野生鐵皮石斛主要表型性狀和多糖含量

張鵬博，章靜鋼，韓曉霞，宗 宇*，陳文榮，郭衛東

(1.浙江師范大學生化學院,浙江金華 321004;2.金華市仙源山鐵皮石斛種植基地有限公司,浙江金華 321000)

野生鐵皮石斛主要表型性狀和多糖含量

張鵬博1，章靜鋼2，韓曉霞1，宗 宇1*，陳文榮1，郭衛東1

(1.浙江師范大學生化學院,浙江金華 321004;2.金華市仙源山鐵皮石斛種植基地有限公司,浙江金華 321000)

開展野生鐵皮石斛資源的收集評價工作,以期為鐵皮石斛的人工雜交育種提供理論參考。本研究對80份野生鐵皮石斛的莖生長狀態和莖稈顏色進行觀察描述,測定莖長、莖粗、莖節數、葉片長度、葉片寬度和葉面積等主要表型性狀和石斛多糖含量。結果表明,野生鐵皮石斛表型多態性豐富,直立生長植株是鐵皮石斛的主要類型,占總數的43.6%;莖長變幅為16.45～33.26 cm,莖粗變幅為0.44～0.67 cm;表型性狀變異系數由大到小分別為莖長＞葉面積＞葉長＞莖粗＞葉寬＞莖節數。表明鐵皮石斛表型多態性豐富,莖長可作為鐵皮石斛資源篩選與遺傳改良的重要指標。

鐵皮石斛;種質資源;表型性狀;多糖

文獻著錄格式:張鵬博,章靜鋼,韓曉霞,等.野生鐵皮石斛主要表型性狀和多糖含量[J].浙江農業科學,2015,56(9):1406-1408.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150916

鐵皮石斛(Dendrobium officinale)是蘭科石斛屬植物,是一種藥食同源植物,可作為營養保健品長期食用,具有增強體質的功效[1-3]。野生石斛屬植物在我國有76種2變種,主要分布于云南、貴州、廣西、福建、浙江等海拔450～900 m的冷涼高濕地帶,石斛屬植物中尤以鐵皮石斛藥用價值最高[4]。由于鐵皮石斛利用價值高,價格不斷上漲,利益驅動下造成鐵皮石斛的過度開發利用,野生資源遭到嚴重破壞,加之鐵皮石斛對生長條件要求苛刻,且自然條件下適宜其生長的環境也較少,導致其生長發育緩慢,數量愈發稀少[5-6]。野生石斛資源在我國已近枯竭,處于瀕危狀態,我國石斛屬的瀕危物種中,極危級物種就有12個[7]。這不僅嚴重制約了相關藥品的大量供應,而且對石斛的種質多樣性造成極大危害。因此加強對鐵皮石斛資源的保護從而實現石斛資源的可持續利用迫在眉睫。

鐵皮石斛的人工栽培是對石斛資源進行保護的有效措施之一。人工栽培常采集野生石斛制備種子用于種苗繁殖,導致石斛種質混雜,不同批次石斛產品質量無法保持穩定一致[1,3]。另外,由于缺乏穩定的品種,利用不同種質進行育種時,獲得種苗可能會出現生長活力弱、抗性差等現象[8]。隨著野生資源的緊缺,鐵皮石斛分布范圍迅速變窄,上述這些問題日益突出,因此有必要開展野生鐵皮石斛資源的收集評價工作。本研究對80份野生鐵皮石斛的主要表型性狀進行分析,并對其石斛多糖含量進行測定,以期為鐵皮石斛的人工雜交育種提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2012年4月至2012年9月期間,在云南、貴州、廣西、福建和浙江5省收集野生鐵皮石斛126株,種植保存于金華市仙源山鐵皮石斛種植基地,經2年栽培觀察,存活106株,從中挑選具有代表性的植株80叢用于表型測定。

1.2 方法

對收集的石斛資源進行2個生長周期的觀察,記錄形態特征及生長特性。每個種質隨機選取3個2年生莖條(出現休止葉),于2014年10月用直尺和游標卡尺分別測量莖條的長度、莖條中部直徑與莖節長,使用YMJ-A便攜式葉面積儀(杭州托普儀器有限公司)測量葉片寬度、長度和葉面積,比較不同種質石斛的形態與農藝性狀。對鐵皮石斛多糖含量參照《中國藥典2010版》進行測定。

1.3 數據統計與分析

采用Excel進行數據統計分析,計算莖長、莖粗、莖節數、葉片長度、葉片寬度、葉面積和石斛多糖的平均值、標準差和變異系數,并進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 野生鐵皮石斛表型性狀的差異

2.1.1 葉片顏色

收集到的野生鐵皮石斛葉片和葉鞘顏色多樣性豐富。鐵皮石斛成熟葉片的顏色包括深綠色、綠色和淺綠色。部分鐵皮石斛的新葉為紫紅色,葉片成熟后,其正面轉為綠色(圖1)。

圖1 部分野生鐵皮石斛葉片顏色和莖稈顏色差異

2.1.2 莖生長狀態和莖長

從不同地域收集的野生鐵皮石斛莖的生長姿態主要有3種類型,分別為直立生長、斜立生長和斜臥生長,3種生長姿態分別占測定總數的43.6%, 39.7%和16.7%。由表1可知,野生鐵皮石斛的莖長變化范圍在16.45～33.26 cm,平均值為23.58 cm,變異系數45.2%;從莖長分布分析,莖長≤20 cm的野生鐵皮石斛種質有18個,占22.5%;20 cm＜莖長≤30 cm的有47個,占58.7%;莖長＞30 cm的鐵皮石斛有15個,占18.7%,由此可見,野生鐵皮石斛2年生苗大部分莖長在20～30 cm。

