中國主要栽培柴胡的種質類型調查與分析△

張改霞，王暉，2，劉楊，姚入宇，蔣潔梅，王秋玲*，魏建和*

1.中國醫學科學院 北京協和醫學院 藥用植物研究所 中草藥物質基礎與資源利用教育部重點實驗室/瀕危藥材繁育國家工程實驗室，北京 100193；2.承德醫學院 蠶業研究所，河北 承德 067000

中藥柴胡始載于《神農本草經》，多作為中藥飲片或中成藥原料應用，可用于治療傷寒、瘧疾、流行性感冒、肝炎、月經不調、乳房脹痛等疾病[1-5]。《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)2015年版規定的柴胡基原為柴胡BupleurumchinenseDC.和狹葉柴胡B.scorzonerifoliumWilld.[1]。然而，柴胡屬植物種類繁多、外形相似[6]，存在較多的近緣易混物種，非專業人士難以區分。柴胡屬植物生境適應范圍廣，多個物種的自然分布區域常常重疊。長期以來，各地區依據當地柴胡資源分布狀況，采集當地野生柴胡資源混作柴胡使用，形成了各自獨特的用藥習慣[6]。目前，野生柴胡品種資源已不能滿足市場對柴胡的需求，栽培柴胡由于供應穩定、產量可觀，已成為主要來源[7-8]。然而，自20世紀80年代柴胡開始人工栽培以來，易混物種是否已被完全剔除及目前栽培柴胡種質主要類型、來源、資源分布等是何狀況，均有待準確調查分析。

本研究采用從業人員訪談和實地調查分析相結合的方法，對主產區栽培柴胡種質進行調查分析，了解主產區栽培柴胡類型、品種、分布和來源等信息；根據對各產區栽培柴胡種質形態觀察的結果，總結歸納各栽培種質間的區分特點；根據區分特點將各產區栽培柴胡樣品劃分為不同類型，為柴胡的后續研究及資源開發利用提供參考。

1 方法

通過查閱文獻初步確定實地調查地區；通過電話詢問從事藥品生產研究的企業或各產區的科研機構，了解柴胡在各省的分布、種植品種、發展歷史等基本信息；通過實地走訪合作社、種植戶，獲得新的產地信息，進而增加調查地點。實地走訪調查內容包括產區分布情況、栽培歷史、栽培品種類型及來源、各栽培類型特點等，并進行標本采集。對栽培柴胡種質間有明顯區分意義的性狀進行二態性狀和多態性狀編碼賦值，采用SPSS 21.0軟件進行統計分析。系統聚類分析采用平方Euclidean距離和組間連接法，將各產區材料分為不同類型。

2 結果

2.1 我國栽培柴胡主產區調查

栽培柴胡主產區種質類型、起源及分布調查結果見表1。從產區當地對柴胡的習慣稱謂看，存在“柴胡”“小柴胡”“紅柴胡”“藏柴胡”“三島柴胡”5種類型。但詳細調查后發現，“柴胡”和“紅柴胡”在同樣的稱謂下存在多種類型，如“柴胡”類型下有“黃胡”“紅胡”“黑胡”“窄葉”“寬葉”“毛胡”“硬胡”“早熟品種”類型，“紅柴胡”分為主根紅褐色的“紅柴胡”和主根棕黃色的“黃根柴胡”2種。

表1 各主產區栽培柴胡類型、起源及分布情況

2.2 各產區不同稱謂的栽培柴胡種質特征

根據實地調查情況，黑龍江地區主要栽培種質因根色紅而稱“紅柴胡”(圖1A、2A)，其栽培群體中存在1種混雜類型，與“紅柴胡”地上部分相似，根色和“紅柴胡”明顯不同，為棕黃色(圖1B、2B)，且葉片相對“紅柴胡”寬大，因兩者共同起源于當地野生，且未能分開栽培，有研究將其作為紅柴胡的另一種類型處理[9-10]。河北保定市栽培的“三島柴胡”為日韓引入種質(圖1C、2C)，與其他主產區的主流種質形態特征存在明顯差異，但與黑龍江“紅柴胡”栽培群體中的間雜種質“黃根柴胡”相近。甘肅地區栽培的2種類型分別稱為“藏柴胡”(圖1D、2D)和“小柴胡”(圖1E、2E)，可能由于兩者之間根部形態大小存在顯著差異，所以用“小”字體現。

注：A.黑龍江“紅柴胡”；B.黑龍江“黃根柴胡”；C.河北“三島柴胡”；D.甘肅“藏柴胡”；E.甘肅“小柴胡”。圖1 黑龍江、甘肅、河北產區不同稱謂栽培柴胡類型的藥用部位

