王維剛,王芃,李曉琳,李茂星*,顏嵐
1.聯(lián)勤保障部隊第九四〇醫(yī)院臨床藥學科 甘肅省高原藥學行業(yè)技術中心,甘肅 蘭州 730050;2.甘肅中醫(yī)藥大學 藥學院,甘肅 蘭州 730000
獨一味原植物為唇形科獨一味屬植物獨一味Lamiophlomis rotata(Benth.)Kudo,別名巴拉努努、吉布孜、野秦艽、大巴、打布巴等[1-2]。其味苦,性微寒,有小毒,具有鎮(zhèn)痛抗炎、止血、抗腫瘤、抗焦慮等藥理作用[3-6],可用于治療血瘀痛經、崩漏、關節(jié)積黃水、跌打筋骨損傷、閃腰挫氣等,是我國藏族、蒙古族、納西族等常用的民間草藥之一。獨一味最早記載于我國藏醫(yī)藥學古典名著之一《月王藥診》,在《四部醫(yī)典》與《晶珠本草》中也有記載[7]。1978 年,西藏自治區(qū)、青海省、四川省、甘肅省、云南省、新疆維吾爾自治區(qū)將獨一味藥材納入藏藥標準,1979 年又載入《四川中藥志》中。隨著獨一味產品的不斷開發(fā),為了規(guī)范獨一味及其產品的使用,自1995 年原中華人民共和國衛(wèi)生部將其納入《中華人民共和國衛(wèi)生部藥品標準·藏藥》起,獨一味又作為國家標準陸續(xù)載入《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)2000、2005、2010、2015、2020 年版[8-11]。通過檢索國家藥品監(jiān)督管理局網站發(fā)現(xiàn),獨一味已被制成顆粒、膠囊、軟膠囊、分散片、泡騰片、咀嚼片、滴丸等多種劑型上市使用,其中獨一味片和獨一味膠囊分別于1995年和2000 年起載入《中國藥典》。近年來,隨著對獨一味化學成分、藥理活性及新劑型等研究的不斷深入,獨一味在臨床得到越來越廣泛的應用,但由于過度依賴野生資源,導致野生獨一味資源處于嚴重瀕危的現(xiàn)狀,主要依靠野生資源來提供藥源的模式已不可持續(xù)[12-15]。但獨一味種子萌發(fā)率低、幼苗成活率低、越冬率低、栽培周期長等問題嚴重制約其栽培規(guī)模的快速發(fā)展,建立獨一味規(guī)范化、生態(tài)化的栽培技術體系已迫在眉睫?;诖?,本文整理了獨一味的種子休眠及處理、育苗方法和栽培管理要點等方面的文獻,以期為建立規(guī)范的獨一味栽培體系提供參考。
獨一味在我國西部高海拔地區(qū)分布廣泛,主要分布于西藏大部分地區(qū)及四川、青海和甘肅地區(qū)的高山草原與碎石灘中[16-17],主要分布地區(qū)及資源現(xiàn)狀見表1。
表1 野生獨一味資源分布及現(xiàn)狀
獨一味適宜生長區(qū)域的研究為其中藥材規(guī)范化種植(GAP)栽培選址及生境保護提供了指導,對獨一味野生資源保護意義重大。李燕等[18]通過實地樣方調查與地理信息系統(tǒng)(GIS)等多種研究方法相結合,分析發(fā)現(xiàn)獨一味在甘南藏族自治州適宜生長地區(qū)主要為瑪曲地區(qū)退化性石質高山草甸、河灘地或強度風化的碎石灘上。周傳猛等[19]根據(jù)熵權法模糊物元模型,利用ArcGIS 平臺確定青藏高原地區(qū)獨一味生態(tài)適宜性生長區(qū)主要集中在青藏高原及其邊緣等高原氣候區(qū),這些地區(qū)具有高寒、干旱、日照時數(shù)長、晝夜溫差極大等特點。其中,最佳相似區(qū)域包括西藏山南、昌都、那曲,青海玉樹、果洛及海北的祁連縣等地區(qū),甘肅南部的甘南,四川甘孜州、阿壩州等地區(qū),云南西北部的迪慶、香格里拉等地區(qū);高相似區(qū)域包括西藏山南地區(qū)中部和北部、日喀則地區(qū)大部、那曲地區(qū)中部、林芝地區(qū)北部、拉薩等地區(qū),青海格爾木西南部、海西州東部及北部地區(qū)、海北州西南部等,甘肅武威的天祝等,四川的阿壩州東南部、甘孜州南部、雅安、涼山部分地區(qū)等,云南維西等地區(qū)。祝聰?shù)萚20]通過3S 技術確定了四川省獨一味適宜區(qū)主要為阿壩縣、理塘縣等20 個縣,適宜區(qū)總面積約135 200 hm2,占區(qū)域總面積的0.71%。
