不同菘蓝种质主要表型性状对品质和产量的影响

王 茜，黄 勇，李 斌，李贺敏，周 艳，高致明，张红瑞

(1.河南农业大学 农学院，河南 郑州 450046； 2.河南省农业厅 中药材生产技术服务中心，河南 郑州 450008)

菘蓝 (IsatisindigoticaFort.)为十字花科草本植物，其根入药即板蓝根，也称靛青根、大青根等，其叶入药即为大青叶；板蓝根和大青叶均具有清热解毒、凉血的功效[1-2]。板蓝根是我国目前较为常用的大宗中药材之一，主产于河南、山西、江苏、安徽、河北、四川等地[3]。近年来,随着人们对板蓝根认识的深入，对其需求量逐渐增大，其种植面积不断扩大，急需优质高产的菘蓝种质满足日益增长的用药需求[4-6]。目前，对菘蓝的研究主要集中在不同产地菘蓝根部多糖及总氨基酸含量比较[7]、播期对菘蓝根部药用成分含量及产量的影响[8]、施肥对菘蓝农艺性状及产量的影响[9]、不同菘蓝种质比较[10]以及栽培技术[11]、病虫害防治[12]等方面。由于菘蓝种质资源较为丰富,分布较为广泛，产地自然栽培环境、菘蓝种质等差异导致板蓝根药材产量、质量极不稳定，同时，关于菘蓝主要表型性状与产量、品质关系的研究[13-15]较少，且各研究结论不尽相同。在对根茎类药材的选择中，地下部性状是影响其产量和品质的重要因素，且不易测量[16]，不同地区不同菘蓝种质的表型性状及产量、品质亦不完全相同，而药材种植既要考虑经济效益，又要考虑药材质量，鉴于此，对31个不同来源菘蓝种质的主要表型性状及相关性进行分析，以期找到菘蓝表型性状与其产量、品质间的关系，为优质高产菘蓝种质的选育及板蓝根性状的间接选择提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试31个不同来源菘蓝属种质，收集自山西、安徽、江苏、山东、河南、河北、陕西、甘肃、云南、黑龙江等地(表1)，经河南农业大学中药材系高致明教授鉴定均为十字花科植物菘蓝(I.indigoticaFort.)。

1.2 仪器与试剂

主要仪器：Waters 2489-1525高效液相色谱仪(美国Waters公司)、奥豪斯DV2十万分之一天平(OHAUS公司)、万分之一电子天平(OHAUS公司)、KQ-500VDV超声波清洗仪(昆山市超声仪器有限公司)及容量瓶、漏斗、滤纸等；直尺、游标卡尺、百分之一电子天平、SPAD-502。

主要试剂：尿苷(批号：887-200202)、鸟苷(批号：B20905)、腺苷(批号：B21356)和(R,S)-告依春(批号：111753-201304)标准品购自中国食品药品检定研究院；甲醇(色谱纯，Dikma 公司)、高纯水，其余试剂均为分析纯。

表1 供试菘蓝种质来源

1.3 试验设计

2016年4月，将31个不同来源菘蓝种质种子种植在河南农业大学科教园区，按深约2 cm、行距20～25 cm进行条播，小区2 m×2 m，且小区四周设1 m保护行，各小区间距为50 cm左右，每份菘蓝种质设3次重复。按常规田间管理方法进行管理。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 菘蓝农艺性状 2016年10月5日采收，从每个小区随机选取生长一致的10株健康样株观测记录其地上部表型性状(包括叶面平整度、叶形、叶色、叶质、叶绿素含量、单株叶片数、叶长、叶宽、叶鲜质量、叶干质量)及地下部表型性状(包括皮色、肉色、根长、根系直径、根鲜质量、根干质量)。数值型数据为10株样株的平均值。其中，叶长为完全展开健康叶片最长主脉长，叶宽为完全展开健康叶片最宽处的宽度，根长为最长根长，根系直径为根部最粗处直径；叶长、叶宽、根长均用直尺测量，根系直径用游标卡尺测量；叶绿素含量用SPAD-502测量；干(鲜)质量均用百分之一电子天平称量。

1.4.2 菘蓝根部尿苷、鸟苷、腺苷、(R,S)-告依春含量 色谱条件：参考徐小飞等[17-18]的试验方法并稍作修改。色谱柱为Agilent(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流动相为水-甲醇，梯度洗脱：0～1 min，0%～5%甲醇；1～20 min，5%甲醇；20～30 min，5%～12%甲醇；30～45 min，12%甲醇。流速1 mL/min，检测波长254 nm，柱温30 ℃，进样量10 μL。停止时间：45 min，后运行：20 min。

对照品溶液的制备：用万分之一天平称取对照品尿苷0.002 1 g、鸟苷0.002 1 g、腺苷0.001 6 g、(R,S)-告依春0.005 4 g于50 mL棕色容量瓶中，精密加水至刻度线处，摇匀，即得。

