馬棘種質(zhì)創(chuàng)新與高效利用研究

摘 要:綜述了馬棘的研究現(xiàn)狀、生物學(xué)特性，提出了馬棘種質(zhì)創(chuàng)新的研究方法、高效利用的途徑和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞:馬棘 種質(zhì)創(chuàng)新 綜合利用

中圖分類號:S54文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)10(c)-0134-02

馬棘(Indigofera pseudotinctoria Mats)又名狼牙草，別名野藍(lán)枝子、長穗木藍(lán)、長穗，系豆科木藍(lán)屬多年生小灌木，原產(chǎn)熱帶，中國有栽培或野生，分布于我國的西南、東北、華北地區(qū)及河南、江蘇、浙江、江西、湖南、內(nèi)蒙古等省區(qū)。

馬棘是飼草、藥用、觀賞、食用、能源、保健、水土保持等多用途兼用植物。馬棘種質(zhì)資源匱乏是制約馬棘育種利用的主要限制因素，進(jìn)行馬棘種質(zhì)創(chuàng)新是其高效利用的首要任務(wù)。

1 研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外對馬棘的研究報(bào)導(dǎo)甚少，僅對其生物學(xué)特性、栽培以及復(fù)方馬棘中成藥方面有了初步的研究，馬棘種質(zhì)創(chuàng)新與開發(fā)研究剛剛起步。

湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的李維俊(2003)[1]研究報(bào)道了水土保持小灌木—馬棘的生物學(xué)特征特性;湖北民族學(xué)院的胡澤華等(2007)[2]研究報(bào)道了馬棘不同提取部位對小鼠鎮(zhèn)痛作用的研究;浙江省林業(yè)科學(xué)研究院于金慧等(2008)[3]針對馬棘種子發(fā)芽率較低，影響復(fù)綠效果的實(shí)際情況，研究了不同的處理方法對馬棘種子發(fā)芽的影響，以期提高馬棘發(fā)芽率和播種出苗率，確保全苗、壯苗及進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論和技術(shù)依據(jù);于金慧等(2009)[4]對馬棘抗旱性進(jìn)行研究，表明馬棘具有較強(qiáng)的抗旱能力，適合做巖石邊坡綠化;和麗萍等(2000)[5]對馬棘葉片、種子的營養(yǎng)成分、總能值和飼料消化能、氨基酸含量和微量元素進(jìn)行測定，說明馬棘具有很高的飼用營養(yǎng)價(jià)值，是畜禽的優(yōu)質(zhì)蛋白飼料;何蓉等(2003)[6]對馬棘生態(tài)習(xí)性及飼用價(jià)值進(jìn)行研究，說明馬棘分布廣，適應(yīng)性強(qiáng)，營養(yǎng)成分含量遠(yuǎn)高于谷物類飼料，且微量元素、氨基酸含量豐富，鈣磷比適宜，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，可直接用于雞的日糧當(dāng)中;黃山市歙縣岔口鄉(xiāng)林業(yè)站方麗梅(2009)[7]對馬棘在藥用、食用、飼用、觀賞、水土保持和工業(yè)生產(chǎn)等方面的開發(fā)利用以及栽培管理進(jìn)行了探討。

近年來，我國馬棘應(yīng)用于高速公路兩側(cè)的綠化帶、濕地和公園，種子大量出口日本、韓國和朝鮮等國家。在日本和韓國馬棘也已廣泛應(yīng)用于護(hù)坡固坎、水土保持、公路護(hù)坡、園林綠化等。與此同時(shí)，日本加強(qiáng)對其種子的綜合開發(fā)，大量從中國訂購種子。我國牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程(GB/T2930-2001)及國際種子檢驗(yàn)規(guī)程中沒有關(guān)于馬棘種子質(zhì)量檢測的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這種狀況對于馬棘種子質(zhì)量的客觀評價(jià)以及市場流通過程中的正常貿(mào)易帶來不利影響。劉賀等(2010)[8]對馬棘種子發(fā)芽及人工加速老化測定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究。

