中药材苍术种质资源及栽培技术研究进展

高鑫媛，白茹玥，魏金月，赵春颖

（承德医学院中药研究所/河北省中药研究与开发重点实验室，河北承德 067000）

1 苍术的种质资源

1.1 苍术种质资源调查与保护

种质资源是指含有生物遗传信息并具有潜在或实际用途的载体[5]。种质资源主要涉及植物的遗传学、生态学以及栽培育种等方面。文献记载我国野生苍术主要分布在黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、陕西、甘肃、山东、江苏、浙江、江西等地[6]，其中茅苍术适宜在高温、降水量充足、旱季短、温度适中的南方地区生长，北苍术则适宜生长在秦岭淮河以北的北方。在种质资源收集调查中，也要因地制宜，除了成熟期直接收集外，还有异地邮购收集和市场直接购买的方法。如吴小强[7]利用直接采集的方法，在一年的时间里对全国适宜苍术生长的6个省28个市县的苍术样品进行采集。在中药材调查方面，有研究者对典型植株进行取样，或者选择遥感技术进行调查，例如：孙宇章等[8]利用遥感技术对江苏省茅山的野生茅苍术资源进行调查，对其典型植株进行取样，进而进行相关研究取得了相当大的成功；在中药材保护方面，目前的保护方式多为就地保护、迁地保护及建立信息库等[9]，具体的方法需要根据药材的形态和特征选择，为中药材优良品系选育打下基础。

1.2 苍术种质资源的遗传关系

丰富的遗传信息是苍术新品种选育的决定条件，基因突变与定向选择是改变物种某一性状基础要求。近年来，国内外学者采用较多方法对苍术的种质资源遗传关系进行研究。郭兰萍等[10]运用Random amplified po1ymorphic DNA（RAPD）方法，对苍术叶片DNA进行扩增，从多个方面对苍术的遗传结构进行分析，得出苍术遗传变异主要分布在居群内。杨娜等[11]基于NCBI核酸数据库筛选出ITS和atpB-rbcL两个目标片段，对关苍术进行种内变异的分析表明，关苍术种内变异丰富，来自两个不同的品系，可能是一个混合类群。葛燕芬[12]、Peng[13]、邹小兴等[14]运用叶绿体markers来确定苍术属内关系，例如：atpB-rbcL、psbB-psbF和trnL-trnF基因间隔区序列，得出罗田苍术-苍术和辽东苍术-朝鲜苍术各自构成一个分支，罗田苍术不作为苍术变种；鄂西苍术与其他属亲缘关系都较远，上述这几种苍术属的苍术为菊科植物茅苍术Atractylodeslancea（Thunb.）DC.或北苍术Atractylodeschinensis（DC.）Koidz的干燥根茎，原名为术[1]，为我国传统的中药材，始载于《神农本草经》，被列为上品，性味苦温辛烈，具有燥湿健脾、祛风散寒、化浊、止痛之功效[2,3]。我国苍术属植物有5种，分别是苍术Atractylodeslancea(Thunb.) DC.、白术AtractylodesmacrocephalaKoidz.、关苍术AtractylodesjaponicaKoidz.exKitam.、朝鲜苍术Atractylodescoreana(Nakai.)Kitam.及鄂西苍术Atractylodescarlinoides(Hand.-Mazz.)Kitam., 其中鄂西苍术根茎小、产量低，因此不为药用，在2020版《中国药典》中规定苍术的基源包括北苍术或茅苍术[2]。近年来，国内外学者对苍术的研究逐渐增多，发现其在临床上具有降低血糖、保肝、利尿等作用，且市场需求量不断增大，使野生苍术被无序采挖，严重的供需失衡导致苍术野生资源锐减，据全国野生药材资源普查数据显示，本世纪初，北苍术的储备量已不足万吨[4]，因此，苍术种质资源的保护、开发及利用变得尤为重要。本文主要对苍术的种质资源收集保护、鉴定、质量评价、栽培管理等方面进行阐述，以便为苍术种质资源的可持续发展、生物多样性保护、优良品系的遗传与选育提供参考。命名均是文献中记载，在《中国植物志》中没有收录，因此，对以上苍术属的遗传关系仍有待考证。

