全 文 :菘蓝不同种质生长特性及其与单株产量的
相关性分析
郭巧生1,陈宇航1,闫相伟1,田汉卿2,邓乔华2,郭剑英2,管成忠2
(1.南京农业大学 中药材研究所,江苏 南京 210095;
2.广州白云山和记黄埔中药有限公司,广东 广州 510515)
[摘要] 目的:通过对菘蓝种质生长特性及其与单株产量相关性进行分析,明确构成菘蓝根及叶产量的关键性状,以期
为菘蓝高产栽培及育种提供理论依据。方法:采用田间小区试验,定期采样测定,结合相关及通径分析方法对菘蓝种质主要
形态学性状与单株产量的关系进行统计分析。结果:菘蓝种质生长特性基本趋于一致;以根长、单株叶片数对单株产量影响
较大;各种质叶及根部产量存在一定差异。结论:对菘蓝种质进行丰产选育时,应重点考虑根长及单株叶片数,同时兼顾对叶
长较长和叶宽较窄株系的选择。
[关键词] 菘蓝;生长特性;单株产量;相关分析;通径分析
[收稿日期] 20081105
[基金项目] 国家发改委中药材扶持资金项目(20042911)
[通信作者] 郭巧生,Tel:(025)84396591,Email:gqs@njau.edu.
cn
板蓝根是我国常用中药材,来源于十字花科植
物菘蓝 IsatisindigoticaFort.的干燥根。板蓝根味
苦、性寒,具有清热解毒,凉血利咽的功效[1];药理
研究表明,板蓝根具有多种抗菌[2]、抗病毒成
分[35]、可增强机体免疫力,并能防止 SARS的流
行[6];在临床上多用于流行性感冒、流行性腮腺炎、
慢性咽炎、风热感冒等[7]。它是板蓝根颗粒、复方
板蓝根颗粒等多种中成药及板蓝根凉茶的主要原
料。近年来,随着人民消费水平及保健意识的提高,
市场上对板蓝根药材需求量日趋增大,各地开始广
泛引种栽培。然而各地区由于地理环境及栽培管理
的不同,导致药材在产量和质量上存在较大差异,不
能保证药材质量。为此本研究从全国共收集了13
份菘蓝种质材料,并进行了田间比较试验,对其生长
特性及其与单株产量相关性进行研究,以期为菘蓝
规范化生产基地高产栽培及优质种质筛选提供理论
参考。
1 材料
供试菘蓝种质资源共13份,均为2007年5月
采收,由南京农业大学中药材研究所郭巧生教授鉴
定,均为十字花科植物菘蓝 I.indigotica的短角果
(生产上习称种子)。
2 方法
试验于2007年6月至2007年11月在安徽省
阜阳白云山和记黄埔中药有限公司试验田内进行,
试验田以沙壤土为主,肥力中等。共设39个试验小
区,小区面积2m×21m,每份菘蓝种质3次重复,
随机区组排列,试验材料于2007年6月24日播种,
7月1日出苗。行距25cm,株距7cm。小区间距
40cm,沟深30cm,四周设1m宽保护行。播种前按
有机复合肥45×103kg·hm-2分小区一次性施入
土壤。各小区栽培管理措施一致。于2007年8月
24日至2007年11月5日每10d随机在各小区选
取生长一致的菘蓝 3株,分别测定主根长、根直径
(用游标卡尺测量主根距地面5~10cm处)、叶长、
叶宽(选取地上部成熟叶3片,分别测量叶片长、宽
的最长距离)、单株叶片数及各器官干重,2007年11
月5日测定各小区叶及根部鲜重产量,将鲜品分批
次于 70℃烘至恒重,测定叶及根干重。用 SPSS
130软件和Excel软件对2007年11月5日采样数
据进行相关分析及通径分析,并对产量数据进行方
差分析及差异显著性检验。
3 结果与分析
3.1 菘蓝种质地上部生长动态分析 菘蓝种质叶
长和叶宽生长动态过程中,均呈现“先快后慢”的变
化趋势,见图1,2。各种质植株叶长除安徽临泉增
长速率较缓外,其余均在出苗后55~66d平均生长
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速率最大,其中河南方城叶长生长速率最高,达
052cm/d/株;而叶宽除河南洛阳和山东临驹增加
速率较慢外、其余种质在出苗后55~66d平均生长
速率达最大,叶宽生长速率最快为安徽李兴 008
cm/d/株。随着生育进程的推进,菘蓝各种质植株
叶长和叶宽增加逐渐放缓,至出苗后128d基本达
到一生中最大值,以河南洛阳叶片最长,达 2532
cm,最短为安徽临泉仅为2021cm;叶宽以安徽亳
州四倍体最长,达636cm,最短是河南社旗仅482
cm。
图1 菘蓝种质叶长生长动态
图2 菘蓝种质叶宽生长动态
菘蓝种质在单株叶片数及叶干重的动态积累变
化中,均呈“先慢后快”逐渐增长的变化趋势,见图
