石筆木研究進展

周祥斌,田雪琴,陳雪梅,官松新,關雄孚,林瑋

(1.廣東省連山林場(廣東鷹揚關森林公園管理處),廣東 清遠 513200;2.佛山市林業科學研究所(佛山植物園),廣東 佛山 528222;3.佛山市南海區西岸獅子山森林公園開發有限公司,廣東 佛山 528211)

石筆木(Tutcheriachampioni)為山茶科石筆木屬常綠喬木,樹皮灰褐色;葉片革質,橢圓形或長圓形,先端尖銳,基部楔形,網脈在兩面均稍明顯,邊緣有小鋸齒;花單生于枝頂葉腋,黃色,苞片卵形,萼片圓形,厚革質,外面有灰毛,花瓣倒卵圓形,先端凹入,外面有絹毛,子房有毛,花柱連合;蒴果球形,種子腎形,6月開花。主要分布于廣東、廣西等地[1]。石筆木樹形優美,擁有山茶科植物中罕見的碩大黃色花朵,外觀和“茶族皇后”金花茶相似[2],且花期較長,具備較高的園林觀賞價值,并具有一定的抗污染能力[3],可用作庭園觀賞和城市綠化植物[4]。其葉片含有多糖、黃酮等多種活性成分[5],嫩葉制作的茶飲可用于治療傷風感冒、腸胃炎、痢疾等疾病[6]。此外,石筆木種子粗脂肪含量達50.29%,具備作為木本油料植物開發利用的潛在價值[7]。石筆木在觀賞、藥用及生態保護等方面均具有較高的利用價值[8],是具有很高開發潛力的鄉土樹種。

近年來,石筆木的研究受到了越來越多的關注。本文將對我國開展的石筆木生物學特性及園林應用、栽培繁育技術、化學成分、生理生態、抗性和雜交育種等研究進展進行綜述,以期為石筆木的進一步開發利用提供參考。

1 生物學特性及園林應用研究

依據《中國植物志》中山茶科的分類系統,石筆木屬植物種類共有26種,其中有21種分布于中國,主要集中在廣東、廣西、云南、臺灣等南部各省區,其余5種分布在越南、馬來西亞、菲律賓[1]。其中石筆木四季常綠,樹冠樹姿優美,花大、果奇,可作為南方地區重要的植物造景材料,在風景園林應用中有廣闊的前景。石筆木性喜光,依據其形態特征,有多種園林應用形式,可用作庭院觀賞樹、盆栽擺設,也可用作行道樹綠化樹種[9,10]。薛克娜等[11]應用層次分析法對石筆木等4種山茶科植物的樹形、花、葉和果進行觀賞價值綜合評價,認為石筆木的果實相較其花、葉等具有更佳的觀賞價值。目前石筆木多被用于荒山綠化,在園林中應用尚不廣泛,通過系統研究分析其在樹形、花、葉、果等方面觀賞價值的優劣勢,使其可以在城鄉綠化中根據實際需求針對性地加以應用,擴大其應用范圍,也有利于其保護及開發利用。

