藥用植物艾草野生種質(zhì)資源分布及活體資源庫建設(shè)

董元火白雪依姜競李名松龔士杰李朋輝汪婷何艷艷吳明星廖新安夏恒建張文才

(1.江漢大學生命科學學院/湖北省漢江流域特色生物資源保護開發(fā)與利用工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430056;2.湖北蘄仁堂科技有限公司，湖北 蘄春 435399;3.湖北省蘄春縣科學技術(shù)和經(jīng)濟信息局，湖北 蘄春 435399;4.李時珍醫(yī)藥集團有限公司，湖北 蘄春 435399)

種質(zhì)資源是維系國家食物和藥品安全的重要保證。種質(zhì)庫為研究農(nóng)作物的起源和進化、培育新品種奠定了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。中藥材種質(zhì)資源是中藥材生產(chǎn)的源頭，決定著中藥材產(chǎn)量和品質(zhì)以及藥品的安全。目前，種源安全已提升到關(guān)系國家安全的戰(zhàn)略高度。

艾(Artemisia argyi)又名艾草、艾蒿、灸草，為菊科篙屬多年生草本植物或略成半灌木狀植物[2]。我國的艾草品種比較多，以北艾、海艾、蘄艾、祁艾4大名艾最為著名[3]。其中，以湖北蘄春產(chǎn)為佳，明代著名醫(yī)藥學家李時珍稱之為“蘄艾”[4]。蘄艾是國家地理標志保護產(chǎn)品，“蘄春四寶”之一[3,5]。艾(蘄艾)是《湖北省農(nóng)業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要》打造的2個省級核心大品牌之一[5]。

植株有濃烈香氣，是我國常見的中草藥之一[2]?！侗静菥V目》記載，艾以葉入藥，性溫、味苦、無毒，純陽之性、通十二經(jīng)，具回陽、理氣血、逐濕寒、止血安胎等功效[4]。干燥艾葉味辛、苦，性溫，歸肝、脾、腎經(jīng)，具有溫經(jīng)止血、散寒止痛、祛濕止癢等功效[2,4]，臨床用于治療小腹冷痛，經(jīng)寒不調(diào)，宮冷不孕，崩漏經(jīng)多，妊娠下血，外用可治療皮膚痙癢等[6]。歷代醫(yī)籍記載為“止血要藥”，又是婦科常用藥之一，治虛寒性的婦科疾患尤佳，又治老年慢性支氣管炎與哮喘，煮水洗浴時可防治產(chǎn)褥期母嬰感染疾病，或制藥枕頭、藥背心，防治老年慢性支氣管炎或哮喘及虛寒胃痛等；艾葉曬干搗碎得“艾絨”，制艾條供艾灸用[7]。

目前，艾(蘄艾)的前期研究主要涉及形態(tài)學、化學成分、藥理作用、臨床應(yīng)用、種植和生態(tài)學等方面[8-13]。近年來，一些學者利用ITS2、rcbL、matK、psbA-trnH等DNA條形碼序列和葉綠體基因組高通量測序技術(shù)以及多核苷酸多態(tài)性(MNP)標記技術(shù)開展了艾草與菊科植物近緣種鑒定及系統(tǒng)關(guān)系和藥材的真?zhèn)畏治鯷9-11]。