2 馬棘的生物學(xué)特性

馬棘為多年落葉半灌木。植株高55～180cm，分枝多，小枝具白色丁字毛。葉互生，奇數(shù)羽狀復(fù)葉，小葉對生，7～13枚，橢圓形、倒卵形或倒卵狀隨圓形，全緣，長1～2.5cm，寬5～10mm，先端或微凹，基部圓楔形，小葉柄、葉軸及葉兩面均被丁字毛，托葉錐形而小?？偁罨ㄐ蛞干ㄐ蜷L3.5～10cm;花密生，長約4mm，花萼鐘狀，5裂，披針形，不等長，

疏生白色茸毛;花冠蝶形，淡紅色、紫紅色至深紅色，偶有白色，旗瓣、翼瓣、龍骨瓣三者

近等長，旗瓣橢圓形，無爪，周邊有短柔毛，翼，瓣長圓形，基部漸狹成爪，1側(cè)有距狀突起，龍骨瓣基部有爪和耳，周邊有毛;雄蕊10，二體(9+1);子房具丁字毛;果棍棒形，長1.5～3cm，寬約3mm，幼時(shí)密被丁字毛，褐色至赤褐色，有毛。種子腎形，種子每kg約180000～220000粒?；ㄆ?-8月，果期9～10月。適合于春播、夏播或秋播，用種子直接播種，撒播、噴播均可，噴播5～8g/m2;撒播約3～4g/m2。

馬棘野生分布于海拔100～1300m的山坡、林緣、草坡及溝邊山溝灌叢中，易與多花木藍(lán)(Indigofera amblyantha)、宜昌木藍(lán)(Indigofera ichangensis)、蘇木藍(lán)(Indigofera carlesi)、黑葉木藍(lán)(Indigofera nigrescens)等木藍(lán)屬其它種相混，亦可在巖石山、風(fēng)化石山等偏堿性土壤中生長良好。每年12月份種子成熟，種植以每年4～6月和9～10月為最佳。

馬棘適應(yīng)性強(qiáng)，具有抗逆性好、耐熱、耐干旱、耐瘠薄、生活力強(qiáng)的特點(diǎn)。冬季收獲后以休眠狀態(tài)越冬，早春可萌發(fā)大量嫩枝葉。

3 種質(zhì)創(chuàng)新

浙江大學(xué)多年來開展了馬棘種質(zhì)創(chuàng)新與利用研究，先后收集國內(nèi)外馬棘種質(zhì)資源，尤其是我國的野生馬棘，以不同類型的低坡緩地和荒山為篩選場景，進(jìn)行耐貧瘠、耐干旱、耐熱、耐寒的適應(yīng)性評價(jià)，采取理化誘變和生物技術(shù)相結(jié)合的方法，開展了以觀賞、藥用、飼用等為目的的種質(zhì)創(chuàng)新工作。

取含水量10%左右的馬棘種子，在浙江大學(xué)輻照中心采用100、150、200、250、300、350、400和450Gy八種劑量進(jìn)行輻照，劑量率為1Gy/min，每處理300粒種子，以未輻照種子為對照開展了馬棘的輻射敏感性試驗(yàn)，研究表明:150Gy以下低劑量輻照對種子具有刺激效應(yīng)，350Gy以上的高劑量具有顯著的抑制作用;200～450Gy之間時(shí)，劑量與出苗率、成苗率和苗高顯著相關(guān);綜合考慮苗高和成苗率，認(rèn)為馬棘種子輻照以300Gy為佳[9]。

3.1 高黃酮馬棘突變體選育

2001年利用300Gy的60Co-γ射線進(jìn)行誘變，以未誘變處理為對照進(jìn)行了高黃酮馬棘突變體選育，成功選育了高黃酮含量的突變體MJ-HF1。各個(gè)組織中，MJ-HF1的黃酮含量均高于野生型，尤以種子和葉片中的黃酮含量為高，分別是野生型的5.89倍和1.46倍[10]。