2 栽培繁育技術研究

陳香等[12]研究了3種不同的育苗基質對石筆木大苗生長的影響,結果表明50%黃心土+ 50%塘泥的基質組合有利于促進石筆木苗的快速抽梢及增加抽梢數量,但不利于石筆木的長期培養,種植1年后苗木存活率僅為50%左右,需后續深入研究。薛克娜等[13]研究了5種市售肥料對石筆木初植林苗木的地徑、樹高和冠幅年生長量的影響,結果表明不同肥料對石筆木的生長影響差異顯著,在500 g·株-1的施肥量下,國森林木有機無機復混肥(氮磷鉀配比為8∶10∶7)能夠顯著促進石筆木苗木的生長。鄧建英等[14]研究了3個不同復合肥施肥量對大果石筆木初植幼林植株的地徑、苗高及冠幅生長的影響有差異,結果表明,相較于不施肥的對照,3種施肥處理均能顯著促進石筆木苗木的生長,且不同處理間的差異顯著,其中每株施用350 g肥料時對石筆木幼林生長促進作用最佳。陸奇豐等[15]采用正交試驗方法和隸屬函數法,研究不同生長調節劑種類、濃度及基質對石筆木扦插繁殖的影響。結果表明,生長調節劑種類、生長調節劑濃度和扦插基質對石筆木扦插生根率的影響極顯著。綜合分析認為使用100 mg·L-1的IBA處理且基質為黃泥土與河沙(體積比為 2∶1)時,扦插效果最佳,插穗成活率達80%以上,且根系生長良好。此外,還以當年采收的石筆木種子為試驗材料,通過白菜種子發芽試驗探索其種皮及種胚提取物的萌發抑制作用,并研究不同濃度的植物激素(細胞分裂素、赤霉素)對種子萌發的影響。結果表明石筆木種皮和種胚提取物對白菜種子萌發抑制不明顯;使用100 mg·L-1的赤霉素處理種子能縮短其萌發時間,且能顯著提高其發芽率[16]。肖復明等[17]對石筆木的扦插技術開展了研究,認為插條是影響扦插成活率和生根遲早的主要因素。選擇小于10年生的實生母樹中、上部生長健壯、無病蟲害的1年生木質化或半木質化枝條作為穗條,長10 cm左右,使用ABT2號生根粉0.01%溶液浸泡穗條1 h,扦插時間選擇5—6月或9月中旬,并確保苗床的溫度及透光率適宜,可提高石筆木的育苗成功率。以上研究結果為石筆木的科學育苗提供了參考。

3 化學成分研究

陸石英等[18]發現石筆木葉片中含有蘆丁、金絲桃苷、槲皮素等7種黃酮類成分,以及沒食子酸等2種有機酸類成分,以上9種化學成分均為該植物中首次報道。韋正等[19]采用顯色反應、沉淀反應或層析對石筆木葉片的水、95%乙醇和石油醚提取預試液進行定性檢識,發現石筆木葉片中含有氨基酸、還原糖、多糖、苷類、皂苷類、有機酸類、酚類、三萜類化合物、黃酮類、內酯類、香豆素等多種化合物;并提取測定其葉片總黃酮的抗氧化活性,發現石筆木葉片總黃酮具有一定的自由基清除能力,具有作為天然抗氧化資源予以開發利用的潛力[20]。谷睿等[21]通過優化的超聲波萃取工藝提取石筆木葉片總黃酮,測得石筆木葉片提取物的總黃酮得率為0.48%。經檢測,發現石筆木葉片提取液具有一定的抗氧化活性。殷帥文等[7]通過采用氣質聯用方法對石筆木種子脂肪酸成分進行了分析,共檢測到14種脂肪酸,其中不飽和脂肪酸含量較高,主要成分為亞油酸和油酸,包括十六烷酸(15.44%)、油酸(23.27%)、十八烷酸(4.54%)、反式-3-辛基環氧化乙烷辛酸(7.23%)、3-辛基環氧化乙烷辛酸(5.21%)和順式-3-辛基環氧化乙烷辛酸(6.23%)。楊子明等[22]按照低、中、高劑量組分別向小鼠投喂相應濃度的石筆木茶水,從而研究石筆木茶水對小鼠機體的影響。結果表明除飲水量外,其余體重、主要臟器指數等指標均與空白對照無顯著差異,各劑量組小鼠未見明顯異常反應,說明飲用石筆木茶水不會損害小鼠重要內臟及機體正常代謝。以上研究結果為進一步開發石筆木在醫藥及保健品方面的產品提供了理論依據,但仍需結合其余方面的研究來全面了解其營養價值。

