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凹叶厚朴优良无性系选育



全 文 :第 41 卷,第 6 期
2 0 1 4 年 1 2 月
湖 南 林 业 科 技
Hunan Forestry Science & Technology
Vol. 41,No. 6
Dec . ,2 0 1 4
收稿日期:2014 - 10 - 30
凹叶厚朴优良无性系选育
王晓明1,2,宋庆安1,2,蒋丽娟3,裴 刚4,
蔡 能1,2,李永欣1,2,曾慧杰1,2
(1. 湖南省林业科学院,湖南 长沙 410004; 2. 湖南省林木无性系育种重点实验室,湖南 长沙 410004;
3. 中南林业科技大学,湖南 长沙 410004; 4. 湖南中医药大学,湖南 长沙 410208)
摘 要:以 9 年生凹叶厚朴林为研究对象,通过分析凹叶厚朴树高、胸径、树皮厚度和厚朴酚、和厚朴酚及厚
朴总酚等主要活性成分含量,经过优良单株初选、复选和优良无性系决选,选育出高产、高含量活性成分的洪
塘营 10 号和洪塘营 7 号优良无性系。2 个优良无性系的 11 年生试验林,667 m2 产厚朴皮鲜质量平均 3 404 kg、
3 729. 6 kg,分别比普通凹叶厚朴高 79. 68%、96. 84%;筒朴皮的厚朴酚含量为 2. 40%、3. 44%,和厚朴酚含
量为 4. 38%、4. 48%,总酚含量为 6. 78%、7. 92%,分别比普通凹叶厚朴的筒朴皮高 51. 90%、117. 72%,
57. 55%、61. 15%和 55. 50%、81. 65%。
关键词:凹叶厚朴;优良无性系;选育
中图分类号:S 567. 11 文献标识码:A 文章编号:1003 —5710 (2014)06 —0006 —04
doi:10. 3969 / j. issn. 1003 —5710. 2014. 06. 002
Selection and breeding of superior clones of Magnolia
officinalis subsp. biloba
WANG Xiaoming1,2,SONG Qingan1,2,JIANG Lijuan3,
PEI Gang4,CAI Neng1,2,LI Yongxin1,2,ZENG Huijie1,2
(1. Hunan Academy of Forestry,Changsha 410004,China;
2. Hunan Key Laboratory of Trees Clones Breeding Technology,Changsha 410004,China;
3. Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004,China;
4. Hunan University of Chinese Medicine,Changsha 410208,China)
Abstract:Nine-year-old Magnolia officinalis subsp. biloba were used as the experimental material for the purpose of
study on the selection and breeding of superior clones. Tree height,diameter at breast height,bark thickness,magnolol
and honokiol and total phenolic content of bark were analyzed. Based on the tree selection standard,two superior clones
were selected and bred by multiple steps of primary selection and re-selection and final election. Bark fresh weight per mu
of two superior clones at eleven-year-old were 3 404 kg and 3 729. 6 kg,which were 79. 68% and 96. 84% higher than
conventional varieties. Magnolol and honokiol and total phenolic content of bark were 2. 40%,3. 44% and 4. 38%,
4. 48% and 6. 78%,7. 92% respectively,which were 51. 90%,117. 72% and 57. 55%,61. 15% and 55. 50%,
81. 65% higher than conventional varieties.