根據(jù)獨一味的自然分布區(qū)域、生境特征及對其適宜生長區(qū)域的分析研究,人工種植試驗地區(qū)均選擇高海拔、晝夜溫差大、年均氣溫低的高原地區(qū)。試驗地信息見表2。
表2 獨一味人工種植試驗地信息
獨一味種子具有休眠特性,不經處理的種子發(fā)芽率低,且貯藏時間越長發(fā)芽率越低,這成為獨一味實現(xiàn)人工栽培的關鍵制約因素。
種子休眠包括由胚自身形態(tài)發(fā)育未完成、存在萌發(fā)抑制物質或缺少必要激素等引起的內源因素休眠和胚以外各組織(種皮、胚乳和胚的附屬物等)導致種子不透水、不透氣等引起的外源因素休眠兩大類[26]。研究表明,獨一味種子外種皮和內種皮的透水性良好,說明獨一味種子休眠不是由種皮透水性差而引起;使用獨一味種子的石油醚、乙酸乙酯和甲醇等溶劑浸提液處理白菜種子,可不同程度地抑制其發(fā)芽率及胚根生長,而單獨使用有機溶劑處理并不會出現(xiàn)該抑制作用,說明獨一味種子中存在某些萌發(fā)抑制物質,而采用赤霉素處理可明顯提高種子的發(fā)芽率,說明獨一味種子由于萌發(fā)抑制物質過多、促進物質不足而導致激素失衡,引起種子生理休眠[27]。因此,可以降低內源抑制物質含量及活性水平,或提高萌發(fā)促進物質與內源抑制物質比值,通過調節(jié)激素水平來打破種子生理休眠。
研究表明,通過溫度、光照條件及種子的干預處理(如赤霉素、牛糞水、高錳酸鉀、青稞提取液等浸種)及田間覆蓋等方法處理后,均可明顯促進獨一味種子的萌發(fā)[12-15,28-31]。羅桂花等[14]發(fā)現(xiàn),最佳的培養(yǎng)條件為黑暗環(huán)境培養(yǎng),溫度25 ℃,50 mg·L–1赤霉素浸種24 h,種子千粒質量5.03 g 情況下,發(fā)芽率達到90.67%,發(fā)芽勢為80.00%[13]。胡瑩瑩等[28]發(fā)現(xiàn),獨一味種子屬中溫萌發(fā)型,在20~25 ℃下適宜萌發(fā),而高溫和低溫明顯抑制其萌發(fā),但光照條件下種子發(fā)芽率高于黑暗條件,這與羅桂花等[14]的研究結果不符。
胡宇等[29]研究表明,獨一味種子依次經0.1%的高錳酸鉀溶液清洗消毒、50 mg·L–1的赤霉素溶液連續(xù)浸泡和0.1%的高錳酸鉀溶液再次殺菌消毒處理,可將種子的萌發(fā)率從不經處理的36%提升至84%,大大提高獨一味人工種植的成功率。王改花等[15]研究發(fā)現(xiàn),不同萌發(fā)促進物質處理對獨一味種子萌發(fā)具有一定的促進和抑制作用,其中0.07%的高錳酸鉀溶液、200 mg·L–1的赤霉素溶液處理獨一味種子時,累計發(fā)芽率達到70%以上;隨著細胞分裂素濃度的升高,累計發(fā)芽率呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,體積分數(shù)為0.1%時,累計發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別為86.67%和66.67%;而萘乙酸體積分數(shù)為0.1%時,累計發(fā)芽率與對照組相同,其他濃度下均表現(xiàn)為抑制作用;用0.09 g·mL–1牛糞水浸液處理的獨一味種子的累計發(fā)芽率、發(fā)芽勢均最高,分別達到93.33%和80.00%。此外,還有研究表明,青稞水提液[12]及醇提液[30]對獨一味種子具有感化作用,1.5 h水浸提液最有利于獨一味種子的萌發(fā),發(fā)芽率為36.67%,發(fā)芽勢為27.79%,胚芽長度為29.80 mm,分別比對照組提高了11.34%、68.94%和4.40 mm;40%青稞根系醇提液處理的獨一味的發(fā)芽率和胚芽長度最高,分別為42.00%和44.80 mm,相比對照組分別提高了9.33%和17.8 mm,且變異系數(shù)變化小,有利于種子的萌發(fā)[12,31]。