2 苍术的鉴定

“神农尝百草之滋味，一日而遇七十余毒”反映了原始的中药鉴定方法和古人为鉴别安全有效的中药而付出的艰辛和努力，中医药自诞生之初就离不开对其的鉴定。传统中药材的鉴定包括：基源鉴定、性状鉴定、显微鉴定、理化鉴定。《中国药典》2020年版中规定了北苍术的性状鉴别和理化鉴别方法，但因传统鉴别方法要求鉴别者有丰富的实践经验与扎实的理论基础，且市场上多为栽培的干燥苍术根茎，而苍术在栽培过程中会受外界条件的影响，例如地理位置、温度、湿度、光照等导致有些苍术在生长过程中的性状发生了些许变化，因此，对于市场上的苍术药材准确鉴定更加困难。近些年来，利用分子生物学技术进行中药材的鉴定也有一定的进展，《中国药典》2020版已加入DNA条形码鉴定技术，传统鉴定和DNA条形码鉴定技术结合可为药用植物苍术的准确鉴定提供参考。

2.1 苍术的传统鉴定

中药材的传统鉴定广泛应用于市场上中药材的鉴别。中药材北苍术呈现疙瘩块状或结节状圆柱形，长4～9cm，直径1～4cm，表皮为黑棕色，除去外皮呈黄棕色，断面有清晰的黄棕色油室；茅苍术表面呈灰棕色，有皱纹、横曲纹及须根痕，质地坚实，断面黄白色或灰白色，有多数红棕色油室[1]。北苍术与茅苍术外观形态的不同点是：北苍术叶通常无长柄，叶片较宽，卵形或窄卵形，一般羽状深裂，茎上部叶3～5羽状浅裂或不裂，头状花序稍宽，总苞片多为5～6层，开花时间为夏秋两季[15]。

熊睿等[16]使用扫描电镜观察茅苍术种子(瘦果)表面形态及内部构造，发现表面有条纹及网纹，有稠密顺向贴服的长毛，长毛系两细胞平行合生，顶端分叉，种子内无胚乳，子叶肥厚而直立。张杰等[17]对苍术、白术的显微鉴别进行实验，结论为白术内果皮散有维管束，而苍术果皮内侧具有导管，可用此特征对苍术种子进行鉴别。也有显色反应鉴别，有文献采用显色试剂香草醛HCL液、对二甲氨基苯甲醛液对北苍术、茅苍术、苍术、白术等进行鉴定，各样本提取液经反应后会呈现不同颜色，从而进行鉴别[18]。中药材的传统鉴别方便、快捷，经验丰富的学者往往可以通过药材原植物的形态、性状、特殊的气味、特征等方面对中药材进行准确的鉴定，但由于野生中药材的生长往往会受到生长环境、植物发育阶段及地理分布等方面的影响，从而造成植株的外观形态的变异，并且药材市场上流通的药材往往为饮片，或者中成药的形式，这无疑为中药材的准确鉴定增加了难度。

2.2 苍术的分子生物学鉴定

分子生物学是从分子的水平研究生物体的生命活动及其规律的学科[19]。目前，DNA分子遗传标记技术已广泛应用于中药材的鉴定[20，21]，弥补了传统鉴定的不足，增加了鉴定结果的准确性，很多学者已经在此方面展开研究。曹亮等[22]通过筛选白术、苍术特异性SNP位点，并且设计了特异性PCR引物，对提取的DNA进行扩增，之后进行分析，发现可扩增出苍术、白术约643bp的ITS条带，扩增出白术172bp的特异性条带，从而实现了对苍术、白术种子的准确鉴别。刘金欣等[23]构建了苍术种苗ITS2条形码参考数据库，对采集的52份样本进行DNA检测，结果其中42份为朝鲜苍术，3份为白术，7份为苍术，从而实现了对中药材苍术种苗的准确鉴定。Wang等[24]对6种苍术属物种的叶绿体基因组进行测序，确定了苍术属物种鉴定的高度可变区，首次阐明了苍术属的系统发育关系，系统聚类树发现白术、朝鲜苍术序列能各自单独聚为一支，关苍术与苍术聚为一支，此结论与《中国植物志》中苍术种属的的分类吻合，也充分说明了DNA分子鉴定的准确性。分子生物学鉴定技术不受环境、植物形态的影响，可简单快速、准确地对中药材进行鉴定，是对传统鉴定的补充。