“柴胡”還包括不易厘清的“黃胡”“紅胡”“黑胡”“寬葉”“窄葉”“毛胡”“硬胡”類型。其中，“黃胡”“紅胡”“黑胡”的類型(圖3A～C)，實際是依次按照根色由淺至深色劃分的類型。山西運城和陜西渭南地區的“黃胡”和“紅胡”被認為來源于各自當地的野生種源，“黑胡”來源于甘肅種源。調查中發現渭南和運城地區主栽種質類型(圖2F～G)形態特征較為一致，“黃胡”和“紅胡”為主栽種質中的類型，兩者地上部分無明顯差異，有時會出現在同一地塊中，分析后認為是因出苗時間不同或收獲時間早晚導致的顏色不一致，生長年限短者顏色淺，隨著年限的增加，根色加深。“毛胡”和“硬胡”從質地和根的明顯特征來區分，根上有較細的毛狀須根(晾干后會脫落)，且質地偏軟者稱為“毛胡”(圖3D)，根上沒有較細的毛狀須根，并相對較硬而被稱作“硬胡”(圖3E)。“寬葉”和“窄葉”是按照葉片的相對寬窄來區分(圖4A～B)。前述“黃胡”和“紅胡”在田間主要表現為“窄葉”，“黑胡”在田間主要表現為“寬葉”。“毛胡”兼具“寬葉”和“黑胡”的特征，“硬胡”兼具“窄葉”和“黃胡、紅胡”的特征。

注：A.黑龍江“紅柴胡”；B.黑龍江“黃根柴胡”；C.河北“三島柴胡”；D.甘肅“藏柴胡”；E.甘肅“小柴胡”；F.渭南“柴胡”；G.運城“柴胡”；H.商洛“大面積”；I.寶雞“柴胡”。圖2 各產區栽培柴胡種質類型新鮮植株形態

注：A.“黃胡”；B.“紅胡”；C.“黑胡”；D.“毛胡”；E.“硬胡”。圖3 山西、陜西產區不同稱謂栽培柴胡類型的藥用部位

注：A.“寬葉”；B.“窄葉”；C.“早熟”；D.“大面積”；E.寶雞“柴胡”。圖4 山西、陜西產區不同稱謂栽培柴胡類型形態

陜西商洛地區的“早熟”品種(圖4C)，為外地引種，但具體來源地不詳。此類型在當地占比較小，田間觀察其與運城地區的“毛胡”在花果期的早晚及形態特征等的表現相一致，且均為外地流入的種源，推測應為甘肅來源種質。商洛主栽種質“大面積”(圖2H、4D)與寶雞主栽“柴胡”(圖2I、4E)整體特征相似，兩者主要在根色上有所差異，分析認為主要由兩者在各產區的生長年限不同導致。另外，河北涉縣栽培的外來種質，具體來源地不詳，根據形態特征，發現與運城地區的“毛胡”和商洛地區的“早熟”種質表現一致，推測應為甘肅種源。

2.3 栽培柴胡種質聚類

調查研究共涉及栽培柴胡產區的56個居群(甘肅18個、黑龍江6個、河北6個、山西12個、陜西14個)，共發現13項區分特征(表2)，包括基生葉葉序排列方式、葉柄形狀、葉基部白膜(圖5)，葉形(圖6)，葉片中脈是否下陷(圖7)，根莖芽排列方式(圖8)，根頭纖維狀葉鞘，根莖長度，鮮根香味，鮮根軟硬，莖表面粗糙度(圖9)，果實長度(圖10)，第一次花期莖節疏密。其中，基生葉葉序排列方式、基生葉葉柄形狀、葉片中脈是否下陷、根莖芽排列方式、莖表面粗糙度、第一次花期莖節疏密均為前人研究中未提及的新發現區分特征。根據各產區種質差異特征的編碼及聚類分析結果(表3～4，圖11)，所調查材料共分為6種類型(A～F)，分別是河北保定栽培的外來種質和黑龍江栽培“紅柴胡”的間雜種質(“三島柴胡”，用A型表示，圖2B～C)，基原為三島柴胡B.falcatum；黑龍江栽培的當地野生來源種質(“紅柴胡”，用B型表示，圖2A)，基原為紅柴胡B.scorzonerifolium；甘肅栽培的西部高原野生來源種質(“藏柴胡”，用C型表示，圖2D)，基原為窄竹葉柴胡B.marginatumvar.stenophyllum；當地野生來源種質(“小柴胡”“黑胡”“毛胡”“寬葉”“早熟”，用D型表示，圖2E)，為北柴胡B.chinense；陜西渭南和山西運城地區栽培的當地野生來源種質(“黃胡”“紅胡”“窄葉”，用E型表示，圖2F～G)，基原為北柴胡B.chinense，商洛地區大面積栽培種質和陜西寶雞栽培的當地野生來源種質(“晚熟”“寬葉”，用F型表示，圖2H～I)，基原為北柴胡B.chinense。

