8個云南省小白及種源生長差異比較與評價

韓明升，王 翔，陳朝紅，王世優，章金龍，馬前濤，宋志姣

（1.保山學院資源環境學院，云南 保山 678000；2.西南林業大學生命科學學院，云南 昆明 650224）

【研究意義】小白及（Bletilla formosana）又名小白芨，是蘭科（Orchidaceae）白及屬（Bletilla）多年生草本植物，分布于我國陜西南部、甘肅東南部、江西、臺灣、廣西、四川、貴州、云南中部至西北部和西藏東南部海拔100～3 200 m的林下，多見于櫟樹等常綠闊葉林［1］。小白及適應能力強、抗逆性好，是可于林下人工種植的藥用植物；其植株形態優美、花色艷麗，是美麗鄉村建設的潛在園林園藝植物。在小白及藥用價值不斷挖掘和市場價格的雙重驅動下，野生小白及種質資源被長期過度開采、損失嚴重。目前，云南、貴州和四川是為數不多能為藥材市場提供野生小白及貨源的產區［4-5］，藥材后續供應日趨匱乏。同時，市場需求不斷增加，小白及價格逐年上漲，人工栽培已經成為解決自然資源匱乏的必然選擇。基于種質資源的調查和評價，選育優良種源、家系和無性系是傳統遺傳育種工作的重點，尤其是對經濟價值高、易受環境影響和次生代謝產物豐富的中草藥具有廣闊的應用前景［6-7］。【前人研究進展】在分布區內，小白及是傳統的民族慣用藥材，以干燥的假鱗莖入藥，主要用于治療咳血、外傷出血、潰瘍、十二指腸穿孔、細菌感染等［2-3］。現代醫學研究表明，小白及在燒傷創面愈合、潰瘍治療、牙菌斑抑制、生物支架材料制備、基因遞送載體構建等方面有著極大的應用前景。然而，目前對小白及的研究卻主要集中在藥用成分及其功效［8-9］、組織培養與快速繁殖［10］、人工栽培可行性［5］、種子貯藏［11］、同屬植物的區別鑒定等方面［12-15］，關于小白及的生長規律、種源評價等相關研究尚未見報道。【本研究切入點】在種質資源調查與收集工作的基礎上，以云南省收集的8個種源的313株野生小白及為研究對象，對其物候和株高、地徑、葉片數、葉長、葉寬、長寬比等生長指標進行比較，并采用主成分分析法和綜合指數選擇法對小白及種質資源進行評價。【擬解決的關鍵問題】旨在選出生長較好的種源作為藥用候選種源，同時為小白及種質資源評價、管理、保存和利用提供科學依據，為云南省林下經濟和高原特色農業發展提供可靠的種質資源，為農林經濟持續、快速、穩定發展提供保障。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小白及種源于2017年5—2017年10月從保山和文山的8個不同地區收集，將不同種源的小白及編號并帶回試驗地保存，小白及種源采集信息見表1。

表1 小白及種源采集信息Table 1 Collection data of of Bletilla formosana provenances

1.2 試驗方法

8個種源小白及從野外采集后于保山市保山學院試驗地進行盆栽保存。試驗地處99°09′38′′E、25°08′13′′N，海拔 1 715 m，年降雨量 700～2 100 mm，年均氣溫 14～25 ℃。盆栽基質配置比例為赤紅壤∶江沙∶有機肥=5∶4∶1，花盆口徑29 cm、高30 cm，基質占花盆容積的4/5。各種源隨機種入花盆中，試驗期間懸掛6針單層防曬網進行遮陽，定期除草，無追肥，在降雨少的季節進行人工澆水。

1.2.1 小白及物候觀測 自2018年1月1日開始對小白及進行物候觀察，每隔15 d觀測1次，統計不同種源小白及苗出土時間、出土株數、開花時間和花期。

1.2.2 生長性狀測量 生長數據在5月16日前約隔15 d測量統計1次，5月16日后每2個月測量統計1次(測量時間分別為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)，采用普測的方式對各種源的生長指標進行測量統計，測量7次。株高：用直尺測量小白及地表處到植株頂端的全部苗干長度。地徑：用電子游標卡尺測量小白及苗干距離土壤0.5 cm位置的直徑。葉片數：以計數法統計每株小白及的全部葉片數。葉片長：用直尺測量小白及最長葉片的長度。葉片寬用電子游標卡尺測量小白及最長葉片的寬度。長寬比：以最長葉片的長度比上該葉片的寬度［16］。

1.2.3 數據處理 采用Excel 2016統計和初步整理計算數據，通過Origin 7.5作柱狀圖，通過SPSS 22.0進行方差分析、相關分析、主成分分析、綜合指數選擇［17］等。

