白芍種球質量分級標準研究

賴宏武, 羅登花, 蔡鑫坤, 伍秀珠, 林敏生

(1.廣州白云山中一藥業有限公司, 廣州 510530; 2.廣州白云山奇星藥業有限公司, 廣州 510530)

白芍是毛茛科植物芍藥的干燥根,為我國傳統中藥材,最早記載于《神農本草經》,具有養血調經、斂陰止汗、柔肝止痛、平抑肝陽的功效,主要用于血虛萎黃,月經不調,自汗,盜汗,脅痛,腹痛,四肢攣痛,頭痛眩暈[1]。芍藥(P.lactiflora)有野生和栽培的區別,藥材白芍主要來源于栽培。本文將以“白芍”之名來敘述藥材白芍的原植物。白芍的種植歷史悠久,宋代便多以栽培品種入藥[2],經過明清及民國大量的種植,發展出了多個的栽培品種以及花卉品種,現在主產于安徽亳州與四川中江。

種子種苗質量標準化是中藥材GAP種植中十分重要的一個環節,種子種苗的質量優劣直接影響藥材種植過程的產量與質量,是后續工作的基本保證,篩選與培育優良種質是提升中藥材產量與質量最重要的途徑。目前,白芍種植均是憑農戶經驗進行操作,缺乏統一的標準。本研究首次嘗試對實際生產中的繁殖材料種球進行質量分級,彌補此方面的空缺,為進一步的優良種質篩選以及生產實際提供一定的參考。

1 材料和方法

1.1 種球收集

試驗材料收集于安徽亳州不同的鄉鎮,每個鄉鎮2～3份,每份50顆左右,共收集白芍種球樣品19個批次,1 049顆;收集時間為2019年8月份與9月份,白芍藥材采收期。所有材料經中國科學院華南植物園陳國華高級工程師鑒定為芍藥(P.lactiflora),測量指標數據后種植于廣東省羅定市龍灣鎮。

1.2 指標測定

生產實際中所稱的白芍種球為采挖白芍植株后,去除藥用部位的根以及地上莖桿部分,而后順著大致的紋路分成帶有不等數量芽頭的小塊根莖。樣品收集后,用清水將泥土沖洗干凈,陰涼通風處放置過夜使表面水分散發,第二天進行基礎數據的測量。參考塊根植物在種根質量標準研究時所考察的質量指標與研究方法,初步選取芽直徑、芽長、塊長、芽數、塊重等5個質量指標。芽直徑、芽長的測量使用游標卡尺,精確到0.01 mm;塊長的測量使用卷尺,精確到0.1 cm;塊重精確到0.1 g;芽數目測。

1.3 數據統計方法

應用Excel和SPSS22.0統計分析軟件首先對測量所得數據進行偏差值分析,去除錯誤值與異常值。而后進行統計描述、方差分析、相關性分析、主成分分析和K-聚類分析,根據聚類分析的結果并結合生產實際進行分級,按照最低定級原則制定分級標準,即同一等級種球的任一指標達不到標準,則降為下一等級。

2 結果與分析

2.1 白芍種球質量指標測定結果

來自不同鄉鎮的19個批次種球各指標測定結果見表1,統計描述與方差分析結果見表2。從表2的顯著性可知,在收集的白芍種球中,芽直徑、芽長、塊長、芽數、塊重5個質量指標均達到了極顯著差異水平(p<0.01),說明這些指標均具有較豐富的生態差異性,可以作為分級的質量指標。

表1 19批次白芍種球質量指標測定結果

表2 白芍種球質量指標描述性統計資料與方差分析

2.2 白芍種球質量分級指標的確定

相關性分析的結果(表3)表明,測定的白芍種球5個指標中,芽直徑和芽長呈極顯著正相關,塊重與塊長呈極顯著正相關,前兩者與后兩者間的相關性不顯著。但值得注意的是,芽數與其他4個指標均呈極顯著正相關,芽數作為一個中間連接作用,將兩組相關性不強的指標聯系起來,具有較為特殊的意義,可以優先作為分級指標。

表3 白芍種球質量指標相關性分析

從5個質量指標主成分分析的結果(表4)可以看出,提取了兩個主成分,前兩個特征值的累積貢獻率達到76.74%,表明前兩個主成分涵蓋了大多部分的指標信息,其中第一主成分貢獻率為42.96%,具備綜合評價能力。第一主成分中,對應的特征向量中以塊重(0.576)、塊長(0.540)、芽數(0.538)的值較大。所以通過主成分分析表明塊重、塊長、芽數等3個指標更適宜種苗質量分級。

