隴東地區菘藍干物質和品質動態積累研究及評價

楊福紅，趙 鑫，劉 東，宋夢莎，王 盼，杜 弢*

（1.甘肅中醫藥大學藥學院，甘肅 蘭州 730000； 2.平涼市農業科學院，甘肅 平涼 744000； 3.西北中藏藥協同創新中心，甘肅 蘭州 730000）

菘藍為十字花科菘藍屬二年生草本植物，為大宗藥材大青葉和板藍根的基原植物［1-2］。板藍根作為十大隴藥之一，主要種植于甘肅張掖、武威、定西、平涼、慶陽等地。有關菘藍在不同生長時期的形態特征，產量和藥用成分變化的研究已有報道，種植密度［3］、播期［4］、肥料［5-6］、水分脅迫［7］、種質［8-10］等因素對菘藍產量或藥用成分積累產生影響。

近年來，隴東及周邊地區菘藍產業發展迅速，成為當地脫貧致富和鄉村振興的新興產業。由于各地氣候和生長環境差異較大，相關栽培措施研究欠缺，沒有統一規范，物候對菘藍產量和代謝產物動態積累消長變化影響未知，收獲期以產量為標準，造成大青葉和板藍根的品質良莠不齊，嚴重影響其臨床療效。灰色關聯度法能夠綜合多個指標對種質資源或品種進行綜合評價已廣泛應用于多種作物中［11-16］，其既能綜合多指標獲得同一時期不同種質的綜合評價結果，又能對不同時期不同種質綜合性能進行比較，評價結果更符合生產實際。因此，本研究以菘藍為試驗材料，考察不同生長時期菘藍各性狀、藥用成分的動態變化關系，采用灰色關聯度法綜合多個指標評價不同生長時期的綜合利用價值，以期確定菘藍最佳收獲時間，為菘藍良種篩選和高效利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料 參試品系為隆德菘藍、2008-11、2016-2、2008-6-2，由平涼市農業科學院提供，經甘肅中醫藥大學杜弢教授鑒定為十字花科菘藍屬草本植物菘藍IsatisindigoticaFort.。尿苷、鳥苷、（R，S） -告伊春、腺苷對照品均購自北京北納創聯生物技術研究院，純度≥98%。

1.2 試驗時間和地點 于2020 年5 月至2021 年3月完成，田間試驗在平涼市農業科學院崆峒試驗站進行，位于平涼市崆峒區白水鎮馬蓮村，地處北緯35°27′、東經106°57′，海拔1 192 m，年均降雨量516.7 mm，年均氣溫10.0 ℃，無霜期145 d，日照時數2 378.6 h。試驗地土壤為新積土，前茬作物為山藥。室內實驗在甘肅中醫藥大學科研實驗中心完成。

1.3 試驗設計及田間管理 于6 月11 日播種，小區播種量為50 g，行株距均為30 cm×10 cm，小區面積為12 m2。8 月2 日進行間苗和除草，噴施肥料美國優馬修復劑3 次，用量為100 mL/667 m2，于10 月25 日收獲。

1.4 項目測定

1.4.1 農藝性狀 自8 月10 日起，每個品系每隔15 d 定點連續挖去10 株，共6 次（8 月10 日、8月25 日、9 月9 日、9 月24 日、10 月9 日、10 月24 日），測定株高、株幅、葉長、葉寬、葉片數、葉重、根長、根粗、根重、根冠比等指標。

1.4.2 板藍根藥用成分含量測定 于2020 年12月至2021 年1 月，采用HPLC 法測定不同時期板藍根中尿苷、鳥苷、（R，S） -告依春、腺苷含量，測定方法同文獻［16］ 報道。

1.4.3 灰色關聯度分析和綜合評價 按照灰色系統理論，將4 個品種、6 次采收期和16 個指標視為1 個灰色系統。選取各指標的最佳值構建相應性狀的理想值，計算不同品系、發育時期各指標與理想值之間的關聯度，關聯度越大，該發育時期的綜合評價值越高。16 個指標［株高、株幅、葉長、葉寬、葉片數、單株葉重、根長、根粗、單株根重、側根數、側根高、側根重、尿苷含量、鳥苷含量、（R，S） -告依春含量和腺苷含量］ 視為1 個灰色系統，各指標灰色關聯度、加權關聯度值計算方法參照文獻［11-12，14-15］ 報道。

