甘肅岷縣野生當歸資源分布特點及其與栽培當歸生長特性的比較研究

趙銳明，陳垣,2，郭鳳霞*，汪洋，張尚智，王瑞琪

(1.甘肅農業大學甘肅省作物遺傳改良與種質創新重點實驗室 生命科學技術學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅中醫學院，甘肅 蘭州 730000；3.定西師范高等專科學校，甘肅 定西 743000；4.岷縣中藥產業發展局，甘肅 定西 748400)

當歸(Angelicasinensis)為傘形科(Apiaceae)多年生草本植物，高0.4～1.0 m，根圓柱狀，下部有支根，并有多數肉質須根，黃棕色，有濃郁香氣，莖直立，綠白色或帶紫色[1]。當歸以根入藥，藥性甘、辛、溫，具有補血活血、調經止痛、潤燥滑腸等功效[2]，為臨床使用頻率最高的中藥之一[3]。自古甘肅為當歸的道地產區，早在1800年前，當歸就在岷縣、宕昌、漳縣及渭源一帶栽培[4]。岷縣出產的當歸骨質重、氣香濃、油性足、質量好，稱“岷歸”，古今中外醫學界公認其為道地藥材[5]。據《中國植物志》[1]記載，當歸主產甘肅東南部，以岷縣產量多，質量好，其次為云南、四川、陜西、湖北等省，均為栽培。關于野生當歸的研究報道極少。張宏意等[6]2008年通過實地調查甘肅、四川、云南、湖北、青海和西藏林芝等當歸產區，分析其自然環境和當歸藥材性狀，得出當歸野生種質資源比較稀少，零星分布在西藏林芝、四川阿壩等地，而道地產區甘肅岷縣和周邊地區罕見。張尚智等[7]指出岷縣野生當歸資源曾見于甘肅岷山、臘子口等極少地方，生長于海拔2400～2700 m的灌木林下。而梅智勝等[8]認為，盡管當歸具有長期栽培歷史，但是難以找到野生資源。近年來，由于過度開發利用、生態環境惡化、當歸品種良莠不齊等原因，導致栽培當歸品質下降，早期抽薹率較高[9]，各種病蟲害發病率上升。相反，野生當歸抗逆性、抗病蟲害、抗早期抽薹等能力強[6,10]。因此，在全國第四次中藥資源普查工作中，全面調查研究野生當歸種質資源的分布及其貯藏量具有重要意義，不僅可了解現有野生當歸的分布現狀和特點，而且可為野生當歸種質資源的深入研究和有效保護利用提供依據，促進道地藥材野生資源的可持續化發展利用。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

岷縣地處甘肅省南部，屬溫涼半濕潤氣候區，位于隴中黃土高原、甘南草原和隴南山地接壤區，氣候高寒陰濕，境內海拔2040～3754 m之間，年平均日照時數2214.9 h，年平均氣溫5.7℃，其中極端最低氣溫-26.3℃，極端最高氣溫31.8℃，年降雨量451.4～817.8 mm，集中在6-9月，占全年的64.5%。年平均相對濕度為68%，年平均無霜期90～120 d，最大凍土深度4060 cm，最大積雪厚度40 cm。

1.2 調查方法和樣方設置

于2012年8月至9月，通過野外踏查和實地樣方調查相結合的方法研究岷縣野生當歸資源分布和蘊藏量。野外樣方調查工作依據全國中藥資源普查技術方案進行[11-12]，以確保本次調查的科學性。根據岷縣農業區劃、植被類型、地形、海拔、坡度、坡向等自然條件，在岷縣境內4個生態類型區域設定45個樣地，具體設定見表1。每個樣地調查5個10 m×10 m的套方，每個套方四角分別設置4個2 m×2 m的樣方，共計900個野生當歸調查樣方。描述發現的野生當歸的植物學特征，記錄野生當歸的各種數量要素，并記錄相關樣地的海拔、經度、緯度、坡度、坡向、土壤類型。同時，觀察植株地上、地下部分的形態特征和生長狀況，采集樣地內出現的中等個體的野生當歸3～5株，估算藥材儲量。野生當歸在岷縣的儲量按下列公式計算。

