鐵皮石斛生長進程及多糖積累研究

摘要：對9個不同來源的鐵皮石斛種質材料在一個生育期內的主要植物學性狀和體內多糖積累情況實施了動態測定，并于采收時統計單位面積產量。結果表明，鐵皮石斛營養體生長呈“S”型曲線變化，在當年的2～9月生長速度最快；9個鐵皮石斛種質材料的單位面積產量為90.65～407.08 g/m2， 其中源于云南省廣南縣楊柳井鄉、麻栗坡縣天保鎮、麻栗坡縣麻栗鎮的3個種質材料單位面積產量顯著高于其他來源地的種質材料，單位面積產量分別為407.08、389.58、346.05 g/m2。在多糖積累上，9個鐵皮石斛種質材料的多糖積累趨勢一致，都是在當年12月為多糖積累的高峰期；其中源于福建省武夷山市種質材料的多糖含量最高，為25.23%，而源于云南省廣南縣楊柳井鄉種質材料的多糖含量最低，為20.55%。

關鍵詞：鐵皮石斛；植物學性狀；產量；多糖；積累

中圖分類號：S567.23+9；Q945.32；Q539 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）10-2352-05

鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）屬蘭科（Orchidaceae）石斛屬（Dendrobium Swartz）多年生附生草本植物，主要分布于云南、貴州、浙江、廣西和安徽等省（自治區）[1]。其中云南省文山壯族苗族自治州是野生鐵皮石斛的分布中心之一，全州又以文山、硯山、廣南、丘北、麻栗坡等縣[2]分布較多。鐵皮石斛（中藥名稱楓斗）為石斛藥材中的上品，其味甘，性微寒；具有生津養胃、滋陰清熱、潤肺益腎、明目強腰等功效[3]，被民間稱作“救命仙草”；并且在國際藥用植物界被稱為“藥界大熊貓”[4]。中醫用于治療口干煩渴、病后虛熱或陰虛眼目不明、老年人體虛津液不足等病癥[5]。現代藥理學研究表明，鐵皮石斛能提高人體的抗應激能力，具有良好的抗疲勞、抗氧化作用[6-10]；有助于治療萎縮性胃炎、淺表性胃炎、十二指腸潰瘍等病癥，口服鐵皮石斛煎液能夠促進胃液的分泌，增強胃的排空能力，幫助消化，還具有利膽作用[11，12]；可增強胰島素活性，同時能顯著降低血糖水平[13，14]；具有較強的抗腫瘤活性，臨床用于惡性腫瘤的輔助治療，能改善腫瘤患者的癥狀，減輕放療、化療的副作用，增強免疫力，提高生存質量，延長生存時間[15-19]。據歷史記載，鐵皮楓斗以廣南縣所產為佳[20]，現在廣南縣的野生石斛已被各地多家種苗生產企業和種植基地引種栽培。而由于鐵皮石斛自身的生長和繁殖特性、對生態環境條件的特殊要求以及巨大的市場需求引發的人為過度采挖等原因，野生鐵皮石斛已經瀕臨滅絕。目前，在文山州已難以采集到野生的鐵皮石斛。為了使鐵皮石斛引種栽培取得積極效果，本研究利用前幾年采集并繁育保存的8個原產文山州的野生鐵皮石斛種質資源為試驗材料，以從福建省武夷山市引進的鐵皮石斛種質資源為對照，在統一的人工栽培條件下，對鐵皮石斛一個生育期內的生長情況和石斛多糖的積累進程進行了探討，旨在為鐵皮石斛的遺傳育種、GAP（Good agricultural practice）種植、采收[21]以及合理開發利用藥材資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗采用的9份鐵皮石斛種質資源樣品經云南農業大學植物和中藥材系郭鳳根教授鑒定，確認為鐵皮石斛無疑。各參試材料的來源及原采集地情況見表1，統一種植在云南省屏邊苗族自治縣玉屏鎮紅河群鑫石斛種植有限公司種植基地（海拔1 320 m）內，采用大棚設施栽培方式，統一水肥管理。

1.2 方法

1.2.1 田間設計 以每個鐵皮石斛種質材料為1個處理，共9個處理，田間隨機區組排列，3次重復。每個小區種植鐵皮石斛苗84叢（株），株行距為10 cm×10 cm。

