药用黄精遗传资源评价、选育和栽培管理技术研究进展

胡颖，程诗明，柳新红，徐秀荣，雷夏烁

（1. 浙江农林大学，浙江 杭州 311300；2. 浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023；3. 浙江林业技术推广总站，浙江 杭州 310020）

药用黄精Polygonatumspp.为百合科Liliaceae 黄精属Polygonatum植物中用于药用的干燥块茎[1]。目前，世界范围内已有黄精属植物40 余种，主要分布于北温带，我国约有31 种[2]。黄精是我国的传统中药，已有2 000多年的药用历史，依据《中国药典》规定，仅有滇黄精P.kingianum、黄精P.sibiricum、多花黄精P.cyrtonema的干燥根茎可作为药用黄精使用，并公认以多花黄精品质最佳。多花黄精自然分布于浙江、福建等南方各省，适生于林下、灌木丛下或阴坡。药用黄精根茎中的黄精多糖、甾体皂苷、黄酮等有效成分可降血脂血糖、增强免疫功能、抗癌、抗炎、抗病毒等药理作用[3]。不同产区、不同种质药用黄精的块根产量及其有效成分含量差异显著，且人工栽培难度较大，因此，遗传资源评价、品种选育和栽培技术研究是药用黄精生产及应用上亟待解决的重要课题。本文通过对药用黄精的地域分布与种质资源、性状、成分及分子标记、遗传多样性及繁殖栽培、田间管理等方面进行综述，以期为药用黄精资源开发利用、黄精的市场供需矛盾等提供参考依据。

1 遗传资源评价和选育

1.1 资源分布

药用黄精对生长环境要求严格，常生长在海拔500 ～ 3 600 m 的阴湿草坡、山坡、山沟中。对土壤要求不严格，在pH 值5.2 ～ 6.5 的酸性至中性土壤均可生长，其中黏壤土或沙质壤土最适合药用黄精的生长。对气候尤其是寒冷气候的适应性较强（适宜土壤温度为16 ～ 20 ℃），怕炎夏高温，忌强光暴晒，忌干燥。药用黄精在全球多分布于北温带地区，在我国多分布于东北、华北、华中、华东、华南北部以及西南各省（市、区）等[4]，其中以安徽和浙江药用黄精属种类最多。

1.2 种质资源鉴定评价

Cheng 等[5]从多花黄精中开发了12 个多态性微卫星（microsatellite）分子标记，其中有9 对引物在药用黄精的扩增中显示出较好的通用性。Ji 等[6]从已报道的多花黄精微卫星引物中筛选了9 对稳定性和多态性较好的SSR引物，在安徽地区的13 个多花黄精自然居群、2 个长梗黄精P.filipes居群和2 个玉竹P.odoratum居群中进行了扩增和群体分型，为该地区多花黄精种质资源的培育提供了理论支持。刘跃钧等[7]收集保存了安徽、浙江、辽宁、湖北、云南等地19 份药用黄精种质资源，利用SCoT 分子标记技术进行分析，采用UPGMA 法分为两大类和6 组，其中安徽青阳、湖北赤壁、浙江湖州、杭州等地距离远，但是被聚为一类，表明药用黄精的适宜栽植地区广泛，遗传变异较大。因此，基于SCoT 标记的药用黄精聚类分析没有地理相关性。姜武等[8]收集保存了浙江、福建、江西、安徽、云南、贵州、湖南、四川、陕西、河北省等地22 个种源47 份药用黄精种质资源，以采集地来源分4 个居群，并利用ISSR 和SRAP 标记分别将药用黄精居群分为5 和3 大类群，说明药用黄精种群间种质资源遗传多样性丰富，ISSR 和SRAP 标记可适用于药用黄精的亲缘性鉴定，且以ISSR 标记的聚类结果更符合实际地域分布。龙炳宏等[9]对ITS、trnK-matK、rbcL、psbA-trnH 和psbK-psbI 序列进行扩增和测序，去比较5 个DNA 条形码对药用黄精的鉴定效率，结果显示trnK-matK 的群体遗传分化指数最高，从而确定了trnK-matK 最适用于药用黄精的分子鉴定。

综上所述，分子生物学技术在药用黄精种质鉴别中的应用研究日渐趋于成熟，今后需要加强种质资源收集，并且加快建立适合药用黄精种质资源鉴别且使用可行的技术，以保护药用黄精这一类珍贵的药用资源。