3,4。在出苗后55~97d,其单株叶片数增加较为缓
慢,到出苗后97d,菘蓝种质单株叶片数基本维持在
100片/株左右;随后植株叶片数开始迅速增长,从
出苗后97~128d,各种质单株叶片数平均增长速率
达最大,其中以甘肃陇西叶片数增长最快,达038
片/d/株;至出苗后128d,菘蓝各种质单株叶片数基
本达到最高值,以安徽李兴单株叶片数最多,为
232片/株,最少为江苏灌南仅 149片/株。菘蓝
种质叶干重在出苗后 55~117d其积累速率均较
低,从出苗后117~128d,单株叶片干重积累速率除
河南洛阳和江苏灌南外均明显加快,其中以亳州四
倍体积累速率最快,达046g/d/株,至出苗后128
d,各种质单株干重均达一生中最大值,其中亳州四
倍体叶片干重最大,达79g/株,而叶片干重最小的
江苏灌南仅364g/株。
图3 菘蓝种质叶片数生长动态
图4 菘蓝种质叶片干重增长动态
3.2 菘蓝种质地下部及全株干重生长动态分析
菘蓝种质主根长和主根直径生长动态基本相似,均
呈“先快后慢”的变化趋势,见图5,6。各菘蓝种质
除安徽临泉、河南洛阳和亳州四倍体外,其余种质主
根长均在出苗后55~66d出现增长速率的高峰,其
中以山西临汾日增长速率最快,达071cm·d-1·
株 -1;从出苗后66~128d各种质主根长增长速率
放缓;而各种质主根直径的增长速率在出苗后55~
66d亦呈现较快增长,以河南社旗增长最快,达
002cm·d-1·株 -1;至出苗后128d,板蓝根种质
的主根长及根直径生长积累量均达最大值,主根长
以甘肃陇西最长,为3112cm/株,安徽亳州最短,
仅2407cm/株;主根直径以安徽李兴最粗,达101
cm/株,江苏灌南仅086cm/株,最细。
菘蓝种质根干重及全株干重的积累动态均呈
“先慢后快”的逐渐增加的动态趋势,见图7,8。在
出苗后55~117d,菘蓝种质根干重及全株干重平均
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图5 菘蓝种质主根长生长动态
图6 菘蓝种质主根直径增长动态
图7 菘蓝种质根干重增长动态
图8 菘蓝种质全株干重增长动态
日积累速率基本维持在较低水平;从出苗后117~
128d,其积累速率均明显加快,此期根干重及全株
干重日积累率均以甘肃陇西日积累率最大,分别
091,113g·d-1·株 -1;至出苗后128d,板蓝根
种质植株根干重和全株干重总积累量均达最高值,
其中甘肃陇西根干重最大,为1302g/株,而江苏灌
南最小仅73g/株;全株干重以甘肃陇西最高,达
1964g/株,江苏灌南最低仅为1094g/株。
3.3 菘蓝形态学性状间相关分析 菘蓝形态学性
状间存在一定程度地相关性,单株根干重与叶片数
(r=0747)、主根长(r=0729)呈极显著正相关;叶
宽与叶干重(r=0580)呈显著正相关,与叶长(r=
0420)、根长(r=0331)无显著正相关性,而与叶
片数(r=-0107)、单株根干重(r=-0149)及根
宽(r=-0048)呈不显著负相关,见表1。
3.4 菘蓝形态学性状与根干重间的通径分析 菘
蓝各性状对根干重直接通径系数大小依次为叶长
(0410)>叶干重(0357)>根宽(0310)>根长
(0286)>叶片数(0163)>叶宽(-0591)。叶片
数与根干重相关系数最大(0747),但通径分析显
示其对根干重直接作用不如根长,其主要通过叶干
重、根宽及根长的间接作用来实现对根干重正效应。
叶长对单株产量直接通径系数最大(0410),根宽
和根长对单株根干重直接作用也较大,分别为
0310,0286;而叶宽对根干重直接通径系数为负值
(-0591),并通过叶片数 (-0018)和根宽
(-0015)对单株产量产生负效应见表2。
3.5 菘蓝种质产量统计分析 菘蓝叶鲜重产量安
徽亳州四倍体、河南洛阳与山西临汾存在显著差异,
而与其他种质无显著差异;以亳州四倍体最高,达
395kg,山西临汾最低,仅195kg。各种质叶干重
产量无显著差异,亳州四倍体最高062kg,山西临
汾最少为027kg;菘蓝种质叶片折干率无显著差
异,基本维持在1270% ~1899%。菘蓝根鲜重以
河南洛阳最高,达283kg,并与山西临汾存在显著
差异,而与其他种质差异不显著;根干重安徽阮桥、
山东临驹与山西临汾存在差异显著,以安徽阮桥根
干重产量最高112kg,山西临汾最小仅043kg;菘