1.2.2 鐵皮石斛形態性狀調查 每個小區選擇具有代表性的鐵皮石斛植株10叢，掛牌標記，每個處理30叢，從移栽到采收，分別在2008年10月和2009年2月、4月、6月、8月、10月、12月各調查一次各處理的株高、莖圍、單枝葉片數、分枝數等植物學形態性狀[22，23]，分析鐵皮石斛的生長進程。

1.2.3 鐵皮石斛產量統計 采收時統計每個小區鐵皮石斛的可采收叢數，計算可采收叢數比率、單叢成莖率、各小區鐵皮石斛的單枝重量（隨機稱量10枝鐵皮石斛的重量，計算平均單枝重），統計單位面積鐵皮石斛的產量（g/m2）[24]。

可采叢數比率=（可采收的叢數/總叢數）×100%，

單叢成莖率=（單叢可采收的分枝數/總分枝數）×100%。

1.2.4 鐵皮石斛糖類成分含量測定 分別在2008年10月和2009年2月、4月、6月、8月、10月、12月調查鐵皮石斛植物學形態性狀的同時，取樣測定9個鐵皮石斛材料的多糖含量，測定方法參照文獻[25]的方法；鐵皮石斛的淀粉、總糖和還原糖含量在2009年12月初的采收時測定，測定方法參照文獻[26]的方法。

1.3 數據處理分析

試驗中得到的數據應用Microsoft Office Excel 2003軟件進行處理，采用SPSS 13.0 統計軟件進行鄧肯氏新復極差測驗（Duncan’s new multiple-range test），并進行相關性分析，所得數據以“均值±標準誤”表述。

2 結果與分析

2.1 鐵皮石斛生長進程研究

2.1.1 鐵皮石斛株高的生長進程 各參試鐵皮石斛種質材料株高的動態變化結果見圖1。由圖1可知，在2008年10月至2009年3月底，各鐵皮石斛材料的株高變化很小，基本處于停滯狀態；在2009年4月至9月底，株高的生長較快，有的呈直線上升；而在2009年10月至12月，株高的生長趨于平緩。從鐵皮石斛株高的動態變化可以看出，在一個生育期內，鐵皮石斛的株高生長進程呈現“S”型曲線變化。

2.1.2 鐵皮石斛分枝數的生長進程 各參試鐵皮石斛種質材料分枝數的動態變化結果見圖2。由圖2可知，各鐵皮石斛種質材料分枝數的動態變化趨勢基本一致，在2008年10月至2009年1月底，分枝數有所增加，而后各階段基本都是在下降；這是由于在統計分枝數時只統計活的側枝（即有葉片的側枝），而2009年2月前各鐵皮石斛種質材料都萌發出了新側枝，而頭年的老枝上還有葉片，因此顯示出分枝數在增加；以后隨著新芽不斷生長，老枝不斷平頭（即不再生長，葉片自然脫落），所以在2009年2月以后，分枝數基本是在下降，只是在2009年6月以后才趨于平緩。總的來說，分枝數的生長動態呈現倒“S”型曲線變化。

2.1.3 鐵皮石斛莖圍的生長進程 各參試鐵皮石斛種質材料莖圍的動態變化結果見圖3。由圖3 可知，在2008年10月至2009年1月底，各材料的莖圍基本變化不大；2009年2月至9月底為莖圍增加最快的階段；而到了2009年10月至12月莖圍的變化趨于平緩，整個生育期莖圍的生長動態也呈現“S”型曲線變化。不過在整個生育期內鐵皮石斛的莖圍增加不大，增加的絕對值沒有超過1 cm。

2.1.4 鐵皮石斛單枝葉片數的生長進程 各參試鐵皮石斛種質材料單枝葉片數的動態變化結果見圖4。由圖4可知，在2009年2月初鐵皮石斛的單枝葉片數平均只有2～5片；在2009年2月至10月初，單枝葉片數的增加呈直線上升的態勢，達到了9～15片；在2009年10月以后，其單枝葉片數呈現下降的走勢，說明此時鐵皮石斛的生長開始變緩，老葉不斷衰老、變黃、脫落，而新葉的出現又比較緩慢，直至沒有新葉萌發，表明鐵皮石斛的生長已進入了停滯階段，將進入休眠期。在整個生育期內單枝葉片數的生長動態也呈現出“S”型曲線變化。