2 結果與分析

2.1 不同種源小白及物候分析

不同種源小白及的物候記錄見表2，在統一的栽培管理條件下，不同種源小白及萌芽日期、開花日期和花期有所不同，其中小尖山、小田壩、四格山種源的小白及萌芽時間最早，于3月中旬就開始萌芽；高筧槽、瓦馬、小么所、三角山種源萌芽晚，4月中旬以后才陸續開始萌芽。從開花時間和花期來看，小尖山種源的小白及開花最早且花期最長，為75 d；小田壩種源花期最短僅為30 d，水長和瓦馬種源未觀測到開花。

表2 不同種源小白及物候觀察結果Table 2 The phenology of B. formosana from different provenances

2.2 不同種源小白及苗高性狀分析

從表3可以看出，同一測量日期（09-16），各個種源小白及株高有極顯著差異；平均株高較高的兩個種源都來自文山，分別為15.20、15.03 cm；株高最低的為高筧槽種源，為8.05 cm。從株高的變異系數來看，四格山種源株高的變異系數最大，為68.08%，小么所種源的變異系數最小，為3163%。

表3 不同種源小白及生長數據方差分析Table 3 Growth data of B. formosana from different provenances

表4 8個小白及種源生長數據及其變異系數Table 4 Growth data and variation coefficient of of 8 B. formosana provenances

從株高增長（圖1）來看，發芽早的小白及種源如小尖山、小田壩、四格山的株高變化呈現出“快-慢-快-慢”的M型變化，出現兩個高峰，分別是在剛發芽的3月16日—4月1日及4月17日—5月1日；水長種源株高變化最大出現在剛發芽15 d內，之后株高的增長越來越緩慢；發芽較晚的種源如瓦馬、小么所、三角山種源，其株高變化無規律。從小白及株高變化的整體趨勢來看，2018年5月2—16日期間株高變化最大，總體水平達到2.44 cm，此時所有種源都已發芽。

圖1 8個小白及種源株高變化Fig. 1 The changes of height growth of 8 B. formosana provenances

2.3 不同種源小白及地徑性狀分析

從圖2可以看出，在發芽初期所有小白及種源的地徑增長都最大，如小尖山、小田壩、四格山種源的發芽時間較早，地徑增長高峰出現在3月16日—4月1日；水長種源的地徑增長高峰出現在4月17日—5月1日；發芽較晚的種源，如瓦馬、小么所、三角山，地徑增長的高峰出現在剛發芽的5月2—16日。

從小白及地徑變化的整體情況來看，由于小白及是披針形葉，葉先端漸尖，基部收狹成鞘并抱莖，因此，在不同生長發育的階段，同一種源的小白及，地徑會呈現既有增大也有減小，這種現象在其他草本植物中較為少見。同一測量時間，各個種源小白及地徑有顯著差異（表4），以9月16日測量結果為例，此時地徑最大的為瓦馬種源，為2.38 mm，最小的為高筧槽種源，為1.37 mm。同時，從變異系數來，看瓦馬種源地徑的變異系數最大，為62.62%，小么所種源的最小，為14.45%。

圖2 8個小白及種源地徑變化Fig. 2 The changes of ground diameter of 8 B. formosana provenances

2.4 不同種源小白及葉片數分析

從圖3可以看出，與地徑變化規律類似的是所有種源在其發芽初期葉片數的增長都最大。同一測量時間，各個種源小白及葉片數有極顯著差異（表4），以9月16日測量的結果為例，此時葉片數最大的為小么所種源，為3.0片，最小的為水長種源，為2.5片。同時，從變異系數來看，小田壩種源葉片數的變異系數最大，為29.09%，小么所種源的最小，所有植株都是3片葉，變異系數為0.00%。

圖3 8個小白及種源葉片數變化Fig. 3 The changes of leaf number of 8 B. formosana provenances

2.5 不同種源小白及葉長分析

從圖4可以看出，除水長種源外，其余種源小白及的葉片長度在發芽后一段時間（5月17日—7月16日）才有較為大幅度的變化。9月16日測量的結果顯示，不同種源的葉片長度呈極顯著差異，長度最大的為四格山種源，為31.90 cm，最小的為瓦馬種源，為15.89 cm。同時，從變異系數來看，小尖山種源的最大，小田壩種源的最小，分別為47.54%和23.47%。

圖4 8個小白及種源葉片長變化Fig. 4 The changes of leaf length of 8 .B. formosana provenances

2.6 不同種源小白及葉寬分析

從圖5可以看出，除小田壩、小么所種源的葉片寬度在發芽后的第2個測量周期內增長最大外，其余種源在其剛發芽的15 d內增長最大。9月16日測量的結果顯示，不同種源小白及葉片寬不存在顯著差異，最寬的是小么所種源，為34.48 mm，最窄的是高筧槽種源，為14.07 mm。同時，從變異系數來看，小尖山種源的最大，四格山種源的最小，分別為74.26%、17.65%。

