部的复叶上的小叶的数目。

1.2.2 百粒质量的测定 从6个产地中分别随机抽取100粒净种子用于百粒质量测定，用电子天平称取其质量，数据精确到0.001 g。试验重复3次。最后将100粒种子的质量换算成1 000粒种子的质量（种子重复间系数小于4.0，测定值有效）。

1.2.3 种子硬实率测定 将1.2.2中测定的100粒蒙古黄芪种子，放入加蒸馏水的培养皿中，置于25℃的恒温培养箱中浸泡1 d，没有膨胀的种子就是硬实种子，统计硬实种子的数目并记录数据，试验重复3次，计算硬实率。

1.2.4 种子发芽率的测定 把1.2.3试验过程中的种子用于发芽试验，采用常规的培养皿发芽法，依照国家农作物种子检测规程，种子浸泡1 d后放入铺有2层消毒滤纸的灭菌培养皿中，再将其放入25℃的恒温培养箱中，每天观察并记录发芽情况，胚根突出种皮即可看作发芽，连续培养7 d（温度误差不超过±1℃），从放入培养箱中次日起逐日观察发芽情况，每天记录发芽种子数。7 d后计算种子发芽率。

2 结果与分析

2.1 不同黄芪变异类型的分析

2.1.1 3年生野生蒙古黄芪植株形态特征分析 通过实地调查发现，野生蒙古黄芪有绿茎无毛、绿茎有毛和紫茎有毛3种变异类型（表3），其中，绿茎无毛植株的数量最多，故将其设为正常类型植株，取10株绿茎无毛蒙古黄芪，测量其株高、茎粗、根长、根粗、小叶个数，并求平均值，作为正常植株性状数值。结果表明，3年生野生蒙古黄芪绿茎有毛（变异1）植株除根长外，其余性状数值均小于正常植株各数值；紫茎有毛（变异2）植株性状数值均大于正常植株各数值。

表3 3年生野生蒙古黄芪不同变异类型对比

2.1.2 3年生栽培蒙古黄芪植株形态特征分析通过实地调查发现，栽培蒙古黄芪有绿茎无毛、绿茎有毛、紫茎无毛和紫茎有毛4种变异类型（表4），其中，绿茎无毛植株的数量最多，故将其设为正常类型植株，取10株绿茎无毛蒙古黄芪，测量其株高、茎粗、根长、根粗和小叶个数，并求平均值，作为正常植株性状数值。结果表明，3年生栽培蒙古黄芪绿茎有毛（变异1）植株除小叶个数外，其余性状数值均大于正常植株各数值；紫茎无毛（变异2）植株除根粗外，其余性状数值均小于正常植株各数值；紫茎有毛（变异3）植株除根长以及小叶个数外，其余性状数值均大于正常植株各数值。

表4 3年生栽培蒙古黄芪不同变异类型对比

2.1.3 3年生栽培膜荚黄芪植株形态特征分析通过实地调查发现，3年生栽培膜荚黄芪有紫茎有毛、紫茎无毛和绿茎有毛3种变异类型（表5），其中，紫茎有毛植株的数量最多，故将其设为正常类型植株，取10株紫茎有毛膜荚黄芪，测量其株高、茎粗、根长、根粗和小叶个数，并求平均值，作为正常植株性状数值。结果表明，3年生栽培膜荚黄芪紫茎无毛（变异1）植株除根粗及小叶个数外，其余性状数值均小于正常植株各数值；绿茎有毛（变异2）植株除小叶个数外，其余性状数值均大于正常植株各数值。

表5 3年生栽培膜荚黄芪不同变异类型对比

2.1.4 5年生野生蒙古黄芪植株形态特征分析通过实地调查发现，5年生野生蒙古黄芪有绿茎无毛、绿茎有毛、紫茎有毛和紫茎无毛4种变异类型（表6），其中，绿茎无毛植株的数量最多，故将其设为正常类型植株，取10株绿茎无毛膜荚黄芪，测量其株高、茎粗、根长、根粗、小叶个数和小花个数，并求平均值，作为正常植株性状数值。结果表明，5年生野生蒙古黄芪绿茎有毛（变异1）植株性状数值均小于正常植株各数值；紫茎有毛（变异2）植株株高、茎粗均大于正常植株，其余性状数值较正常植株小，但差异不大；紫茎无毛（变异3）植株除根粗以及小叶个数外，其余性状数值均大于正常植株各数值。