據(jù)不完全調(diào)查統(tǒng)計，目前艾的種植主要在蘄春和周邊地區(qū)以及河南南陽等地區(qū)，蘄春現(xiàn)有蘄艾種植面積約1333.33hm2以上，河南南陽艾草種植面積3333.33hm2以上，遠不能滿足市場的需求，供需矛盾突出，從而加劇了野生蘄艾和艾草過度采集，導致野生艾草資源面臨枯竭。但目前艾草的野生資源現(xiàn)狀，并不十分清楚，艾草野生資源系統(tǒng)調(diào)查、收集和評價也鮮有報道[5]。同時，人工大規(guī)模種植的艾，隨著種植年限的增加，品種出現(xiàn)退化，現(xiàn)有的艾種苗基地，并沒有對艾種質(zhì)資源進行系統(tǒng)的分析和有效的保護，嚴重影響了艾草的品質(zhì)和艾草的種質(zhì)資源(遺傳資源)的可持續(xù)性利用[5]。因此，有必要開展艾草的種質(zhì)資源(遺傳資源)調(diào)查收集、野生遺傳資源的評價和種質(zhì)資源庫建設(shè)。相對于農(nóng)作物種質(zhì)庫建設(shè)，我國的藥用植物種質(zhì)資源庫建設(shè)相對滯后。2016年，首座現(xiàn)代化的國家藥用植物種質(zhì)資源庫在中國醫(yī)學科學院藥用植物研究所內(nèi)落成并正式運行。藥用植物種質(zhì)資源是我國發(fā)展優(yōu)勢中醫(yī)藥的獨有戰(zhàn)略資源，藥用植物種質(zhì)資源庫的建設(shè)對中藥材品質(zhì)改善、規(guī)范化生產(chǎn)、資源和生態(tài)修復(fù)等有重要意義。目前，江漢大學和李時珍醫(yī)藥集團在湖北省科技基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)項目(編號：2018BEC472，2019BFC584)支持下，建設(shè)完成了湖北省艾草自然科技資源庫數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站平臺[14]。但國內(nèi)還沒有建立艾草活體種質(zhì)資源庫，因此構(gòu)建一個區(qū)域性艾草種質(zhì)資源圃(庫)是十分必要的。

本文擬對藥用植物蘄艾和艾草野生種質(zhì)資源分布開展廣泛調(diào)查，在此基礎(chǔ)上，采集活體艾草，在湖北建設(shè)一個資源庫(圃)，以期對我國艾草資源有效可持續(xù)性保護與利用以及藥材品質(zhì)提高提供重要的資源保證。

1 研究地點

以北京市、天津市、河北省、河南省、湖北省和湖南省等省市為研究地點，對其分布的野生艾草以及湖北的野生蘄艾資源進行調(diào)查和樣本的采集。同時，在湖北省江漢大學開展艾草資源圃建設(shè)。

2 研究方法

2.1 野生艾草種質(zhì)資源調(diào)查和采集方法

查閱文獻資料和網(wǎng)絡(luò)信息，初步確定蘄艾和艾草調(diào)查樣點，查閱《中國高等植物圖鑒》、《中國高等植物彩色圖鑒(全套共9冊)》和地方植物志等文獻資料和網(wǎng)絡(luò)資料信息，初步確定艾草調(diào)查大致樣點；實地走訪調(diào)查當?shù)鼐用瘢拚瓦M一步確定蘄艾和艾草調(diào)查樣點；采用樣線調(diào)查法實地調(diào)查、記錄、鑒定艾草并采集艾草材料，采用樣線調(diào)查取樣法，沿采樣線至少每隔1m取1株，樣線長不少于50m，原則上不少于5條。根據(jù)種群大小，每個樣地取不等的活體植株。不要臨近取樣，避免取到母株的分株(基因型一樣)，否則就不能體現(xiàn)遺傳資源的多樣性。所有的地方材料都要取標本，回校后進一步鑒定；材料處理，提高成活率，為了保證成活率植株，所有植株帶有根和泥土；保存采集的活材料，將帶回和托運的材料，經(jīng)修整后保存在陰濕環(huán)境中，等待移植。

2.2 建設(shè)艾草種質(zhì)資源圃(庫)方法

2.2.1 選地

根據(jù)艾草生長特點和藥材的品質(zhì)要求，選擇一塊沒有污染的土壤田地進行移植，面積視取樣多少而定。

2.2.2 整地

翻耕地，去雜草，施少量農(nóng)家肥料，整理成一塊一塊的壟地。

2.2.3 移栽(種植)

將帶回和托運的材料，經(jīng)修整后分區(qū)、分地點移植于已整理的壟地中，澆透水。

2.2.4 掛標簽

對每個地點的艾草都要掛標簽。

2.2.5 田間管理

進行澆水、除雜草、成活情況觀察和處理等。為了提高成活率，剛種植的艾草用遮陰網(wǎng)進行遮陰處理，一般要遮陰15d左右。待長出新葉，則不需遮陰。但要注意及時澆水，保持土壤濕潤。

