桂郁金優良種質的篩選

靳雅惠

(西安外事學院，陜西 西安 710077)

桂郁金來源于姜科植物廣西莪術Curcuma kwangsiensis S.G.Lee et C.F.Liang 的干燥塊根，是《中國藥典》規定的郁金的來源之一[1]，是廣西的道地藥材，具有活血止痛，行氣解郁，清心涼血等功效，主治胸脅刺痛、胸痹心痛等癥。桂郁金的主要化學成分為揮發油及姜黃素類，其揮發油的藥理作用包括保肝利膽、降血脂等[2～5],姜黃素類的藥理作用包括抗腫瘤、抗炎、抗氧化等[6～10]，近年來在臨床上得到廣泛應用。但長期以來，桂郁金多為人工種植，基因和環境兩方面共同作用導致藥材品種混雜，品質良莠不齊，桂郁金的良種選育和改良工作未受到應有的關注。由“種質論”可知，生殖細胞染色體上的遺傳物質稱為種質，影響藥效最直接的因素即為種質差異，因此，為了控制桂郁金藥材質量，達到“ 藥材好，效才好”的目標，亟需進行桂郁金育種研究。筆者研究前期對不同桂郁金種質的產量、揮發油成分及含量、姜黃素類成分及含量進行了考察，并對其遺傳多樣性進行分析[11～12]，收集了各方面的數據，結果發現，以雙重有效成分為指標的桂郁金，在某個角度能稱之為優良種質，在其余方面不見得同樣有優勢，其是否稱之為優良種質還有待商榷。比如材料代號廣城1的桂郁金，在產量方面優勢突出，高達315.0 g，然而其揮發油含量、有效成分含量及姜黃素類成分含量均較低，這類藥材雖然能及時供應臨床需求，但是不能保證臨床療效，因此不能稱之為優良種質。為了篩選出真正具有“內涵”，同時兼有高產的種質，建立桂郁金優良種質的篩選標準尤為重要。

1 材料

50份桂郁金種質前期均來自于廣西玉林、邕寧、桂平等地，由廣西中醫藥大學藥學院王建教授鑒定均為姜科姜黃屬植物桂郁金，即廣西莪術塊根Curcuma kwangsiensis S.G.Lee et C.F.Liang，集中于3月底種植于邕寧藥材基地，11月采挖，并于12月至次年2月進行桂郁金產量、揮發油含量及有效成分含量的測定，于次年3月至4月進行姜黃素類成分含量測定。

2 方法和結果

2.1 桂郁金產量、揮發油含量及有效成分含量、姜黃素類成分含量測定

參考2015版《中國藥典》要求對不同種質桂郁金產量進行測定，采用揮發油測定法對桂郁金揮發油進行提取以及GC-MS法分析，姜黃素類成分含量測定采用HPLC法，具體參數見圖1、圖2所示，方法學考察均符合要求。

按照上述方法，50份桂郁金種質的測定結果如表1所示。由表1、續表1可知，50份不同種質的桂郁金無論在產量還是化學成分(揮發油及姜黃素類)方面均存在著顯著的差異性，產量變化范圍為35.6～682.3 g,揮發油含量變化為0.25～1.25 mL，揮發油有效成分總量變化范圍為21.81%～74.34%，姜黃素類化學成分總量變化范圍為1.9635～26.8398μg·g-1。多方面的差異性為優良種質的篩選提供了條件。

表1 50份種質產量，揮發油含量及有效成分、姜黃素類含量測定結果

續表1 50份種質產量，揮發油含量及有效成分、姜黃素類含量測定結果

2.2 桂郁金優良種質篩選標準的確定

張娜[13]曾建立川郁金優良種質篩選標準，成功篩選出了川郁金優良種質，該標準具有一定的實用性。參考川郁金篩選標準并查閱相關文獻[14]，根據藥用植物良種選育的篩選目標：與對照品種相比產量增加15%以上或者含量增加18%以上，筆者研究確立了更加嚴格的桂郁金優良種質的篩選標準：產量比對照品種提高15%以上且含量比對照品種提高18%以上。筆者研究以50個桂郁金種質的平均產量和平均含量作為對照品種的產量和含量標準，最終確立的桂郁金優良種質篩選標準如表2所示。

表2 桂郁金優良種質篩選標準

表2注釋如下：

平均化學成分總量：

揮發油類=揮發油平均含量×桂郁金平均產量/100×揮發油有效成分平均含量

姜黃素類=總姜黃素類成分平均含量×桂郁金平均產量

目標化學成分總量：

揮發油類=揮發油增加18%后的含量×桂郁金增加15%后的產量/100× 揮發油有效成分增加18%后的含量

姜黃素類=總姜黃素類成分增加18%后的含量×桂郁金增加15%后的產量

①：揮發油增加18%后的含量

②：桂郁金增加15%后的產量/100

③：揮發油有效成分增加18%后的含量

④：總姜黃素類成分增加18%后的含量

各種質化學成分總量：

揮發油類=揮發油含量×桂郁金產量/100×揮發油有效成分含量

姜黃素類=總姜黃素類成分含量×桂郁金產量

在計算各種質揮發油化學成分總量時，為了避免桂郁金產量極高而揮發油有效成分含量或者揮發油含量極低，導致化學成分總量出現假陽性現象，篩選出高產卻不高質的種質，故要求各種質揮發油含量×揮發油有效成分含量≧①×③，即大于等于0.45，同理，要求各種質姜黃素類成分含量≧④，即大于等于16.35。

