栽培条件下乌腺金丝桃生长与发育节律

张南翼，张克勤，郭树义，肖凤艳，常桂英

(1.吉林农业大学动物科学技术学院，吉林 长春 130118； 2.吉林农业科技学院制药工程学院，吉林 吉林 132101)

0　引言

乌腺金丝桃(HypericumattenuatumChoisy)又名稳心草、红旱莲，别名野金丝桃，是藤黄科金丝桃属多年生草本植物，高30～60 cm.茎呈直立状，全株布满深色腺点；叶呈长椭圆形，基部抱茎；花朵多数着生于植株顶部，花瓣为黄色，在花瓣的边缘及背侧均布满深色腺点；蒴果卵圆形，深棕色；种子长圆柱形，一侧具狭翼.花期7—8月，果期8—9月.多生于山坡、草丛、林下、林缘或河沟旁.主要分布于我国东北、华北、华东、中南及西南等地区[1].

乌腺金丝桃具有镇痛、止血和通乳等功效，因此主要用于治疗风湿关节痛、跌打损伤、神经痛、子宫出血、吐血等；对哺乳期妇女乳汁的分泌及乳腺炎有一定的调节和治疗功效； 该药材也可用于创伤的外用，有较好的止血作用.目前，对乌腺金丝桃的研究主要侧重在所含活性成分及生理功能方面.顾丽珍等[2]通过对内蒙古野生乌腺金丝桃全草中分离获得的结晶成分的研究发现，乌腺金丝桃中含有Ⅰ金丝桃苷、槲皮素、氯原酸以及一些未确定具体结构的黄酮类物质.该药材黄酮类化合物含量较高，一般在1%左右，在茎、叶、花和果实中均有分布，叶中含量最高，花和果次之，茎中的黄酮含量最低.[3]乌腺金丝桃还含有金丝桃素，它具有多种生物活性，包括抗病毒、抗肿瘤等.[4]李冀等[5]以小鼠作为实验材料，利用乌腺金丝桃提取物，探讨了其活性部位对小鼠心律失常的调整作用，研究发现，使用正丁醇提取物可改善由氯化钙所引起的小鼠心律失常状况，也能够对抗氯仿对小鼠室颤的影响.李冀等[6]的研究还发现，乌腺金丝桃具有非常明显的抗心肌缺血的作用.另外，通过观察小鼠在悬尾实验和强迫游泳实验中的不动时间，发现高剂量的乌腺金丝桃能能够显著减少小鼠不动的时间，这表明其对小鼠有抑制抑郁的功效[7].研究人员通过对患抑郁症大鼠的治疗实验发现，乌腺金丝桃对患病鼠海马5-羟色胺和5-羟吲哚乙酸的含量有明显影响，在较高浓度的乌腺金丝桃提取物作用下，大鼠海马5-羟色胺和5-羟吲哚乙酸含量显著提高，因此，推断其抗抑郁作用机制可能与提高这两种物质浓度有关[8].相关研究检测还发现，金丝桃苷能够提高快速型心律失常大鼠心肌细胞膜Na+-K+-ATP酶活力及Ca2+-Mg2+-ATP酶活力，因此认为乌腺金丝桃抗快速型心律失常的作用机制可能与调节心肌细胞膜Ca2+-Mg2+-ATP酶、Na+-K+-ATP 酶活力有关[9].

因此，乌腺金丝桃是一种重要的药用植物，其提取物和化学成分在医药研究方面具有重要价值.由于野生乌腺金丝桃资源较少，对其进行人工栽培就显得十分必要.然而，目前对其自然状态下生长发育规律的研究尚不多见，特别是其在我国北方地区的人工繁殖研究尚未见报道.为此，了解人工栽培条件下乌腺金丝桃的生长发育规律，对于实现人工规模化栽培有重大意义.本试验以人工栽培的乌腺金丝桃作为材料，对其植株形态与发育节律进行了观测，以为乌腺金丝桃资源的综合开发利用提供科学的依据.