3 苍术的质量评价

干燥的块状根茎为苍术的药用部位，药理活性成分主要为苍术素、苍术酮、β理桉叶醇等[25]。因此，测定苍术药材中有效成分的含量是判断苍术质量优劣的标准，相关测定方法，2020版《中国药典》中主要规定了利用高效液相色谱法（HPLC）对苍术的有效成分含量进行检测，薄层色谱法主要用于苍术的鉴别。

3.1 高效液相色谱法

目前，对于苍术有效成分的检测，按药典规定使用HPLC法，采用甲醇制备供试品溶液，以甲醇-水为流动相，检测波长为340nm，柱温30℃为色谱条件，对苍术样品进行检测[2]。吴小强等[7]使用HPLC法对苍术样品进行评价，以苍术素含量为判断标准，结果表明不同样品苍术素含量差异明显，其中河北承德的苍术种质资源比较优良，苍术素含量较高。陈佳等[26]采用HPLC测定了13个产地的茅苍术苍术素含量，并建立了指纹图谱，结果发现各产地指纹图谱相似性较高，但苍术素含量存在较大差异，并发现同产区不同品种的苍术中所含苍术素含量也有差别。对于评价中药材苍术的质量，很多学者运用HPLC建立指纹图谱，但课题组经过对一些文献方法的实验，相关成分没有得到很好的分离，因此，对于高效液相色谱法进行苍术多成分质量评价，还需要进一步对实验方法进行完善和补充。

3.2 气相色谱法

近年来，在很多中药材成分分析中，运用逐渐增多的是气相色谱与串联四极杆质谱仪联用(GC-MS)技术。李万娟等[27]利用GC-MS对5个产地的北苍术药材进行分析，发现整体上承德产北苍术化学成分总数与化学成分相对含量无显著差异，并且分析了承德地区栽培北苍术药材中苍术素、苍术酮、β培桉叶醇的含量，得出承德地区栽培北苍术质量优良，各种含量结果较高。曾志等[28]采用GC-MS技术分析了苍术的多个化学成分，并对河北、北京、内蒙古、吉林等地苍术挥发油含量进行测定，发现不同产地的苍术挥发油成分的含量存在一定差异。苍术有效成分主要为挥发油，合理运用气相色谱法能更好地将其有效成分分离，从而进行分析与评价。

4 苍术的栽培技术研究

苍术为我国中药材市场上常见的大宗药材品系，市场上的价格也逐渐走高，野生变栽培已然成为不可改变的趋势。其中北苍术已经有一定的栽培面积，而茅苍术的栽培面积相对较小，在国家政策的指引下，中药材的栽培技术也在不断发展，但是全国各地因为技术不同、环境不同造成栽培中药材产量存在差异，因此，笔者对中药材苍术的栽培技术进行总结。在苍术的栽培中，可用种子繁殖，亦可用育苗移栽。为使苍术更加优产、高产，需要对北苍术的栽培繁育技术进行优化，开展标准化种植，提高产量，使之达到预期效果。

4.1 种子繁殖

北苍术种子发芽的最适温度为20℃ ,有光照，对北苍术种子使用低质量浓度NaCl处理(1g/L)可促进北苍术种子发芽率提高[29-31]。播种时，为提高种子的抗病能力，可对土壤及种子进行前处理[32]，种子质量应该满足以下条件[33]：千粒重≥7.31，种子宽度≥2.03，厚度≥1.56。

