栽培條件下烏腺金絲桃生長與發育節律

張南翼，張克勤，郭樹義，肖鳳艷，常桂英

(1.吉林農業大學動物科學技術學院，吉林 長春 130118； 2.吉林農業科技學院制藥工程學院，吉林 吉林 132101)

0　引言

烏腺金絲桃(HypericumattenuatumChoisy)又名穩心草、紅旱蓮，別名野金絲桃，是藤黃科金絲桃屬多年生草本植物，高30～60 cm.莖呈直立狀，全株布滿深色腺點；葉呈長橢圓形，基部抱莖；花朵多數著生于植株頂部，花瓣為黃色，在花瓣的邊緣及背側均布滿深色腺點；蒴果卵圓形，深棕色；種子長圓柱形，一側具狹翼.花期7—8月，果期8—9月.多生于山坡、草叢、林下、林緣或河溝旁.主要分布于我國東北、華北、華東、中南及西南等地區[1].

烏腺金絲桃具有鎮痛、止血和通乳等功效，因此主要用于治療風濕關節痛、跌打損傷、神經痛、子宮出血、吐血等；對哺乳期婦女乳汁的分泌及乳腺炎有一定的調節和治療功效； 該藥材也可用于創傷的外用，有較好的止血作用.目前，對烏腺金絲桃的研究主要側重在所含活性成分及生理功能方面.顧麗珍等[2]通過對內蒙古野生烏腺金絲桃全草中分離獲得的結晶成分的研究發現，烏腺金絲桃中含有Ⅰ金絲桃苷、槲皮素、氯原酸以及一些未確定具體結構的黃酮類物質.該藥材黃酮類化合物含量較高，一般在1%左右，在莖、葉、花和果實中均有分布，葉中含量最高，花和果次之，莖中的黃酮含量最低.[3]烏腺金絲桃還含有金絲桃素，它具有多種生物活性，包括抗病毒、抗腫瘤等.[4]李冀等[5]以小鼠作為實驗材料，利用烏腺金絲桃提取物，探討了其活性部位對小鼠心律失常的調整作用，研究發現，使用正丁醇提取物可改善由氯化鈣所引起的小鼠心律失常狀況，也能夠對抗氯仿對小鼠室顫的影響.李冀等[6]的研究還發現，烏腺金絲桃具有非常明顯的抗心肌缺血的作用.另外，通過觀察小鼠在懸尾實驗和強迫游泳實驗中的不動時間，發現高劑量的烏腺金絲桃能能夠顯著減少小鼠不動的時間，這表明其對小鼠有抑制抑郁的功效[7].研究人員通過對患抑郁癥大鼠的治療實驗發現，烏腺金絲桃對患病鼠海馬5-羥色胺和5-羥吲哚乙酸的含量有明顯影響，在較高濃度的烏腺金絲桃提取物作用下，大鼠海馬5-羥色胺和5-羥吲哚乙酸含量顯著提高，因此，推斷其抗抑郁作用機制可能與提高這兩種物質濃度有關[8].相關研究檢測還發現，金絲桃苷能夠提高快速型心律失常大鼠心肌細胞膜Na+-K+-ATP酶活力及Ca2+-Mg2+-ATP酶活力，因此認為烏腺金絲桃抗快速型心律失常的作用機制可能與調節心肌細胞膜Ca2+-Mg2+-ATP酶、Na+-K+-ATP 酶活力有關[9].

因此，烏腺金絲桃是一種重要的藥用植物，其提取物和化學成分在醫藥研究方面具有重要價值.由于野生烏腺金絲桃資源較少，對其進行人工栽培就顯得十分必要.然而，目前對其自然狀態下生長發育規律的研究尚不多見，特別是其在我國北方地區的人工繁殖研究尚未見報道.為此，了解人工栽培條件下烏腺金絲桃的生長發育規律，對于實現人工規模化栽培有重大意義.本試驗以人工栽培的烏腺金絲桃作為材料，對其植株形態與發育節律進行了觀測，以為烏腺金絲桃資源的綜合開發利用提供科學的依據.

