我國油用牡丹研究利用現狀與產業(yè)發(fā)展對策

韓晨靜　孟慶華　陳雪梅　張琮　董合忠　張躍忠

摘要：油用牡丹是指結籽能力強，能夠用來生產種籽加工食用油的牡丹類型，或指牡丹組植物中產籽出油率≥22%品種（或品系）的統稱。本文從藥用、油用及綜合利用角度簡要分析了油用牡丹的利用現狀，從種質資源、品種選育與繁殖、高產栽培與生理生態(tài)等角度評述了我國油用牡丹的研究現狀，分析了油用牡丹研究利用中存在的主要問題，提出了加快油用牡丹研究和產業(yè)發(fā)展的對策措施。

關鍵詞：油用牡丹；種質資源；育種繁殖；生理生態(tài)；發(fā)展對策

中圖分類號：S685.11

文獻標識號：A

文章編號：1001-4942（2015）10-0125-08

牡丹（Paeonia suffruticosa Andr.）是毛茛科（Ranunculaceae）芍藥屬（Paeonia L.）牡丹組（Sect.Moutan DC.）落葉灌木，為中國所特有。我國認識牡丹已有2000年歷史。因其花澤艷麗、根部（丹皮）能人藥而具有很高的觀賞和藥用價值。近些年來，相關研究和實踐表明，牡丹還可以作為木本油料資源進行開發(fā)利用，即油用牡丹。油用牡丹是指結籽能力強，能夠用來生產種籽、加工食用牡丹籽油的牡丹類型，或指牡丹組植物中產籽、出油率≥22%品種（或品系）的統稱。迄今，我國具有良好油用表現及普遍推廣種植的油用牡丹品種主要是鳳丹牡丹和紫斑牡丹。中華人民共和國衛(wèi)生部公告2011年第9號指出，來自鳳丹牡丹和紫斑牡丹的籽仁，經壓榨、脫色等工藝制成的牡丹籽油可作為新資源食品。這標志著牡丹籽油已步入食用油行列，可進行產業(yè)化生產。目前，從中央到地方均出臺了一系列政策鼓勵木本油料（含油用牡丹）產業(yè)的發(fā)展。調查總結油用牡丹的研究利用現狀和存在問題，提出加快研究和發(fā)展的對策措施，有助于該產業(yè)的健康發(fā)展。

1利用現狀

1.1藥用

人們最早從藥用價值認識牡丹。1972年甘肅武威市柏樹鄉(xiāng)發(fā)現的東漢早期壙墓醫(yī)簡中，有用牡丹治療“血瘀病”的處方，是迄今已有資料中有關牡丹的最早文字記載。鳳丹在安徽銅陵大量種植主要是為了獲取“丹皮”（牡丹根）?！暗てぁ笔俏覈鴤鹘y的名貴中藥材，其主要成分為牡丹酚。目前，中醫(yī)藥學研究者對丹皮的制備、品質評價，牡丹酚的提取、功效等做了大量研究?，F代醫(yī)學研究證明，牡丹酚具有抑菌消炎、解熱鎮(zhèn)痛、增強免疫力等作用。油用牡丹花含有紫云英苷、沒食子酸等黃酮、多酚化合物，具有調經活血的功效，牡丹花提取物對清除自由基有明顯的作用，能保護·OH引發(fā)的DNA氧化損傷。

1.2油用

牡丹籽出油率為27%～33%。中國林業(yè)科學院對牡丹籽油成分的分析表明，牡丹籽油不飽和脂肪酸含量高達90%，其中α-亞麻酸含量高達42%。α-亞麻酸是人體內的一種必需脂肪酸，其在人體內不能自身合成，需從食物中攝取。α-亞麻酸在攝入體內后可代謝生成二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）和二十二碳五烯酸（Docosapentaenoic acid，DPA）。研究表明，α-亞麻酸及其長鏈代謝物，可能在許多生理活動中發(fā)揮著重要作用，如提高智力、保護眼睛，降壓降脂、延緩衰老等。α-亞麻酸缺乏是老年癡呆癥、心腦血管疾病、高血壓、糖尿病等疾病的重要誘因。此外，牡丹籽油中VE含量也很高，為316.2mg/kg，還含有亞油酸、植物甾醇、多酚類物質等多種營養(yǎng)成分。易軍鵬通過小鼠毒理性試驗認為，牡丹籽油屬無毒級，無遺傳毒性，具有較高的食用安全性。