供试品溶液制备：称取烘干过筛后的板蓝根(菘蓝根)粉末约1 g，精密称定后，置于50 mL容量瓶中，精密加水定容至50 mL，摇匀，60 ℃条件下超声30 min，取出放冷，用水补足减少水分至刻度线处，摇匀，过滤，取续滤液，即得。

同时，对该方法进行精密度、稳定性、重复性以及加样回收率的考察验证。

1.5 数据统计及分析

试验数据采用SPSS 19.0和Excel 2010软件进行整理和统计分析。

2 结果和分析

2.1 31个菘蓝种质的主要表型性状分析

通过田间观察与测定，发现供试31个菘蓝种质具有以下共同特征：叶面较为平整(部分种质叶面皱缩)，多呈绿色；叶形分长椭圆形和长圆披针形2种形态，且质地厚薄不一；根部肉质多为黄色；其他表型性状间均存在一定差异，供试菘蓝种质的主要地上部和地下部表型性状测定结果见表2、表3。

由表2可知，菘蓝大部分为平整绿色叶片，其叶绿素含量平均值为46.0 mg/g，变异系数为0.06%；叶长和叶宽的平均值分别为28.5、5.3 cm，变异系数分别为0.10%、0.13%，由此可知，叶长、叶宽及叶绿素含量变异均较小，且离散程度较小。菘蓝主要为长圆披针形薄叶片。供试的31个菘蓝种质平均单株叶片数为16.1，变异系数为0.18%；叶鲜质量和叶干质量的平均值分别为36.6 g和6.0 g，变异系数分别为0.32%、0.30%，说明供试菘蓝种质单株叶片数、叶鲜质量和叶干质量的变异均较大，有较丰富的遗传多样性。

表2 31个菘蓝种质地上部表型性状观察和测定结果

续表2 31个菘蓝种质地上部表型性状观察和测定结果

由表3可知，菘蓝根表皮以淡棕黄色为主；肉色以黄色为主，部分偏白。根长和根系直径的平均值分别为17.4 cm、11.55 mm，变异系数分别为0.08%、0.18%；不同菘蓝种质的根鲜质量差异较大，最大值为42.9 g，最小值仅为15.2 g，平均值为22.9 g，变异系数为0.26%；根干质量最大达13.1 g，最小仅为4.4 g,变异系数为0.24%。结果显示，供试31个菘蓝种质的根系直径、根鲜质量以及根干质量的遗传多样性均较丰富。

表3 31个菘蓝种质地下部表型性状观察和测定结果Tab.3 Observation and determination of the phenotypic characters of the underground part of 31 I.indigotica germplasm resources

续表3 31个菘蓝种质地下部表型性状观察和测定结果Tab.3(Continued) Observation and determination of the phenotypic characters of the underground part of 31 I.indigotica germplasm resources

2.2 基于表型性状的菘蓝种质聚类分析

应用SPSS 19.0 软件对31个菘蓝种质材料进行聚类分析，其亲缘关系见图1。由图1可知，在欧式距离10处，31个菘蓝种质可分为三大类。Ⅰ类主要包括来自河南、安徽、河北、山西、江西、陕西、山东等地20个不同菘蓝种质，即河南禹州12号、河南杞县11号、“三号”、“二号”、河南焦作9号、河南原阳10号、河南汝州13号、安徽阜阳6号和22号、安徽亳州5号和23号、河北邢台25号、河北石家庄16号、山西临汾3号、山西万荣1号、江西樟树20号、

图1 基于31个来源菘蓝种质表型性状的聚类分析

陕西商洛17号、云南弥渡21号、黑龙江大庆24号、山东临驹8号，主要特征为叶片少而短小且窄、叶绿素含量较低、根部细长、单株产量较低；Ⅱ类主要甘肃、河南、江苏、河北等地共10个不同菘蓝种质，即甘肃陇西26和19号、甘肃张掖18号、河南灵宝14号、“一号”、“四号”、“六号”、江苏淮南7号、河北文安15号、安徽阮桥4号，主要特征为叶片较大且宽、根部较粗、单株产量相对较高，其中甘肃陇西和江苏淮南地区的菘蓝种质叶绿素含量明显高于其他种质；Ⅲ类菘蓝种质仅为来自山西芮城的2号菘蓝，主要特征为叶片数较多、叶片长且宽、叶绿素含量较高、根部细长、单株产量较低。

2.3 菘蓝种质数量性状的相关性分析

对供试31个菘蓝种质的10个主要数量性状进行相关性分析，结果见表4。表4显示，叶鲜质量与根系直径呈极显著(P<0.01)正相关，相关系数为0.459；同时，叶鲜质量和根系直径均与根鲜质量呈极显著(P<0.01)正相关，相关系数分别为0.461、0.795。表明可通过提高大青叶鲜质量增加板蓝根粗度，进一步提高板蓝根产量。

由表4还可看出，叶长与叶宽呈极显著(P<0.01)正相关，相关系数为0.662；单株叶片数、叶长、叶宽均与叶鲜质量呈极显著(P<0.01)正相关，相关系数分别为0.592、0.739、0.634，说明通过对其叶长、叶宽和单株叶片数进行选择可有效提高大青叶产量。此外，除叶干质量与根系长度呈显著负相关之外，其余各指标与根系长度均呈不显著相关关系。

