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Contrast of growth characteristics of different germplasm and correlation between morphologic and individual yield of Isatis indigotica

菘蓝不同种质生长特性及其与单株产量的相关性分析



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] 20081105
[基金项目] 国家发改委中药材扶持资金项目(20042911)
[通信作者] 郭巧生,Tel:(025)84396591,Email: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[35]、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×21m,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45×103kg·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
130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
052cm/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 008
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 2532
cm,最短为安徽临泉仅为2021cm;叶宽以安徽亳
州四倍体最长,达636cm,最短是河南社旗仅482
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
100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038
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
232片/株,最少为江苏灌南仅 149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046g/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79g/株,而叶片干重最小的
江苏灌南仅364g/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071cm·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
002cm·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3112cm/株,安徽亳州最短,
仅2407cm/株;主根直径以安徽李兴最粗,达101
cm/株,江苏灌南仅086cm/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
091,113g·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1302g/株,而江苏灌
南最小仅73g/株;全株干重以甘肃陇西最高,达
1964g/株,江苏灌南最低仅为1094g/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=0747)、主根长(r=0729)呈极显著正相关;叶
宽与叶干重(r=0580)呈显著正相关,与叶长(r=
0420)、根长(r=0331)无显著正相关性,而与叶
片数(r=-0107)、单株根干重(r=-0149)及根
宽(r=-0048)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
(0410)>叶干重(0357)>根宽(0310)>根长
(0286)>叶片数(0163)>叶宽(-0591)。叶片
数与根干重相关系数最大(0747),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(0410),根宽
和根长对单株根干重直接作用也较大,分别为
0310,0286;而叶宽对根干重直接通径系数为负值
(-0591),并通过叶片数 (-0018)和根宽
(-0015)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
395kg,山西临汾最低,仅195kg。各种质叶干重
产量无显著差异,亳州四倍体最高062kg,山西临
汾最少为027kg;菘蓝种质叶片折干率无显著差
异,基本维持在1270% ~1899%。菘蓝根鲜重以
河南洛阳最高,达283kg,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112kg,山西临汾最小仅043kg;菘
蓝种 质 根 折 干 率 无 显 著 差 异,基 本 维 持 在
2836%~4233%,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  0420 1          
叶片数 -0107 0126 1        
叶干重 05802) 0125 0442 1      
根宽  -0048 0193 0528 0530 1    
根长  0331 0027 0513 0333 0127 1  
根干重 -0149 0294 07471) 0398 07291) 0344 1
  注:r005=0553;r001=0684;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 -0591   0172 -0018 0207 -0015 0095 0441
叶长x2 0410 -0248   0021 0045 0060 0008 -0114
叶片数x3 0163 0063 0052   0158 0168 0147 0588
叶干重x4 0357 -0342 0051 0072   0164 0095 0008
根宽x5 0310 0028 0079 0086 0189   0036 0418
根长x6 0286 -0196 0011 0084 0119 0039   0057
  注:R2=0776,Pe=0224。
表3 小区(42m2)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 248ab 047a 1893a 213abc 090abc 4225a
河南社旗 277ab 052a 1880a 210abc 080abc 3817a
山东临驹 320ab 051a 1583a 247ab 101ab 4088a
河南桐柏 208b 032a 1544a 215abc 071abc 3295a
安徽李兴 273ab 034a 1226a 245ab 095abc 3878a
安徽亳州 315ab 052a 1651a 243ab 083abc 3418a
安徽临泉 237ab 045a 1899a 205abc 067abc 3285a
安徽阮桥 272ab 035a 1270a 265ab 112a 4233a
山西临汾 195b 027a 1402a 183bc 043c 2836a
河南洛阳 393a 057a 1460a 283a 085abc 3012a
河南方城 287ab 047a 1628a 257ab 084abc 3279a
安徽亳州四倍体 395a 062a 1572a 227abc 082abc 3699a
江苏灌南 312ab 054a 1743a 258ab 076abc 2923a
  注:差异显著性分析取α=005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,leaflengthandleafdiameterareimportantfactorsforbreedinghighyieldlinesaswel.
[Keywords] Isatisindigotic;growthcharacteristics;rootyieldperplant;corelationanalysis;pathanalysis
[责任编辑 吕冬梅]
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