1.3綜合利用

油用牡丹的鮮花既可以烹飪入饌，又可以做成牡丹醬、牡丹糕點、牡丹花茶、牡丹果酒等；還可制作成壓花、干花等工藝品，用于觀賞和收藏。油用牡丹花粉中蛋白質含量為39.3%，是雞蛋、牛奶的8～10倍，還含有維生素C，維生素B₁、B₂，β-胡蘿卜素等多種營養(yǎng)成分，可做成牡丹花粉保健面條、牡丹花粉山藥酸奶、牡丹花粉蔬菜汁啤酒等。牡丹籽粕是優(yōu)質蛋白飼料資源，蛋白含量50%左右，高于常用的豆粕（43%～46%）飼料。

2研究現狀

2.1種質資源研究

我國牡丹野生種質資源豐富，洪德元等在前人研究的基礎上，經過大量野外考察與性狀分析，對芍藥屬牡丹組的分類進行了全面修訂：牡丹組共有8個種，其中3個種各包含兩個亞種（表1）。另有兩個雜種，分別是延安牡丹（Paeonia×papav-eracea）、?？的档ぃ≒aeonia×baokangensis）。它們主要分布于河南、甘肅、陜西、山西、安徽、湖北、四川、云南和西藏等9個省區(qū)。

牡丹在我國的栽培歷史已有1500余年。目前，我國牡丹形成了以中原、西北、江南、西南等品種群（亞群）為代表的，具有不同花瓣顏色、花瓣數目、花型和葉型的栽培品種近1000個。關于栽培牡丹的起源，至今眾說紛紜。裴顏龍指出，現有的栽培品種幾乎包括了所有野生類群的特征，特別在花的特點上。李嘉玨則先提出品種群的概念，在此基礎上提出了我國牡丹“多地、多元”起源的觀點。周志欽等在分析討論栽培牡丹“多地、多元”起源的觀點時認為，栽培牡丹的起源途徑最初是通過野生種的直接馴化獲得原始品種，在此基礎上通過突變和人工選擇發(fā)展出古代和傳統品種，在未弄清牡丹野生種間關系及它們與栽培牡丹的聯系之前，僅根據野生種和栽培品種間形態(tài)的相似性推斷栽培牡丹的祖先種證據不足。趙宣對野生種和栽培品種的葉綠體基因片段與核基因進行直接測序，所得結果支持李嘉玨提出的我國栽培牡丹“多地、多元”起源的觀點。

2.1.1遺傳多樣性分析 研究牡丹遺傳多樣性可以為合理利用牡丹種質資源，培育油用牡丹新品種提供依據。目前，對牡丹組植物遺傳多樣性的研究主要集中在形態(tài)學、細胞學和分子生物學等方面。

Zhou等基于25個形態(tài)學性狀對牡丹組（全部野生種）40個居群構建了研究類群的距離樹（UPGMA、NJ）和最大簡約樹（MP）。通過分析，所得樹的拓撲結構基本一致，差異只發(fā)生在距離樹和簡約樹之間，在由形態(tài)和細胞學關系很近的5個種（牡丹、矮牡丹、卵葉牡丹、紫斑牡丹和鳳丹）構成的分支內部。在距離樹中，每個種的所有居群都首先形成1個單系類群，然后才與其他種的居群相聚。在簡約樹中，牡丹、滇牡丹和風丹的全部群體未能形成一個單系群。袁濤等采用UPGMA法對矮牡丹、紫斑牡丹、鳳丹、卵葉牡丹、四川牡丹5個野生種的花粉形態(tài)和外部形態(tài)特征進行聚類分析，認為卵葉牡丹與矮牡丹的親緣關系最近，之后依次為鳳丹和紫斑牡丹，四川牡丹與其它各種的親緣關系都較遠。endprint