4.2 育苗、移栽

育苗时间于每年4月上旬（春播）或10月上旬（秋播）进行[34]。在移栽前，土壤应施用腐熟的有机肥2000～3000kg/亩，氮磷钾含量为15∶15∶15的复合肥25～30kg/亩，硝酸铵钙20～25kg/亩，生物有机肥30～40kg/亩[35]。在移栽时边挖边栽，平地作畦，间距25～30cm，株距15cm，将芽孢朝上栽种，后盖土，轻轻压实，浇水，须保持土壤湿润[36]。

4.3 苍术的病虫害及防治

栽培苍术的病虫害严重影响着药材的产量和质量，常见的根部疾病有：根腐病、白绢病、枯萎病、软腐病等；叶部疾病有：黑斑病、灰斑病、斑枯病等[37]。有关苍术病虫害的防治，孔祥义等[38]发现可对育苗所用种子表面进行消毒处理:50%的多菌灵稀释800～1000倍，室温下浸种100～150 min，或用70%代森锰锌稀释500倍液浸种60min；从6月中旬起至9月中旬，交替使用各种药剂，选择新型药剂10%苯醚甲环唑水分散粒剂和30%苯醚甲·丙环乳油亦可有效抑制其叶部病害等[39]。

为更好地对苍术的病虫害进行防治，也有学者对苍术的根际细菌、真菌等微生物进行研究。郭兰萍等[40]提取了1～2年生栽培苍术根际土壤微生物的DNA，发现2年生苍术根际区土壤中细菌、真菌、放线菌的总量普遍低于1年生样品，由此判断多年栽培苍术发生病虫害可能与根际区土壤微生物的数量及群落的变化有关。吴小强等[7]运用高通量测序技术测定了苍术根际土壤微生物，为解决土壤连作障碍做参考。纪莉景等[41]实验验证了苍术根腐病主要的致病菌为尖孢镰刀菌。阳湖荣等[42]发现芽孢杆菌属和假单胞菌属是白术体内的优势菌属，并且发现可增加白术挥发油产量、改善药材品质的优良菌株。目前，对于苍术根际微生物的研究多停留在菌类的鉴别，为了提高苍术的产量与质量、解决连作障碍和病虫害，可进一步研究苍术相关菌肥。

5 结语

中药材苍术药理作用广泛，市场需求量大，为了满足需求，许多学者对其的研究与开发也在不断进行，当前有很多人在研究苍术的快速繁殖技术，并取得一定的进展，但由于条件与技术等因素的影响，还无法广泛应用于农户的栽培中，无法大量推广，因此，研究出成熟的栽培技术十分紧迫。

在未来的发展中，对苍术的种质资源需要进行合理开发与利用，可以结合苍术的生物学特性，相关保护体系的建立，对野生苍术种质资源进行保护，同时也要加强对苍术储存方法的研究。北苍术和茅苍术的栽培面积不断扩大，研究也相对广泛，而关苍术和朝鲜苍术是在东北地区被广泛栽培，朝鲜苍术并不能入药，但市场上有很多朝鲜苍术混为关苍术在使用，因此，应结合分子鉴定，建立快速又准确的鉴定体系，并结合分子生物学技术，对苍术资源进行良品选育，为苍术种质资源的可持续发展做基础。

针对苍术的栽培技术，应对其不断进行优化，在近5年的田间实验中发现，病虫害严重影响着苍术的产量和质量，根腐病是北苍术主要的病害之一，影响根部对水分、矿物质等营养物质的吸收，会导致植株的死亡，给药农造成了巨大的财产损失。有关解决病虫害问题，虽然有苍术根际土壤微生物和内生菌等方面的研究，但只是停留在对菌种的鉴定方面，以后可同时运用高通量测序技术对患有根腐病的植株与健康的北苍术植株根部土壤进行鉴定分析，了解发生根腐病的植株和优良植株的根际土壤微生物的菌群变化，以期为保护土壤微生物的多样性，控制和解决苍术病虫害问题提供理论依据。也可结合土壤中微生物的种类和数量变化，对相关有机肥的最佳用量进行研究，或者研制相关菌肥，以平衡苍术连作导致的微生物群落不平衡，减少病虫害的发生，以达到栽培苍术的高产、优产，从而实现苍术生产质量的标准化、产业化。