蓝种 质 根 折 干 率 无 显 著 差 异,基 本 维 持 在
2836%~4233%,见表3。
4 讨论
4.1 菘蓝种质生长特征分析 本研究所收集的13
份菘蓝种质在生长动态上基本趋于一致,在出苗后
55~66d(即8月底至9月初),菘蓝种质叶长、叶
宽、根长及根径的生长速率均较快;而此期单株叶片
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表1 菘蓝形态学性状相关系数
性状 叶宽 叶长 叶片数 叶干重 根宽 根长 根干重
叶宽 1
叶长 0420 1
叶片数 -0107 0126 1
叶干重 05802) 0125 0442 1
根宽 -0048 0193 0528 0530 1
根长 0331 0027 0513 0333 0127 1
根干重 -0149 0294 07471) 0398 07291) 0344 1
注:r005=0553;r001=0684;1)代表极显著相关;2)代表显著相关。
表2 菘蓝形态学性状与根干重间的通径系数
性状 直接通径系数
间接通径系数
叶宽
x1→y
叶长
x2→y
叶片数
x3→y
叶干重
x4→y
根宽
x5→y
根长
x6→y
总和
叶宽x1 -0591 0172 -0018 0207 -0015 0095 0441
叶长x2 0410 -0248 0021 0045 0060 0008 -0114
叶片数x3 0163 0063 0052 0158 0168 0147 0588
叶干重x4 0357 -0342 0051 0072 0164 0095 0008
根宽x5 0310 0028 0079 0086 0189 0036 0418
根长x6 0286 -0196 0011 0084 0119 0039 0057
注:R2=0776,Pe=0224。
表3 小区(42m2)菘蓝叶片及根部产量统计(n=3)
材料来源 叶鲜重/kg 叶干重/kg 折干率/% 根鲜重/kg 根干重/kg 折干率/%
甘肃陇西 248ab 047a 1893a 213abc 090abc 4225a
河南社旗 277ab 052a 1880a 210abc 080abc 3817a
山东临驹 320ab 051a 1583a 247ab 101ab 4088a
河南桐柏 208b 032a 1544a 215abc 071abc 3295a
安徽李兴 273ab 034a 1226a 245ab 095abc 3878a
安徽亳州 315ab 052a 1651a 243ab 083abc 3418a
安徽临泉 237ab 045a 1899a 205abc 067abc 3285a
安徽阮桥 272ab 035a 1270a 265ab 112a 4233a
山西临汾 195b 027a 1402a 183bc 043c 2836a
河南洛阳 393a 057a 1460a 283a 085abc 3012a
河南方城 287ab 047a 1628a 257ab 084abc 3279a
安徽亳州四倍体 395a 062a 1572a 227abc 082abc 3699a
江苏灌南 312ab 054a 1743a 258ab 076abc 2923a
注:差异显著性分析取α=005水平,同一列不含相同上标字母者为差异显著。
数、叶干重、根干重及全株干重增长速率较为缓慢,
这段时期植株均表现较强生长势,但干物质积累量
相对较少,应加强田间肥水调控,以促进各生长指标
均衡发展;从出苗后66~117d(即9月中旬至10
月中旬)菘蓝各形态指标生长及干物质积累较缓
慢,但在出苗后117~128d(即10月中下旬至11月
初)菘蓝种质地上部单株叶片数、叶片干重、根干重
及全株干重开始快速增加;单株叶片数的增加说明
其主要受自身基因控制,不受外界环境影响;而叶片
及根部干物质的快速积累表明此期应为菘蓝形成高
产的关键期。总体来看,在营养生长前期,即从播种
到9月上中旬,菘蓝种质由于田间通风透光良好,地
上部叶片光合面积快速建成,随后将其产生的大量
有机物运输到根部促进其快速生长,植株展现较强
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生长势;而到后期(即10月下旬到11月上旬),随
着太阳辐射强度降低,外界气温下降,叶片光合速率
减弱及地上部同化物大量往根部运输,植株地上部
