8个云南省小白及种源生长差异比较与评价

韩明升，王 翔，陈朝红，王世优，章金龙，马前涛，宋志姣

（1.保山学院资源环境学院，云南 保山 678000；2.西南林业大学生命科学学院，云南 昆明 650224）

【研究意义】小白及（Bletilla formosana）又名小白芨，是兰科（Orchidaceae）白及属（Bletilla）多年生草本植物，分布于我国陕西南部、甘肃东南部、江西、台湾、广西、四川、贵州、云南中部至西北部和西藏东南部海拔100～3 200 m的林下，多见于栎树等常绿阔叶林［1］。小白及适应能力强、抗逆性好，是可于林下人工种植的药用植物；其植株形态优美、花色艳丽，是美丽乡村建设的潜在园林园艺植物。在小白及药用价值不断挖掘和市场价格的双重驱动下，野生小白及种质资源被长期过度开采、损失严重。目前，云南、贵州和四川是为数不多能为药材市场提供野生小白及货源的产区［4-5］，药材后续供应日趋匮乏。同时，市场需求不断增加，小白及价格逐年上涨，人工栽培已经成为解决自然资源匮乏的必然选择。基于种质资源的调查和评价，选育优良种源、家系和无性系是传统遗传育种工作的重点，尤其是对经济价值高、易受环境影响和次生代谢产物丰富的中草药具有广阔的应用前景［6-7］。【前人研究进展】在分布区内，小白及是传统的民族惯用药材，以干燥的假鳞茎入药，主要用于治疗咳血、外伤出血、溃疡、十二指肠穿孔、细菌感染等［2-3］。现代医学研究表明，小白及在烧伤创面愈合、溃疡治疗、牙菌斑抑制、生物支架材料制备、基因递送载体构建等方面有着极大的应用前景。然而，目前对小白及的研究却主要集中在药用成分及其功效［8-9］、组织培养与快速繁殖［10］、人工栽培可行性［5］、种子贮藏［11］、同属植物的区别鉴定等方面［12-15］，关于小白及的生长规律、种源评价等相关研究尚未见报道。【本研究切入点】在种质资源调查与收集工作的基础上，以云南省收集的8个种源的313株野生小白及为研究对象，对其物候和株高、地径、叶片数、叶长、叶宽、长宽比等生长指标进行比较，并采用主成分分析法和综合指数选择法对小白及种质资源进行评价。【拟解决的关键问题】旨在选出生长较好的种源作为药用候选种源，同时为小白及种质资源评价、管理、保存和利用提供科学依据，为云南省林下经济和高原特色农业发展提供可靠的种质资源，为农林经济持续、快速、稳定发展提供保障。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小白及种源于2017年5—2017年10月从保山和文山的8个不同地区收集，将不同种源的小白及编号并带回试验地保存，小白及种源采集信息见表1。

表1 小白及种源采集信息Table 1 Collection data of of Bletilla formosana provenances

1.2 试验方法

8个种源小白及从野外采集后于保山市保山学院试验地进行盆栽保存。试验地处99°09′38′′E、25°08′13′′N，海拔 1 715 m，年降雨量 700～2 100 mm，年均气温 14～25 ℃。盆栽基质配置比例为赤红壤∶江沙∶有机肥=5∶4∶1，花盆口径29 cm、高30 cm，基质占花盆容积的4/5。各种源随机种入花盆中，试验期间悬挂6针单层防晒网进行遮阳，定期除草，无追肥，在降雨少的季节进行人工浇水。

1.2.1 小白及物候观测 自2018年1月1日开始对小白及进行物候观察，每隔15 d观测1次，统计不同种源小白及苗出土时间、出土株数、开花时间和花期。

1.2.2 生长性状测量 生长数据在5月16日前约隔15 d测量统计1次，5月16日后每2个月测量统计1次(测量时间分别为2018年3月15日、4月1日、4月16日、5月1日、5月16日、7月16日和9月16日)，采用普测的方式对各种源的生长指标进行测量统计，测量7次。株高：用直尺测量小白及地表处到植株顶端的全部苗干长度。地径：用电子游标卡尺测量小白及苗干距离土壤0.5 cm位置的直径。叶片数：以计数法统计每株小白及的全部叶片数。叶片长：用直尺测量小白及最长叶片的长度。叶片宽用电子游标卡尺测量小白及最长叶片的宽度。长宽比：以最长叶片的长度比上该叶片的宽度［16］。

1.2.3 数据处理 采用Excel 2016统计和初步整理计算数据，通过Origin 7.5作柱状图，通过SPSS 22.0进行方差分析、相关分析、主成分分析、综合指数选择［17］等。