表6 5年生野生蒙古黄芪不同变异类型对比

2.2 不同黄芪植株变异类型比较分析

2.2.1 3年生野生蒙古黄芪与栽培蒙古黄芪植株比较分析 通过对3年生的野生蒙古黄芪与栽培蒙古黄芪植株株高、根长、茎粗等5个指标比较得出，野生绿茎无毛植株除根长明显优于栽培植株外，其余性状均与栽培植株差异不大；野生绿茎有毛植株除根长外，其余性状均低于栽培植株；野生紫茎有毛植株除小叶个数外，其余性状均优于栽培植株。

2.2.2 3年生与5年生野生蒙古黄芪植株比较分析 通过对3年生与5年生野生蒙古黄芪植株株高、根长、茎粗等5个指标比较得出，绿茎无毛植株5年生在各性状上均优于3年生；绿茎有毛植株5年生除根长外，其余性状均优于3年生；紫茎有毛植株5年生除株高、小叶个数低于3年生外，其余性状差别不大。综合比较得出，5年生野生蒙古黄芪各性状均优于3年生野生蒙古黄芪，在实际生产中可以考虑增加5年生蒙古黄芪的优质选育。

2.2.3 3年生栽培蒙古黄芪与膜荚黄芪植株分析比较 通过对3年生栽培蒙古黄芪与膜荚黄芪植株株高、根长、茎粗等5个指标比较得出，紫茎有毛植株蒙古黄芪植株除根长、小叶个数外，其余性状均优于膜荚黄芪植株；紫茎无毛植株蒙古黄芪除根长外，其余性状均低于膜荚黄芪植株；绿茎有毛植株蒙古黄芪植株除根长、小叶数外，其余性状均低于栽培膜荚黄芪植株。

2.3 蒙古黄芪种子的发芽率、千粒质量、硬实率相关性分析

2.3.1 不同产地蒙古黄芪种子发芽率比较 通过对6个不同产地蒙古黄芪种子发芽率试验得出，甘肃陇西县首阳镇种子的发芽率为28.30%，甘肃岷县种子的发芽率为27.30%，甘肃渭源县会川镇种子的发芽率为26.30%，内蒙古赤峰市种子的发芽率为78.00%，内蒙古正蓝旗种子的发芽率为37.70%，山西浑源种子的发芽率为19.70%。其中，内蒙古赤峰市蒙古黄芪种子发芽率最高，山西浑源最低（图 1）。

2.3.2 不同产地蒙古黄芪种子千粒质量比较 通过对6个不同产地蒙古黄芪种子千粒质量试验得出，甘肃陇西首阳镇种子的千粒质量为5.97 g，甘肃岷县种子的千粒质量为6.48 g，甘肃渭源会川镇种子的千粒质量为5.98 g，内蒙古赤峰市种子的千粒质量为5.66 g，内蒙古正蓝旗种子的千粒质量为6.39 g，山西浑源种子的千粒质量为6.32 g。其中，甘肃岷县种子的千粒质量最大，内蒙古赤峰市种子的千粒质量最小（图2）。

2.3.3 不同产地蒙古黄芪种子硬实率的比较 通过对6个不同产地蒙古黄芪种子硬实率试验得出，甘肃陇西首阳镇蒙古黄芪种子的硬实率为33.30%，甘肃岷县种子的硬实率为70.70%，甘肃渭源会川镇种子的硬实率为43.70%，内蒙古赤峰市种子的硬实率为11.30%，内蒙古正蓝旗种子的硬实率为65.00%，山西浑源种子的硬实率为39.30%。其中，甘肃岷县种子的硬实率最高，内蒙古赤峰市种子的硬实率最低（图3）。