小結：桂郁金優良種質篩選標準：

(1)揮發油類化學成分總量≧0.84、桂郁金產量≧188.75g、揮發油含量×揮發油有效成分含量≧0.45;

(2)姜黃素類化學成分總量≧3.09、桂郁金產量≧188.75g、姜黃素類成分含量≧16.35;

(3)揮發油類化學成分總量≧0.84、姜黃素類化學成分總量≧3.09、桂郁金產量≧188.75g、揮發油含量×揮發油有效成分含量≧0.45、姜黃素類成分含量≧16.35。

2.3 桂郁金化學成分總量結果

對收集的50份桂郁金種質按照化學成分總量篩選標準進行化學總量計算，結果如表3所示。揮發油類化學成分總量變化范圍為0.03～3.36，姜黃素類化學成分總量變化范圍為0.10～13.9，由于7個種質未檢測到姜黃素類成分，故化學成分總量為零。

表3 50份不同的桂郁金種質化學總量結果

2.4 桂郁金優良種質篩選結果

依據桂郁金優良種質篩選標準以及表3中的數據，篩選化學成分總量大于目標化學成分總量并且產量高于平均產量15%的種質，篩選結果如表4所示。由表4可知，第Ⅱ列揮發油類化學成分總量大于等于揮發油類目標化學成分的共有D24、C78、藥用2等11個種質，第Ⅲ列揮發油含量乘以揮發油有效成分含量大于等于0.45的共有C16、C84、D9等12個種質，第Ⅳ列姜黃素類化學成分總量大于等于姜黃素類目標化學成分的共有C39、C78、藥用2等9個種質，第Ⅴ列姜黃素類成分含量大于等于16.35的共有B101、玉15、C16等18個種質。滿足第Ⅲ列條件或者滿足第Ⅴ列條件的種質，均為桂郁金高質種質，共24個。第Ⅰ列產量高于平均產量15%共有C104、廣城1、B50等12個種質，為桂郁金高產種質。C104產量最高，D24揮發油含量最高，C16有效成分含量最高，B71姜黃素類成分含量最高。滿足篩選標準(1)的種質有C104、C88、A81、C16、藥用2、C78共6個,這類種質在產量及揮發油方面具有優勢；滿足篩選標準(2)的種質有C104、C88、C16、C39、D20、藥用2、C78、B14共8個，這類種質在產量及姜黃素類成分方面具有優勢，滿足篩選條件(1)或條件(2)的種質均為桂郁金優良種質，共9個；滿足篩選標準(3)的種質有C104、C16、藥用2、C78共4個，這類種質在產量、揮發油方面及姜黃素類成分方面具有優勢，為桂郁金較優良種質，對這4個種質的產量、揮發油化學成分總量和姜黃素類化學成分總量進行比較，發現材料C104的產量最高，同時揮發油類化學成分總量和姜黃素類化學成分總量最高，為桂郁金最優良種質。

表4 桂郁金優良種質篩選結果

3 討論

筆者研究是對前期工作的總結和抽象，以產量和揮發油、姜黃素類化學成分總量為指標，建立了桂郁金優良種質的篩選標準，利用該標準對50份不同種質桂郁金進行分析，使研究所得龐雜的數據變得清晰直觀，共篩選出9個優良種質，1個最優良種質，12個高產種質，24個高質種質。值得關注的是，材料藥用1的揮發油有效成分總量高達73.98%，比平均值高出了32.79%，然而其產量卻僅有46.5 g，較平均產量低了71.67%，有效成分總量與產量差異顯著，導致化學成分總量優勢減退，再比如材料B71的姜黃素類化學成分含量高達26.8205 μg·g-1，為平均值的1.94倍，其產量卻只有45.8g，姜黃素類化學成分總量大幅降低，對于這一類桂郁金高質種質，提示我們今后能否借鑒新的栽培技術，如地膜覆蓋、套袋技術等，對田間管理、施肥條件(類別、劑量、時間)、種植間隔距離等方面進行考察，力爭在產量方面取得較大突破，使高質種質轉變為兼具高產的優良種質。材料B50的揮發油有效成分含量高達67.96%，同時產量也較高，為204.8 g，其揮發油含量卻只有0.33 mL，占平均值的56.90%，這可能是由于水蒸氣蒸餾過程中損失了一部分揮發油，提示我們今后是否可以優化揮發油提取工藝，采用超臨界CO2提取等方式，使揮發油提取完全，盡可能減少揮發油的損失，使其高產高質的優良性狀可以表現出來。對于廣城1等這一類高產種質，繼續進行3～5 a的觀測與試驗，來進一步確認其有效成分含量是否達到篩選標準，盡可能減少由于試驗誤差而遺漏的優良種質，確保實驗的準確性及優良種質的實用性。材料D20產量高，揮發油有效成分總量為63.99%，和目標含量65.77%較接近，對于這一類種質，提示我們今后利用更為先進的質譜圖庫進行解析，計算化合物含量，或者在2～3 a大周期內檢測其是否出現化學成分多樣性變異，來鑒定其是否為桂郁金優良種質。