8個(gè)云南省小白及種源生長差異比較與評價(jià)

韓明升，王 翔，陳朝紅，王世優(yōu)，章金龍，馬前濤，宋志姣

（1.保山學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南 保山 678000；2.西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650224）

【研究意義】小白及（Bletilla formosana）又名小白芨，是蘭科（Orchidaceae）白及屬（Bletilla）多年生草本植物，分布于我國陜西南部、甘肅東南部、江西、臺(tái)灣、廣西、四川、貴州、云南中部至西北部和西藏東南部海拔100～3 200 m的林下，多見于櫟樹等常綠闊葉林［1］。小白及適應(yīng)能力強(qiáng)、抗逆性好，是可于林下人工種植的藥用植物；其植株形態(tài)優(yōu)美、花色艷麗，是美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的潛在園林園藝植物。在小白及藥用價(jià)值不斷挖掘和市場價(jià)格的雙重驅(qū)動(dòng)下，野生小白及種質(zhì)資源被長期過度開采、損失嚴(yán)重。目前，云南、貴州和四川是為數(shù)不多能為藥材市場提供野生小白及貨源的產(chǎn)區(qū)［4-5］，藥材后續(xù)供應(yīng)日趨匱乏。同時(shí)，市場需求不斷增加，小白及價(jià)格逐年上漲，人工栽培已經(jīng)成為解決自然資源匱乏的必然選擇?；诜N質(zhì)資源的調(diào)查和評價(jià)，選育優(yōu)良種源、家系和無性系是傳統(tǒng)遺傳育種工作的重點(diǎn)，尤其是對經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、易受環(huán)境影響和次生代謝產(chǎn)物豐富的中草藥具有廣闊的應(yīng)用前景［6-7］?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】在分布區(qū)內(nèi)，小白及是傳統(tǒng)的民族慣用藥材，以干燥的假鱗莖入藥，主要用于治療咳血、外傷出血、潰瘍、十二指腸穿孔、細(xì)菌感染等［2-3］?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，小白及在燒傷創(chuàng)面愈合、潰瘍治療、牙菌斑抑制、生物支架材料制備、基因遞送載體構(gòu)建等方面有著極大的應(yīng)用前景。然而，目前對小白及的研究卻主要集中在藥用成分及其功效［8-9］、組織培養(yǎng)與快速繁殖［10］、人工栽培可行性［5］、種子貯藏［11］、同屬植物的區(qū)別鑒定等方面［12-15］，關(guān)于小白及的生長規(guī)律、種源評價(jià)等相關(guān)研究尚未見報(bào)道?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】在種質(zhì)資源調(diào)查與收集工作的基礎(chǔ)上，以云南省收集的8個(gè)種源的313株野生小白及為研究對象，對其物候和株高、地徑、葉片數(shù)、葉長、葉寬、長寬比等生長指標(biāo)進(jìn)行比較，并采用主成分分析法和綜合指數(shù)選擇法對小白及種質(zhì)資源進(jìn)行評價(jià)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】旨在選出生長較好的種源作為藥用候選種源，同時(shí)為小白及種質(zhì)資源評價(jià)、管理、保存和利用提供科學(xué)依據(jù)，為云南省林下經(jīng)濟(jì)和高原特色農(nóng)業(yè)發(fā)展提供可靠的種質(zhì)資源，為農(nóng)林經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、穩(wěn)定發(fā)展提供保障。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

小白及種源于2017年5—2017年10月從保山和文山的8個(gè)不同地區(qū)收集，將不同種源的小白及編號(hào)并帶回試驗(yàn)地保存，小白及種源采集信息見表1。

表1 小白及種源采集信息Table 1 Collection data of of Bletilla formosana provenances

1.2 試驗(yàn)方法

8個(gè)種源小白及從野外采集后于保山市保山學(xué)院試驗(yàn)地進(jìn)行盆栽保存。試驗(yàn)地處99°09′38′′E、25°08′13′′N，海拔 1 715 m，年降雨量 700～2 100 mm，年均氣溫 14～25 ℃。盆栽基質(zhì)配置比例為赤紅壤∶江沙∶有機(jī)肥=5∶4∶1，花盆口徑29 cm、高30 cm，基質(zhì)占花盆容積的4/5。各種源隨機(jī)種入花盆中，試驗(yàn)期間懸掛6針單層防曬網(wǎng)進(jìn)行遮陽，定期除草，無追肥，在降雨少的季節(jié)進(jìn)行人工澆水。