1　研究方法

1.1　人工栽培

人工栽培試驗包括在農田里進行的無性繁殖和有性繁殖(種子繁殖)試驗.在秋季植物生長結束后，將烏腺金絲桃整個植株從野外采挖回來，定植于試驗地中.無性繁殖方法是將植株的分蘗分離，分別定植到試驗田中.有性繁殖則是于每年種子成熟后(9—10月)將種子采收回來，自然干燥后放在陰涼處，然后在翌年春季(4—5月)進行播種育苗，經過兩次移栽，定植在試驗田中進行觀測.由于烏腺金絲桃第二年才能開花結實，故有性繁殖實驗至少需要兩年，第一年只能觀測幼苗，對有性繁殖的植株觀測要在第二年進行.于第二年9月完成野外植株和種子采集.

1.2　生長發育觀察及數據采集

烏腺金絲桃一般在每年的4月份開始萌發，生長發育觀察從此時開始.選擇20株作為觀測對象，每株做好標記，以保證觀測的連續性.觀測的間隔時間為10 d.觀測的內容包括：(1)定性描述植株的形態變化，特別是花蕾孕育情況；(2)定量測定植株自然高度、葉對數和分枝數；(3)植株營養生長結束日期.

1.3　數據處理

采用Excel軟件進行株高、葉對數、分枝對數的統計學處理；采用SPSS軟件建立Verhaulst生長回歸模型，對模型預測結果與實際觀測值進行t檢驗，以驗證模型的有效性.

2　結果

2.1　烏腺金絲桃的生長

2.1.1烏腺金絲桃株高的變化

烏腺金絲桃植株在每年4月的中、下旬開始萌發，初萌發的植株具有多個分蘗，全株呈現紫紅色.從萌發之后10日齡開始，對株高的生長情況進行測量，結果見圖1.

從圖1可以看出，烏腺金絲桃植株在生長的最初階段(5月初)較為緩慢，而從 5月中旬(30 d左右)開始，生長速度迅速加快，這種狀況會一直持續到7月上旬.此時間段的生長曲線近似一條直線，之后生長速度開始減慢，直至呈現出一個平緩的生長期.整個生長期的生長曲線大致呈“S”形，這種生長形式與其他生物的一般生長狀況相近.

依據2年生烏腺金絲桃植株株高(H) 數據，建立的Verhaulst株高生長模型如下：

H=73.902/(1+6.526×e-0.051(t-10)).

式中t為日齡(d).擬優合度R2=0.969.

對該模型的預測值和實際觀測值進行的差異顯著性檢驗(t=0.007，P>0.05) 表明，此模型可以比較準確地預測烏腺金絲桃株高的生長節律.

2.1.2烏腺金絲桃葉對數的變化

烏腺金絲桃的葉對數的觀測結果見圖2.從圖2可以看出，葉的數量變化在前期增加緩慢，中間增加快，后期又減慢，整個生長曲線也近似一個“S”形.但其曲線比較平緩，只是在盛花期前后(40～50日齡)增長速度稍快.到開花期末，葉對數變化也進入了一個平臺期.

圖1　烏腺金絲桃株高變化　　　圖2　烏腺金絲桃葉對數變化

對二年生烏腺金絲桃葉對數(L) 建立的葉對數的Verhaulst增長模型如下：

L=27.11/(1+2.48×e-0.021(t-10)).

式中t為日齡(d).擬優合度R2=0.863.

對該Verhaulst增長模型的預測值和實測值進行的差異顯著性t檢驗(t=0.016，P>0.05)表明，二者差異不顯著.因此，建立的該模型可以較好地預測葉對數的增長狀況.

2.1.3植株分枝對數的變化

圖3　烏腺金絲桃分枝對數變化

烏腺金絲桃分枝對數的觀察結果見圖3.從圖 3可以看出，分枝的出現比葉晚，但其分枝對數的高峰時期與葉片是基本一致的，都是在盛花期前后.因為花蕾的發育是在枝上，所以枝的出現和花蕾的孕育是同步的.5月初萌發的植株尚未出現分枝，分枝出現一般在5月下旬，種子繁殖的植株當年出現分枝的比例較小，一般不超過10%.