1　研究方法

1.1　人工栽培

人工栽培试验包括在农田里进行的无性繁殖和有性繁殖(种子繁殖)试验.在秋季植物生长结束后，将乌腺金丝桃整个植株从野外采挖回来，定植于试验地中.无性繁殖方法是将植株的分蘖分离，分别定植到试验田中.有性繁殖则是于每年种子成熟后(9—10月)将种子采收回来，自然干燥后放在阴凉处，然后在翌年春季(4—5月)进行播种育苗，经过两次移栽，定植在试验田中进行观测.由于乌腺金丝桃第二年才能开花结实，故有性繁殖实验至少需要两年，第一年只能观测幼苗，对有性繁殖的植株观测要在第二年进行.于第二年9月完成野外植株和种子采集.

1.2　生长发育观察及数据采集

乌腺金丝桃一般在每年的4月份开始萌发，生长发育观察从此时开始.选择20株作为观测对象，每株做好标记，以保证观测的连续性.观测的间隔时间为10 d.观测的内容包括：(1)定性描述植株的形态变化，特别是花蕾孕育情况；(2)定量测定植株自然高度、叶对数和分枝数；(3)植株营养生长结束日期.

1.3　数据处理

采用Excel软件进行株高、叶对数、分枝对数的统计学处理；采用SPSS软件建立Verhaulst生长回归模型，对模型预测结果与实际观测值进行t检验，以验证模型的有效性.

2　结果

2.1　乌腺金丝桃的生长

2.1.1乌腺金丝桃株高的变化

乌腺金丝桃植株在每年4月的中、下旬开始萌发，初萌发的植株具有多个分蘖，全株呈现紫红色.从萌发之后10日龄开始，对株高的生长情况进行测量，结果见图1.

从图1可以看出，乌腺金丝桃植株在生长的最初阶段(5月初)较为缓慢，而从 5月中旬(30 d左右)开始，生长速度迅速加快，这种状况会一直持续到7月上旬.此时间段的生长曲线近似一条直线，之后生长速度开始减慢，直至呈现出一个平缓的生长期.整个生长期的生长曲线大致呈“S”形，这种生长形式与其他生物的一般生长状况相近.

依据2年生乌腺金丝桃植株株高(H) 数据，建立的Verhaulst株高生长模型如下：

H=73.902/(1+6.526×e-0.051(t-10)).

式中t为日龄(d).拟优合度R2=0.969.

对该模型的预测值和实际观测值进行的差异显著性检验(t=0.007，P>0.05) 表明，此模型可以比较准确地预测乌腺金丝桃株高的生长节律.

2.1.2乌腺金丝桃叶对数的变化

乌腺金丝桃的叶对数的观测结果见图2.从图2可以看出，叶的数量变化在前期增加缓慢，中间增加快，后期又减慢，整个生长曲线也近似一个“S”形.但其曲线比较平缓，只是在盛花期前后(40～50日龄)增长速度稍快.到开花期末，叶对数变化也进入了一个平台期.

图1　乌腺金丝桃株高变化　　　图2　乌腺金丝桃叶对数变化

对二年生乌腺金丝桃叶对数(L) 建立的叶对数的Verhaulst增长模型如下：

L=27.11/(1+2.48×e-0.021(t-10)).

式中t为日龄(d).拟优合度R2=0.863.

对该Verhaulst增长模型的预测值和实测值进行的差异显著性t检验(t=0.016，P>0.05)表明，二者差异不显著.因此，建立的该模型可以较好地预测叶对数的增长状况.

2.1.3植株分枝对数的变化

图3　乌腺金丝桃分枝对数变化

乌腺金丝桃分枝对数的观察结果见图3.从图 3可以看出，分枝的出现比叶晚，但其分枝对数的高峰时期与叶片是基本一致的，都是在盛花期前后.因为花蕾的发育是在枝上，所以枝的出现和花蕾的孕育是同步的.5月初萌发的植株尚未出现分枝，分枝出现一般在5月下旬，种子繁殖的植株当年出现分枝的比例较小，一般不超过10%.