1.2.1 小白及物候觀測 自2018年1月1日開始對小白及進(jìn)行物候觀察，每隔15 d觀測1次，統(tǒng)計(jì)不同種源小白及苗出土?xí)r間、出土株數(shù)、開花時(shí)間和花期。

1.2.2 生長性狀測量 生長數(shù)據(jù)在5月16日前約隔15 d測量統(tǒng)計(jì)1次，5月16日后每2個(gè)月測量統(tǒng)計(jì)1次(測量時(shí)間分別為2018年3月15日、4月1日、4月16日、5月1日、5月16日、7月16日和9月16日)，采用普測的方式對各種源的生長指標(biāo)進(jìn)行測量統(tǒng)計(jì)，測量7次。株高：用直尺測量小白及地表處到植株頂端的全部苗干長度。地徑：用電子游標(biāo)卡尺測量小白及苗干距離土壤0.5 cm位置的直徑。葉片數(shù)：以計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)每株小白及的全部葉片數(shù)。葉片長：用直尺測量小白及最長葉片的長度。葉片寬用電子游標(biāo)卡尺測量小白及最長葉片的寬度。長寬比：以最長葉片的長度比上該葉片的寬度［16］。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2016統(tǒng)計(jì)和初步整理計(jì)算數(shù)據(jù)，通過Origin 7.5作柱狀圖，通過SPSS 22.0進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析、主成分分析、綜合指數(shù)選擇［17］等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源小白及物候分析

不同種源小白及的物候記錄見表2，在統(tǒng)一的栽培管理?xiàng)l件下，不同種源小白及萌芽日期、開花日期和花期有所不同，其中小尖山、小田壩、四格山種源的小白及萌芽時(shí)間最早，于3月中旬就開始萌芽；高筧槽、瓦馬、小么所、三角山種源萌芽晚，4月中旬以后才陸續(xù)開始萌芽。從開花時(shí)間和花期來看，小尖山種源的小白及開花最早且花期最長，為75 d；小田壩種源花期最短僅為30 d，水長和瓦馬種源未觀測到開花。

表2 不同種源小白及物候觀察結(jié)果Table 2 The phenology of B. formosana from different provenances

2.2 不同種源小白及苗高性狀分析

從表3可以看出，同一測量日期（09-16），各個(gè)種源小白及株高有極顯著差異；平均株高較高的兩個(gè)種源都來自文山，分別為15.20、15.03 cm；株高最低的為高筧槽種源，為8.05 cm。從株高的變異系數(shù)來看，四格山種源株高的變異系數(shù)最大，為68.08%，小么所種源的變異系數(shù)最小，為3163%。

表3 不同種源小白及生長數(shù)據(jù)方差分析Table 3 Growth data of B. formosana from different provenances

表4 8個(gè)小白及種源生長數(shù)據(jù)及其變異系數(shù)Table 4 Growth data and variation coefficient of of 8 B. formosana provenances

從株高增長（圖1）來看，發(fā)芽早的小白及種源如小尖山、小田壩、四格山的株高變化呈現(xiàn)出“快-慢-快-慢”的M型變化，出現(xiàn)兩個(gè)高峰，分別是在剛發(fā)芽的3月16日—4月1日及4月17日—5月1日；水長種源株高變化最大出現(xiàn)在剛發(fā)芽15 d內(nèi)，之后株高的增長越來越緩慢；發(fā)芽較晚的種源如瓦馬、小么所、三角山種源，其株高變化無規(guī)律。從小白及株高變化的整體趨勢來看，2018年5月2—16日期間株高變化最大，總體水平達(dá)到2.44 cm，此時(shí)所有種源都已發(fā)芽。

圖1 8個(gè)小白及種源株高變化Fig. 1 The changes of height growth of 8 B. formosana provenances

2.3 不同種源小白及地徑性狀分析

從圖2可以看出，在發(fā)芽初期所有小白及種源的地徑增長都最大，如小尖山、小田壩、四格山種源的發(fā)芽時(shí)間較早，地徑增長高峰出現(xiàn)在3月16日—4月1日；水長種源的地徑增長高峰出現(xiàn)在4月17日—5月1日；發(fā)芽較晚的種源，如瓦馬、小么所、三角山，地徑增長的高峰出現(xiàn)在剛發(fā)芽的5月2—16日。