式中，f為權重值，由于野生當歸只分布于馬燁、馬沿林牧區(其占調查面積的20.48%)，分布域為林區(林區面積約為72萬畝)，且考慮野生當歸的適宜生境、稀有程度和工農業用地情況，將岷縣野生當歸儲藏量估算權重值(f)定義為0.5%。G均為5株個體的平均單株重(g)，S分為岷縣野生當歸資源的分布面積，S方為岷縣調查樣方面積2 m×2 m，S調查區域為岷縣調查區域面積。

表1 實地調查樣方設置Table 1 The establishment of sample quadrates for field survey

1.3 野生當歸和栽培當歸的外觀形態特征和病害比較研究

在3個出現野生當歸的樣地區域及附近分別采集20株中等個體的野生當歸，共計60株。同時，同一時期內在岷縣清水鄉、西寨鄉和秦許鄉分別采挖20株植株形態與野生當歸基本一致的栽培當歸植株，共計60株，分別測定單株葉片數、株高、地上鮮重、根長、根鮮重、根粗和根干重等外觀形態指標，并調查病株率和病害程度。其中根干重參照張慶等[13]的方法，將樣品帶回實驗室后置于60℃烘箱內烘24 h至恒重后稱取干重(AL104型1/10000電子天平，梅特勒-托利多儀器上海有限公司)。植物學特征描述主要參考《中國植物志》[1]、《中華人民共和國藥典》[2]和《中華本草》[3]進行。所采野生當歸和栽培當歸均在甘肅農業大學中草藥栽培與鑒定實驗室陳垣教授指導下鑒定。

1.4 數據分析

采用SPSS 16.0中的Independent-Sample T-Test分析野生當歸和栽培當歸植株生長特性和抗病性的差異顯著性，并利用Microsoft Excel 2010 進行數據分析和作圖，圖片用Adobe Photoshop 7.0 中文版編輯。

2 結果與分析

2.1 野生當歸植物學特征觀察測定結果

岷縣發現的野生當歸植株的多數植物學鑒定特征與栽培當歸植株一致(表2)。然而，野生當歸的株高、根和莖的特征與栽培當歸有一定的差異。如表2所示，野生當歸為多年生草本，未抽薹植株高度0.2～0.6 m，抽薹植株高度1.63～3.10 m；栽培當歸未抽薹植株高0.4～1.0 m，抽薹植株高0.5～1.5 m。野生當歸的根圓柱狀，有細密環紋，少分支，無或有少量肉質須根，表皮呈深紫褐色，香氣極其濃郁，根長9～20 cm，根頭直徑0.4～1.2 cm；栽培當歸根分支，有多數肉質須根，黃棕色，有濃郁香氣，根長15～25 cm，根頭直徑1.5～4.0 cm。野生當歸莖直立，莖紫色或深紫色，具縱深溝紋，表面光滑無毛；栽培當歸莖色變異較大，莖綠色或程度不等的紫色。

2.2 岷縣野生當歸的分布、藥材儲量和抗逆性

通過在岷縣境內4個農牧生態區范圍內設定45個樣地，每個樣地設置20個2 m×2 m的草本樣方，共設定900個草本調查樣方，對野生當歸進行全面踏查和實地樣方調查。結果表明，岷縣境內只有在馬燁、馬沿林牧區內發現有野生當歸居群分布，其他3個農牧生態代表區域內均未發現野生當歸存在，野生當歸出現樣地占岷縣調查總樣地的6.67%，野生當歸出現樣方占岷縣調查總樣方的1.56%。在馬燁、馬沿林牧區調查的9個樣地中，只有在岷縣寺溝鄉馬燁林場石臺山、馬塢鄉繁榮村4社和馬塢鄉沙金村上十子等3個樣地及附近發現有野生當歸居群分布(圖1)，野生當歸出現樣地占該區調查總樣地的33.33%，出現樣方占該區調查總樣方的7.78%(表3)。表4顯示，本研究發現的野生當歸均分布于海拔2179～2936 m的高山密林中，位于東經103°56′52.392″～104°49′33.912″，北緯34°16′34.980″～34°20′29.622″的地帶，植被類型為闊葉林，土壤為黑鈣土，有機質含量極高，生長區域均為陰坡，坡度為40°～50°，屬北向中上坡。