彭星星等[10]从野生多花黄精群体中选出的高产、优质、高抗新品种‘皖黄精3 号’，该品种根状茎肥厚、姜形、黄棕色，高抗根腐病。肖良俊等[11]在滇黄精野生资源调查中发现并选育了具有植株生长健壮、产量高、品质好、无病虫害、抗逆性强等特性的‘林韵1 号’，该品种植株顶端作攀援状，叶轮生，花序轮生于叶腋，花白色，圆筒状，浆果橘色，球形，而块茎呈淡黄色，具环节皱纹，质坚韧，很难折断。蒋燕锋等[12]收集保存了浙江、湖北、安徽等地多花黄精种源17 个，筛选出多糖含量高、增产潜力大的优良种源2 个，分别是浙江景宁、安徽青阳种源，其多糖含量均高于30%。章小雨[13]通过药用黄精种质资源评价体系和代谢组学手段对多花黄精次生代谢产物的差异进行研究，结果表明安徽产黄精的过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性较强，植株形态上江西鄱阳、铜鼓和靖安三地产黄精植株高大，安徽金寨黄精多糖含量最高，安徽歙县黄精总黄酮含量最低，浙江武义黄精总黄酮含量最高。马永强等[14]检测了6 个产地不同品种药用黄精的基本成分及功效成分，结果显示安徽九华山的多花黄精多糖含量最高，为17.93%，陕西安康的鸡头黄精黄酮含量最高，达11.30%。从已有的研究可以看出，安徽种源黄精从品质、药效上都属于较优，但不同种源之间的优劣比较还有待进一步的研究探讨。

2 黄精繁育技术

2.1 根茎繁殖

一般3 月或晚秋前后，选择健壮完好的2 年生药用黄精植株根状茎，将根茎切成数段，伤口晾干或涂抹草木灰消毒后，挖沟深10 cm 左右，按照株距15 ～ 25 cm、行距20 ～ 30 cm 种植，覆土5 ～ 9 cm，栽后5 d 左右浇水。秋末移栽的根状茎，上冻前覆盖秸秆、稻草或树叶等保暖，出苗前撤掉[15]。田启建[16]通过田间试验、室内鉴定，总结出种苗标准及移栽期，制定出一年生黄精无性繁殖最佳移栽时期和种苗分级标准。郑云峰等[17]也认为根茎繁殖是药用黄精最佳的繁殖手段。目前，安徽和浙江多采用此方法来进行种苗繁育。

2.2 种子繁殖

Liu 等[18]利用代谢组学和转录组学对多花黄精的种子萌发进行了探究，发现与未萌发种子相比，已萌发种子可能是通过促进类黄酮的合成、抑制木质素的合成来影响萌发。黄精种子不易萌发，发芽率低的原因可能是种子胚乳吸水障碍以及种子有不同程度的内源抑制物质所导致的[19]。赵致等[20]总结了药用黄精种子育苗技术规程，种子处理可以采用发酵漂洗法，保存种子可以采用冷冻沙藏与低温沙藏。傅飞龙等[21]发现黄精种子25 ℃正常萌发，但由于上胚轴休眠特性，正常出苗需要一定低温，从而打破休眠。通常第一年出苗率低，要经历2个冬季冬眠后，方能长出1 片真叶，从种子育苗到收获期长达5 ～ 6 a，所以生产上应用较少。

2.3 组织培养

药用黄精组培繁殖是可行的。田怀等[22]以黄精无菌种子为材料，判定黄精种子萌发的最佳培养基为MS+6-BA（0.2 mg·L-1）+2,4-D（0.2 mg·L-1）+GA3（2.0 mg·L-1），愈伤组织继代培养的最佳培养基为MS+6-BA（4.0 mg·L-1）+2,4-D（0.2 mg·L-1）+TDZ（0.2 mg·L-1，生根诱导培养的最佳培养基为1/2MS+TDZ（0.01 mg·L-1）+NAA（0.2 mg·L-1）。周建金等[23]以多花黄精的地下根茎诱导愈伤组织，通过诱导组织脱分化形成不定芽，实现了多花黄精组培繁殖，并总结出理想的增殖培养基、生根培养基，炼苗移栽的成活率达92%以上。杨寻[24]以多花黄精组培苗的带芽根状茎来诱导愈伤组织，判定最佳的不定芽诱导培养基为 MS+6-BA（0.5 mg·L-1）+NAA（0.2 mg·L-1），最佳的生根培养基为MS+NAA（0.5 mg·L-1）。上述研究说明，药用黄精组培快繁技术已趋向成熟，规模化、工厂化育苗已基本可以实现。

3 黄精仿野生栽培技术

3.1 林下栽培技术

郑林森[25]研究发现多花黄精在杉木Cunninghamialanceolata林下可以正常生长发育，在600 ～ 900株·hm-2林分密度下，多花黄精根茎产量可达到1 600 kg·hm-2以上。攀艳荣[26]提出多花黄精生长和地下根茎活性成分含量会受到坡位、立株密度、群落结构的影响，一般选择1 500 ～ 2 500 株·hm-2的林分密度和下坡位进行栽培。刘跃钧等[27]发现锥栗Castaneahenryi林下“套种多花黄精—整地40% ～ 60%—覆盖物”为理想的复合经营模式。该模式可以改善林地耕作层土壤的理化性质，减少林地泥沙流失量，提高锥栗果和多花黄精的产量、品质以及经济和生态效益。黄云鹏[28]等认为多花黄精比较适宜在毛竹Phyllostachysedulis林下和阔叶林下种植，可提高多花黄精根茎的多糖含量。适宜的林分类型分别为郁闭度0.4 ～ 0.6 的毛竹林或阔叶林[29]。章文前[30]提出郁闭度和坡位会影响多花黄精的株高和根茎鲜质量等生长指标。综上所述并结合浙江省各地实际栽培情况来看，药用黄精适于下坡位、郁闭度0.4 的林下进行人工栽培。因此，药用黄精适于林下套种，不占用耕地，可促进林农增收致富。

