卷丹種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究

趙小紅, 楊天建, 余中蓮, 韓 量, 肖 波, 楊利平, 雷美艷

(1.重慶市藥物種植研究所, 重慶 南川 408435;2.長(zhǎng)江師范學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物工程學(xué)院, 重慶 408100)

卷丹(LiliumlancifoliumThunb.)屬于百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)多年生草本植物,具有地下鱗莖,以干燥肉質(zhì)鱗片入藥,是我國(guó)常用藥食兼用中藥材。被歷部《中華人民共和國(guó)藥典》收載,具有養(yǎng)陰潤(rùn)肺、清心安神的功效[1]。卷丹鱗莖含有甾體皂苷、生物堿、黃酮類、酚酸甘油酯類和多糖等豐富的化學(xué)成分[2-3]。藥理學(xué)研究表明,卷丹具有抗菌和降血脂[4]、增強(qiáng)免疫[5]、抗抑郁[6]等作用。隨著藥理活性研究的深入,卷丹市場(chǎng)需求量增加,其栽培面積逐漸擴(kuò)大。

卷丹為自然三倍體[7],自然結(jié)實(shí)率很低或不結(jié)實(shí),主要采用分球、株芽、鱗片、組織培養(yǎng)等無(wú)性繁殖方式進(jìn)行擴(kuò)繁。近年來(lái),隨著栽培面積的增加,不同地域間卷丹種源調(diào)撥頻繁,但無(wú)相應(yīng)的種質(zhì)檢驗(yàn)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),造成各栽培區(qū)種質(zhì)市場(chǎng)混亂,種球質(zhì)量良莠不齊,嚴(yán)重影響了卷丹的經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前,關(guān)于卷丹的研究主要集中在藥理作用[4-6]、化學(xué)成分[8]、栽培措施[9]和組培快繁技術(shù)[10-11]等方面,鮮有關(guān)于卷丹種球和籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的研究,建立科學(xué)有效的卷丹種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)規(guī)范卷丹種球流通和生產(chǎn)實(shí)踐具有重要意義。

本研究通過(guò)調(diào)查卷丹種植基地及市場(chǎng)銷售種球的質(zhì)量相關(guān)指標(biāo),數(shù)據(jù)分析結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,確定種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),以各等級(jí)種球?yàn)樵囼?yàn)材料進(jìn)行田間對(duì)比種植,對(duì)不同等級(jí)種球的形態(tài)特征、種苗生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量進(jìn)行定量比較分析,進(jìn)而驗(yàn)證卷丹種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和有效性,為卷丹的規(guī)范化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

2017年9月收集的1 447粒卷丹用于籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究,種球來(lái)源情況見(jiàn)表1;2018年9月收集的1 046粒卷丹用于種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究。經(jīng)楊利平教授鑒定為百合科植物卷丹的種球,以其作為研究材料。

表1 卷丹種球來(lái)源信息

1.2 方 法

1.2.1籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的制定

將收集的16份卷丹種球每份隨機(jī)選取50個(gè)以上,觀察種球的顏色、形狀、鱗片松緊度,并將種球分離成獨(dú)立的籽球,測(cè)定籽球的周徑、重量、鱗莖高等3個(gè)指標(biāo)。使用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行主成分分析,通過(guò)對(duì)周徑、鱗莖高和重量進(jìn)行分析,確立分級(jí)指標(biāo)。使用K-均值聚類法對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行樣本聚類,制定卷丹籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2不同等級(jí)籽球?qū)淼ぎa(chǎn)量和植株性狀的影響

根據(jù)卷丹籽球分級(jí)結(jié)果設(shè)3個(gè)處理(分別為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)),3次重復(fù),共9個(gè)小區(qū),隨機(jī)區(qū)組排列。田間試驗(yàn)在重慶南川陳家山基地進(jìn)行,供試土壤為沙壤土,土層深厚、疏松、肥沃、排水良好。試驗(yàn)地此前未栽培過(guò)卷丹,前茬作物為紅薯。株行距25 cm×40 cm,每個(gè)小區(qū)種植3 kg種球。栽種時(shí)間為9月下旬,種植期間田間管理同大田。