2 结果与分析

2.1 不同种源小白及物候分析

不同种源小白及的物候记录见表2，在统一的栽培管理条件下，不同种源小白及萌芽日期、开花日期和花期有所不同，其中小尖山、小田坝、四格山种源的小白及萌芽时间最早，于3月中旬就开始萌芽；高笕槽、瓦马、小么所、三角山种源萌芽晚，4月中旬以后才陆续开始萌芽。从开花时间和花期来看，小尖山种源的小白及开花最早且花期最长，为75 d；小田坝种源花期最短仅为30 d，水长和瓦马种源未观测到开花。

表2 不同种源小白及物候观察结果Table 2 The phenology of B. formosana from different provenances

2.2 不同种源小白及苗高性状分析

从表3可以看出，同一测量日期（09-16），各个种源小白及株高有极显著差异；平均株高较高的两个种源都来自文山，分别为15.20、15.03 cm；株高最低的为高笕槽种源，为8.05 cm。从株高的变异系数来看，四格山种源株高的变异系数最大，为68.08%，小么所种源的变异系数最小，为3163%。

表3 不同种源小白及生长数据方差分析Table 3 Growth data of B. formosana from different provenances

表4 8个小白及种源生长数据及其变异系数Table 4 Growth data and variation coefficient of of 8 B. formosana provenances

从株高增长（图1）来看，发芽早的小白及种源如小尖山、小田坝、四格山的株高变化呈现出“快-慢-快-慢”的M型变化，出现两个高峰，分别是在刚发芽的3月16日—4月1日及4月17日—5月1日；水长种源株高变化最大出现在刚发芽15 d内，之后株高的增长越来越缓慢；发芽较晚的种源如瓦马、小么所、三角山种源，其株高变化无规律。从小白及株高变化的整体趋势来看，2018年5月2—16日期间株高变化最大，总体水平达到2.44 cm，此时所有种源都已发芽。

图1 8个小白及种源株高变化Fig. 1 The changes of height growth of 8 B. formosana provenances

2.3 不同种源小白及地径性状分析

从图2可以看出，在发芽初期所有小白及种源的地径增长都最大，如小尖山、小田坝、四格山种源的发芽时间较早，地径增长高峰出现在3月16日—4月1日；水长种源的地径增长高峰出现在4月17日—5月1日；发芽较晚的种源，如瓦马、小么所、三角山，地径增长的高峰出现在刚发芽的5月2—16日。

从小白及地径变化的整体情况来看，由于小白及是披针形叶，叶先端渐尖，基部收狭成鞘并抱茎，因此，在不同生长发育的阶段，同一种源的小白及，地径会呈现既有增大也有减小，这种现象在其他草本植物中较为少见。同一测量时间，各个种源小白及地径有显著差异（表4），以9月16日测量结果为例，此时地径最大的为瓦马种源，为2.38 mm，最小的为高笕槽种源，为1.37 mm。同时，从变异系数来，看瓦马种源地径的变异系数最大，为62.62%，小么所种源的最小，为14.45%。

图2 8个小白及种源地径变化Fig. 2 The changes of ground diameter of 8 B. formosana provenances

2.4 不同种源小白及叶片数分析

从图3可以看出，与地径变化规律类似的是所有种源在其发芽初期叶片数的增长都最大。同一测量时间，各个种源小白及叶片数有极显著差异（表4），以9月16日测量的结果为例，此时叶片数最大的为小么所种源，为3.0片，最小的为水长种源，为2.5片。同时，从变异系数来看，小田坝种源叶片数的变异系数最大，为29.09%，小么所种源的最小，所有植株都是3片叶，变异系数为0.00%。

图3 8个小白及种源叶片数变化Fig. 3 The changes of leaf number of 8 B. formosana provenances

2.5 不同种源小白及叶长分析

从图4可以看出，除水长种源外，其余种源小白及的叶片长度在发芽后一段时间（5月17日—7月16日）才有较为大幅度的变化。9月16日测量的结果显示，不同种源的叶片长度呈极显著差异，长度最大的为四格山种源，为31.90 cm，最小的为瓦马种源，为15.89 cm。同时，从变异系数来看，小尖山种源的最大，小田坝种源的最小，分别为47.54%和23.47%。

图4 8个小白及种源叶片长变化Fig. 4 The changes of leaf length of 8 .B. formosana provenances

2.6 不同种源小白及叶宽分析

从图5可以看出，除小田坝、小么所种源的叶片宽度在发芽后的第2个测量周期内增长最大外，其余种源在其刚发芽的15 d内增长最大。9月16日测量的结果显示，不同种源小白及叶片宽不存在显著差异，最宽的是小么所种源，为34.48 mm，最窄的是高笕槽种源，为14.07 mm。同时，从变异系数来看，小尖山种源的最大，四格山种源的最小，分别为74.26%、17.65%。