王蓮英等對鳳丹和其它6個栽培品種進行了染色體對比觀察和組型分析，結果顯示，染色體數均為2n=10，鳳丹與其它栽培品種在染色體組型上差異甚微。于兆英等首次報道了紫斑牡丹和矮牡丹的染色體數目（2n=10）及核型，并根據核型分析數據認為紫斑牡丹是較矮牡丹更為進化的種類。張贊平等研究了紫斑牡丹的核型、Ag-NORs和Giemsa C帶帶型，認為紫斑牡丹染色體的T帶應為N帶（NOR帶），常規(guī)染色顯示的隨體應為端部的NORs。于玲等先后對甘肅紫斑牡丹和中原牡丹的染色體核型、AgNORs、Giemsa C帶等進行研究和系統比較，發(fā)現這2個品種群在染色體核型構成上存在差異。侯小改等則在評述我國牡丹染色體的研究進展時，著重介紹了牡丹隨體、隨體雜合性、染色體帶型的研究情況。

Zhao等利用核基因（Adh1A、Adh2和GPAT）和葉綠體基因（trnS-trnG和rps16-trnQ）的DNA序列及形態(tài)性狀等多套數據分析了野生牡丹的種間關系，認為四川牡丹與紫斑牡丹關系密切，銀屏牡丹與鳳丹關系密切。趙宣對4個主要栽培品種群的研究顯示，4個主要品種群遺傳背景差異較大，中原品種群部分品種直接由河南銀屏牡丹馴化而來，其余品種則起源于2個或多個其它野生種的雜交后代；江南品種群中清代古牡丹由鳳丹或安徽銀屏牡丹直接馴化而來；西北品種群全部起源于河南銀屏牡丹（母本）和紫斑牡丹（父本）的雜交后代；西南品種群起源于2個和多個野生種的雜交后代。于海萍采用SSR分子標記技術，聚類分析后得到了相似結論。袁軍輝和楊美玲分別采用形態(tài)學資源調查、數量分類學及現代分子生物技術對紫斑牡丹的遺傳結構、生態(tài)成因、基因組多態(tài)性等進行了分析。李保印則采用表型與分子標記相結合的方法，對400個中原牡丹品種建立了表型數據庫，對120個中原牡丹品種建立了分子數據庫。2015年4月，華大基因與洛陽農林科學院宣布，已完成1000份牡丹種質資源和120份雜交后代單個樣本的基因組測序分析，這對牡丹資源分類和品種選育改良有重要意義。

2.1.2基因克隆及功能分析 表2列出了牡丹基因克隆與功能分析的主要進展。對鳳丹和紫斑的研究主要在花器官、種子中α-亞麻酸的積累方面。高燕等從鳳丹花器官中克隆了PsAP2基因，亞細胞定位顯示該基因位于細胞核中，推測該基因可能是牡丹花器官決定的關鍵A類基因。劉傳嬌等克隆了1個紫斑牡丹開花調控的重要轉錄因子SOC1基因的同源基因PrSOC1，該基因在紫斑牡丹花芽中的表達量最高，根、莖、葉片中次之，種子中最低，推測該基因可能是調控牡丹成花的重要基因。紀思羽分析了PsARRO-1基因在鳳丹實生苗和試管苗根、莖、葉、花中的表達情況，發(fā)現實生苗中的整體表達量高于試管苗，且均為根中的表達量最高，推測該基因在不定根形成過程中起關鍵作用。Li等通過對不同發(fā)育時期鳳丹種子的轉錄組測序分析，獲得了175874個contigs，發(fā)現共有2182unigenes在不同發(fā)育時期差異表達，其中388個unigenes與脂肪酸合成和TAG組裝有關。編碼去飽和酶的3個基因SAD、FAD2和FAD8在油脂快速積累期大量表達，可能與鳳丹種子中α-亞麻酸大量積累有關。