3.2 彩葉馬棘突變體選育

2004年利用劑量300Gy的60Co-γ射線輻照馬棘干種子，2005年取誘變當(dāng)代植株上所收的馬棘種子播種，輻照誘變2代出現(xiàn)黃色、白色、虎斑、紫色等4大類型的10種葉色變異，尤以黃色突變譜最豐富。并對比分析了黃色、紫色和銀白3種葉色突變體材料的物候期、成枝量、分枝長度、主干花序數(shù)、結(jié)莢果數(shù)、成熟種子數(shù)、耐逆性與適應(yīng)性等特征特性。同時(shí)研究了彩葉馬棘的繁育與栽培技術(shù)，并對彩葉馬棘的推廣應(yīng)用作了探討[11]。

4 利用途徑和發(fā)展方向

根據(jù)目前馬棘的研究成果，參考國內(nèi)外馬棘開發(fā)利用情況，綜合考慮成本、技術(shù)和市場等方面因素，以下幾類可作為馬棘開發(fā)利用的重要方向。

4.1 飼用

馬棘葉片含粗蛋白21.82%、粗脂肪2.7%、粗纖維10.54%、粗灰分5.85%、無氮浸出物59.09%、Ca 1.60%、P 0.33% ，F(xiàn)e 232.68mg/kg、Cu 7.49mg/kg、Mn 189.76mg/kg、Zn 33.12mg/kg、Se 0.26mg/kg。蛋白質(zhì)和粗纖維兩項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到典型蛋白質(zhì)飼料的要求;馬棘的粗蛋白與粗纖維之比值大于2，做飼料適口性好;鈣磷含量高，鈣磷比適宜;微量元素鐵、銅、錳、鋅、硒的含量豐富，是理想的動(dòng)物微量元素來源;氨基酸含量遠(yuǎn)高于小麥麩，完全能夠滿足動(dòng)物對氨基酸的需求[8]。因此，馬棘具有較高的飼用營養(yǎng)價(jià)值，是一種優(yōu)質(zhì)牧草。

我國南方草地通常以禾本科牧草占優(yōu)勢，而禾本科牧草粗蛋白質(zhì)含量低(一般僅4％-8％)，馬棘及其它豆科灌木在滿足草食牲畜營養(yǎng)對蛋白質(zhì)的需要方面意義重大。馬棘根系發(fā)達(dá)，覆蓋度高，生長力強(qiáng)，種子直播出苗率高，扦插和移栽成活率高，因此，馬棘尤其適合我國南方低坡緩地、草山草坡的改良。馬棘生物量高，割青或草食動(dòng)物采食后很快就能萌發(fā)大量嫩枝葉，生長期內(nèi)枝條上部較柔軟，特別為山羊所喜食，黃牛亦采食其嫩枝葉，非常適宜放養(yǎng)牛羊，也可刈割馬棘的嫩稍用于晚間補(bǔ)飼牛、羊或用作雞、豬、兔等動(dòng)物的飼料。馬棘嫩枝條干后，葉片易于脫落，不宜用于調(diào)制干草。馬棘嫩枝葉快速干燥后可制成干草粉參與制作各類配合飼料。

以營養(yǎng)、喜食性和高產(chǎn)為選擇目標(biāo)，浙江大學(xué)在建立高通量簡易檢測方法和體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行高蛋白質(zhì)含量、低纖維含量與高生物量等不同類型飼用型馬棘種質(zhì)的創(chuàng)新與篩選。

4.2 藥用

馬棘全株入藥為“一味藥”，治瘰疬、痔瘡、食積、感寒咳嗽;馬棘皮為馬棘的干燥根皮，含糖類、有機(jī)酸、生物堿、揮發(fā)油、香豆精和內(nèi)酯類成分[12]。根入藥為“一味藥根”，具有活血祛瘀、解毒之功效，治咳喘、喉蛾、疔瘡、瘰疬、跌打損傷、毒蛇咬傷等;復(fù)方馬棘藥可用于治療慢性肝纖維化，對潰瘍型結(jié)腸炎、消化道腫痛也有顯著療效。馬棘的根、主桿、枝條、葉片、種子均含有黃酮，尤以種子和葉片中的黃酮含量為高;抗氧化試驗(yàn)表明，馬棘黃酮提取物能降低老齡小鼠脂質(zhì)過氧化物代謝產(chǎn)物丙二醛的含量和升高老齡小鼠超氧化物歧化酶的活力，因此，馬棘黃酮提取物具的一定的抗氧化性[10]。課題組在前期誘變選育了高黃酮含量馬棘突變系基礎(chǔ)上，以高黃酮種質(zhì)利用為核心，綜合生物技術(shù)、誘變技術(shù)和傳統(tǒng)育種技術(shù)，選育多籽、高黃酮的優(yōu)質(zhì)馬棘新品種(系)。