Key words:Magnolia officinalis subsp. biloba;superior clones;selection and breeding
凹叶厚朴 (Magnolia officinalis subsp. biloba)
是厚朴 (Magnolia officinalis Rehd. et Wils)的一个
亚种,主要分布在湖南南部、福建西部等南方山
区[1 - 4]。其主要活性成分为厚朴酚、和厚朴酚,其
药材品质优劣主要反映在这 2 种成份的差异
上[5 - 7]。
凹叶厚朴优良品种缺乏,长期采用实生繁殖,
后代变异大,单位面积产量低,药材质量参差不
第 6 期 王晓明,等:凹叶厚朴优良无性系选育
齐。目前,国内外仅开展了厚朴优良种源的选
择[8 - 12],尚未见到有关凹叶厚朴优良无性系选育
的研究报道,从而制约了厚朴产业的发展[13]。我
们以凹叶厚朴主要活性成分和厚朴皮产量为选育指
标,通过初选优良单株、复选和决选,旨选育出高
产、高含量活性成分的凹叶厚朴优良无性系,为厚
朴产业发展提供优良无性系。
1 试验地概况
试验地设在湖南省永州市道县洪塘营瑶族乡海
拔 1 200 m 处。所处地理位置属温、热带结合部,
加之独特的地形地貌,形成境内气候温和、雨量充
沛、土地肥沃、物产丰富的亚热带气温条件,既具
阳光丰富的大陆性季风气候特点,又有雨量充沛、
空气湿润的海洋性气候特征。全年平均气温在
17. 6 ~ 18. 6 ℃之间,1 月平均气温 7. 4 ℃,7 月平
均气温 26. 5 ℃,极端高温 39 ℃,日最低气温 0 ℃
以下的天数仅有 8 ~ 15 天。多年平均降雪日数为 3
~ 7 天,极端最低气温在 - 4. 9 ~ - 8. 4 ℃之间。日
平均气温≥0 ℃的积温达 6 450 ~ 6 800 ℃,≥10 ℃
的积温为 5 530 ~ 5 860 ℃。多年平均日照时数为
1 300 ~ 1 740 h,太阳总辐射量达 425. 0 ~ 473. 1
kJ /cm2。无霜期年均 285 ~ 311 天,年降雨量 1 290
~ 1 900 mm,相对湿度 83%。
试验地土壤为花岗岩发育的山地黄壤为主,有
少部分草甸土,土层深厚,土壤质地好,微酸性至
中性,适宜林木生长。
2 材料和方法
2. 1 试验材料
以道县洪塘营瑶族乡厚朴种植基地的 9 年生凹
叶厚朴林为研究对象,初选优良单株,再复选和决
选出凹叶厚朴优良无性系。
2. 2 选育方法
根据 1995 年版 《中国药典》[14]规定厚朴总酚
含量要求及林木无性系育种技术原理,制定了凹叶
厚朴优良无性系选育的标准:①初选优良单株标
准:树高和胸径均超过凹叶厚朴林平均水平的
15%;②复选优良单株标准:厚朴总酚含量高出
1995 年版 《中国药典》厚朴总酚规定含量
(3. 0%)的 30% (即厚朴总酚含量为 3. 9%);③
优良无性系决选的标准:树高和胸径均高出普通凹
叶厚朴树 (对照 CK)的 20%,厚朴总酚含量高出
1995 年版《中国药典》厚朴总酚规定含量的 35%
(即厚朴总酚含量为 4. 05%)。
按照随机区组设计,将复选优良单株和凹叶厚
朴普通品种 (对照 CK)的扦插苗定植在品种比较
试验地。每小区 6 株,4 次重复。连续测定品种比
较试验林各参试品种的树高、胸径、树皮厚度和厚
朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等主要活性成分含量,
决选出凹叶厚朴优良无性系。
2. 3 观测及采样
于每年 12 月测定每个初选、复选单株和决选
的优良无性系的树高、胸径、树皮厚度。每年 5 月
下旬到 6 月中旬,在凹叶厚朴树干离地面 100 cm
的地方采取厚朴皮带回室内分析测定厚朴酚、和厚
朴酚及厚朴总酚等主要活性成分含量。