3個野生當歸居群植株組成特點和樣地內藥材儲量估算(表5)顯示，2012年7-9月在甘肅岷縣所調查的45個野生調查樣地900個草本樣方內，在3個樣地的14個樣方內分布有41株野生當歸植株，這3個樣地分別為寺溝鄉馬燁林場石臺山、馬塢鄉繁榮村4社和馬塢鄉沙金村上十子，其野生當歸株數分別占發現的總野生當歸株數的41.46%、51.22%和7.32%。寺溝鄉馬燁林場石臺山和馬塢鄉繁榮村4社等2個樣地野生當歸居群均由一年生(小苗)、多年生(大株)和抽薹株(大株)組成，其一年生植株比率分別為29.41%和28.57%，多年生株率分別為52.94%和47.62%，抽薹株率分別為17.65%和23.81%，而馬塢鄉沙金村上十子樣地當歸野生居群僅由多年生(大株)和抽薹株(大株)組成，分別占66.67%和33.33%。各樣地抽薹株率從高到低依次為馬塢鄉沙金村上十子>馬塢鄉繁榮村4社>寺溝鄉馬燁林場石臺山；各樣地多年生株率從高到低依次為馬塢鄉沙金村上十子>寺溝鄉馬燁林場石臺山>馬塢鄉繁榮村4社；各樣地野生當歸藥材儲量從高到低依次為馬塢鄉繁榮村4社>寺溝鄉馬燁林場石臺山>馬塢鄉沙金村上十子。以上說明，野生當歸居群中不同發育年限植株組成比例失調，以多年生植株為主，一年生和抽薹株比例偏小，且抽薹株均為大株，其地理分布及儲量也不均衡，馬塢鄉沙金村上十子樣地野生當歸儲量極低，說明野生當歸資源極其脆弱。

2.3 野生當歸和栽培當歸的植株生長特性和病害率比較

岷縣野生當歸資源僅見于人跡罕至的深山中，生于灌木林下溫暖、濕潤的環境中。如圖2所示，野生當歸居群由不同生長年限的植株組成，分別是抽薹植株(圖2 A，B)，多年生植株(圖2 C)及一年生植株(圖2 D)組成，以多年生為主。由圖2可知，抽薹當歸植株是已進入生殖生長的植株，具有根、莖、葉和果(或花)的分化(圖2 A，B)；一年生和多年生的植株無生殖器官的分化，只表現出營養生長，其中一年生植株形態大小明顯小于多年生植株(圖2 C，D)。3個野生當歸居群間個體性狀指標差異均不顯著(P>0.05)，但與栽培當歸相比，葉片數、株高、地上部鮮重、根鮮重、根粗和根干重等形態指標均極顯著低于栽培當歸(P<0.01)，分別為栽培當歸的64.7%、64.5%、47.6%、92.0%、26.2%、28.6%和38.1%，而根長與栽培當歸無顯著性差異(P>0.05，表6)。栽培當歸中，麻口病的發病率近20%，其他病害在5%以上。然而，在野生當歸的病害調查中，沒有發現麻口病和其他的病害(表6)，二者具有統計學上的極顯著性差異(P<0.01)。另外，野生當歸抽薹開花及結果株均為大株，未發現有小株抽薹現象，而2012年在當歸栽培田統計，當歸苗移栽定植栽培當年，即二年生小苗抽薹(早期抽薹)率較高，有的田塊高達18.0%以上。以上結果說明，與相同時間內取樣的栽培當歸相比較，野生當歸植株根、莖、葉及藥材根均較小，生產性能較低，但其抗病蟲害能力和抗逆性均較強。

表2 野生和栽培當歸植物學特征描述Table 2 Botanical feature description of wild and cultivated A. sinensis

圖1 岷縣野生當歸分布Fig.1 Distribution of wild A. sinensis in Min County

代表性區域 Representative regions野生當歸調查面積Surveyed area of wild A. sinensis總面積 Total area (km2)野生分布面積Wild distribution area (km2)野生當歸調查樣地Surveyed plots of wild A. sinensis總調查樣地數Total sample plot number野生當歸出現樣地數Wild appeared plot number野生當歸調查樣方Surveyed quadrates of wild A. sinensis總樣方數 Total sample quadrate number野生當歸出現樣方數Wild appeared sample quadrate number岷縣境內野生當歸藥材儲量 Medicinal material reserves of wild A. sinensis in Min County (kg)洮河川臺農區 Taohe Chuantai farming areas480.306012000西北中部山地農牧林區Mountainous forest for farming and grazing in the central of northwest1022.3013026000南部山地農牧區Mountainous forest for farming and grazing in the south1342.6017034000馬燁、馬沿林牧區 Maye and Mayan forestry grazing areas732.817.9093180141094.9合計 Total3578.017.90453900141094.9