6月中旬統(tǒng)計(jì)不同等級(jí)籽球試驗(yàn)卷丹的成活情況,測(cè)量不同等級(jí)規(guī)格卷丹株高、莖粗等,次年10月上旬收獲,收獲期測(cè)定卷丹重量、周徑、鱗莖分頭數(shù)等指標(biāo),統(tǒng)計(jì)小區(qū)產(chǎn)量。

1.2.3卷丹種球基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制定

從每一個(gè)產(chǎn)地的卷丹中隨機(jī)抽取不少于100個(gè)種球,測(cè)定周徑、重量、鱗莖高、分頭數(shù)、籽球重量等5個(gè)指標(biāo),對(duì)上述5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,確定種球分級(jí)指標(biāo),并制定卷丹種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.4卷丹種球分頭數(shù)和籽球重量對(duì)卷丹產(chǎn)量的影響

設(shè)置種球分頭數(shù)、籽球重量二因素三水平試驗(yàn),9個(gè)處理,3次重復(fù),共27個(gè)小區(qū),隨機(jī)區(qū)組排列。7月中旬統(tǒng)計(jì)卷丹的成活率,測(cè)量株高、地徑等指標(biāo),收獲期測(cè)定重量、周徑、分頭數(shù)、產(chǎn)量等指標(biāo)。

1.2.5數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel2010軟件進(jìn)行逐步多元回歸分析,構(gòu)建卷丹種球重量、卷丹種球分頭數(shù)、卷丹種球周徑的最優(yōu)回歸模型,SPSS20.0軟件進(jìn)行主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 卷丹籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.1.1不同產(chǎn)地卷丹籽球整體樣本分析

由表2可以看出,不同產(chǎn)地之間卷丹籽球周徑和鱗莖高變異范圍較小;重量變異范圍較大。各產(chǎn)地卷丹籽球周徑在10.41～15.43 cm之間,鱗莖高范圍為27.87～41.51 mm,重量在16.62～52.77 g之間。卷丹籽球周徑和鱗莖高的最大值分別出現(xiàn)在重慶市南川區(qū)三泉鎮(zhèn)和湖南省保靖縣陽(yáng)朝鄉(xiāng),最小值分別出現(xiàn)在湖北省來(lái)鳳縣舊司鎮(zhèn)和重慶市石柱縣六塘鄉(xiāng);重量最大值和最小值分別出現(xiàn)在重慶市南川區(qū)三泉鎮(zhèn)和重慶市石柱縣六塘鄉(xiāng)。

表2 卷丹籽球表型性狀

2.1.2卷丹籽球分級(jí)指標(biāo)的確定

對(duì)各產(chǎn)地卷丹籽球周徑、鱗莖高和重量等3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。結(jié)果(表3)表明,周徑、鱗莖高和重量的貢獻(xiàn)率分別為80.70%,16.22%和3.10%,周徑可作為卷丹籽球分級(jí)的主要指標(biāo),鱗莖高在實(shí)際測(cè)量時(shí)操作不便且易產(chǎn)生誤差,因此將重量作為輔助指標(biāo)。

表3 卷丹籽球分級(jí)指標(biāo)的確立

2.1.3卷丹籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)卷丹籽球的周徑、重量2項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行K-均值聚類分析,獲得初步的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐,對(duì)初步分級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化,得到卷丹籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表4)。采用最低定級(jí)原則,即任何一項(xiàng)不符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)都不能定為相應(yīng)等級(jí)的合格種球。根據(jù)修正分級(jí),Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)籽球的合格率63.06%(其中Ⅰ級(jí)合格率20.17%)。