2. 4 厚朴酚、和厚朴酚含量的测定
2. 4. 1 对照品溶液的制备 精密称取厚朴酚对照
品、和厚朴酚对照品适量,加甲醇分别制备成每 1
mL含厚朴酚 40 μg 、和厚朴酚 24 μg 的溶液,
即得。
2. 4. 2 样品溶液的制备 取样品粉末 (过三号
筛)约 0. 2 g,精密称定,置具塞锥形瓶中,精密
加入甲醇 25 mL,摇匀,密塞,浸渍 24 h,滤过,
精密量取续滤液 5 mL,置于 25 mL 容量瓶中,加
甲醇至刻度,摇匀,即得。
2. 4. 3 仪器 Agilent 1200 HPLC 四元泵,Agilent
1200 工作站
2. 4. 4 色谱条件 色谱柱:迪马 Diamonsil (TM)
C18 (250 mm × 5 μm) ;流动相:甲醇 ∶ 水 (78 ∶
22) ;检测波长:294 nm。
3 结果与分析
3. 1 凹叶厚朴优良无性系的选育
3. 1. 1 凹叶厚朴优良单株的初选 1998 年 3—4
月,湖南敬和堂制药有限公司科研人员以道县洪塘
营瑶族乡厚朴种植基地的 9 年生凹叶厚朴林为研究
对象,根据初选优良单株标准,通过访问药农,测
定凹叶厚朴树高、胸径、树皮厚度。根据优良单株
的初选标准,即树高和胸径均超过凹叶厚朴林平均
水平的 15%,初选出凹叶厚朴优株 15 株 (见
表 1)。
3. 1. 2 凹叶厚朴优良单株的复选 于 1998 年 5—
7
湖 南 林 业 科 技 41 卷
6 月,在初选优株树干离地面 100 cm 的地方采取
厚朴皮带回室内分析测定厚朴酚、和厚朴酚及厚朴
总酚等主要活性成分含量。再根据优良单株复选标
准进行复选优株。从表 1 可见,15 个初选优株中
有 10 个优株的厚朴总酚含量没有达到 3. 9%的复
选优良单株标准,剔除没有达标的初选优株,复选
出洪塘营 4 号、洪塘营 7 号、洪塘营 10 号、洪塘
营 11 号、洪塘营 14 号等 5 个优良单株 (见表 1)。
表 1 初选优良单株的生长指标及主要活性成分含量
Tab. 1 The primary selection fine individual growth index and main active ingredients content
优良单株 树高(m) 胸径(cm) 树皮厚度(mm) 厚朴酚含量(%) 和厚朴酚含量(%) 厚朴酚类总量(%)
洪塘营 1 号 9. 0 8. 5 3. 21 1. 04 2. 18 3. 22
洪塘营 2 号 9. 1 8. 6 4. 53 1. 09 2. 59 3. 68
洪塘营 3 号 8. 8 8. 5 2. 39 1. 12 2. 70 3. 82
洪塘营 4 号 8. 9 8. 7 2. 35 0. 48 3. 70 4. 18
洪塘营 5 号 9. 4 7. 9 2. 90 0. 80 1. 47 2. 27
洪塘营 6 号 9. 5 8. 2 3. 32 0. 79 2. 46 3. 25
洪塘营 7 号 9. 8 9. 2 3. 94 1. 10 3. 39 4. 49
洪塘营 8 号 9. 2 8. 9 4. 92 1. 01 2. 50 3. 51
洪塘营 9 号 8. 9 8. 3 3. 06 0. 96 2. 65 3. 61
洪塘营 10 号 10. 0 9. 5 4. 23 1. 08 4. 03 5. 11
洪塘营 11 号 8. 8 8. 3 2. 12 1. 24 3. 08 4. 32
洪塘营 12 号 9. 3 8. 6 3. 25 0. 69 2. 08 2. 77
洪塘营 13 号 8. 8 8. 3 2. 17 1. 63 1. 88 3. 51
洪塘营 14 号 9. 1 8. 5 2. 01 1. 14 2. 78 3. 92