3 討論

當歸為中國特有物種，始載于《神農本草經》，列為中品，早在1000多年前的宋代就有栽培當歸的記載，藥用當歸在宋代以前通常來源于野生資源[14]。然而，《中國植物志》[1]和《中華本草》[3]等文獻均無野生當歸記載。孫紅梅等[15]調查認為目前當歸的野生資源主要零星分布于甘肅的岷縣、宕昌和漳縣接壤的高山疏林中，在四川的峨眉山、九寨溝縣和平武縣，陜西的眉縣和西藏的林芝地區也有少量分布，主要生長在海拔2400～2700 m的灌木林下，土壤為微堿性灰棕色土壤。鮑隆友和劉智能[16]對西藏野生當歸調查表明，野生當歸分布于林芝、工布江達(錯高湖)等地，生長于海拔2900～3300 m的山坡草地、河邊石礫地、林下及灌叢中。但有人調查認為當歸道地產區甘肅岷縣和周邊地區罕見野生資源[6]。本研究在2012年全國第四次中藥資源普查中，通過在岷縣境內劃定45個樣地和900個草本實地樣方普查， 首次在岷縣境內與宕昌、迭部、漳縣和禮縣接壤的馬燁、 馬沿林牧區的寺溝鄉馬燁林場石臺山、馬塢鄉繁榮村4社和馬塢鄉沙金村上十子等3個樣地發現有野生當歸居群分布，各樣地發現的野生當歸株數分別占樣地總野生當歸株數的41.46%、51.22%和7.32%。這些野生當歸均分布于海拔2179～2936 m人跡罕至的深山密林中，生長于灌木林下溫暖濕潤的環境中，植被類型為闊葉林，土壤為黑鈣土。野生當歸居群以多年生植株為主，不同生長年限植株組成比例不均衡，一年生和抽薹株比例偏小，寺溝鄉馬燁林場石臺山和馬塢鄉繁榮村4社等2個樣地野生當歸居群均由一年生(小苗)、多年生(大株)和抽薹大株組成，而馬塢鄉沙金村上十子樣地當歸野生居群僅由多年生(大株)和抽薹株組成，說明野生當歸早期抽薹率較低。

表5 樣地內3個野生當歸居群植株組成特點和藥材儲量Table 5 The composition characteristics and reserves of three wild A. sinensis group populations in three sample plots

種質資源的多樣性是資源可持續化發展的基礎。當歸的野生種質資源比較稀少，由于野生種常生長于自然植被中，且長期在自然逆境中生存，多演化為攜帶抗病、抗蟲、抗逆性基因的重要載體，有的還含有細胞質不育、無融合生殖及其他有用的特殊生殖生理和生長發育基因[17]，野生當歸抗病蟲害能力較強[6,18-19]。而栽培當歸性狀多樣，已分化出“綠莖當歸”和“紫莖當歸”2個品種，但以“紫莖當歸”為優勢，“綠莖當歸”少見[6]，但由于連作引起麻口病和根腐病發生，導致栽培當歸質量下降，藥用和經濟價值降低，給當歸種植者造成巨大經濟損失，并嚴重影響道地藥材當歸的聲譽[20]。本研究對野生當歸和栽培當歸的形態特征和抗病性比較發現，野生當歸的多數植物學鑒定特征與栽培當歸基本一致，但其株高、根和莖的特征與栽培當歸有一定差異，野生當歸中無綠莖植株，尤其是野生當歸藥材根分支和肉質須根少，主根上有細密環紋，類似防風的“蚯蚓頭”，根短且細，表皮呈深紫褐色，香氣更加濃郁，這與孫紅梅[5]和張尚智等[7]分別通過古籍查閱和對甘肅、四川、云南和湖北等地的野生當歸資源走訪調查的結果基本相一致。野生當歸和栽培當歸的株高、根和莖的特征差異可能與其基因型，生長環境及其二者相互作用有關，這與李辛村等[21]對糜子(Panicummiliaceum)的研究結果類似，即糜子主要農藝性狀在不同基因型以及環境之間存在極顯著差異，環境條件的不同可能導致基因表達方式或程度的差異。本研究還發現，盡管野生當歸農藝指標均低于栽培當歸(尤其是藥材產量)，但野生當歸株中沒有發現麻口病、根腐病和其他病害癥狀。值得注意的是，當歸是典型的忌連作藥用植物，各道地產區均已出現連作障礙問題，麻口病和根腐病發生嚴重，而野生當歸盡管常年生長在同一地域內，卻未發現野生當歸病蟲危害植株，說明當歸野生種具有較強的抗病蟲害能力。因此，對野生當歸抗病蟲害機理的深入研究對于緩解栽培當歸連作障礙問題具有重要意義。