1.5 數據整理和統計分析 分別采用Microsoft Office Excel 2003、DPS7.05 軟件進行。

2 結果

2.1 不同發育時期菘藍葉生長動態變化 由圖1可知，株高在整個生育期呈現先增加后減小的趨勢； 8 月10 日至9 月24 日呈現先快后慢的增長趨勢，9 月24 日達到頂峰，2008-6-2 株高最高，為27.6 cm，隆德菘藍株高最低，為20.3 cm； 9 月24日至10 月24 日株高呈現先快后慢的減小趨勢； 各品系間株高生長順序為2008-6-2、2016-2、2008-11、隆德菘藍。

圖1 株高生長動態變化Fig.1 Dynamic changes of plant height growth

由圖2 可知，8 月10 日至8 月25 日株幅生長較快； 8 月25 日至9 月24 日株幅增加緩慢，個別品系有所減小； 9 月24 日至10 月9 日株幅第2 次快速增加； 10 月9 日以后株幅變化不大； 在各品系間株幅10 月24 日達到最大，順序為2008-6-2、2016-2、2008-11、隆德菘藍，最大的為58.2 cm，最小的為50.1 cm。

圖2 株幅生長動態變化Fig.2 Dynamic changes of plant width growth

由圖3 可知，葉長整體呈現為先增加后減小，不同品系在各個生長時期的變化不同步； 2016-2、2008-6-2 葉長在9 月9 日小幅減小，2008-11 在9月24 日小幅減??； 2008-6-2、2008-11、隆德菘藍葉長均在10 月9 日最大，分別為43.8、39.2、35.5 cm。2016-2 葉長在10 月24 日最大，為44.5 cm。

圖3 葉長生長動態變化Fig.3 Dynamic changes of leaf length growth

由圖4 可知，葉寬呈現“先增加后減小，再第二次增加后再減小” 的“M 型” 變化趨勢，不同品系的變化不同步； 2016-2 葉寬在9 月9 日出現第1 次減小； 隆德菘藍、2008-6-2 葉寬在9 月24日出現第1 次減??； 2008-6-2、2016-2、2008-11、隆德菘藍葉寬均在10 月9 日最寬，分別為10.6、9.2、7.9、7.0 cm。

圖4 葉寬生長動態變化Fig.4 Dynamic changes of leaf width growth

由圖5 可知，葉片數在不同生長階段的變化差異較大； 2016-2、2008-11 葉片數呈現逐步增加趨勢； 隆德菘藍葉片數為先增加后減小，再第2 次先增加后減小的趨勢； 2008-6-2 葉片數為先增加后減??； 隆德菘藍、2008-6-2 葉片數在10 月9 日最多，分別為16.2、23.4 個； 2016-2、2008-11 葉片數在10 月24 日最多，分別為25.2、18.6 個。

圖5 葉片數動態變化Fig.5 Dynamic changes of leaves number

由圖6 可知，葉干重在整個生長呈現2 種明顯的變化趨勢； 2016-2、2008-6-2 葉干重呈現先慢后快的增加后再減小的趨勢； 隆德菘藍和2008-11 的葉干重出現先增加后減小，第2 次增加再減小的“M 型” 變化趨勢； 2016-2、2008-6-2、隆德菘藍葉干重峰值均在10 月9 日，2008-11 峰值在10 月24 日； 2008-6-2 葉干重最重，為206.62 g，隆德菘藍最輕，為67.10 g。

圖6 葉干重動態變化Fig.6 Dynamic changes of dry leaf weight

2.2 不同發育時期菘藍根生長動態變化 由圖7可知，根長在整個生育期出現先快后慢持續增長的趨勢，不同品系間增長不同步； 2008-6-2、2016-2、隆德根長在8 月25 日之前增長很快，之后緩慢增長； 2008-11 根長在9 月24 日之前增長較快，之后緩慢增長； 各品系根長在10 月24 日達到峰值，其順序為2008-11、隆德菘藍、2008-6-2、2016-2，最長的為34.1 cm，最短的為15.89 cm。