以上研究表明,適當體積分數(shù)青稞提取液、赤霉素、細胞分裂素、萘乙酸處理均可促進獨一味種子萌發(fā),但其效果明顯弱于王改花等[15]報道的0.09 g·mL–1牛糞水浸液處理,實際生產中,推薦使用0.09 g·mL–1牛糞水浸液進行種子處理。
3.1.1 選地與整地 獨一味分布在高原、高海拔地區(qū)的退化旱生生境,氣候特征為高寒缺氧、晝夜溫差大,最佳生長年均氣溫為1.93 ℃,年降水量為480.5 mm,地表土壤環(huán)境多為干旱地偏堿性環(huán)境;喜強光,有明顯伴生植物,在退化性石質高山草甸、河灘地或強風化的碎石灘上分布較多。獨一味生長坡度為緩坡(5°~15°),坡向為向陽坡[17,20,31]。故選擇平均海拔3000 m 以上,晝夜溫差大,年平均氣溫低,降水量低,高寒陰濕區(qū)的高山陽坡、晚陽坡草甸、河灘草甸等作為人工栽培地[16,21-23,25]。
選擇不積水的地塊,做高20 cm、寬50 cm 的陽畦,將表層土壤翻起,打碎土塊,去除雜物。每667 m2施入完全腐熟的有機肥1500~2000 kg;土壤較貧瘠相應增加施肥量[24]。育苗前15 d 育肥土壤,翻起表層土壤,待清除雜草等雜質后每平方米施入腐熟的農家肥5 kg、磷酸二銨50~60 g、50%辛硫磷0.3 g,混合均勻。當土壤墑情較干燥時,還需再施放基肥后灌水保墑[31]。
3.1.2 播種及種植模式 田間育苗應根據(jù)地區(qū)環(huán)境不同而有所差異,一般在4—6 月,即土壤解凍后進行播種,隨海拔升高,播種期逐漸向后推移,幼苗苗齡應控制在60~90 d[24-25,31]。若晝夜溫差大,可考慮在播種后覆膜處理[31]。獨一味種子子葉肥厚,種子頂土能力弱,播種深度以不見浮子為度,稍加鎮(zhèn)壓。直播密度控制在60~90粒/m2,播種量1.5 kg·hm–2左右。當土壤墑情較差時,適當加大播種量,適當深播[25],也可通過覆膜保濕以增加其出苗率。
何淑玲等[21]發(fā)現(xiàn),全膜覆土穴播及配施坡縷石可以促進主根的伸長加粗,其中全黑膜覆土穴播及配施3000 kg·hm–2坡縷石處理效果最佳,主根長、根徑和產量比全黑膜不施坡縷石分別增加20.65%、46.80%和58.68%,且獨一味素、獨一味黃酮、槲皮素和木犀草素等主成分含量也顯著增加。此外,獨一味間作藏木香既錯開旺盛生長期,又可以為獨一味提供陰涼的生長環(huán)境,可顯著提高獨一味的出苗率和成活率[22]。
在溫室中進行容器育苗能夠擺脫季節(jié)限制,可根據(jù)生產規(guī)模的需求,每年分多次進行育苗,同時也有利于規(guī)避霜凍、旱澇等自然災害,提高育苗成活率。
3.2.1 營養(yǎng)缽育苗 將除去雜草并加入腐熟農家肥的土壤裝入直徑5 cm、高6 cm 的營養(yǎng)缽中,放入種子2~3 粒,覆土厚度0.3 cm,擺放在做好的陽畦內或苗床上,覆蓋薄膜,且每隔3 d 在傍晚時噴水處理,保持營養(yǎng)缽內濕潤,進行營養(yǎng)缽育苗[24-25]。