2.4 菘蓝各种质根部尿苷、鸟苷、腺苷和(R,S)-告依春含量

测定10月5日采收的31个菘蓝种质根部尿苷、鸟苷、(R,S)-告依春及腺苷4种品质成分的含量，同时对所用方法进行考察、验证，结果显示,试验所用仪器的精密度、制得样品的稳定性、试验方法的重复性均良好；尿苷的平均回收率为100.7%，RSD值为1.9%；鸟苷的平均回收率为99.8%，RSD值为1.5%；腺苷的平均回收率为101.4%，RSD值为1.9%；(R,S)-告依春的平均回收率为102.6%，RSD值为1.7%，表明所用方法测得4种品质成分含量的准确度较高。

表4 31个菘蓝种质资源10个数量性状的相关系数Tab.4 Correlation coefficients of 10 quantitative characters of 31 I.indigotica germplasm resources

由图2可知，菘蓝14号种质根部尿苷、2号种质根部鸟苷和腺苷、10号种质根部(R,S)-告依春含量均最高，分别为0.231%、0.167%、0.220%、0.215%。菘蓝26号种质根部的尿苷、22号种质根部的鸟苷、4号种质根部的(R,S)-告依春以及14号种质根部的腺苷含量均最低，分别为0.145%、0.08%、0.136%、0.098%。

图2 31个菘蓝种质根部尿苷、鸟苷、腺苷、(R,S)-告依春含量比较

基于31个菘蓝种质表型性状聚类分析结果表明，菘蓝4、14、26号种质均属于Ⅱ类，根部较粗、单株产量相对较高，但26号种质的尿苷、14号种质的腺苷、4号种质的 (R,S)-告依春含量均较低，仅14号种质的尿苷含量较高；2号种质属Ⅲ类，其根部虽细长、单株产量较低，但其鸟苷和腺苷含量均较高，表明菘蓝根部指标成分含量与表型性状无直接关系。

3 结论和讨论

31个不同菘蓝种质的叶绿素含量、单株叶片数、叶长、叶宽等16个表型性状表明，供试菘蓝种质表型变异较为丰富，同时基于表型性状聚类分析可将供试菘蓝种质分为三大类，表明通过表型性状差异可有效区分不同菘蓝种质。相关性分析结果显示，叶鲜质量、根系直径与根鲜质量，单株叶片数、叶长、叶宽与叶鲜质量均呈极显著正相关。对采收期菘蓝根部尿苷、鸟苷、腺苷和(R,S)-告依春含量4个质量性状进行测定分析可知，菘蓝根部4个质量性状与表型性状无直接关系。

谭勇等[14]对来自陕西、安徽和山西3个不同产地的菘蓝种子进行水分胁迫，并测定其幼苗叶片的表型性状、抗氧化物酶活性和根系活力，结果发现，不同产地菘蓝在水分胁迫下的表型性状等指标差异均较大。王兴政等[13]比较分析了32份板蓝根种质结籽期的物候期、主要农艺性状及遗传多样性，找到遗传多样性与板蓝根种质资源搜集、管理和利用的规律；张丽萍等[19]通过研究不同种源板蓝根种子的形态特征、植株形态，可基本明确 “大板蓝根种子”和“二倍体板蓝根种子”的基源植物。前两人的研究均表明，板蓝根种质的基本表型性状与种质间关系密切，与本研究通过表型性状鉴别菘蓝种质类型的结果一致。尚晓娜等[20]通过对民乐县、山丹县、文县、西和县、陇西县等地菘蓝根部所含核苷类及(R,S)-告依春含量进行分析，发现由于菘蓝种质不同导致其产量与质量各异，而本研究表明，在河南种植的不同菘蓝种质虽尿苷、鸟苷、腺苷、(R,S)-告依春含量存在差异，但与其表型性状之间无直接联系，可能由于本试验将不同菘蓝种质种植在同一自然环境且采用同样栽培管理措施所致(前人尚未过多关注河南地区菘蓝表型性状与质量间的关系)，后期可进一步深入研究河南不同地区菘蓝种质表型性状与质量的关系，明确其联系。王恩军等[21]通过研究国内菘蓝主栽区18份菘蓝种质资源主要农艺性状的变异特征，发现高产型大青叶品种的叶片数多、叶和根鲜质量均较大、侧根数较多，板蓝根产量主要取决于根长和根鲜质量；郭巧生等[22]通过对不同种质菘蓝生长特性及单株产量的相关性进行分析，发现根长、单株叶片数对单株产量影响较大，且各菘蓝种质的叶及根部产量存在一定差异，与本研究结果较为相似。

综上所述，供试31个菘蓝种质间表型差异较大，根据表型性状聚类分析结果可鉴别板蓝根种质间的亲缘关系；同时通过对单株叶片数、叶片大小、根长、根系直径等性状的选择可针对性地提高大青叶或板蓝根产量。