2.3.4 蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率相关性分析 对蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率相关性进行分析得出，甘肃岷县蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率的相关系数为-0.985，山西浑源的相关系数为-0.936，即采自甘肃岷县和山西浑源的蒙古黄芪种子千粒质量越低发芽率越高；而甘肃陇西首阳镇蒙古黄芪种千粒质量与发芽率的相关系数为-0.693，相关性不大；内蒙古赤峰市蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率相关系数为0.866，甘肃渭源会川镇蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率相关系数为0.852，即这2个产地的蒙古黄芪种子千粒质量越高发芽率越高；而内蒙古正蓝旗的蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率相关系数为0.240，无明显相关性（表7）。

表7 6个产地蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率相关性分析

2.3.5 蒙古黄芪种子硬实率与发芽率相关性分析

对蒙古黄芪种子硬实率与发芽率相关性进行分析得出，内蒙古赤峰市蒙古黄芪种子硬实率与发芽率的相关系数最高，为-0.996，甘肃陇西首阳镇相关系数最低，为-0.885，内蒙古正蓝旗为-0.990，甘肃渭源会川镇为-0.982，甘肃岷县为-0.945，山西浑源为-0.914。6个产地蒙古黄芪种子的硬实率与发芽率都为显著负相关，即种子硬实率越高，其发芽率越低（表8）。

表8 6个产地黄芪种子硬实率与发芽率相关性分析

3 讨论与结论

在本试验中，通过实地考察及比较分析发现，山西浑源蒙古黄芪主要分为绿茎无毛、绿茎有毛、紫茎有毛和紫茎无毛4种类型，山西浑源膜荚黄芪主要分为紫茎有毛、紫茎无毛和绿茎有毛3种类型。白效令等[9]观察也发现，蒙古黄芪中存在着紫秆和绿秆之分，膜荚黄芪中存在着叶表面有毛和无毛之分，与本试验观察结果一致。同时本试验还发现，在3年生与5年生野生蒙古黄芪中存在茎秆颜色南紫北绿的现象，原因可能是由于黄芪原生长的适宜区域在海拔800～1 300 m的高原草地、林缘、山地，与紫外线照射有关，但通过统计这种现象仅占约1/10，因此，推断也可能是因为黄芪为异花授粉，在不断重复利用种子播种的过程中，发生了基因交流，从而产生了变异。观察还发现，黄芪茎秆中部有明显的枝头分头现象，但这种现象也仅为少数，仍需要进一步观察分析。

在药材黄芪商品流通过程一般商品规格分为4个等级，本试验发现，5年生野生蒙古黄芪与3年生野生蒙古黄芪的绿茎无毛正常植株的平均水平都达到一等商品黄芪的标准（表面灰白或淡褐色，断面外层白色、中间淡黄或黄色，味甘，有豆气，长50 cm以上）。综上可知，3年生和5年生野生蒙古黄芪平均水平都可以达到商品等级的要求，但5年生野生蒙古黄芪的整体水平比3年生植株高。因此，扩大5年生野生蒙古黄芪的种植可满足一部分市场上对高品质外观要求的需求。

千粒质量是用来鉴别种子是否饱满、充实的质量指标之一，也是衡量药材种子品质的主要指标之一[10-13]。种子质量优劣直接影响其发芽率。本试验通过对6个产地的蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率相关性分析得出，采自甘肃岷县和山西浑源的蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率呈现显著的负相关性，即千粒质量越大，发芽率越低；内蒙古赤峰市蒙古黄芪种子和甘肃渭源会川镇蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率则呈现显著的正相关性，即千粒质量越大，发芽率越高；而内蒙古正蓝旗和甘肃陇西首阳镇蒙古黄芪种子千粒质量与发芽率相关性不显著。贠晶等[14]研究红芪种子贮藏时间和千粒质量与发芽率的关系中发现，千粒质量越高，发芽率越高，但超出一定年限，发芽率就会降低甚至丧失发芽能力。而本试验中出现的负相关现象可能是由产地不同和生长年限不一致所导致的，因此，在种子质量标准中应该设计更多的组合来验证，以期提高育苗的质量及药材质量的一致性。