3.2.2 漂浮育苗法 取育苗盤,消毒滅菌,將含草炭和珍珠巖(7∶3)的育苗基質裝入育苗盤中,播入經赤霉素浸泡24 h 的獨一味種子,將育苗盤置于加水的育苗池或育苗盆中培養(yǎng),培養(yǎng)溫度為20~25 ℃,相對濕度為10%~80%。出苗后,往育苗池或育苗盆中添加肥料(碳酸氫銨、磷酸鈣和硫酸鉀)至氮、磷、鉀各元素質量濃度分別為150~250、10~40、200~300 g·L–1,每10 d添加1次。當獨一味株高達到1~2 cm時,進行間苗和補苗。培養(yǎng)期間修剪葉片及根系,待真葉長出后,將子葉剪去1/2面積;播種45 d時,去除伸出育苗盤的部分根;播種后60 d,剪去子葉,控制伸出育苗盤的根須根長5~10 cm。培養(yǎng)至獨一味苗的地上部分高2~3 cm,地下部分長5~10 cm[32]。該方法不僅操作簡便、耗時短、成本低,而且培育的種苗生長快、整齊健壯,具有良好的經濟效益。
3.2.3 離體快速繁殖法 人工仿野生栽培不成熟的條件下,開發(fā)高萌發(fā)率、抗病性強、低成本的離體快速繁殖技術對實現(xiàn)獨一味的工廠化繁殖及野生資源保護具有重要意義。林忠全[33]采用冷灌裝方式制備誘導增殖培養(yǎng)基,有效減少營養(yǎng)元素的流失,經該誘導培養(yǎng)基培養(yǎng)的獨一味繁殖率高達90%,且植株變異率低,植株結構完整、健壯度好。徐文華等[34]將獨一味無菌苗經愈傷組織誘導、芽誘導、芽增殖、生根誘導及煉苗即得到正常獨一味植株。該方法克服了獨一味育苗周期過長、繁殖系數(shù)低的問題,提供了一種可行的工廠化快速育苗方法。楊華等[35]研發(fā)了一種一步成苗培養(yǎng)基,不需要轉接分化培養(yǎng)基,極大地簡化了離體快速繁殖的步驟,且縮短了培養(yǎng)周期,重復性好、成苗率高。陳子萱等[36]將滅菌處理后的獨一味種子,經暗培養(yǎng)和光培養(yǎng)2個階段,快速得到獨一味無菌苗,后經叢生芽誘導和繼代培養(yǎng)進行快速繁殖,采用該法培養(yǎng)不僅耗時短、誘導率高、可快速繁殖得到獨一味無菌苗,而且適用于獨一味野生種子,對獨一味的開發(fā)利用及分子生物學研究具有積極意義(表3)。
表3 獨一味離體快速繁殖
選擇6 月下旬至7 月下旬陰雨天移栽獨一味種苗,也有研究表明,在4月上中旬至8月下旬一直可移栽[24-25]。最好在幼苗新根萌發(fā)之前、土壤解凍后盡早移栽,早移栽根系較短、緩苗快、成活率高[24]。在移栽前8~10 d 揭去棚膜或地膜,使其自然生長,進行煉苗[31],選擇健壯、無病蟲、無感染、真葉1~2片的優(yōu)質種苗進行移栽。移栽時土壤濕潤為好[25],移栽前應根據(jù)移栽地的土壤墑情和天氣情況澆1 次透水[31]。選擇陰天或下午光照強度減弱時進行移栽,移栽時若光照較強,則會灼傷幼苗葉片而導致緩苗期延長和死苗現(xiàn)象。行距20 cm、株距15 cm,平栽、壟栽保苗密度為2萬株/667 m2左右[25]。
移栽20 d 后開始陸續(xù)緩苗,視幼苗稠密情況進行間苗和補苗,一般1穴只留1~2株健壯苗,而間出苗則可移栽至缺苗穴進行補苗[24-25,31]。獨一味移栽后,若雜草生長迅速,存在嚴重爭肥、爭水及爭光現(xiàn)象時,需適當除草。而封壟后,無需再除草[24-25]。
獨一味產區(qū)要求降水量較多,降水量少時可視情況進行灌溉來防旱。移栽地0~20 cm 土層中含水量低于120 g·kg–1時需要灌水[25],此外,入冬前如果土壤較為干旱,可在9—10 月澆透土壤,進行冬灌[24]。除了灌溉防旱,在雨季遇到連陰雨天氣或降水量大時,還需及時排水以防澇、防病害。獨一味野外生長區(qū)土壤肥力欠缺,移栽選地時需選擇高肥力的大田,移栽后依靠自然肥力,基本不再施肥[25]。若選擇土壤肥力不足或遇脫肥現(xiàn)象時,可在行間開5 cm的淺溝施入完全腐熟的農家肥以補充肥力[24,31]。
獨一味幼苗越冬后進入旺盛生長期,但由于播種后氣溫低、生長量小,越冬成活率低。杜進琦[24]認為,應在入冬后田間覆蓋半干的細土0.5~10.0 cm,或覆蓋麥秸3 cm厚進行保溫處理。