2.2 鐵皮石斛產量分析

與鐵皮石斛產量相關的主要指標及試驗統計情況見表2。由表2可見，在可采叢數比率上，P1、P4和P9材料的可采叢數比率相對較低，分別為58.94%、56.73%和54.52%；而P2、P5、P6和P8材料的可采叢數比率較高，分別為78.93%、76.38%、80.51%和76.60%；在單叢成莖率上，P1、P7和P8的單叢成莖率較高，分別為86.67%、83.30%和84.52%；而P9的單叢成莖率較低，只有53.76%。另外，鐵皮石斛的單枝重差別較大，最重的P3材料達4.37 g，P5的單枝重也達到了4.35 g，說明這2個種質材料的個體較大，因此對產量的貢獻也大；而最輕的P9單枝重只有1.84 g，這與P3、P5相比輕了一倍以上。也由于此，各鐵皮石斛種質材料的單位面積產量存在明顯的差異，其中P3、P5和P6材料的單位面積產量分別達到了407.08、389.58、346.02 g/m2，這顯著高于其他種質材料，而P9材料的產量只有90.65 g/m2，這顯然與單枝重是吻合的。

2.3 鐵皮石斛多糖含量分析

2.3.1 鐵皮石斛多糖積累進程 鐵皮石斛從移栽到采收的過程中，其多糖的積累進程情況見圖5。從圖5可見，在2008年10月到2009年1月底，鐵皮石斛多糖含量明顯升高；但從2009年2月開始其多糖含量明顯下降，一直到2009年7月底達到最低點，在這段時間由于鐵皮石斛的生長發育最快，吸收和合成的營養物質主要滿足于生長發育的需求，因此積累的多糖含量較少；而從2009年8月開始，鐵皮石斛生長明顯減慢，合成的有機物主要積累在植株體內，因此多糖含量顯著上升，一直到鐵皮石斛的采收時期（2009年12月初）。從多糖的積累進程看，鐵皮石斛的生長發育與其多糖含量呈負相關關系，這將為實際生產上合理確定采收期提供理論依據。

2.3.2 鐵皮石斛糖類物質含量比較 各鐵皮石斛種質材料在2009年12月初采收時的糖類含量情況見表3。由表3可知，各鐵皮石斛種質材料的多糖含量為20.55%～25.23%，其中P3（20.55%）材料的多糖含量最低，顯著低于P2（24.05%）、P6（24.93%）和P9（25.23%），而與其他種質材料間無明顯差異。各鐵皮石斛種質材料的總糖含量與多糖含量相似，也是P3最低，只有24.61%，顯著低于其他各鐵皮石斛種質材料的總糖含量，而P9（37.64%）的含量最高，其次為P2（35.43%）。各鐵皮石斛種質材料的還原糖含量相對較低，其中P9的含量最低，僅為2.09%，P6和P8相對較高，分別為3.09%和3.27%。各鐵皮石斛種質材料的淀粉含量差異較大，以P9和P2的淀粉含量較高，分別為9.72%和9.14%，顯著高于其他種質材料，而P3和P8的淀粉含量相對較低，分別為3.41%和3.25%。

2.4 鐵皮石斛產量與糖類物質含量相關性分析

對鐵皮石斛單位面積產量與糖類含量的相關分析結果（表4）表明，單位面積產量與多糖含量、總糖含量以及淀粉含量都呈負相關關系，但均未達到顯著相關水平；而與還原糖含量呈顯著正相關關系。多糖含量與還原糖含量呈負相關，與淀粉含量呈正相關，與總糖含量呈顯著正相關。總糖含量與還原糖含量呈顯著負相關，與淀粉含量呈極顯著正相關。還原糖含量與淀粉含量呈顯著負相關。