表4 卷丹籽球質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.1.4不同等級(jí)籽球?qū)淼ぎa(chǎn)量和植株性狀的影響

卷丹植株生長(zhǎng)狀況與籽球等級(jí)密切相關(guān),除保苗率外,其他相關(guān)性狀在不同等級(jí)籽球間存在顯著差異(表5)。由表5可知,Ⅰ級(jí)籽球植株生長(zhǎng)狀況最佳,Ⅲ級(jí)籽球植株生長(zhǎng)狀況最差,不同等級(jí)籽球間地徑、株高、鱗莖高、周徑、產(chǎn)量和分頭數(shù)的規(guī)律均表現(xiàn)為:Ⅰ級(jí)>Ⅱ級(jí)>Ⅲ級(jí),不同等級(jí)之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05);Ⅰ級(jí)籽球種植后收獲產(chǎn)量較Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)分別高出16.9%和24.64%。由此可知,卷丹籽球質(zhì)量直接影響植株的生長(zhǎng)和收獲期產(chǎn)量,提升種球質(zhì)量有利于植株干物質(zhì)的積累,增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性,提高卷丹產(chǎn)量。

表5 不同等級(jí)籽球?qū)χ仓晟L(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

2.1.5卷丹產(chǎn)量和植株性狀的相關(guān)性分析

對(duì)卷丹植株生長(zhǎng)和收獲期各性狀進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果(表6)表明,籽球周徑和籽球鱗莖高、籽球重量、收獲鱗莖產(chǎn)量、地徑均極顯著正相關(guān)。由此推斷,卷丹種球周徑越大、重量越重,出苗后植株越強(qiáng)壯,環(huán)境適應(yīng)性越強(qiáng),鱗莖產(chǎn)量越高,說(shuō)明根據(jù)卷丹籽球的周徑、重量將其分為3級(jí)科學(xué)有效。

表6 不同等級(jí)籽球與田間試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性分析

2.2 卷丹種球質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的制定

2.2.1卷丹種球基礎(chǔ)樣本分析

根據(jù)分頭數(shù)將收集到的卷丹種球主要分為分頭數(shù)3,4,5三類(分別用T=3、T=4、T=5表示),分別測(cè)定種球周徑、鱗莖高和重量(表7)。隨著分頭數(shù)的增加,卷丹種球周徑、鱗莖高和重量均值逐漸增大,其中種球周徑和鱗莖高變化幅度較小,重量差異較大,分頭數(shù)4和分頭數(shù)5種球重量較分頭數(shù)3高出35.07%和44.82%。

表7 卷丹種球表型性狀

2.2.2卷丹種球分級(jí)指標(biāo)的確定

對(duì)種球周徑、重量、鱗莖高、分頭數(shù)、籽球重量等5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。結(jié)果(表8)表明,周徑、重量、鱗莖高等3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為58.91%,26.42%,13.01%,累積貢獻(xiàn)率達(dá)98.34%,可以很好地對(duì)卷丹種球質(zhì)量進(jìn)行表達(dá)。在實(shí)際生產(chǎn)中,由于種球鱗莖由多鱗片抱合而成,鱗莖高不便于準(zhǔn)確測(cè)量。因此,結(jié)合主成分分析結(jié)果和生產(chǎn)實(shí)踐,選定種球周徑和重量作為卷丹種球分級(jí)的指標(biāo)。