2.1.3 莖稈顏色

不同來源的鐵皮石斛莖稈顏色變化較大,主要包括淡青色、粉紅色、紅色、淡紫色外膜(圖1)。不同地域的鐵皮石斛莖稈顏色不存在特有性;但主要顏色組成在不同地域間有顯著差異。采自浙江和福建的野生鐵皮石斛莖稈顏色以淡青色為主,采自廣西的石斛莖稈顏色大多呈粉紅色或紅色,而云南和貴州的野生鐵皮石斛莖稈主要顏色為淡紫色。

2.1.4 莖粗和莖節數

鐵皮石斛莖粗的變幅為0.44～0.67 cm;平均值為0.54 cm,變異系數20.3%。所測定的鐵皮石斛莖節數變化不明顯。莖節數大于20個的種質有9株,占植株總數的10.1%;16～20個的29個,占總數的36.3%;10～15個的種質所占比例最高,占48.6%;莖節數小于10個植株僅有的4個,占5%。

2.1.5 葉片長度、葉片寬度和葉面積

野生鐵皮石斛葉片長度為2.3～4.9 cm,平均3.7 cm,最大值與最小值有2倍差異,變異系數32.7%。大多數種質葉片長度在3.2～3.8 cm,占71.8%。其葉片寬度的變幅為0.9～1.8 cm,平均1.2 cm,變異系數19.6%。鐵皮石斛葉面積變化范圍在2.2～9.1 cm2,平均5.6 cm2,變異系數34.5%(表1)。

表1 野生鐵皮石斛主要表型性狀和石斛多糖含量變異分析

2.2 表型性狀變異系數的比較

對野生鐵皮石斛進行測定的6個表型性狀都進行了變異系數分析,莖長、莖粗、莖節數、葉長、葉寬和葉面積的變異指數變幅在15.6%～45.2%,由大到小依次為莖長＞葉面積＞葉長＞莖粗＞葉寬＞莖節數。

2.3 石斛多糖含量

對收集的鐵皮石斛進行石斛多糖含量的測定,含量變化范圍為22.70%～37.33%,平均值為32.46%。不同地域的野生鐵皮石斛差異顯著。其中采自云南和貴州的植株石斛多糖含量最高,平均值分別為33.26%和32.57%;廣西次之,平均值為29.64%;福建和浙江最低,平均值分別為25.34%和24.78%。

3 小結與討論

通過對收集的80份野生鐵皮石斛進行了莖長、莖粗、莖節數、葉長、葉寬和葉面積等主要表型性狀的測定和變異系數的計算,同時測定和比較了不同地域野生鐵皮石斛的石斛多糖含量。褚燕等[9]依據鐵皮石斛莖的形態將其分為3種類型,分別為莖稈中部粗壯、基部細小、生長到一定高度時易倒伏型,莖稈紫色、上下粗細相近型,莖稈綠色、上下粗細相近型。這種分類方法與本研究中依據莖的生長姿態分為直立生長、斜立生長和斜臥生長相似;雖然前者有一定量化依據,容易判別,但在進行大規模樣品測定時會面臨操作煩瑣、費時費力的問題,特別是莖稈上、中、下三個位置,缺乏統一的判斷標準。

在主要表型性狀中,莖長的變異系數最大,為45.2%,顯著高于其他性狀,表明鐵皮石斛莖長的多態性豐富,其莖是石斛藥物的主要入藥器官。因此,莖長可作為鐵皮石斛資源篩選與遺傳改良的重要指標。張振臣等[2]在鐵皮石斛上的研究也得到相似的結果。鐵皮石斛莖稈顏色同樣呈現多態性,不同地域間莖稈顏色雖無特殊性,但顏色的主要組成有顯著差異,這種現象可能與其所處的生長環境有關,具體原因有待從分子生物學的角度進一步探索。

曾有學者對浙江人工栽培鐵皮石斛的多糖含量進行測定,發現2年生石斛多糖質量分數為34.47%,顯著高于野生鐵皮石斛[9],這與本研究結果一致,野生狀態的鐵皮石斛生境條件惡劣,而人工栽培過程采用栽培基質,營養充足且環境適宜,這可能是人工栽培鐵皮石斛與野生植株間多糖含量有顯著差異的原因之一[9-10]。另外,采自云南和貴州的鐵皮石斛多糖含量顯著高于浙江和福建,這與前人在石斛總生物堿含量的研究結果相似[11],造成其主要營養物質差異的原因可能是生長環境或種質特性。

[1] 張志勇,齊澤民,黃作喜,等.鐵皮石斛生物技術研究進展[J].核農學報,2014,28(4):605-610.

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[5] 包英華,潘超美,白音,等.鐵皮石斛種質資源遺傳多樣性的SRAP分析[J].北京中醫藥大學學報,2014,37 (5):349-353.

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(責任編輯：張瑞麟)

S 567

A

0528-9017(2015)09-1406-03

2015-04-23

金華市科學技術局農業類重點項目(2012-2-018)

張鵬博(1991-),男,在讀碩士研究生,主要從事特色經濟植物研究工作。E-mail:pengbozheshida@163.com。

宗 宇。E-mail:yzong@zjnu.cn。