对二年生乌腺金丝桃的分枝对数(B) 建立的Verhaulst生长模型如下：

B=19.922/(1+5.037×e-0.066(t-30)).

式中t为日龄(d).拟优合度R2=0.960.

将通过模型计算得到的预测值与实测值进行的差异显著性分析表明，实测值和预测值之间差异不显著(t=0.03，P>0.05)，说明该模型能够比较准确地预测分枝的数量变化.

2.2　乌腺金丝桃的发育

乌腺金丝桃营养生长从4月份开始，一般在每年6月中旬出现花蕾，预示发育期从此时期开始.据实际观察，花朵最早出现的时间为6月15日，盛花期在7月初—7月中旬，花期可以延续到9月初，但带花植株和每株花的数量都比较少.单花开放时间为5 d左右，7月中旬进入结实期；盛果期一般在8月初，9月中旬果实变成棕色开始成熟，一般在10月初蒴果开裂，散出种子.种子繁殖的植株当年一般不出现分枝，也基本没有开花；种子繁殖植株，会在第二年直接萌发，萌发的植株会产生分蘖，分蘖基本都会产生分枝并开花结果，果实均可成熟，产生可以正常发芽的种子.

2.3　乌腺金丝桃的再生能力及早熟性

2.3.1乌腺金丝桃的再生能力

2015—2016年，在乌腺金丝桃盛花期的7月，进行了收割试验，以观察植株的再生能力.结果显示，收割后的植株，当年全部可以再次萌发，萌发的植株可以出现分枝，也可以开花，但一般不能结果.这些再生的植株，自然越冬后，第二年仍可于春季正常萌发，出现大量的分蘖，分蘖可以正常出现分枝，开花结果，得到可育的种子.

3.3.2乌腺金丝桃的早熟性

乌腺金丝桃为多年生草本植物，自然状态下通过种子繁殖的植株，第二年才能开花结果.但在实际栽培试验中发现，约有10%的一年生幼苗可以开花，而且有些植株还可以结果，也能产生种子，但经过观察和发芽试验，这些种子均未成熟，不能萌发，因此，属于不完全的早熟.

3　讨论

3.1　气候变化对乌腺金丝桃生长节律的影响

气候条件的年际变化会影响植物的生长发育状况，导致其生长曲线发生改变.比较2014年和2015年乌腺金丝桃植株的生长状况可以发现，无论是2014年还是2015年，幼苗从5月上旬开始生长较慢，这个状态一直持续到6月上旬，形成了一个平台期；此后，两个年份均出现了一个快速生长期，但在2014年这个时期的生长速度略快于2015年.此时也正是花蕾孕育、需要大量营养的阶段；到了6月下旬，两个年份的生长曲线基本重合.这种生长曲线的差异可能与当时的气候条件有关.2014年6月份的气温较2015年略高，可能因此导致其生长速度略快；而从7月份开始，两个年份的气温差异不大，从而使他们的生长状况基本一致，反映到生长曲线上就显示基本重合.由此表明，乌腺金丝桃的生长对温度比较敏感.对2014年和2015 年5—7月的株高数据进行t检验后，结果显示差异不显著(t=1.17，P=0.27)，说明在这两个年份，虽然气温有一定的差异，但对生长速度的影响未达到显著水平，没有从本质上改变乌腺金丝桃的生长曲线.

3.2　乌腺金丝桃生长过程中各器官相关性分析

植物各部分的生长和发育是相互关联的，比如在花孕育后，植株各部分的生长也进入高峰，以满足开花结实所需的大量营养，因此，利用现有的数据对分枝数、株高与叶数的增长关系进行了相关分析，结果表明：株高与叶对数相关系数为0.987 9，两者间有极显著的相关关系，由此建立的直线方程为：y=0.236 6x+3.918 9(x为株高，y为叶对数)；株高与分枝数相关系数为0.981 4，具有极显著的相关性，由此建立的直线方程为：y=0.293 0x-2.702 4(x为株高，y为分枝数)；叶对数与分枝数相关系数为0.948 1，两者间有极显著的相关关系，由此建立的直线方程为：y=1.210 0x-7.232 7(x为叶对数，y为分枝数).通过这些方程的建立，可以更好地测试乌腺金丝桃的生长状况.