表4 白芍種球主成分分析結果

對5個指標全部進行K-均值聚類分析,得到3個最終聚類中心(表5),以及聚類中指標的方差分析(表6)。從表5中可知,芽直徑、芽長不同級別的相差距離太小,不利于數據的測量與區分。且表6中的方差結果也表明,芽直徑、芽長的差異不顯著,不太適宜作為分級的指標。

表5 白芍種球K-均值聚類中心

表6 白芍種球K-均值聚類中指標的方差分析

2.3 種球質量分級標準

在實際生產中,芽直徑與長度的測量受操作者的主觀性影響偏大,且由于數據較小,測量過程中容易產生較大誤差或者錯誤。本研究選定塊重、塊長、芽數等3個質量指標作為分級指標?？紤]到生產實際的準確、簡便可操作性,對最后的數據做稍微的調整,得到最終的分級標準(表7)。初步將種球分成3個等級,其中一級種球:芽數≥11個,塊重≥95 g,塊長≥9 cm;二級種球:芽數≥8個,塊重≥60 g,塊長≥7.5 cm;三級種球:芽數≥6個,塊重≥35 g;塊長≥6 cm。其中一級種球占比42.25%,二級種球占比39.19%,三級種球占比18.56%。

表7 白芍種球最終分級標準

2.4 生活力的檢測

測量過的白芍種球種植于種苗培養溫室中,每星期澆水1～2次,1～3個月后查看其須根生長情況,須根粗度大于0.5mm即視為存活。檢測后發現,3個分級的白芍種球成活率均較高,一級種球≥95%,二級種球≥90%,三級種球≥80%。

3 討 論

為使質量分級標準在主產區具有普遍適應性,本研究收集的19個批次覆蓋亳州地區十八里鎮、白馬鎮、大寺鎮等白芍種植的主要鄉鎮,每個鄉鎮2～3樣點。分級指標的選擇綜合考量了指標的有效性與可操作性。相關性分析發現,白芍種球的芽數、塊重、塊長3個指標呈極顯著正相關,三者之間的關系緊密;同時,主成分分析中三者在主成分1中的比重最大,表明可以較好的代表整體信息。植物根莖及芽頭在植物繁殖、生態適應性、抗逆性等生物學性狀及產量等形成中所具有的重要價值已經在多種植物中得到了廣泛深入的研究[10-12]。白芍根莖的健康飽滿度與芽頭數量及質量直接關系到后期芍藥植株的再生、抗寒抗旱等能力,是其健康生長的基礎。因此,選擇芽數、塊重、塊長作為最終的分級指標具有一定的合理性。3個指標數據在實際生產中的測量方便簡潔,為了更好運用于實際生產,將3個指標的單位精確度定在個位,芽數為1個,塊重為1 g,塊長為1 cm。

植物的栽培種植過程中,優質統一的繁殖材料是獲取優質植株與藥材的前提條件。中藥材種子種苗質量分級、良種培育等基礎研究工作相對于農作物、經濟作物起步時間較晚,中藥材種子種苗方面還有大量的基礎工作需要進行。目前中藥材正處于全國性的種植推廣熱潮,種子種苗的質量研究也越來越受到重視,逐步進入黃金時期,刺五加、知母、金銀花、黨參等[2-6]多種中藥材均有相關方面的研究開展。

白芍主產區的實際生產中,農戶在白芍藥材采收期去除地下藥用部分的根與地上莖葉部分,將帶有芽頭的膨大的根莖留下保存,在種植期分成小塊即種球作為繁殖材料進行直播。農戶對白芍種球的分株與選擇大多憑借自己的經驗,缺乏具體的標準,主觀性比較強,不同種植戶所產白芍的產量與質量均存在較大差異,導致藥材外觀性狀差異明顯,有效成分含量相差較大,質量良莠不齊。目前對于白芍的種子種苗質量研究,多集中在白芍的種子、種苗方面[7-9],但兩者在實際生產中的運用并不多見,而生產實際中作為繁殖材料的種球尚缺少相關方面的文獻與資料。因此,本研究從實用角度出發,首次對其種球進行考察,正好彌補此方面的空缺,為白芍種植中對作為繁殖材料的種球質量優劣判斷提供理論依據,指導規范化生產。從各級別白芍出苗率的差異,以及規范化的角度出發,作者建議選擇一、二級種球進行種植,有利于白芍藥材質量、產量的穩定與提升。