4 生理生態研究

趙鴻杰等[23]研究了不同遮陰條件對4年生石筆木苗木生長的影響,結果表明70%遮陰處理最有利于促進石筆木的生長,該條件下苗木的存活率、株高地徑生長量及總葉綠素含量均顯著優于全光照對照。卓小青等[24]對石筆木開展種播試驗、物候觀察、苗期生長監測等研究,結果表明石筆木種子繁殖發芽率達84.75%,且出苗整齊,年高生長達100.0 cm以上,年莖粗生長達1.00 cm以上,且表現出較強的抗寒、抗旱能力,有作為優良鄉土樹種在城市園林綠化中推廣應用的潛力。張勤生[25]對石筆木1年生幼苗的物候及年生長規律進行了研究,結果表明石筆木由播種到出苗總用時61天,幼苗株高年快速生長時間持續175天,與其他喬木樹種相比,為生長速度中等的樹種。歐斌等[26]對石筆木幼苗生長規律開展了研究,結果表明從播種到出土總共需要60d左右,苗高年生長總共出現3個高峰,第1個出現在6月下旬,第2個出現在7月中旬—8月上旬,第3個出現在9月上中旬。吳培衍等[27]通過測定石筆木成林植株的葉量、固碳釋氧量等指標,開展了其固碳釋氧和降溫增濕功能的研究,結果表明石筆木植株葉量適中,具備一定的降溫增濕及滯塵降噪能力,還有較強的固碳釋氧能力,能發揮較好的生態功能,可作為優良的生態公益林樹種推廣。李晨晨等[28]通過測定土壤理化性質及全氮、有效氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、有機質等指標,研究了杉木與石筆木復合經營對退化林地土壤理化性質的影響,結果顯示該組合對當地杉木生態公益林土壤理化性質存在一定的改良效果,對指導維護人工林生態系統和土壤肥力具有重要的意義,表明石筆木可作為生態公益林改造優良樹種的潛在選擇。張浩等[29]研究了石筆木幼樹在松杉人工林林下的生長表現,包括成活率、生長量等指標。結果表明石筆木幼樹生長相對較緩慢,但其耐陰性較強,在林下生長良好,可考慮作為次生林改造樹種使用。以上研究結果為石筆木的應用環境提供了一定的參考依據。

5 抗性研究

石筆木對SO2及氟化物污染具有較好的抗性,可以吸收土壤及水體中的污染物從而起到的凈化的作用[10]?？讎x等[30]根據葉片傷害程度、新葉增長率、個體長勢等指標綜合評價1年生石筆木對氟化物、硫化物和酸雨組成的大氣復合污染的敏感性反應。試驗結果表明,石筆木對HF、SO2等大氣污染物敏感性低,生長未受到嚴重影響,具有較強的抗性。閆靈麟等[31]通過監測苗木生長、葉片損害等指標綜合評價石筆木等8個樹種的1年生苗木在陶瓷工業污染程度不同的地區的抗污染特性。結果表明石筆木對陶瓷工業污染具有中等抗性,在工業污染區的綜合增長比值達到51.39%,可用作改良樹種于該類型污染地區適當種植以改善當地生態環境。侯恩慶等[32]選取石筆木等8種抗性較強的1年生幼苗栽植于廣東省佛山市陶瓷工業污染區,1.5年后測定它們的生長參數、干物質量和污染元素含量,以此評價不同樹種和器官對污染元素的積累能力。結果表明,石筆木對試驗地的S、Cu、Pb等污染元素均具有較強的吸附能力,且自身生長未受明顯影響。以上研究結果表明石筆木具備較強的抗污染能力,具有作為污染程度較高地區的植被恢復優良樹種及生態公益林的優質木本植物資源推廣種植的潛力。

6 雜交育種

多年來,研究人員試圖利用石筆木開黃色花的特性,通過雜交育種培育出開黃色花朵的山茶科植物。有學者曾利用石筆木與山茶花進行屬間雜交,但雜種后代的花色并未能如親本一樣金黃[33]。因此選育作為親本的石筆木優良單株變得更為重要。