4.3 觀賞

馬棘的花呈紫色，蝶形花冠，無限花序，且花開放后花序軸長于羽葉，花多，花期長達(dá)4-5個(gè)月，是理想的觀花植物;莢果初形成時(shí)為綠色，后變黃，最后成黑色，隆冬落葉后果莢不易脫落，因此，馬棘又是一種較好的觀果植物;馬棘為灌木或半灌木，生長快，實(shí)生苗1年可長1～2m，莖綠色或紅色，主桿筆直，各級分枝多，葉片奇數(shù)羽狀復(fù)葉，精致小巧，冬季葉由綠變黃，同時(shí)落葉不會隨風(fēng)飄蕩，成片生長的居群落葉后也有很好的觀賞效果，因此，馬棘是新優(yōu)觀賞植物。馬棘生長于山坡林緣、山坡灌叢、山坡草地及路旁、溪邊等處，觀賞價(jià)值高，栽培成本低，是山區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，發(fā)展山區(qū)觀光農(nóng)業(yè)的首選品種。

彩葉馬棘突變體的選育，突出了馬棘觀賞用途的優(yōu)勢，在公園、道路兩側(cè)的綠化帶綠化應(yīng)用取得了極佳的美化效果。與目前不同色彩觀賞植物搭配應(yīng)用相比，同一種植物不同色彩突變的實(shí)際應(yīng)用，更為和諧和直觀。課題組在前期誘變選育的彩葉馬棘突變系基礎(chǔ)上，綜合生物技術(shù)、誘變技術(shù)和傳統(tǒng)育種技術(shù)，選育高桿、矮化、匍匐型彩葉馬棘新品種(系)。

4.4 改良土壤和水土保持

馬棘為豆科多年生植物，根部長有大量的根瘤菌，能固定空氣中的氮，因些馬棘是很好的土壤改良植物，適用于綠化荒山和草山草坡改良。馬棘具有抗逆性好、生活力強(qiáng)的特點(diǎn)。由于生長力強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)，覆蓋度高，是一種優(yōu)良的護(hù)坡綠化和水土保持植物。目前已大面積應(yīng)用于我國高速公路兩側(cè)的綠化帶、濕地和公園，是保持水土和荒山綠化的先鋒樹種。

4.5 新能源

馬棘種子內(nèi)胚乳中含有半乳甘露聚糖，具有較好的水溶性和交聯(lián)性，在低濃度下能形成高粘度的穩(wěn)定性水溶液，所以被作為增稠劑、穩(wěn)定劑、粘合劑，廣泛用于石油鉆采、食品醫(yī)藥、紡織印染、采礦選礦、兵工炸藥、日化陶瓷、建筑涂料、木材加工、造紙、農(nóng)藥等行業(yè)。

4.6 保健品及食品

馬棘種子含油、淀粉和黃酮，可用作釀酒、提取黃酮及相關(guān)保健品開發(fā);馬棘的根和果均可作為野生蔬菜加以開發(fā)利用[13];馬棘的花可食，花多，花期長，是優(yōu)質(zhì)的蜜源，也可將花加入茶葉中制成馬棘花茶，或從馬棘花中提取揮發(fā)油等。馬棘葉含較高的蛋白質(zhì)、黃酮和類胡蘿卜素等，因此，馬棘葉也具有重要的開發(fā)價(jià)值。

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①基金項(xiàng)目:農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(xiàng)(201103007)、浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2009C12074\\D70001)和金華和湖州市科技局

作者簡介:梅淑芳(1970-)，女，副教授，從事植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用研究。