表2 6種栽培柴胡類型的區分特征

注：A.A型；B.B型；C.C型；D.D型；E.E型；F.F型；圖6～10同。圖5 6種栽培柴胡種質類型基生葉排列方式、葉柄形狀、葉基白膜特征

圖6 6種栽培柴胡種質類型基生葉、莖生葉和上部葉形態特征

圖9 6種栽培柴胡種質類型的莖表面特征

圖10 6種栽培柴胡種質類型果實形態特征

表3 栽培柴胡種質的關鍵形態指標及編碼

表4 栽培柴胡居群性狀數據矩陣

續表4

圖11 栽培柴胡種質表型特征聚類圖

3 討論

3.1 對栽培柴胡種質的調查解析有利于澄清栽培柴胡藥源

通過本研究發現，我國栽培柴胡種質類型多樣，是柴胡藥材混亂多樣的主要原因。經仔細梳理，各種質可被歸并為6種類型，其中，所種植的各類型以北柴胡為主，既包含物種層面的差異類型(北柴胡、紅柴胡、三島柴胡、窄竹葉柴胡)，也包含種下的差異類型(北柴胡類型D～F)。從不同類型種質的產地分布格局看，山西運城和陜西渭南雖分屬2省，但分處黃河兩岸，地理氣候環境均為暖溫帶晉南關中盆地半濕潤區，栽培的種質類型相似，主要栽培的種質均來自當地野生，運城地區栽培歷史較久，起始于20世紀80年代[8]。陜西寶雞和商洛的柴胡產區均位于秦嶺山區，為暖溫帶和北亞熱帶過渡地帶，在幾個柴胡主產區中氣候最為溫和，雨量充沛。兩地主要栽培的種質和其他地區均存在形態上的明顯差異，表現為比甘肅種質花果期晚、莖節密、莖表面棱不明顯，比山西運城及陜西渭南種質的葉片明顯更寬。甘肅產區位于甘肅中、東部暖溫帶隴中黃土高原半干旱地區，所產的“藏柴胡”類型為2007年左右才從西部高原地區引種的種質。由于不被《中國藥典》2015年版收錄，產量正在萎縮，當地生產的主流種質來源于當地野生，栽培歷史均可追溯到20世紀80年代[8，11-12]，與其他產區存在差異，即具有前面所描述相對于山西運城和陜西渭南種質的“黑胡”“毛胡”“寬葉”特征，相對于陜西商洛種質的“早熟”品種特征，并且該種質隨著甘肅整體種業的快速發展，向外地擴散最多。黑龍江、河北產區分別距離其他產區最遠，分別所產“紅柴胡”和“三島柴胡”與其他產區明顯是物種層面的差異。本研究通過各栽培柴胡種質特征的異同將各栽培柴胡分類，厘清種質間混亂不清的問題，對澄清栽培柴胡藥材來源具有重要意義。

3.2 新發現的區分特征可作為柴胡屬物種特征的補充

本研究發現在以往研究中未有記載的柴胡屬鑒定特征。其中，紅柴胡、三島柴胡基生葉為簇生生長，北柴胡、窄竹葉柴胡基生葉為兩側對稱生長；紅柴胡、三島柴胡基生葉葉柄呈扁圓柱微凹狀，北柴胡、窄竹葉柴胡基生葉葉柄呈匙狀凹陷；北柴胡、窄竹葉柴胡葉片中脈處多凹陷向背突出，紅柴胡、三島柴胡葉脈中脈處凹陷常不明顯；北柴胡莖表面因布有晶狀小尖突而較粗糙，紅柴胡、三島柴胡、窄竹葉柴胡莖表面近革質，未發現晶狀小尖突，粗糙感不明顯。北柴胡、窄竹葉柴胡根莖芽呈兩側對生排列，紅柴胡、三島柴胡根莖芽為非對生生長。這些特征不僅可作為本研究中各產區種質區分的依據，也可作為柴胡屬物種特征的補充用于后續柴胡屬物種的分類及鑒定研究。