從小白及地徑變化的整體情況來看，由于小白及是披針形葉，葉先端漸尖，基部收狹成鞘并抱莖，因此，在不同生長發(fā)育的階段，同一種源的小白及，地徑會(huì)呈現(xiàn)既有增大也有減小，這種現(xiàn)象在其他草本植物中較為少見。同一測量時(shí)間，各個(gè)種源小白及地徑有顯著差異（表4），以9月16日測量結(jié)果為例，此時(shí)地徑最大的為瓦馬種源，為2.38 mm，最小的為高筧槽種源，為1.37 mm。同時(shí)，從變異系數(shù)來，看瓦馬種源地徑的變異系數(shù)最大，為62.62%，小么所種源的最小，為14.45%。

圖2 8個(gè)小白及種源地徑變化Fig. 2 The changes of ground diameter of 8 B. formosana provenances

2.4 不同種源小白及葉片數(shù)分析

從圖3可以看出，與地徑變化規(guī)律類似的是所有種源在其發(fā)芽初期葉片數(shù)的增長都最大。同一測量時(shí)間，各個(gè)種源小白及葉片數(shù)有極顯著差異（表4），以9月16日測量的結(jié)果為例，此時(shí)葉片數(shù)最大的為小么所種源，為3.0片，最小的為水長種源，為2.5片。同時(shí)，從變異系數(shù)來看，小田壩種源葉片數(shù)的變異系數(shù)最大，為29.09%，小么所種源的最小，所有植株都是3片葉，變異系數(shù)為0.00%。

圖3 8個(gè)小白及種源葉片數(shù)變化Fig. 3 The changes of leaf number of 8 B. formosana provenances

2.5 不同種源小白及葉長分析

從圖4可以看出，除水長種源外，其余種源小白及的葉片長度在發(fā)芽后一段時(shí)間（5月17日—7月16日）才有較為大幅度的變化。9月16日測量的結(jié)果顯示，不同種源的葉片長度呈極顯著差異，長度最大的為四格山種源，為31.90 cm，最小的為瓦馬種源，為15.89 cm。同時(shí)，從變異系數(shù)來看，小尖山種源的最大，小田壩種源的最小，分別為47.54%和23.47%。

圖4 8個(gè)小白及種源葉片長變化Fig. 4 The changes of leaf length of 8 .B. formosana provenances

2.6 不同種源小白及葉寬分析

從圖5可以看出，除小田壩、小么所種源的葉片寬度在發(fā)芽后的第2個(gè)測量周期內(nèi)增長最大外，其余種源在其剛發(fā)芽的15 d內(nèi)增長最大。9月16日測量的結(jié)果顯示，不同種源小白及葉片寬不存在顯著差異，最寬的是小么所種源，為34.48 mm，最窄的是高筧槽種源，為14.07 mm。同時(shí)，從變異系數(shù)來看，小尖山種源的最大，四格山種源的最小，分別為74.26%、17.65%。

圖5 8個(gè)小白及種源葉寬變化Fig. 5 The changes of leaf width of 8 B. formosana provenances

2.7 不同種源小白及葉長寬比分析

從圖6可以看出，不同種源小白及葉片長寬比變化無明顯規(guī)律，但在生長后期（7月17日—9月16日）部分種源小白及葉片的長寬比呈負(fù)增長。據(jù)觀察，冬季野生小白及地上部分會(huì)枯萎，這種生長規(guī)律可能是導(dǎo)致部分種源長寬比負(fù)增長的原因。以9月16日測量的結(jié)果為例，各種源的葉長寬比有極顯著差異（表4），最大的為四格山種源，為19.66，最小的為小么所種源，為9.43。同時(shí)，從變異系數(shù)來看，小尖山種源的最大，小么所種源的最小，分別為56.10%和0.93%。

圖6 8個(gè)小白及種源葉片長寬比變化Fig. 6 The changes of length-width ratio of 8 B. formosana provenances

2.8 各生長指標(biāo)相關(guān)關(guān)系分析

以9月16日測量的生長指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析（表5）可知，葉寬與地徑、葉寬與葉片數(shù)之間呈顯著相關(guān)；其他各生長指標(biāo)間均呈極顯著正相關(guān)系。其中株高與葉長的相關(guān)系數(shù)最高，為0.3809，葉寬與地徑的相關(guān)系數(shù)最小，為0.1280。

表5 各生長指標(biāo)的Person相關(guān)分析Table 5 Person correlation analysis of each growth index

2.9 小白及優(yōu)良種源的選擇

采用主成分分析和綜合指數(shù)選擇法對小白及生長指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)良種源的選擇，表6顯示了各個(gè)生長指標(biāo)的貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率。第一主成分特征根為2.151，解釋了所有變量的35.85%，第二主成分特征根為1.537，解釋了所有變量的25.62%；第三成分特征根為0.937，解釋了所有變量的15.61%；第四主成分特征根為0.700，解釋了所有變量的11.67%。前4個(gè)主成分特征根的貢獻(xiàn)率達(dá)到88.74%，不需要再添加主成分。

