樊 麗
(國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心,廣東 廣州 510000)
三葉青(Tetrastigmatis hemsleyaniDiels et Gilg),又叫蛇附子、金線吊葫蘆,為葡萄科崖爬藤屬植物,全草均可入藥,是我國特有的珍稀藥用植物,具有清熱解毒、活血祛風、清除體內自由基、雙向提高人體免疫力的功效,有非常高的藥用價值和經濟價值[1];但三葉青對生長環境要求苛刻,不易人工種植,資源有限。本文旨在通過對目前國內三葉青栽培技術的相關文獻進行綜述,梳理三葉青人工栽培技術的發展脈絡,以期對我國三葉青人工栽培技術的發展方向和專利保護提供參考。
圖1示出了三葉青人工栽培技術相關專利在2002-2021年間的申請數量,三葉青人工栽培技術專利申請在2014年之前數量較少,發展緩慢,從2014年開始專利申請數量激增,并基本保持穩定,而2021年專利申請數量較少則與部分申請文件尚未公開有關;總體來看,三葉青的人工栽培技術研究尚處于初期,仍具有廣闊的研究開發前景。

圖1 三葉青人工栽培技術相關專利申請量趨勢(圖源:incoPat)
另外,通過對申請人類型統計分析可知,大專院校和科研單位作為申請人的專利申請量占相關專利申請總量的45.7%,企業次之,占40.86%。由此可見,國內科研院所和相關企業仍為三葉青人工栽培技術的主要研發單位,也進一步從側面說明了三葉青的人工栽培技術研究還處于起步階段。
三葉青人工栽培專利技術排名前十位的申請人主要集中于浙江地區;申請量排名第一的申請人為上饒師范學院,其申請時間主要為2018年和2021年,技術方向主要為三葉青組培技術,涉及組培苗脫毒方法、試管苗離體保存方法、組培苗移栽馴化容器、接種工具的改進等;而申請量次之的杭州中墾生物科技有限公司的專利申請則集中于2017年,技術方向為三葉青人工栽培相關設備如營養缽、支架、大棚、灌溉設備、施肥裝置等的改進;而浙江農林大學則在2015-2020年持續進行專利申請,主要涉及三葉青的人工快繁技術研究,包括扦插育苗、立體栽培、組培培養基的改良等。
三葉青的藥用價值高,含有多種活性物質,國內早期對三葉青的研究主要集中于對其藥效的探索、生藥學鑒定以及化學成分分析等方面,對其人工栽培技術研究甚少,文章從專利和非專利兩個方面對三葉青人工栽培技術的發展脈絡進行梳理。
國內最早關于三葉青人工栽培技術的專利申請為2005年浙江省農業科學院徐剛等[2]人提出的一種金絲吊葫蘆的人工快速繁殖方法,該方法采用金絲吊葫蘆的藤條作為外植體進行組織培養,誘導組培苗生根,并利用組培苗作為母本再通過扦插方式大量繁殖金絲吊葫蘆種苗,其充分利用植物組織培養、扦插快繁技術優勢,在短期內快速大量繁殖金絲吊葫蘆種苗,可實行規模化生產,為金絲吊葫蘆的產品深度系列開發提供種苗基礎。
2007年,浙江大學的姜維梅等[3]提出的一種三葉青的組培快速繁殖方法,選擇完整的三葉青腋芽為培養材料,通過組培快繁技術培育三葉青種苗,在組培過程中進行脫毒處理,提高了三葉青的品質,并獲得了較高的大田存活率;且該快繁方法使得三葉青的生產可以在人為控制條件下進行,同時提高了增殖速度,縮短生產周期,便于工廠化生產,解決了三葉青快速繁殖和穩定生根的重要技術環節,達到技術穩定、繁殖系數高的要求。在接下來的十幾年間,浙江大學、浙江農林大學、杭州中澤生物科技有限公司、杭州木木生物科技有限公司、上饒師范學院等申請人均對三葉青組織培養快速繁殖的方法進行了優化,包括培養基配方的調整、外植體的選擇、組培容器的改進等,其主要目的在于縮短種苗繁育周期,利于大面積生產和保護野生三葉青種質資源。
2010年,浙江省中醫藥研究院浦錦寶等[4]人提出了一種三葉青的人工栽培方法,利用三葉青是草質藤本,地上部分生物量較大,且節上生有多數不定根的特點,采用扦插法栽培三葉青,該方法操作簡便,栽培后的三葉青成活率高,適應性強,成長周期短,產量高。近十年來,不同申請人對三葉青扦插繁殖的枝條選擇、激素處理、基質選擇、環境等條件進行優化調整,旨在提高扦插育苗的成活率、生根率、結塊速度和結塊率等。
2012年,麗水市蓮都區綠谷三葉青珍稀植物研究所的吉慶勇等人[5]采用三葉青地下藥用塊莖繁殖法,利用三葉青地下藥用部分,通過低溫沙藏解除休眠和大棚催芽、大田移栽技術,具有繁殖快、成本低、成苗率高、腐爛率低等優點,突破了三葉青原有繁殖技術僅僅局限在地上部分藤扦插,易出現退化、品種特性不穩定,組織培養投資大、需專業人員等的技術缺陷問題。