對二年生烏腺金絲桃的分枝對數(B) 建立的Verhaulst生長模型如下：

B=19.922/(1+5.037×e-0.066(t-30)).

式中t為日齡(d).擬優合度R2=0.960.

將通過模型計算得到的預測值與實測值進行的差異顯著性分析表明，實測值和預測值之間差異不顯著(t=0.03，P>0.05)，說明該模型能夠比較準確地預測分枝的數量變化.

2.2　烏腺金絲桃的發育

烏腺金絲桃營養生長從4月份開始，一般在每年6月中旬出現花蕾，預示發育期從此時期開始.據實際觀察，花朵最早出現的時間為6月15日，盛花期在7月初—7月中旬，花期可以延續到9月初，但帶花植株和每株花的數量都比較少.單花開放時間為5 d左右，7月中旬進入結實期；盛果期一般在8月初，9月中旬果實變成棕色開始成熟，一般在10月初蒴果開裂，散出種子.種子繁殖的植株當年一般不出現分枝，也基本沒有開花；種子繁殖植株，會在第二年直接萌發，萌發的植株會產生分蘗，分蘗基本都會產生分枝并開花結果，果實均可成熟，產生可以正常發芽的種子.

2.3　烏腺金絲桃的再生能力及早熟性

2.3.1烏腺金絲桃的再生能力

2015—2016年，在烏腺金絲桃盛花期的7月，進行了收割試驗，以觀察植株的再生能力.結果顯示，收割后的植株，當年全部可以再次萌發，萌發的植株可以出現分枝，也可以開花，但一般不能結果.這些再生的植株，自然越冬后，第二年仍可于春季正常萌發，出現大量的分蘗，分蘗可以正常出現分枝，開花結果，得到可育的種子.

3.3.2烏腺金絲桃的早熟性

烏腺金絲桃為多年生草本植物，自然狀態下通過種子繁殖的植株，第二年才能開花結果.但在實際栽培試驗中發現，約有10%的一年生幼苗可以開花，而且有些植株還可以結果，也能產生種子，但經過觀察和發芽試驗，這些種子均未成熟，不能萌發，因此，屬于不完全的早熟.

3　討論

3.1　氣候變化對烏腺金絲桃生長節律的影響

氣候條件的年際變化會影響植物的生長發育狀況，導致其生長曲線發生改變.比較2014年和2015年烏腺金絲桃植株的生長狀況可以發現，無論是2014年還是2015年，幼苗從5月上旬開始生長較慢，這個狀態一直持續到6月上旬，形成了一個平臺期；此后，兩個年份均出現了一個快速生長期，但在2014年這個時期的生長速度略快于2015年.此時也正是花蕾孕育、需要大量營養的階段；到了6月下旬，兩個年份的生長曲線基本重合.這種生長曲線的差異可能與當時的氣候條件有關.2014年6月份的氣溫較2015年略高，可能因此導致其生長速度略快；而從7月份開始，兩個年份的氣溫差異不大，從而使他們的生長狀況基本一致，反映到生長曲線上就顯示基本重合.由此表明，烏腺金絲桃的生長對溫度比較敏感.對2014年和2015 年5—7月的株高數據進行t檢驗后，結果顯示差異不顯著(t=1.17，P=0.27)，說明在這兩個年份，雖然氣溫有一定的差異，但對生長速度的影響未達到顯著水平，沒有從本質上改變烏腺金絲桃的生長曲線.

3.2　烏腺金絲桃生長過程中各器官相關性分析

植物各部分的生長和發育是相互關聯的，比如在花孕育后，植株各部分的生長也進入高峰，以滿足開花結實所需的大量營養，因此，利用現有的數據對分枝數、株高與葉數的增長關系進行了相關分析，結果表明：株高與葉對數相關系數為0.987 9，兩者間有極顯著的相關關系，由此建立的直線方程為：y=0.236 6x+3.918 9(x為株高，y為葉對數)；株高與分枝數相關系數為0.981 4，具有極顯著的相關性，由此建立的直線方程為：y=0.293 0x-2.702 4(x為株高，y為分枝數)；葉對數與分枝數相關系數為0.948 1，兩者間有極顯著的相關關系，由此建立的直線方程為：y=1.210 0x-7.232 7(x為葉對數，y為分枝數).通過這些方程的建立，可以更好地測試烏腺金絲桃的生長狀況.