表8 各性狀主成分分析

2.2.3卷丹種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)卷丹種球分頭數(shù)、周徑和重量三者進(jìn)行分析,通過(guò)多次去除過(guò)大殘差,獲得較優(yōu)回歸方程:

y=-256.083+16.744X1-3.156X2,

式中:y為種球重量;X1為周徑;X2為分頭數(shù)。

卷丹種球鱗莖由多個(gè)鱗莖抱合而成,鱗莖數(shù)量即分頭數(shù)與收獲時(shí)種球重量和周徑無(wú)顯著相關(guān)性(表9),說(shuō)明購(gòu)買種球時(shí)分頭數(shù)為3,4,5的種球均可用于生產(chǎn)種植。但對(duì)于種球自身而言,分頭數(shù)越多周徑越大種球越重(表7)。因此,種球生產(chǎn)中要控制種球質(zhì)量,需根據(jù)分頭數(shù)分別制定相應(yīng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)卷丹種球的周徑、重量?jī)身?xiàng)指標(biāo)分別確定分頭數(shù)3,4,5的種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表10),結(jié)合回歸方程驗(yàn)證,該種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)具有一定科學(xué)性。

表9 種球分頭數(shù)與籽球重量對(duì)產(chǎn)量和植株生長(zhǎng)的影響相關(guān)性分析

表10 卷丹種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)論和討論

卷丹鱗莖含有豐富的活性成分和次生代謝產(chǎn)物,具有獨(dú)特的藥理活性、良好的藥用價(jià)值和較高的食用價(jià)值,在藥用、食用和保健產(chǎn)品研發(fā)方面具有廣闊的市場(chǎng)前景[12-13]。卷丹產(chǎn)品價(jià)值開發(fā)以獲得高質(zhì)量卷丹鱗莖作為原材料為前提,生產(chǎn)高品質(zhì)的原材料則需要建立科學(xué)完善的種球質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范種質(zhì)市場(chǎng),加強(qiáng)生產(chǎn)管理[14]。本研究提出的卷丹種球和籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),在試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐,具有一定科學(xué)性和可操作性,是卷丹生產(chǎn)質(zhì)量管理的組成部分。

卷丹鱗莖由多個(gè)小鱗莖抱合組成,種球市場(chǎng)交易主要以完整的鱗莖即種球?yàn)橹?而栽培時(shí)主要用分瓣小鱗莖即籽球進(jìn)行種植。因此,本研究針對(duì)不同用途和形態(tài)對(duì)卷丹制定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),可供有關(guān)企業(yè)和個(gè)人銷售、購(gòu)買及種植卷丹時(shí)參考。在籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的研究中,通過(guò)主成分分析和聚類分析,將籽球周徑和重量確定為籽球分級(jí)的主要指標(biāo),并以此為基礎(chǔ)初步制定了籽球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),將籽球分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí),通過(guò)田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),卷丹籽球周徑越大、重量越重,出苗后植株越強(qiáng)壯,環(huán)境適應(yīng)性越強(qiáng),產(chǎn)量越高。不同等級(jí)籽球種植后,Ⅰ級(jí)籽球質(zhì)量最好,Ⅱ級(jí)次之,Ⅲ級(jí)較差,該標(biāo)準(zhǔn)可用于卷丹種植時(shí)籽球質(zhì)量控制。

目前卷丹交易時(shí)主要以完整的卷丹鱗莖作為種球,而種球由多個(gè)小鱗莖組成,不同分頭數(shù)種球間周徑和重量差異較大。因此,針對(duì)不同分頭數(shù)建立種球分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),將分頭數(shù)為3,4和5的種球分別分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí),其中Ⅰ級(jí)種球質(zhì)量較好,商品性佳。該標(biāo)準(zhǔn)可對(duì)市場(chǎng)上卷丹種球進(jìn)行評(píng)價(jià),為卷丹種球購(gòu)買提供參考依據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)主要以周徑和重量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)為主要衡量標(biāo)準(zhǔn),在生產(chǎn)實(shí)踐中,還應(yīng)考慮卷丹種球外觀要求,種球潔白、抱合緊密、無(wú)病蟲害、無(wú)機(jī)械損傷、未出芽等,選擇高質(zhì)量種球,不僅可降低后期管理成本,提高生產(chǎn)效益,還對(duì)規(guī)范市場(chǎng)中卷丹種球的質(zhì)量及其生產(chǎn)應(yīng)用至關(guān)重要。