圖2 野生當歸 Fig.2 Wild A. sinensis A：野生當歸生境-抽薹植株Habitat and bolting of wild A. sinensis；B：野生當歸果穗Fruit pikes of wild A. sinensis；C：多年生野生當歸Perennial wild A. sinensis；D：一年生野生當歸Annual wild A. sinensis.

測定指標 Determined indexes各樣地野生當歸 Wild A. sinensis in each sample plot寺溝鄉馬燁林場石臺山 Maye forest farm at Sigou Township(n=20)馬塢鄉繁榮村4社 The 4th commune of Fanrong village at Mawu Township(n=20)馬塢鄉沙金村上十子 Shangshizi Shajin village at Mawu Township(n=20)野生當歸平均值The average value of wild A. sinensis(n=60)栽培當歸 Cultivated A. sinensis (n=60)栽培當歸與野生當歸差異性 Difference between the cultivated and the wild A. sinensis plant葉片數 Leaf numbers3.3±0.53.4±0.53.2±0.53.3±0.55.1±1.2??株高 Plant height (cm)35.3±4.035.0±4.036.3±4.035.5±4.455.0±6.6??地上部鮮重 The fresh weight of above ground parts (g)18.8±4.517.8±4.319.4±3.918.7±4.939.3±18.1??根長 Root length (cm)19.4±3.519.2±2.820.0±2.519.5±3.721.2±5.2ns根鮮重 The fresh weight of roots (g)14.1±2.714.2±2.815.1±3.114.5±2.755.3±20.8??根粗 Root diameter (cm)1.7±0.21.8±0.11.8±0.20.6±0.02.1±0.1??根干重 Dry weight of root (g)5.2±1.15.2±1.05.5±1.15.3±1.113.9±5.4??麻口病率Incidence of Ditylen-chus destructor (%)000017.5±4.6??其他病害率Incidence of the rest disease (%)00005.0±2.1??

注：數據為平均值±標準差。“ns”表示差異不顯著(P>0.05)，“**”表示差異極顯著(P<0.01)。

Note： The data in the Table means the average±SD. ‘ns’ indicates non-significance atP>0.05; ‘**’ indicates non-significance atP<0.01.

然而，近年來由于過度開發，生態環境惡化，使野生當歸資源在全國分布區域縮小甚至難以找到[8]，極有可能在未來一段時間內滅絕[7,22]。本研究也發現，岷縣野生當歸分布區域狹小，分布面積已不足18.0 km2，在調查的樣地和樣方中出現野生當歸的頻率很低(6.67%和1.56%)，野生當歸藥材儲量極低，其分布及儲量也不均衡，樣地范圍內僅發現41株野生當歸，估算得岷縣縣域內藥材儲量僅1094.9 kg，并有減退的潛勢，因為在馬塢鄉沙金村上十子樣地野生當歸植株組成比例失調，未發現有一年生植株，可能是野生當歸早期抽薹率低，主要依賴多年生抽薹株繁殖，自然繁殖系數低造成的。以上說明，岷縣野生當歸資源極其脆弱，發掘和保護當歸野生種質資源(尤其是其道地產區的野生資源)不僅可提高當歸遺傳多樣性，而且可為選育當歸優異抗逆新品種提供寶貴的基礎材料，因此，建議有關部門將岷縣境內發現的野生當歸盡快納入到國家重點保護野生植物的范圍內加以保護利用，以促進道地藥材野生資源的可持續化發展利用。利用分子生物學方法對普查已獲得的當歸種質資源進行多樣性研究和當歸起源問題探討將是下一步研究的重點。

致謝：全國第四次中藥資源普查岷縣普查辦、甘肅勁康藥業有限公司和隴西中天藥業有限責任公司提供合作；甘肅中醫學院教師晉玲、崔治家和林麗提供幫助；甘肅中醫學院教師曾翠云、甘肅農業大學碩士生米永偉、曹師、孫云波及中國科學院大學碩士生陳翔參與岷縣中藥資源普查工作，在此一并致謝。