2014年,福建農林大學潘大仁等人[6]提出了一種中藥材三葉青的林下栽培方法,其選擇喬木混交林地間栽培三葉青,充分利用林地空間資源,增加林地覆蓋率,提高土地使用率和產量效益,通過在自然環境下栽培三葉青,增強三葉青的抗逆性,在較短時間內獲得高品質、高產量的三葉青塊根,實現降低栽培成本,提高經濟效益的目的。在接下來的七年間,多名申請人對三葉青的仿野生林下栽培技術進行探索研究,包括選擇不同的樹林種植,優化林下種植條件,將林下栽培與扦插育苗、袋式栽培、基質、光溫控制等結合,以達到提高三葉青塊根產量、有效成分(黃酮)的含量等效果。
由于三葉青種子產量較少,且是多年生植物,有性繁殖慢,因此,關于三葉青有性繁殖的研究并不多。2015年,浙江醫藥高等專科學校的彭昕等人[7]利用三葉青的地下塊莖及周圍生境促進其種子萌發的特性,在基質中添加由三葉青母本地下塊莖制成的促萌芽物質,進行催芽,提高了種子萌芽率,為三葉青雜交育種、品種選育、種苗繁育等方面的研究奠定基礎;同年,廣西壯族自治區藥用植物園的韋榮昌[8]將溫水浸種、恒溫培養、光照和黑暗交替處理種子與浸種劑浸泡相結合,采用多種手段聯合處理三葉青種子,有效打破種子休眠,提高發芽率。
2007年鐘毓倩[9]最早提出了三葉青組織培養與快繁技術研究,其通過對三葉青不同部位的外植體進行誘導,并獲得了最佳誘導外植體、最佳初代培養基和生根培養基,其試驗結果表明6-BA在三葉青的繼代培養中的作用可以忽略不計;之后的十幾年間,也有不少學者致力于三葉青的組培研究,主要包括三葉青愈傷組織培養條件的優化,不同光溫條件下三葉青組培苗的酶活性、有效成分含量的變化、高效快繁技術體系建立、規模化育苗等。
1999年,江云岫[10]提出可以剪取藤莖扦插繁殖三葉青,但其并未對扦插繁殖的具體細節進行深入研究;2011年,吉慶勇等人[11]采用扦插方法繁殖三葉青,其研究了生根劑、插穗年齡和基質對插穗生根的影響,結果表明,生根劑和插穗年齡對插穗生根的影響明顯,基質對插生根的影響不明顯,2年生老枝采用1000mg/L的IBA浸漬10s后扦插于黃土中生根效果最佳。另外,扦插繁殖具有材料來源廣泛、操作簡單的特點,因此,不同學者將扦插繁殖的方式應用于研究不同種源三葉青的特性、引種馴化栽培以及林下仿野生栽培中,達到種苗繁育的目的。
林下仿野生栽培,將中藥材三葉青種植在近似于野生條件的林下,可利用林地天然的遮陰優勢和環境條件,提高地塊利用率和經濟效益。程良綏[12]在2014年提出了一種三葉青林下栽培技術,其采用扦插育苗技術,將三葉青種苗定植在林下,種植三年后,三葉青進入成熟期;2014-2021年間,三葉青的林下栽培技術發展迅速,部分研究人員還對三葉青的果藥套種、竹林套種等進行了研究,以探索最佳的林下種植模式,提高林業經濟和生態效益。
而除了仿野生栽培,隨著溫室大棚技術的發展,通過設施栽培來精確控制栽培作物的生長環境條件,以實現人工集約化栽培也是目前作物栽培的發展方向之一。葉子飄等[13]2018年對設施栽培條件下三葉青葉片適宜光強進行研究,結論表明三葉青為典型的陰生植物,設施大棚中種植,其最適宜光強在400μmol/m2·s左右,其為三葉青的設施大棚種植提供了理論依據。但由于設施栽培對成本、人力以及環境控制要求較高,目前針對三葉青設施栽培的研究并不多,仍處于探索階段。
目前三葉青的人工栽培技術研究主要致力于種苗繁育和大田栽培;種苗繁育的主要方式為扦插繁殖和組織培養,雖然組織培養繁殖的研究較早,但近年來,三葉青扦插繁殖的方法逐漸增多,已超過組織培養快繁,這是由于扦插繁殖對種苗培養的條件要求更低,操作更簡便,普及性更強;另外,林下仿野生栽培和扦插繁殖等種苗繁育技術相結合,也是目前三葉青人工栽培較常用的方法,該栽培方式顯著提高了土地資源利用率和經濟效益;設施栽培雖有少量研究,但仍然處于探索階段。
今后對于三葉青人工栽培技術的研究,可從擴大種苗生產、提高塊根產量和品質,增加有效成分(如黃酮)含量等方面出發,對栽培地點、栽培材料、環境條件、栽培基質和栽培容器等影響三葉青生長的因素進行優化;另外,在人工擴大栽培時,應注意最大限度地保留其藥性;另外,可以充分利用設施栽培能夠精準控制環境條件,能夠實現大規模人工集約化栽培的特點,加大對三葉青設施栽培的研究力度,并對研究成果及時進行專利保護,提升專利轉化能力。