圖5 8個小白及種源葉寬變化Fig. 5 The changes of leaf width of 8 B. formosana provenances

2.7 不同種源小白及葉長寬比分析

從圖6可以看出，不同種源小白及葉片長寬比變化無明顯規律，但在生長后期（7月17日—9月16日）部分種源小白及葉片的長寬比呈負增長。據觀察，冬季野生小白及地上部分會枯萎，這種生長規律可能是導致部分種源長寬比負增長的原因。以9月16日測量的結果為例，各種源的葉長寬比有極顯著差異（表4），最大的為四格山種源，為19.66，最小的為小么所種源，為9.43。同時，從變異系數來看，小尖山種源的最大，小么所種源的最小，分別為56.10%和0.93%。

圖6 8個小白及種源葉片長寬比變化Fig. 6 The changes of length-width ratio of 8 B. formosana provenances

2.8 各生長指標相關關系分析

以9月16日測量的生長指標進行相關分析（表5）可知，葉寬與地徑、葉寬與葉片數之間呈顯著相關；其他各生長指標間均呈極顯著正相關系。其中株高與葉長的相關系數最高，為0.3809，葉寬與地徑的相關系數最小，為0.1280。

表5 各生長指標的Person相關分析Table 5 Person correlation analysis of each growth index

2.9 小白及優良種源的選擇

采用主成分分析和綜合指數選擇法對小白及生長指標進行優良種源的選擇，表6顯示了各個生長指標的貢獻率和累積貢獻率。第一主成分特征根為2.151，解釋了所有變量的35.85%，第二主成分特征根為1.537，解釋了所有變量的25.62%；第三成分特征根為0.937，解釋了所有變量的15.61%；第四主成分特征根為0.700，解釋了所有變量的11.67%。前4個主成分特征根的貢獻率達到88.74%，不需要再添加主成分。

表7顯示了4個主成分的特征向量，第一主成分的株高、葉片長和長寬比有較為重要的載荷，第二主成分中葉片數，葉片寬有較為重要的載荷，第三主成分葉片寬荷載較高，第四主成分則地徑載荷較高。

表6 各個主成分的特征根和貢獻率Table 6 The characteristic roots and contribution rate of main components

表7 因子載荷矩陣Table 7 Component Matrix

采用綜合指數選擇法，將各個種源的生長數據標準化后得到不同種源的各個因子得分和綜合4個主成分分別用y1、y2、y3、y4表示，根據特征向量矩陣得到主成分表達式：

采用綜合指數選擇法，將各個種源的生長數據標準化后得到不同種源的各個因子得分和綜合排名，得（表8）。按照20%的入選率，根據因子的綜合評價［17］，兩個文山的種源（小么所和三角山）從生長指標上來看分別排名第一和第二，可作為優良種源進行多點試驗、優良親本選擇，或供進一步開發、利用等。

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

3 討論

以模型模擬的方式構建生物生長模型，是了解其生長規律、預測生長周期的常用方法［18］，對合理利用和收獲生物資源具有重要意義。而假鱗莖是小白及主要收獲的部分，且該植物冬天地上部分枯萎，以統計學的方法對其葉片等生長指標構建模型不能有效推測假鱗莖生長量。因此，本研究未能對小白及的假鱗莖質量、假鱗莖多糖和白及膠的含量進行研究和評價。同時，由于野生小白及資源丟失嚴重，試材有限，未能對不同種源小白及開展多點試驗，無法估算優良種源的重復力、遺傳增益選擇響應等指標。

以9月16日測量的結果來看，不同種源小白及生長性狀變異系數在0.00%～74.26%，不同生長性狀在不同種源中變異系數差異較大。除葉寬外，小白及種源的生長性狀均呈顯著或極顯著差異。說明云南省小白及生長性狀變異較為豐富，從種源選擇和遺傳育種的角度來看，有較大的改良潛力［19-22］，為云南省優良小白及的種源選擇提供可能。

本研究首次探討了小白及的物候和生長規律，并對各種源進行了種源評價。8個小白及種源均來自云南省，分析表明生長指標存在著豐富變異。云南是目前為數不多能提供種源的產區，充分利用野生種質資源的改良潛力、培育或選育出適合云南省大范圍推廣的小白及種源、家系或無性系，以人工栽培代替采挖野生資源已成為必然趨勢［5］。然而，云南省目前仍未有適合大規模推廣種植的小白及種源，這在很大程度上制約了云南省民族中藥產業的發展。本研究結果既為小白及優良種質資源的選擇提供參考，又為種質資源的科學保存、管理和利用提供了借鑒。

4 結論

本研究表明，云南省不同種源小白及發芽和開花時間不同、花期各異，從園林綠化角度來看，小尖山種源因其發芽早、花期長，可作為較好的潛在園林綠化種質資源。從生長性狀的主成分分析和綜合指數選擇結果來看，文山地區的兩個種源小么所、三角山小白及生長較好。測量結果表明，不同生長指標的變化規律不同：苗高增長呈明顯的“快-慢-快-慢”的M型變化，地徑有時會呈現負增長，葉片數、葉長、葉寬和長寬比等指標都在發芽階段或生長初期增長明顯。因此，建議在生長指標變化高峰期來臨前進行合理的管理（如施肥等）以增加產量。