2.2品種選育與繁殖

2.2.1品種選育 目前，油用牡丹的品種選育工作尚處于起步階段，相關研究報道較少。王占營等從結實率、百粒重、單株產量等方面，對21個結實性強的甘肅紫斑牡丹品種進行了綜合分析，篩選出6個比鳳丹產量高的品種。菏澤瑞璞牡丹產業(yè)科技發(fā)展有限公司在廣泛收集鳳丹和紫斑牡丹種質資源基礎上，通過定向雜交育種，培育出瑞璞一號、瑞璞二號、瑞璞三號3個油用牡丹新品種，并經試驗證明該3個油用牡丹品種的產籽率和含油量明顯高于現有的其它油用牡丹品種。韓欣等以鳳丹為母本，與中原牡丹、日本牡丹及紫斑牡丹進行雜交，發(fā)現鳳丹自然授粉結實率高（19.13粒/朵），具有較強的雜交親和性，是雜交育種的優(yōu)良親本資源。

2.2.2快速繁殖 油用牡丹種子具有上胚軸休眠習性，種子萌發(fā)對季節(jié)的依賴性強，繁殖周期長。因此，除培育新品種外，一般多采用分株、扦插、嫁接、組織培養(yǎng)等無性方法進行繁殖。

分株繁殖牡丹是最簡單的方法，一般于秋分、寒露之間進行。分株時，距根遠些將植株挖起，晾曬使植株根部失水變軟，利刀劈開不傷根芽，修剪消毒后即可定植。

劉文蘭等研究了基質、外源激素種類和質量濃度、處理時間等對甘肅紫斑牡丹莖扦插繁殖的效應，發(fā)現9～11月份是紫斑牡丹扦插的最佳時期，適宜溫、濕度有利于插條存活，但對生根無顯著影響，800～1000mg/L的IBA處理插條后能夠獲得較高的存活率。史倩倩等分析了生根粉和不同基質對牡丹扦插的影響，認為牡丹是難生根植物，采用珍珠巖純基質所得效果較好，插穗在500mg/L ABT1號生根粉中浸泡30min生根質量較好。

牡丹嫁接以9月7日至23日為宜，在氣溫20～25℃、地溫18～23℃和濕度較大的情況下有利于成活和生根，嫁接成活率因品種而有很大差異。紫斑牡丹嫁接可采用切接和貼接的方式進行，接穗宜用當年生健壯枝、芽，隨接隨剪。

李玉龍等在國內最早報道了牡丹組織培養(yǎng)的研究。目前，油用牡丹離體快繁采用的外植體主要是胚、腋芽、頂芽和葉柄等。外植體滅菌通常選用酒精、HgCl₂、高錳酸鉀、NaClO。常用培養(yǎng)基為MS或改良MS基本培養(yǎng)基，植物生長調節(jié)劑通常選用6-BA+2，4-D或NAA。油用牡丹組織培養(yǎng)技術的研究主要包括兩個方面：一是外植體誘導愈傷組織。陳怡平等分別用紫斑牡丹的土芽、葉柄、葉片、幼芽、心皮、雄蕊作為外植體誘導愈傷組織，發(fā)現土芽是最理想的材料，出現愈傷組織的時間為13d，誘導率為100%；頂芽和葉柄也較為理想，出現愈傷組織的時間和誘導率分別為18d、16d和100%、60%；葉片出現愈傷組織需22d，誘導率僅為30.8%；雄蕊和心皮則始終未能誘導出愈傷組織。張子學等對鳳丹種胚培養(yǎng)過程中產生的子葉、葉片和葉柄進行愈傷組織誘導，發(fā)現葉片不易于脫分化，子葉和葉柄比較容易脫分化，形成愈傷組織。在鳳丹種胚、胚軸、子葉3種外植體誘導試驗中，種胚的誘導率最高，胚軸次之，子葉最低。二是培養(yǎng)基的選擇和優(yōu)化，如表3所示。盡管牡丹組織培養(yǎng)已歷時多年，但真正能再生植株或應用于生產的并不多。endprint

2.3高產栽培與生理生態(tài)