性状生长变缓,而根部干物质积累增幅呈快速上升
趋势。
4.2 菘蓝形态学性状与单株产量的相关性 对菘
蓝形态学性状间相关及通径分析表明,主根长及单
株叶片数对单株产量影响较大,因此在系统选育菘
蓝高产株系时,应重点考虑以上2个指标,同时兼
顾对叶片数较多,叶长较长及叶宽较窄菘蓝种质的
选择。
4.3 菘蓝种质产量性状的分析 本结果可知菘蓝
不同种质在叶片及根部产量上存在一定差异。根
产量以安徽阮桥产量最高,山东临驹、甘肃陇西、
安徽李兴根部产量也较高,安徽亳州四倍体板蓝
根虽叶片产量最高,但根部产量较低,并未因染色
体加倍而表现出较好的丰产特性;而安徽阮桥由
于来自本地,虽单株外观性状并不突出,但其内在
基因型经过长期栽培驯化,以基本适应当地气候
条件,从而表现出较高的群体丰产性。同时作者
还发现在当年10月底至11月初,河南桐柏和安徽
李兴2个种质地上部叶片均受蚜虫和少量菜青虫
危害,导致叶片干重严重减产,影响植株正常生
长。对菘蓝种质丰产株系进行系统选育时,仅针
对外观性状、产量因素及对环境适应性而言,可重
点从安徽阮桥、甘肃陇西及山东临驹中筛选具有
良好丰产性状的株系加以利用改良。
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Contrastofgrowthcharacteristicsofdifferentgermplasmand
correlationbetweenmorphologicandindividualyieldofIsatisindigotica
GUOQiaosheng1,CHENYuhang1,YANXiangwei1,TIANHanqing2,DENGQiaohua2,GUOJianying2,GUANChengzong2
(1.InstituteofChineseMedicinalMaterials,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China;
2.HutchisonWhampoaGuangzhouBaiyunshanChineseMedicineCo.Ltd.,Guangzhou510515,China)
[Abstract] Objective:Tostudythegrowthcharacteristicsofdiferentgermplasmandanalyzethecorelationbetweenmorpho
logicandindividualyieldofIsatisindigotica.Method:Theplantingsampleswerecolectedduringthegrowthperiod,morphological
characteristicsandrootyieldperplantin13germplasmofI.indigoticafromaloverthecountryweredeterminedbycorelationand
pathanalysis.Result:ThegrowthcharacteristicsofvariousI.indigoticagermplasmwereconsistent.Thediferenceofmorphological
characteristicsandrootyieldwithvariousgermplasmweresignificant.Therootyieldperplantwaspositivelycorelatedtothemainroot
lengthandthenumberofindividualplantleaves.Conclusion:Thenumberofleavesperplantandrootlengthareselectedforhigh
yieldlines,meanwhile,leaflengthandleafdiameterareimportantfactorsforbreedinghighyieldlinesaswel.
[Keywords] Isatisindigotic;growthcharacteristics;rootyieldperplant;corelationanalysis;pathanalysis
[责任编辑 吕冬梅]
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