3.2 规范化栽培技术

3.2.1 中耕除草 药用黄精在幼苗期因根部吸收能力弱，要及时除草，防止营养被杂草吸收，影响黄精早期的生长而导致后期黄精生物量、药用成分含量的减少。黄精在生育期内一年要除草4 次，分别是4 月、6 月、9 月、11 月，要做到除早、除小、除净，不能伤及植株根部，中耕时可适当培土，防止后期出现倒伏。

3.2.2 水肥管理 苑璐[31]判定多花黄精初生和次生代谢物之间的平衡机制受到水分胁迫的影响。唐婧文等[32]通过盆栽控水试验，判断多花黄精光合作用及叶绿素荧光参数受到土壤水分胁迫的影响，结果显示60% ～ 80%的土壤含水量，多花黄精可以正常生长，水淹胁迫对多花黄精有明显伤害。罗长浩[33]研究表明施用有机肥的多花黄精总多糖和皂苷积累显著高于施用化肥处理的。蔡瑜等[34]的研究表明，对于黄精幼苗，通过施用复合肥+菌肥或黄腐酸钾能促进根茎生长，但重要代谢物质（如黄酮）含量会有所下降。王占红等[35]对杨凌地区黄精氮磷钾优化施肥模式进行研究，发现磷肥对黄精增产影响最大，N、P2O5、K2O 的最佳施肥配比为1∶（0.89 ～ 0.91）∶（0.50 ～ 0.68）。

3.2.3 摘花打顶 杨清平等[36]研究表明摘花和打顶措施能显著提高1 年生多花黄精块茎生物量、增长速率与分配比例，可以在生产中应用。通常在4—6 月分批摘除盛开的花朵，除去顶芽，去除部分不超过植株高的1/3，摘花打顶需在晴天进行。同时喷施叶面肥，可促使叶面进行光合作用，便于向根系输送营养，提高肥料转换率，使根茎快速膨大，提高多花黄精的产量和品质。

3.2.4 病虫害防治 蒋燕锋等[37]对浙江地区多花黄精主要常见病虫害的发生及防控方法进行了总结。药用黄精中最常见的两种病害是根腐病和茎腐病，两者都是由镰孢属Fusarium真菌引起，根部是其侵染的部位。在发病初期使用药材腐烂净、生根盘根壮苗剂，可采用喷雾、冲施、滴灌方法，2 ～ 3 d 喷施1 次，连续2 ～ 3 次，严重时采用灌根方法。常见的虫害有蛴螬Holotrichiadiomphalia、蚜虫Aphidoidea、红蜘蛛Tetranychuscinnbarinus等，红蜘蛛可在发病初期用24%联苯肼酯（2 000 倍液）进行喷施，每隔15 d 喷施1 次，连续喷施2 ～ 3 次。

4 小结与讨论

目前，对药用黄精种质资源遗传多样性的研究主要从形态学、细胞学和分子水平等方面开展，结果均显示，黄精遗传资源丰富，但这些研究结果之间缺乏有机的联系。需要进一步筛选黄精中涉及主成分合成的关键基因，从分子水平上分析其主要成分的生物合成路径，为黄精的分子育种、选育优良新品种奠定理论基础。此外，对黄精种质的评价一般根据根茎产量和多糖的含量来确定，缺乏对其他功能性指标成分或分子指纹等方面的准确鉴定；同时也需要开展对黄精地上部分茎、花、叶、种子等器官药理活性的研究。因此，构建一个完善、系统的黄精种质鉴定、质量评价体系是有必要的。在繁殖栽培技术方面，目前，在黄精育苗过程中还存在种子发芽率低、繁殖周期长，根茎繁殖中品种易退化、繁殖系数低，组培繁殖要求和成本高，难以在生产中大规模推广应用等问题。在黄精栽培种植过程中还存在优良品种匮乏、栽培管理技术不规范、林下种植管理投入成本高等问题。未来需深入探索黄精繁育技术，加快优良黄精的繁育和推广，因地制宜地改善区域黄精的栽培模式，以促进我国黄精产业健康、可持续发展，也为黄精产品的进一步研究和推广建立基础。

综上所述，作者认为今后应利用黄精种群间的杂种优势，选出优良的种质资源进行杂交育种，培育出优良的品种，运用转基因技术、基因编辑等基因工程相关的技术进行品种改良，并利用组培繁殖技术对已选育出的优良的品种进行大面积繁殖和推广，解决市面上品种混乱的现象，生产出质量优良的黄精中药材。