圖7 根長生長動態變化Fig.7 Dynamic changes of root length growth

由圖8 可知，根粗在整個生育期呈現先慢后快、持續增長的變化趨勢； 8 月10 日至9 月9 日逐步增長； 9 月9 日至10 月9 日根粗增長緩慢，保持平穩狀態； 10 月9 日至10 月24 日根粗快速增長； 各品系根粗在10 月24 日達到峰值，其順序為2008-6-2、2016-2、2008-11、隆德菘藍，最粗的為20.22 mm，最細的為10.87 mm。

圖8 根粗生長動態變化Fig.8 Dynamic changes of root diameter growth

由圖9 可知，根干重整體上呈現先慢后快增長的變化趨勢； 8 月10 日至9 月9 日期間各品系根干重變化不大； 9 月9 日至10 月24 日隆德菘藍根干重基本保持穩定，其余3 個先慢后快增長，其中2008-6-2 最大，為80.59 g，隆德菘藍最小，為26.83 g。

圖9 根干重動態變化Fig.9 Dynamic changes of dry root weight

由圖10 可知，根冠比整體上呈現先增加后減小再增加的變化趨勢； 隆德菘藍8 月10 日至9 月24 日根冠比第1 次增加，9 月24 日至10 月9 日逐步減小，10 月9 日至10 月24 日第2 次增加；2008-11、2008-6-2、2016-2 根冠比在8 月10 日至9月9 日第1 次增加，9 月9 至10 月9 日逐步減小，10 月9 日至10 月24 日第2 次增加。

圖10 根冠比動態變化Fig.10 Dynamic changes of root-shoot ratio

2.3 主要成分積累動態變化 由圖11 可知，尿苷整體上呈現先減小后增加，再減小再增加的“W”型變化趨勢，不同品系在整個生育期中表現不一致； 隆德菘藍尿苷含量在10 月9 日達到最高，為0.065 7%； 2008-11 和2016-2 在10 月24 日達到最高，分別為0.063 1%、0.053 4%； 2008-6-2 在9月9 日達到最高，為0.048 5%。

圖11 尿苷積累動態變化Fig.11 Dynamic changes of uridine accumulation

由圖12 可知，鳥苷整體上呈現先減小后增加的變化趨勢，不同品系間含量變化差距較大，隆德菘藍和2008-11 的鳥苷含量為“兩頭高，中間低”，2008-6-2 和2016-2 的鳥苷含量為 “兩頭低，中間高”。

圖12 鳥苷積累動態變化Fig.12 Dynamic changes of guanosine accumulation

由圖13 可知，（R，S） -告依春含量呈現2 種變化趨勢，隆德菘藍和2008-11 表現為先減小后增加再減小，2016-2 和2008-6-2 表現為先增加后減??； 隆德菘藍（R，S） -告依春含量最高在9 月9日，為 0.202 7%； 2008-11、2016-2、2008-6-2（R，S） -告依春含量均在9 月24 日最高，分別為0.190 0%、0.196 4%、0.203 7%。

圖13 （R，S） -告依春積累動態變化Fig.13 Dynamic changes of （R，S） -goitrin accumulation

由圖14 可知，腺苷含量呈現2 種變化趨勢，隆德菘藍和2016-2 表現為先減小后增加，再減小再增加的“W” 型，2008-11 和2008-6-2 表現為先減小后增加； 隆德菘藍腺苷含量在10 月9 日最高，為0.063 5%； 2016-2、2008-6-2、2008-11 腺苷含量在10 月24 日最高，分別為0.066 1%、0.062 4%、0.060 5%。

圖14 腺苷積累動態變化Fig.14 Dynamic changes of adenosine accumulation

2.4 灰色關聯度分析和綜合評價 由表1 可知，菘藍各指標在評價系統中所占的權重順序為（R，S） -告依春含量、根長、側根高、腺苷含量、株幅、株高、鳥苷含量、葉長、葉片數、尿苷含量、側根重、根粗、單株葉重、葉寬、側根數、單株根重。