秋季全天棚膜覆蓋和冬季地膜覆蓋處理也可提高越冬率,使返青期提前;而秸稈覆蓋處理與牛糞覆蓋處理雖無法使返青期提前,但由于良好的保水和穩(wěn)溫作用也可提高幼苗的越冬率。此外,外源Ca2+與藏藥獨一味對低溫的反應有關,適宜濃度的外源Ca2+(噴施15 mmoL·L–1CaCl2)也可激活獨一味幼苗的抗氧化系統(tǒng),穩(wěn)定生物膜,維持較高水平的葉綠素含量,提高對低溫等逆境的適應和抵抗能力[37-38]。
獨一味病害很輕,室內育苗及田間栽培做好排濕、排水工作即可有效避免。蟲害主要來源于金針蟲、地老虎和蠐螬等地下害蟲,為害盛期7—8 月,時間較短[24,31],防治工作相對簡單。產區(qū)采用有機栽培技術,以農業(yè)防治為主,輔以生物防治和物理防治,通過輪作倒茬、人工捕捉及紫光燈誘導捕殺等措施便可有效控制蟲害,不再使用化學農藥[24]。在金針蟲和蠐螬為害盛期,可利用金針蟲和蠐螬趨好青草下潛伏的習性,在田間將青草堆成小堆,每天早晨捕捉1次,5 d后另換青草[25,31]。此外,獨一味禁止連作,輪作周期應在4年以上[25]。在秋收后,應及時將田間殘茬、枯枝和落葉等廢棄物移出田外銷毀,保持田園清潔。
獨一味傳統(tǒng)用藥以根莖及全草入藥。其主成分地上和地下部分均有分布,且以根部含量最高,每個部位都有特有的主成分[39]。為了保證藥材質量,建議全草型采收。但是,由于過度采挖導致獨一味野生資源瀕危,《中國藥典》2010 年版規(guī)定獨一味用藥部位為其干燥地上部分[10],以利于獨一味的種群更新、資源和生態(tài)保護。
由于獨一味種子成熟期受生長地環(huán)境影響,應根據(jù)實際生長地點和海拔高度情況,分批次進行采收。一般在8月中旬至9月下旬采種[31]。
采收時用鏟子、剪刀等工具將獨一味地上部分齊地面剪下或鏟下,并注意保護好根系,否則會影響來年收成[24-25]。
獨一味采挖后,需要進行挑選晾曬[25],立即抖盡土壤、挑除病株、及時運回,攤放在干燥通風、透光且平坦的地面、石板、水泥地上晾曬數(shù)日,攤放厚度不超過15 cm。晾曬期間,每天要翻動3~6次,并注意檢查,若有霉爛的,應立即揀出,以防侵染健株[31]。夜間要覆蓋保暖材料防凍害及雨雪。如遇到陰雨天停止采收,并將已經采收尚未干燥的獨一味攤晾在通風的室內或蔭棚內,防止發(fā)霉變質[25]。反復晾曬直至干透,獨一味干燥到含水量為12%時,即可進行打捆或用布質材料袋裝。
帶果穗的莖葉在晾曬和堆放過程中,果穗逐漸變干,在晴朗的天氣條件下3~5 d 種子便失水變硬,種殼因干縮程度不同而開裂,種子很容易抖出,這時將獨一味堆放在帆布或無紡布上,用木棍等輕輕敲擊果穗,使種子脫離果穗[24-25]。
隨著獨一味產品的快速開發(fā)與廣泛應用,野生獨一味過度采挖已導致野生資源陷入瀕危狀態(tài),而獨一味規(guī)范化的栽培技術體系尚未建立。目前,有關獨一味栽培的研究主要集中在打破種子休眠、改善種植模式及離體快速繁殖等方面。而育種工作還處于啟動階段,未見品種選育的報道。種質資源方面的調查和整理、種質篩選與評價、種質保存等基礎工作缺乏系統(tǒng)研究。因此,可參考蒲公英[40]和雪靈芝[41]的種質資源研究,在全西北和青藏產區(qū)范圍內深入開展獨一味種質資源調查,摸清獨一味種植資源現(xiàn)狀,建立、完善種質資源數(shù)據(jù)庫,并在此基礎上加強對優(yōu)良種質資源的篩選,加快開展獨一味野生撫育與仿野生種植的研究,促進獨一味新生態(tài)種植技術的形成,確保獨一味產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。最終通過GAP 基地的建立實現(xiàn)獨一味藥材規(guī)范化、生態(tài)化種植,為產業(yè)提供產量和品質穩(wěn)定的原料來源。