豆科植物中普遍存在硬实现象，硬实种子透气透水性差，易引起种子休眠，从而影响种子发芽率。本试验通过对6个产地的蒙古黄芪种子硬实率与发芽率相关性分析得出，6个产地的蒙古黄芪种子硬实率与发芽率都呈现极显著的负相关性，即硬实率越低，发芽率越高。硬实种子透气透水性差以及其对胚生长休眠机制会阻碍种子萌发，在育苗生产上易导致缺苗、断垄现象，因此，可通过物理化学等多种方法来打破硬实[15-16]。张琳等[17]曾利用研磨法、温汤浸种和砂磨法处理种子，结果发现，其发芽率都明显提高，最高到达90%以上。本试验通过普通方法进行发芽，测得的发芽率最高可达78.00%，而硬实率最高为70.07%的产地发芽率仅为27.30%，符合所有相关研究的试验理论。但不同的产地中硬实率和发芽率还是存在较大的差别，此试验可以为采集不同地区选择较高发芽率的种子提供一定的鉴定数据。

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Study on High Quality Provenances of Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao and Astragalus.membranaceus（Fisch.）Bge.

HUYangai，DUYuzhong，HAOLei，LIUYaling
（College of Life Science，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

This experiment studied Astragalus membranaceus （Fisch.）Bge.var.mongholicus （Bge.）Hsiao and Astragalus.membranaceus（Fisch.）Bge.and its variation types in Hunyuan Shanxi,and different regions of Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiaothousand-seed quality,hard seed rate and germination rate.The results showed that in Shanxi,Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao was divided into 4 types,green stems glabrous,green stems hairy,purple stems hairy,and purple stems glabrous,Astragalus.membranaceus（Fisch.）Bge.was divided into3 types,the purple stems hairy purple stems glabrous and the green stem hairy.Based on the comparison of the root length and the root index of Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus （Bge.） Hsiao root in different years,the overall level of 5 years old wild Astragalus membranaceus（Fisch.） Bge.var.mongholicus （Bge.） Hsiao was higher than that of the 3 years old plant.Therefore,the expansion of 5 years of cultivation of wild Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao could meet some of the market demand for high-quality appearance requirements.Analysis of the seed characteristics of Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao by six producing areas,the seed germination rate and 1 000-grain quality of different origin were different,but there was a significant negative correlation between hard seed rate and germination rate,the higher the hard seed rate,the lower the germination rate.In actual production,improvement of the germination can be achieved by breaking the hard seed rate.

Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao;Astragalus.membranaceus（Fisch.）Bge.;analysis of morphological characteristics;germination rate;thousand seed quality;hard seed rate

S567.23＋9

A

1002-2481（2017）10-1662-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.22

中药材黄芪是豆科（Leguminosa）黄芪属（Astragalus Linn）多年生草本植物，始载于《神农本草经》，素有“十药八芪”、“补气固表之圣药”之称。《中华人民共和国药典》（2015年）中收录药材黄芪为豆科植物蒙古黄芪 （Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao）或膜荚黄芪（Astragalus.membranaceus（Fisch.）Bge.）的干燥根[1]。但是市场上除了将这2种黄芪作为药用外，也混杂着黄芪属其他植物作为药用[2-5]，常见的有扁茎黄芪（Astragalus complantus R.Br）、金翼黄芪（Astragalus chrysopterus Bge）、多花黄芪（Astragalus floridus）、塘谷耳黄芪（Astragalus tongolensis UIbr），少数地区还用紫花棘豆（Dxytropis coerulea）、蓝花棘豆（Oxytropis coerulea）等代替。入药部分大都为根，亦有少数以全草（草木樨黄芪（Melilotus officinalis Desr））或种子（华黄芪（Astraglus chinensis L.）、背扁黄芪（Astragalus complanatus Bunge））入药。

2017-05-02

山西农业大学大学生科技创新创业项目（2015107）；国家自然科学基金项目（31400285）

胡艳改（1992-），女，河北邯郸人，在读本科，研究方向：中药资源与开发。刘亚令为通信作者。