2.2.6 統(tǒng)計成活率，建設(shè)完成活體蘄艾和艾草種質(zhì)資源庫

隨時觀察記錄成活率，等待成活率穩(wěn)定后，通過后期田間管理確保成活后，就建設(shè)完成了活體蘄艾和艾草種質(zhì)資源庫。

3 結(jié)果

3.1 艾草的主要分布及種群特征

2019年4—10月，通過野外廣泛調(diào)查，在北京市、天津市、河北省、河南省、湖北省和湖南省等省市發(fā)現(xiàn)了17個野生艾草種群，見表1。其中北京市1個，天津市1個，河北省4個，湖北省10個(包括2個野生的蘄艾種群，位于蘄春縣)，湖南省1個。主要散生于路邊、山邊和樹林邊的壤土、砂質(zhì)土和砂壤土之中，以壤土為主。野生種群面積普遍較小，分布的海拔跨度在-3～1040m，見表1。艾草頻度為33%～100%。艾草蓋度范圍為2%～90%，17個種群中有13個低于40%，達到76.47%，見表1。

表1 野生艾草種群特征

3.2 艾草存活率及資源圃建設(shè)

對調(diào)查采集的13個樣點的艾草進行了移植和管理，有12個樣點的艾草成活，種植129株，成活114株。北京延慶區(qū)樣點艾草沒有成活。除北京外，成活率在50%～100%，平均成活率約為83%，表明成活率較高，見表2。在江漢大學建設(shè)完成了天津、河北、湖北和湖南的12個樣點的野生艾草資源圃(庫)。

表2 艾草活體資源圃建設(shè)及存活率

4 分析與討論

4.1 艾草的主要分布及種群特征分析

艾草為廣布種，耐粗放，抗逆性較強[15]。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)野生艾草能生長在壤土、砂壤土和砂質(zhì)土等3種類型的土壤中，海拔跨度在-3～1040m，表明野生艾草適應(yīng)性強，但在壤土中生長狀態(tài)較好。艾草蓋度范圍在2%～90%，幅度變化大，而且在17個種群中有13個低于40%，百分比達到76.47%，見表1，表明野生艾草資源分布度不豐富，多以散生為主，少有成片分布，多見于路邊、山邊和樹林邊。同時，野生種群面積普遍較小，進一步表明野生艾草資源要加強保護。

4.2 存活率和資源圃建設(shè)與管理

4.2.1 艾草存活率分析

本次對調(diào)查采集的13個樣點的艾草進行了移植，有12個樣點的艾草成活，北京延慶區(qū)樣點艾草沒有成活。除北京外，成活率在50%～100%，平均成活率約為83%，表明成活率較高。北京樣點的艾草之所以沒有成活，原因可能是北京樣點的艾草生長在砂質(zhì)土中，取活材料時艾草的根基本無法帶土，根部不能保持濕潤；北京樣點艾草在出差時沒有當天快遞，影響了根的成活。

4.2.2 地區(qū)氣候分析

為了防止植物因為蒸騰作用喪失過多的水分，在移植時剪去枝葉，保留主枝干和根，由于種植區(qū)每隔2～3d澆水，水分充足。十堰市房縣柳樹婭與北京延安的艾草在夏季最為炎熱的時間段移植，最高氣溫38～40℃，其存活率不高；當氣溫高于30℃時，莖桿易老化、抽枝、病蟲害加重[16]，推測過高的氣溫對移植存活率存在著一定的影響。7月份之前和10月底移植的艾草存活率較高，此時氣溫比盛夏低，普遍在30℃以下，在春季移植的紅安艾草存活率較高，此時氣溫在15～20℃，因此艾草最適合的移植溫度應(yīng)在15～30℃。

5 結(jié)論

本次調(diào)查，在北京市、天津市、河北省、河南省、湖北省和湖南省等省市發(fā)現(xiàn)了17個野生艾草種群。除北京外，成活率在50%～100%，平均成活率約為83%，表明成活率較高。建設(shè)了天津、河北、湖北和湖南的12個樣點的野生艾草資源圃(庫)。氣候以及保證根部保濕是影響艾草成活的重要原因。