2.3.1高產栽培 油用牡丹作為木本油料作物種植，其高產栽培技術并未見深入細致或系統的研究，現有報道多是一般栽培方法描述或種植經驗介紹。張紅英報道了紫斑牡丹在恩施地區(qū)的栽培技術，認為栽植地塊宜干燥向陽，土壤宜選沙質壤土，適宜pH值為6.5～8.0，以10月下旬栽植為佳，2年生實生苗定植株行距為40cm×50cm，即每666.7m²栽植3300株。盧林等以洛陽地區(qū)為例介紹了鳳丹實生苗的栽植技術。洛陽地區(qū)油用牡丹的栽植時間以10月上旬最佳，3年生實生苗的定植株行距一般為30cm×80cm，即每666.7m²栽植2500株。油用牡丹在山西左權縣的栽植時間為9月上旬至10月上旬，2年生鳳丹苗的栽植株行距為40cm×55cm，即666.7m²栽植3000株左右。

2.3.2生理生態(tài) 油用牡丹按株齡可劃分為幼年期（1～3年）、青年期（4～14年）、壯年期（15～40年）、老年期（40年以上）。目前已有油用牡丹光合特性、抗?jié)裥?、抗寒性及生理生態(tài)等方面的研究報道。張衷華等對安徽銅陵的鳳丹和甘肅蘭州的紫斑牡丹進行了光合特性和微環(huán)境因子的測定，分析了限制其光合作用的因子，發(fā)現安徽銅陵高溫干旱期，葉片溫度是限制光合作用的最主要因素，當葉片溫度達到31℃時，葉片的呼吸速率受到抑制，當溫度達到32℃時，氣孔關閉，光合速率下降，而當溫度達到33℃時，呼吸速率進一步上升，葉片受損；在甘肅蘭州，空氣相對濕度是影響紫斑牡丹光合作用的最主要因素，它決定了氣孔開閉和光飽和點，認為適當陰遮的林緣生境和林窗生境是鳳丹和紫斑牡丹生長的適宜環(huán)境。

據淹水試驗，鳳丹在水澇脅迫2d后表現正常，4d出現輕度萎蔫，8d出現中度萎蔫和葉片反卷現象；在水澇脅迫12d后，42%的葉片出現嚴重萎蔫、反卷，葉片相對電導率增高約236%，超氧化物歧化酶活性增高約110%，葉綠素含量下降約30.9%，可溶性糖含量增加約48%，脯氨酸和丙二醛的含量分別增高為1910%和120%。李熙莉研究了紫斑牡丹在哈爾濱地區(qū)的抗寒性，認為紫斑牡丹實生苗枝條在實驗室條件下的抗低溫極限為-22～-24℃，并發(fā)現可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和SOD酶活性等生理指標與紫斑牡丹的抗寒性呈極顯著正相關，丙二醛含量與抗寒性呈顯著負相關，脯氨酸含量與抗寒性沒有明顯相關性。

3問題與對策

3.1研究與利用中存在的主要問題

一是在思想認識方面存在“兩頭熱、中間冷”的問題，即政府和企業(yè)重視，而科研和教學單位對此重視不夠，這也是目前油用牡丹研究跟不上生產需要的主要原因。自2011年牡丹籽油被批準作為新資源食品至今，中央和地方政府相繼出臺了一系列政策，鼓勵、扶持油用牡丹產業(yè)的發(fā)展，相關企業(yè)也加大了對油用牡丹種植和牡丹籽加工的投入，如山東堯舜牡丹生物科技有限公司投產了萬噸牡丹籽油生產線。然而目前真正研究油用牡丹的科研單位少，科技人員更少，相應經費投入嚴重不足，相關研究報道比較缺乏。

二是牡丹種質資源保護與開發(fā)利用不足。近年來，由于缺乏對野生牡丹種質資源的重視與保護，野生牡丹在原產地分布面積急劇減少。張建華等對湖北省野生牡丹種質資源進行了調查，發(fā)現大量散生在立地條件較好林地中的野生牡丹已經完全滅絕，僅懸崖峭壁、林緣等土層瘠薄之地有零星紫斑牡丹和卵葉牡丹。而品種資源保存方面，多是采取不加選擇的全部實地保存，既浪費土地，又給深入研究和高效利用帶來諸多不便。