洪塘营 15 号 8. 8 8. 2 2. 54 1. 52 1. 86 3. 38
CK 7. 6 7. 1 2. 05 0. 57 1. 82 2. 39
3. 1. 3 凹叶厚朴优良无性系的决选 1999 年 3 月
将复选优良单株和普通凹叶厚朴树 (对照 CK)断
枝、施肥,促进枝条萌发,为扦插繁殖苗木培养健
壮的插条[7]。1999 年 6—8 月剪取优良单株嫩枝进
行扦插繁殖苗木。2000 年 3 月将复选优良单株和
普通凹叶厚朴树 (对照 CK)的扦插苗定植在品种
比较试验林。期间按照无公害栽培技术要求加强了
试验林抚育管理,及时修剪、除草,科学施肥和病
虫害防治。
根据优良无性系决选的标准,2009 年测定了
品种比较试验林各复选优株的树高、胸径、树皮厚
度和厚朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等主要活性成分
含量 (见表 2)。从表 2 可见,洪塘营 14 号的树高
和胸径分别高出普通凹叶厚朴树 (对照 CK)的
20. 6%、22. 1%,但厚朴总酚含量仅为 3. 81%,
没有达到优良无性系决选的厚朴总酚含量标准
3. 90%;洪塘营 4 号和洪塘营 11 号厚朴总酚含量
分别为 4. 25%、4. 57%,达到了优良无性系决选
的厚朴总酚含量标准,但树高和胸径均没有高出普
通凹叶厚朴树 (对照 CK)的 20%,没有达到优良
无性系决选的标准。洪塘营 7 号和洪塘营 10 号的
树高、胸径、厚朴总酚含量均达到凹叶厚朴优良无
性系决选的标准,最后决选出洪塘营 7 号和洪塘营
10 号为凹叶厚朴优良无性系。
表 2 复选优良单株的生长指标及主要活性成分含量
Tab. 2 There-selection fine individual growth index and main active ingredients content
优良单株 树高(m) 胸径(cm) 树皮厚度(mm) 厚朴酚含量(%) 和厚朴酚含量(%) 厚朴酚类总量(%)
洪塘营 4 号 8. 5 8. 1 2. 53 0. 97 3. 28 4. 25
洪塘营 7 号 9. 1 8. 9 4. 02 1. 26 3. 60 4. 86
洪塘营 10 号 9. 5 9. 1 4. 35 1. 24 4. 28 5. 52
洪塘营 11 号 8. 3 7. 9 2. 21 1. 35 3. 22 4. 57
洪塘营 14 号 8. 8 8. 3 2. 77 1. 08 2. 73 3. 81
CK 7. 3 6. 8 2. 05 0. 85 1. 68 2. 53
8
第 6 期 王晓明,等:凹叶厚朴优良无性系选育
3. 2 凹叶厚朴优良无性系的经济性状
3. 2. 1 洪塘营 10 号的经济性状 2011 年 6 月,
经专家现场测产和湖南分析测试中心检验,洪塘营
10 号定植后第 11 年,平均树高 11. 0 m,平均胸径
11. 8 cm,单株平均筒皮鲜质量 5. 7 kg,枝皮鲜质
量 1. 7 kg,根皮鲜质量 4. 1 kg,计厚朴皮鲜质量
11. 5 kg,折算干皮质量 5. 2 kg;每 667 m2 产厚朴
皮鲜质量 3 404 kg,折算 667 m2 产干皮质量
1 531. 8 kg,比对照高出 79. 68%。其筒朴的厚朴
酚含量 3. 44%,和厚朴酚含量为 4. 48%,总酚含
量为 7. 92%,分别比对照高 117. 72%、61. 15%和
81. 65%。
3. 2. 2 洪塘营 7 号的经济性状 洪塘营 7 号定植
后第 11 年,平均树高 11. 0 m,平均胸径 11. 5 cm,
单株平均筒皮鲜质量 7. 0 kg,枝皮鲜质量 2. 5 kg,
根皮鲜质量 3. 1 kg,计厚朴皮鲜质量 12. 6 kg,折