3 討論

3.1 鐵皮石斛營養體生長進程呈S型曲線變化，夏季生長速度最快

對一個生育周期內鐵皮石斛主要植物學性狀的動態變化調查結果表明，主要植物學性狀的生長變化反映著鐵皮石斛生長發育進程的動態變化，同時也反映著環境條件特別是氣候條件的動態變化。在2008年10月至2009年1月底，鐵皮石斛的生長基本處于停滯階段；而在2009年2月至9月底，鐵皮石斛的葉片數、株高、莖圍等明顯增加，說明這段時間內鐵皮石斛生長發育較快；當進入2009年10月至12月，鐵皮石斛的生長則趨于平緩。所以從整體上看鐵皮石斛的生長過程呈“S”曲線變化，說明2月至9月底的環境條件（特別是溫度和濕度）最適合鐵皮石斛的生長，而從10月至翌年1月底，環境條件不適合鐵皮石斛的生長發育，因此生長發育基本處于休眠階段。這種動態變化與鐵皮石斛種植基地（屏邊苗族自治縣玉屏鎮）的環境條件密切相關，玉屏鎮位于北緯22°28′、東經103°35′之處，海拔1 320 m，年均氣溫16.5 ℃，年降水量1 639.3 mm，年均空氣相對濕度86%左右，屬于低緯度山地季風立體氣候，夏秋季濕潤多雨，冬春季干旱少雨。根據蕭鳳回等[27]對藥用石斛的適宜種植區域的劃分，玉屏鎮滿足了年均氣溫在16.1～19.0 ℃、年均空氣相對濕度≥81%的最適宜區條件，說明該地適合鐵皮石斛生長，特別是夏秋季節對生長非常有利。

3.2 單株種植比多株種植的單位面積產量降低，種質材料間的產量差異大

為了便于觀察和測量鐵皮石斛植株的生長動態并消除誤差，試驗材料采用單株單叢種植，而不是生產實際上常用的3～5株為一叢的方式。結果顯示，9個鐵皮石斛種質材料單位面積產量為90.65～407.08 g/m2，這與實際生產中普遍的1～2 kg/m2產量水平相比，產量明顯下降；個中的原因：一是鐵皮石斛有叢生生長習性，單株單叢種植的比多株單叢種植在生長初期緩苗時間長、生長較慢；二是試驗采用的單株單叢種植方式的單位面積基本苗數量只相當于生產實際上的1/3～1/5，使產量與生產上常用的種植方式比肯定降低。這是因為單位面積內可采叢數、每叢可采莖數以及單莖重是構成鐵皮石斛產量的基本要素，要提高單位面積內鐵皮石斛的產量就要適當增加基本苗數和種植密度，當然這方面的相關問題有待下一步深入探討。

9個鐵皮石斛種質材料在統一環境和栽培條件下的試驗表明，各材料間產量差異較大，反映了不同種質材料對環境的適應能力和居群特性存在差異，如福建省武夷山市的種質材料在縱向生長的能力較差，平均株高只有13.68 cm，單枝重只有1.84 g，最終表現為單位面積內的生物量最低；而云南省廣南縣楊柳井鄉、麻栗坡縣天保鎮和麻栗坡縣麻栗鎮的種質材料單枝重和單位面積產量都明顯高于其他的材料。

3.3 鐵皮石斛多糖積累規律一致，各種質材料間的多糖含量差異水平小于產量差異

鐵皮石斛多糖的積累規律是決定采收期的關鍵依據，試驗中不同種質材料植株的多糖含量存在一定差異，但在一年四季中的變化趨勢相對一致。如當年2月到7月底的石斛多糖含量各材料相對較低，而8～12月為石斛多糖積累的高峰期，此時葉片都衰老脫落，其內含物都被轉移至莖內貯存，證明了采收鐵皮石斛的最佳時期為當年的12月。

試驗通過對9個鐵皮石斛種質材料的總糖、多糖、淀粉、還原糖含量實施測定，發現各材料的多糖和總糖含量較高，而還原糖和淀粉含量較低。各個材料之間的總糖、多糖、還原糖、淀粉含量存在一定的差異，但遠沒有單位面積產量的差異大。其中福建省武夷山市材料的多糖和總糖含量相對最高，云南省廣南縣南屏鎮Ⅱ和麻栗坡縣麻栗鎮的材料多糖含量也較高，與武夷山市材料之間無顯著差異；而廣南縣楊柳井鄉的材料其多糖和總糖含量相對最低。

從相關性分析結果可知，鐵皮石斛單位面積產量與還原糖含量呈顯著正相關（相關系數為0.772 4），而與總糖、多糖、淀粉的含量呈負相關關系，并且未達顯著水平。雖然還原糖含量不是藥用鐵皮石斛品質評價的主要指標，但如果與單位面積產量確實存在正相關，則該性狀就可以作為產量選擇的間接指標在育種中考慮。總糖和多糖含量是藥用鐵皮石斛重要的品質指標，但與單位面積產量呈不顯著負相關關系，這表明鐵皮石斛提高產量與改良品質的矛盾不顯著，這個結果將對高產優質育種工作有積極意義。

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