表1 各指標灰色關聯度及關聯序Tab.1 Grey correlation degree and rank of traints

通過灰色關聯度對菘藍16 個指標權重的確定，進而對4 個品系在不同發育時期菘藍的綜合利用價值進行綜合評價，獲得與理想綜合利用價值的加權關聯度，加權關聯度值越大，說明該發育階段綜合評價值越高，此時即為最佳采收期。由表2 可知，4 個品系在6 個不同發育階段的加權關聯度值整體上呈現隨著生長天數延長而增加，部分品系在生長后期有降低的趨勢； 隆德菘藍、2008-6-2 加權關聯度值在10 月9 日最高，分別為0.549 4、0.728 0；2008-11、2016-2 加權關聯度值在10 月24 日最高，分別為0.561 7、0.694 0。

表2 不同品系、發育時期加權關聯度值Tab.2 Weighted correlation degree values of different varieties at different developmental stages

不同品系菘藍綜合利用價值的加權關聯度在同一時期差距較大，4 個品系在10 月9 日的順序為2008-6-2、2016-2、隆德菘藍、2008-11，在10 月24 日的順序為2016-2、2008-6-2、2008-11、隆德菘藍，即整體上2008-6-2 和2016-2 優于2008-11和隆德菘藍。綜上所述，在隴東地區菘藍的最佳采收期為10 月9 日至10 月24 日期間，可根據種植品種特性和當地天氣情況適時采收，這與隴東地區菘藍傳統采收期相一致。因此，采用灰色關聯度分析方法在評價菘藍采收期的方法是可行的。

3 討論

3.1 農藝指標和藥用成分動態變化 菘藍在不同生長發育時期的形態特征、產量和藥用成分存在顯著的變化，而且各指標的峰值不在同一時期。其地上部性狀（株高、株幅、葉長等指標） 整體上出現“先增加后減小，第2 次增加再減小” 的整體趨勢； 地下部性狀根長表現為先快后慢，根粗和根重呈現先慢后快的持續增加趨勢。根中尿苷、鳥苷、（R，S） -告依春含量呈現先減小后增加，再第2 次減小的趨勢，腺苷含量整體上呈現先減小后增長的趨勢，這是由于菘藍生長前期田間通風透光好，生長空間大，植株生長旺盛，表現為地上部各性狀都快速生長，光合產物回流貯存根部快，地下根部快速生長，同時根部為地上部生長提供營養元素和水分，尿苷、鳥苷、（R，S） -告依春和腺苷含量隨之減小，8 月下旬至9 月上旬，菘藍地上部生長達到頂峰，植株間因爭水肥、光照，上部新生葉片對底部老葉遮陰和養分回流等因素造成底部葉片枯萎，新生葉片長度、寬度和葉片數等指標下降，此時根部生長緩慢，尿苷、鳥苷和（R，S） -告依春含量逐漸增加。9 月中下旬至10 月上旬隨著新葉不斷生長，地上部各指標呈現第二次快速生長。10 月中下旬，隨著霜降、老葉枯萎和養分回流等原因，出現株高減小，株幅增大，葉產量減低等現象，同時地下根部第二次快速增長，尿苷、鳥苷和（R，S） -告依春含量隨之減小。這與前期研究結果相似［5-6，17-19］，但因各地氣候，土壤，栽培措施和種質的不同而出現不同程度差異。

3.2 最佳收獲時期的綜合評價 不同物候期藥用部位產量和特征性多指標代謝產物的動態積累呈現消長變化，以質量最優、產量最大為原則，利用灰色關聯度分析法構建適宜采收期科學合理評價方法已有報道［15，20］。本研究應用灰色關聯度法對菘藍農藝性狀和藥用成分的16 個指標對不同發育時期的綜合利用價值進行評價，在隴東地區菘藍最佳采收期為10 月中下旬，可根據種植菘藍品種特性和當地天氣情況適時采收。這與隴東地區傳統采收期和前人報道相近，南溫帶采收期在10 月下旬至11月上旬，北亞熱帶在10 月中旬［21］。各地氣候條件、栽培措施、傳統種植經驗等因素，其采收期略有差異，如菘藍在隴西地區最佳采收期在10 月下旬［22］，張掖民樂在11 月中下旬［23］，陜西楊凌在當年10 月至11 月中旬［21］。因此，通過灰色關聯度法評價菘藍最佳采收期是可行的，其評價結果較傳統單純依靠產量或單一藥用成分指標更加全面和可靠。