算干皮质量 5. 67 kg;每 667 m2 产厚朴皮鲜质量
3 729. 6 kg,折算 667 m2 产干皮质量 1 678. 3 kg,
比对照高出 96. 84%。其筒朴的厚朴酚含量
2. 40%,和厚朴酚含量为 4. 38%,总酚含量为
6. 78%,分 别 比 对 照 高 51. 90%、 57. 55% 和
55. 50%。
3. 3 植物学特性
2 个凹叶厚朴优良无性系植物学特性差异不
大,均为落叶乔木,高达 7 ~ 15 m,胸径可达 40
cm;树皮稍薄,紫褐色,油润而带辛辣味;枝粗
壮,开展,幼枝淡黄色,有绢状毛;顶芽大,窄卵
状圆锥形,长 4 ~ 5 cm。单叶互生,具柄,革质,
叶较小而狭窄,侧脉较少,呈狭倒卵形,长 20 ~
45 cm,宽 10 ~ 25 cm,叶片先端凹陷,形成二圆
裂,裂深可达 2 ~ 3. 5 cm;基部楔形或圆形,全缘
或微波状,下面有白色粉状物;叶柄长 2. 5 ~ 4. 5
cm。花与叶同时开放,单生于幼枝顶端,花被片 9
~ 12 或更多,肉质;花直径约 15 cm,外轮 3 片淡
绿色,内二轮白色,有芳香,雌雄蕊均多数。聚合
果基部圆,顶端较狭尖,微心型,木质,内含种子
1 ~ 2 粒,种皮鲜红色。花期 3—4 月,果熟期 9—
11 月。凹叶厚朴萌蘖较多,特别是主干折断后,
会形成灌木。
3. 4 适应性和抗逆性
凹叶厚朴优良无性系喜欢高山海拔 500 ~
1 500 m冷凉湿润气候,幼苗期海拔低生长得快,
成苗海拔高生长得快,但 1 700 m以上,种子不成
熟。凹叶厚朴生长在海拔 500 m左右,幼苗期喜欢
半阴、半阳,成苗期喜欢光照充足。土壤中性、微
酸性砂壤土,忌粘重土壤。扦插苗定植后第 4 ~ 5
年就能开花结果,也进入凹叶厚朴快速生长期。采
取的凹叶厚朴优良无性系种子要湿沙贮藏,干燥后
会显著降低发芽能力,低温层积 5 天左右能有效地
解除种子的休眠,发芽适温为 20 ~ 25 ℃。洪塘营
10 号和洪塘营 7 号优良无性系耐旱,耐寒,耐瘠
薄,抗病性较强,但丰产栽培宜选择海拔 500 m以
上的山地,要求土壤深厚,透气性较好。
4 结论与讨论
(1)通过分析凹叶厚朴树高、胸径、树皮厚
度和厚朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等主要活性成分
含量,经过优良单株初选、复选和优良无性系决
选,选育出高产、高含量活性成分洪塘营 10 号和
洪塘营 7 号 2 个凹叶厚朴优良无性系。
(2)洪塘营 10 号优良无性系厚朴总酚含量较
高。定植后第 11 年,每 667 m2 产厚朴皮鲜质量
3 404 kg,折算 667 m2 产干皮质量 1 531. 8 kg,比
对照高出 79. 68%。其筒朴的厚朴酚含量 3. 44%,
和厚朴酚含量为 4. 48%,总酚含量为 7. 92%,分
别比对照高 117. 72%、61. 15%和 81. 65%。
(3)洪塘营 7 号优良无性系厚朴皮产量较高。
定植后第 11 年,每 667 m2 产厚朴皮鲜质量
3 729. 6 kg,折算 667 m2 产干皮质量 1 678. 3 kg,
比对照高出 96. 84%。其筒朴的厚朴酚含量
2. 40%,和厚朴酚含量为 4. 38%,总酚含量为
6. 78%,分 别 比 对 照 高 51. 90%、 57. 55% 和
55. 50%。
(4)凹叶厚朴常规的繁殖方法为种子繁殖,
后代变异大,林分参差不齐,单位面积厚朴皮产量
和主要活性成分含量低,品质差[15]。因此,营建
凹叶厚朴优良无性系丰产林,宜采用扦插苗或嫁接
苗造林,并实施无公害栽培技术,以提高厚朴皮
品质。
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