表7顯示了4個(gè)主成分的特征向量，第一主成分的株高、葉片長和長寬比有較為重要的載荷，第二主成分中葉片數(shù)，葉片寬有較為重要的載荷，第三主成分葉片寬荷載較高，第四主成分則地徑載荷較高。

表6 各個(gè)主成分的特征根和貢獻(xiàn)率Table 6 The characteristic roots and contribution rate of main components

表7 因子載荷矩陣Table 7 Component Matrix

采用綜合指數(shù)選擇法，將各個(gè)種源的生長數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后得到不同種源的各個(gè)因子得分和綜合4個(gè)主成分分別用y1、y2、y3、y4表示，根據(jù)特征向量矩陣得到主成分表達(dá)式：

采用綜合指數(shù)選擇法，將各個(gè)種源的生長數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后得到不同種源的各個(gè)因子得分和綜合排名，得（表8）。按照20%的入選率，根據(jù)因子的綜合評價(jià)［17］，兩個(gè)文山的種源（小么所和三角山）從生長指標(biāo)上來看分別排名第一和第二，可作為優(yōu)良種源進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn)、優(yōu)良親本選擇，或供進(jìn)一步開發(fā)、利用等。

表8 因子得分及排序Table 8 Factor scores and ranking

3 討論

以模型模擬的方式構(gòu)建生物生長模型，是了解其生長規(guī)律、預(yù)測生長周期的常用方法［18］，對合理利用和收獲生物資源具有重要意義。而假鱗莖是小白及主要收獲的部分，且該植物冬天地上部分枯萎，以統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對其葉片等生長指標(biāo)構(gòu)建模型不能有效推測假鱗莖生長量。因此，本研究未能對小白及的假鱗莖質(zhì)量、假鱗莖多糖和白及膠的含量進(jìn)行研究和評價(jià)。同時(shí)，由于野生小白及資源丟失嚴(yán)重，試材有限，未能對不同種源小白及開展多點(diǎn)試驗(yàn)，無法估算優(yōu)良種源的重復(fù)力、遺傳增益選擇響應(yīng)等指標(biāo)。

以9月16日測量的結(jié)果來看，不同種源小白及生長性狀變異系數(shù)在0.00%～74.26%，不同生長性狀在不同種源中變異系數(shù)差異較大。除葉寬外，小白及種源的生長性狀均呈顯著或極顯著差異。說明云南省小白及生長性狀變異較為豐富，從種源選擇和遺傳育種的角度來看，有較大的改良潛力［19-22］，為云南省優(yōu)良小白及的種源選擇提供可能。

本研究首次探討了小白及的物候和生長規(guī)律，并對各種源進(jìn)行了種源評價(jià)。8個(gè)小白及種源均來自云南省，分析表明生長指標(biāo)存在著豐富變異。云南是目前為數(shù)不多能提供種源的產(chǎn)區(qū)，充分利用野生種質(zhì)資源的改良潛力、培育或選育出適合云南省大范圍推廣的小白及種源、家系或無性系，以人工栽培代替采挖野生資源已成為必然趨勢［5］。然而，云南省目前仍未有適合大規(guī)模推廣種植的小白及種源，這在很大程度上制約了云南省民族中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本研究結(jié)果既為小白及優(yōu)良種質(zhì)資源的選擇提供參考，又為種質(zhì)資源的科學(xué)保存、管理和利用提供了借鑒。

4 結(jié)論

本研究表明，云南省不同種源小白及發(fā)芽和開花時(shí)間不同、花期各異，從園林綠化角度來看，小尖山種源因其發(fā)芽早、花期長，可作為較好的潛在園林綠化種質(zhì)資源。從生長性狀的主成分分析和綜合指數(shù)選擇結(jié)果來看，文山地區(qū)的兩個(gè)種源小么所、三角山小白及生長較好。測量結(jié)果表明，不同生長指標(biāo)的變化規(guī)律不同：苗高增長呈明顯的“快-慢-快-慢”的M型變化，地徑有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)負(fù)增長，葉片數(shù)、葉長、葉寬和長寬比等指標(biāo)都在發(fā)芽階段或生長初期增長明顯。因此，建議在生長指標(biāo)變化高峰期來臨前進(jìn)行合理的管理（如施肥等）以增加產(chǎn)量。