图5 8个小白及种源叶宽变化Fig. 5 The changes of leaf width of 8 B. formosana provenances

2.7 不同种源小白及叶长宽比分析

从图6可以看出，不同种源小白及叶片长宽比变化无明显规律，但在生长后期（7月17日—9月16日）部分种源小白及叶片的长宽比呈负增长。据观察，冬季野生小白及地上部分会枯萎，这种生长规律可能是导致部分种源长宽比负增长的原因。以9月16日测量的结果为例，各种源的叶长宽比有极显著差异（表4），最大的为四格山种源，为19.66，最小的为小么所种源，为9.43。同时，从变异系数来看，小尖山种源的最大，小么所种源的最小，分别为56.10%和0.93%。

图6 8个小白及种源叶片长宽比变化Fig. 6 The changes of length-width ratio of 8 B. formosana provenances

2.8 各生长指标相关关系分析

以9月16日测量的生长指标进行相关分析（表5）可知，叶宽与地径、叶宽与叶片数之间呈显著相关；其他各生长指标间均呈极显著正相关系。其中株高与叶长的相关系数最高，为0.3809，叶宽与地径的相关系数最小，为0.1280。

表5 各生长指标的Person相关分析Table 5 Person correlation analysis of each growth index

2.9 小白及优良种源的选择

采用主成分分析和综合指数选择法对小白及生长指标进行优良种源的选择，表6显示了各个生长指标的贡献率和累积贡献率。第一主成分特征根为2.151，解释了所有变量的35.85%，第二主成分特征根为1.537，解释了所有变量的25.62%；第三成分特征根为0.937，解释了所有变量的15.61%；第四主成分特征根为0.700，解释了所有变量的11.67%。前4个主成分特征根的贡献率达到88.74%，不需要再添加主成分。

表7显示了4个主成分的特征向量，第一主成分的株高、叶片长和长宽比有较为重要的载荷，第二主成分中叶片数，叶片宽有较为重要的载荷，第三主成分叶片宽荷载较高，第四主成分则地径载荷较高。

表6 各个主成分的特征根和贡献率Table 6 The characteristic roots and contribution rate of main components

表7 因子载荷矩阵Table 7 Component Matrix

采用综合指数选择法，将各个种源的生长数据标准化后得到不同种源的各个因子得分和综合4个主成分分别用y1、y2、y3、y4表示，根据特征向量矩阵得到主成分表达式：

采用综合指数选择法，将各个种源的生长数据标准化后得到不同种源的各个因子得分和综合排名，得（表8）。按照20%的入选率，根据因子的综合评价［17］，两个文山的种源（小么所和三角山）从生长指标上来看分别排名第一和第二，可作为优良种源进行多点试验、优良亲本选择，或供进一步开发、利用等。

表8 因子得分及排序Table 8 Factor scores and ranking

3 讨论

以模型模拟的方式构建生物生长模型，是了解其生长规律、预测生长周期的常用方法［18］，对合理利用和收获生物资源具有重要意义。而假鳞茎是小白及主要收获的部分，且该植物冬天地上部分枯萎，以统计学的方法对其叶片等生长指标构建模型不能有效推测假鳞茎生长量。因此，本研究未能对小白及的假鳞茎质量、假鳞茎多糖和白及胶的含量进行研究和评价。同时，由于野生小白及资源丢失严重，试材有限，未能对不同种源小白及开展多点试验，无法估算优良种源的重复力、遗传增益选择响应等指标。

以9月16日测量的结果来看，不同种源小白及生长性状变异系数在0.00%～74.26%，不同生长性状在不同种源中变异系数差异较大。除叶宽外，小白及种源的生长性状均呈显著或极显著差异。说明云南省小白及生长性状变异较为丰富，从种源选择和遗传育种的角度来看，有较大的改良潜力［19-22］，为云南省优良小白及的种源选择提供可能。

本研究首次探讨了小白及的物候和生长规律，并对各种源进行了种源评价。8个小白及种源均来自云南省，分析表明生长指标存在着丰富变异。云南是目前为数不多能提供种源的产区，充分利用野生种质资源的改良潜力、培育或选育出适合云南省大范围推广的小白及种源、家系或无性系，以人工栽培代替采挖野生资源已成为必然趋势［5］。然而，云南省目前仍未有适合大规模推广种植的小白及种源，这在很大程度上制约了云南省民族中药产业的发展。本研究结果既为小白及优良种质资源的选择提供参考，又为种质资源的科学保存、管理和利用提供了借鉴。

4 结论

本研究表明，云南省不同种源小白及发芽和开花时间不同、花期各异，从园林绿化角度来看，小尖山种源因其发芽早、花期长，可作为较好的潜在园林绿化种质资源。从生长性状的主成分分析和综合指数选择结果来看，文山地区的两个种源小么所、三角山小白及生长较好。测量结果表明，不同生长指标的变化规律不同：苗高增长呈明显的“快-慢-快-慢”的M型变化，地径有时会呈现负增长，叶片数、叶长、叶宽和长宽比等指标都在发芽阶段或生长初期增长明显。因此，建议在生长指标变化高峰期来临前进行合理的管理（如施肥等）以增加产量。