另外，將烏腺金絲桃與同屬的長柱金絲桃的生長狀況[10]進行比較后可以看出：烏腺金絲桃到生長末期，即7月中下旬，株高在63 cm左右，而同期的長柱金絲桃則可達120 cm左右，相差近一倍；但兩者發育的時間節點基本一致，說明它們對氣候條件的適應性大體相近.

3.3　烏腺金絲桃再生及早熟性的研究意義

栽培試驗驗證了烏腺金絲桃具有再生能力，對這種能力的研究很有必要.首先，通過對烏腺金絲桃再生過程中形態結構特征變化規律、生理生化過程的研究，可進一步填補該種植物再生研究的空白，也可為其他植物再生能力的研究提供參考.同時，在實際應用中，由于烏腺金絲桃中的一些活性成分如金絲桃素，主要分布在花中，因此采收期一般均在盛花期的7月，如果不能再生，勢必造成一年進行播種、育苗、移栽，第二年收獲一季，第三年又再重復育苗、移栽這個過程，即兩年才能收獲一次.而在基礎理論研究基礎上，可通過栽培條件的優化，強化再生能力，免去了兩年育苗一次的生產環節，達到播種一次，連續多年收獲的目的，既節省了時間，也大大降低了直接生產成本.

對烏腺金絲桃早熟性的研究表明，結果雖然沒有達到真正的早熟標準，但是也與再生能力的研究相似，意義是顯而易見的.首先，通過對烏腺金絲桃早熟性的研究，可進一步了解烏腺金絲桃的發育規律，豐富其理論研究內容；其次，通過了解烏腺金絲桃早熟的規律，特別是在生理生化過程變化特點的研究基礎上，可望通過人為栽培條件等的調控，實現烏腺金絲桃的真正早熟，達到當年育苗移栽、當年收獲的目標，從而大大縮短生產周期，節約生產成本.對烏腺金絲桃的再生能力和早熟性的研究，既有重要的理論意義，更有實際應用的價值，有必要進行深入的探索.

[參考文獻]

[1]柯宇輝，姜南翔，侯爽，等.栽培密度對烏腺金絲桃地上部分生物量及形態變化的影[J].中藥材，2016，39(1)：21-23.

[2]顧麗珍，張宏彬.穩心草化學成分的研究[J].植物學報，1980，22(2)：151-154.

[3]殷志琦，王英，張冬梅，等.金絲桃屬植物化學成分研究進展[J].中國野生植物資源，2004，23(1)：6-7.

[4]余愛農，龔發俊，馬濟美.金絲桃素研究新進展[J].湖北民族學院學報(自然科學版)，2003，21(1)：44-47.

[5]李冀，滕林，高彥宇.烏腺金絲桃抗心律失常作用的研究[J].中醫藥信息，2008，25(6)：32-33.

[6]李冀，閆東，畢珺輝.烏腺金絲桃正丁醇萃取物對氯化鈣誘發大鼠快速性心律失常的影[J].中醫藥信息，2012，29(4)：144-145.

[7]李冀，石鑫，高彥宇，等.烏腺金絲桃抗抑郁作用的藥理研究[J].中醫藥信息，2012，29(2)：33-34.

[8]李冀，吳全娥，高彥宇，等.烏腺金絲桃對抑郁癥大鼠海馬單胺類神經遞質含量5-HT及5-HIAA的影響[J].中醫藥信息，2012，29(5)：18-20.

[9]李冀，滕林，高彥宇，等.烏腺金絲桃抗快速型心律失常活性成分作用機制研究[J].中醫藥學報，2013，41(1)：9-10.

[10]陳玉梅，張克勤，宋百軍，等.長柱金絲桃生長發育及人工繁殖技術研究[J].中藥材，2011，34(6)：845-848.