另外，将乌腺金丝桃与同属的长柱金丝桃的生长状况[10]进行比较后可以看出：乌腺金丝桃到生长末期，即7月中下旬，株高在63 cm左右，而同期的长柱金丝桃则可达120 cm左右，相差近一倍；但两者发育的时间节点基本一致，说明它们对气候条件的适应性大体相近.

3.3　乌腺金丝桃再生及早熟性的研究意义

栽培试验验证了乌腺金丝桃具有再生能力，对这种能力的研究很有必要.首先，通过对乌腺金丝桃再生过程中形态结构特征变化规律、生理生化过程的研究，可进一步填补该种植物再生研究的空白，也可为其他植物再生能力的研究提供参考.同时，在实际应用中，由于乌腺金丝桃中的一些活性成分如金丝桃素，主要分布在花中，因此采收期一般均在盛花期的7月，如果不能再生，势必造成一年进行播种、育苗、移栽，第二年收获一季，第三年又再重复育苗、移栽这个过程，即两年才能收获一次.而在基础理论研究基础上，可通过栽培条件的优化，强化再生能力，免去了两年育苗一次的生产环节，达到播种一次，连续多年收获的目的，既节省了时间，也大大降低了直接生产成本.

对乌腺金丝桃早熟性的研究表明，结果虽然没有达到真正的早熟标准，但是也与再生能力的研究相似，意义是显而易见的.首先，通过对乌腺金丝桃早熟性的研究，可进一步了解乌腺金丝桃的发育规律，丰富其理论研究内容；其次，通过了解乌腺金丝桃早熟的规律，特别是在生理生化过程变化特点的研究基础上，可望通过人为栽培条件等的调控，实现乌腺金丝桃的真正早熟，达到当年育苗移栽、当年收获的目标，从而大大缩短生产周期，节约生产成本.对乌腺金丝桃的再生能力和早熟性的研究，既有重要的理论意义，更有实际应用的价值，有必要进行深入的探索.

[参考文献]

[1]柯宇辉，姜南翔，侯爽，等.栽培密度对乌腺金丝桃地上部分生物量及形态变化的影[J].中药材，2016，39(1)：21-23.

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[3]殷志琦，王英，张冬梅，等.金丝桃属植物化学成分研究进展[J].中国野生植物资源，2004，23(1)：6-7.

[4]余爱农，龚发俊，马济美.金丝桃素研究新进展[J].湖北民族学院学报(自然科学版)，2003，21(1)：44-47.

[5]李冀，滕林，高彦宇.乌腺金丝桃抗心律失常作用的研究[J].中医药信息，2008，25(6)：32-33.

[6]李冀，闫东，毕珺辉.乌腺金丝桃正丁醇萃取物对氯化钙诱发大鼠快速性心律失常的影[J].中医药信息，2012，29(4)：144-145.

[7]李冀，石鑫，高彦宇，等.乌腺金丝桃抗抑郁作用的药理研究[J].中医药信息，2012，29(2)：33-34.

[8]李冀，吴全娥，高彦宇，等.乌腺金丝桃对抑郁症大鼠海马单胺类神经递质含量5-HT及5-HIAA的影响[J].中医药信息，2012，29(5)：18-20.

[9]李冀，滕林，高彦宇，等.乌腺金丝桃抗快速型心律失常活性成分作用机制研究[J].中医药学报，2013，41(1)：9-10.

[10]陈玉梅，张克勤，宋百军，等.长柱金丝桃生长发育及人工繁殖技术研究[J].中药材，2011，34(6)：845-848.