三是品種單一，不能滿足生產需求。油用牡丹僅開發(fā)了鳳丹和紫斑兩個品種，目前，各地栽植的油用牡丹基本上是“鳳丹”系列。品種單一，純化度不高；幼苗不耐除草劑，不耐澇；7年生苗每666.7m²產量僅為250kg左右，產量偏低。油用牡丹新品種培育基本上屬于空白，高產優(yōu)質油用牡丹品種的培育工作尚未啟動。選育和開發(fā)利用新的油用品種是產業(yè)發(fā)展的迫切需求。

四是缺乏先進實用的栽培管理技術。油用牡丹作為油料作物進行種植，還沒有標準化的種植模式和示范基地。牡丹籽從播種到開花結籽需要五年的時間，期間若無間作套種則種植戶無任何收益，且油用牡丹幼苗期易被雜草覆蓋，需要進行除草、中耕等管理。據統計，僅除草一項，每666.7m²需支付人工費約3000元。每666.7m²油用牡丹宜栽株數沒有一定的標準，也未對其定植最佳株行距進行測定分析。目前還沒有油用牡丹病蟲害發(fā)生規(guī)律和防治技術方面的相關研究，油用牡丹的大田生產成本較高、風險較大。

3.2發(fā)展對策

一是加強宣傳，提高認識。橄欖油作為著名的木本油料之一，已成為西班牙的一張國家名片，這與其政府的大力宣傳推廣密不可分。牡丹籽油也是重要的木本油料，但受眾率低，關鍵是其知名度低，民眾既沒有了解其頗高的營養(yǎng)價值，也未在商場中見過實物。因此，應加強牡丹籽油相關知識的宣傳和普及，重點推廣介紹牡丹籽油保健養(yǎng)生、醫(yī)療藥用等綜合價值，通過公益廣告、科普讀物、商場海報等形式，倡導消費者合理用油和科學用油，促進形成科學健康的飲食習慣。市場決定資源配置是市場經濟的一般規(guī)律，只有牡丹籽油有了市場，油用牡丹產業(yè)才能壯大。

二是加快研究，突出重點。進一步搜集國內外種質資源，建立核心種質資源庫，全面系統收集、保存現有油用牡丹種質資源，為優(yōu)良品種的選育提供后備資源。加快良種選育進程，將常規(guī)育種與分子標記輔助育種等現代生物技術手段相結合，圍繞著結實率高、出油率高、抗性強等指標，對油用牡丹進行選育。采取工廠化育苗，為種植戶直接提供3～4年生幼苗，既可以縮短不結籽無收益的時間，又可以解決1～2年生幼苗被雜草覆蓋的問題。建立油用牡丹種植示范基地，為種植戶提供土壤選擇、整地方式、栽植時間、栽植密度、病蟲害防治等詳細而切實有效的種植技術。

三是研企結合，邊研究邊開發(fā)。目前，企業(yè)對油用牡丹的生產利用走在了科研創(chuàng)新的前面，導致科研遠遠落后生產需要。一些企業(yè)種植油用牡丹已有5年甚至更長時間，在種植過程中積累了大量的經驗，同時也遇到了諸多的問題。但是由于缺乏科學、系統的生物學知識，這些問題還不能得到及時有效的解決。因此，需要企業(yè)和科研單位有機結合，解決企業(yè)在生產和研發(fā)中遇到的問題，做到科研接地氣，切實為企業(yè)和種植戶服務。

四是循序漸進發(fā)展，切忌一哄而上。相較花生、大豆、油菜等其它油料作物，油用牡丹的研究利用歷史短，民眾對其認可度不高，種植經驗也不足，需要政府予以鼓勵和引導。如山東省菏澤市推出的油用牡丹種植保險、種植補貼，在很大程度上調動了種植戶的積極性。然而，市場是油用牡丹產業(yè)發(fā)展的試金石。在鼓勵油用牡丹種植的同時，應合理引導，循序漸進，逐步發(fā)展，幫助油用牡丹種植戶規(guī)避風險，避免一哄而上，出現“一窩蜂”現象。endprint