波棱瓜栽培現(xiàn)狀及新技術(shù)應(yīng)用

周生軍，張吉強(qiáng)，朱榮祖，郭尚磊，韓啟鑫

1.西藏奇正藏藥股份有限公司，西藏 林芝 860000；2.西藏高原生物研究所，西藏 拉薩 850000；3.甘肅佛閣藏藥有限公司，甘肅 定西 730500

波棱瓜Herpetospermum pedunculosum（Ser.）Baill 為葫蘆科波棱瓜屬10 年生攀援藤本植物[1]，是常用瀕危藏族藥材，藏族藥（以下簡稱藏藥）名因分布地域不同或音譯的問題又被稱為色吉美朵、塞季美朵等，分布于西藏、云南、四川、青海等地。據(jù)《中華藏本草》記載，其在不丹、印度、尼泊爾等國也有生長，在我國西藏主要分布于林芝、山南及日喀則地區(qū)，海拔2000～3500 m，主要生長于山坡林緣、灌木叢及農(nóng)家田園等地[2]。波棱瓜用藥以種子為主，也可用種皮入藥，其味苦，性寒，主要用于清熱解毒、護(hù)肝保膽，治療肝膽類疾病及消化不良等癥，當(dāng)前藏藥處方中以波棱瓜子入藥的處方有34 個品種[3]。

近年來，針對藏族醫(yī)藥（以下簡稱藏醫(yī)藥）理論體系及其深厚文化內(nèi)涵的研究更加深入和廣泛，藏醫(yī)藥研究水平及其工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，其療效在臨床上也得到驗證。藏藥產(chǎn)品也逐漸走向世界，成為當(dāng)?shù)刂еa(chǎn)業(yè)之一。但藏醫(yī)藥在工業(yè)化的同時，也給其所依賴的有限的野生資源帶來一定的影響和破壞，致使諸如大花紅景天等藏藥材資源瀕危甚至枯竭。藏藥材大多生長在高海拔地區(qū)，特殊的生態(tài)環(huán)境造就了藥材純凈、高藥效的特性，但同時，高海拔也限制了藥材的自我繁殖和快速更新能力。對于波棱瓜來講，造成其瀕危的主要因素有以下三個方面：一是涉及波棱瓜的藏族成藥（以下簡稱藏成藥）產(chǎn)能大幅提升，對原藥材的需求量增大；二是波棱瓜雌雄異株的特性，且雌株占比過小，限制了波棱瓜野生種群的擴(kuò)增，也限制了田間單產(chǎn)的提高；三是波棱瓜在我國分布區(qū)域狹窄，野生儲量很小。當(dāng)前，國內(nèi)諸多研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)對波棱瓜藥理及栽培技術(shù)的研究取得了一定的成果，對于種子處理和田間栽培具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，但在西藏適宜的生長區(qū)，波棱瓜尚未形成規(guī)?；耘?，優(yōu)質(zhì)波棱瓜種子（苗）嚴(yán)重短缺，制約了以波棱瓜為主要原料藥的藏成藥的生產(chǎn)?；谝陨犀F(xiàn)實，通過總結(jié)分析現(xiàn)階段波棱瓜栽培研究情況，對今后波棱瓜栽培研究提出幾點建議。

1 栽培現(xiàn)狀研究

1.1 種子研究

波棱瓜地理分布較為廣泛，在我國青藏高原較濕潤、溫和的地區(qū)都有分布，但其種子因產(chǎn)地不同，形態(tài)、大小及生理特性也有一定的差異[4-5]。有研究人員對四川康定，西藏波密、吉隆3 個地區(qū)的波棱瓜種子進(jìn)行引種栽培。3 年后，對其所繁育種子的發(fā)芽率作了溫水浸泡和砂藏的單因素多水平的對比試驗。結(jié)果顯示，砂藏處理對波棱瓜種子發(fā)芽率的提高有明顯的效果，其中康定的波棱瓜種子發(fā)芽率可達(dá)到93.4%[6]。有研究者則通過植物生長調(diào)節(jié)劑浸種的方法來打破種子休眠，也取得較好的發(fā)芽率試驗結(jié)果[7]。

另外，西南民族大學(xué)研究人員對產(chǎn)于康定地區(qū)的波棱瓜種子進(jìn)行了多因素多水平的發(fā)芽率試驗，采用超聲波及化學(xué)溶液浸泡的方式對波棱瓜種子的發(fā)芽率進(jìn)行試驗，結(jié)果表明，采用超聲波及硝酸鉀溶液浸泡處理后其種子的發(fā)芽率可達(dá)到62.5%[8]。

對以上2 種種子發(fā)芽率試驗進(jìn)行對比，利用超聲波加化學(xué)試劑處理波棱瓜的方法遠(yuǎn)不如溫水及砂藏處理后種子的發(fā)芽率高。主要原因可能與種子的新鮮度、貯藏方法有較強(qiáng)的相關(guān)性。不論用什么方法來處理波棱瓜種子，都需要從大田規(guī)?；a(chǎn)及農(nóng)牧民接受度出發(fā)，對波棱瓜種子進(jìn)行低溫砂藏處理后再播種繁殖是最經(jīng)濟(jì)實惠的處理措施。

1.2 組織培養(yǎng)研究

組織培養(yǎng)是實現(xiàn)波棱瓜快速繁殖和規(guī)?；N植的新途徑。經(jīng)過不斷摸索和試驗，以MS 培養(yǎng)基為基本基質(zhì)，通過改變激素水平等條件，提高愈傷組織的形成能力。在波棱瓜組織培養(yǎng)方面，西藏農(nóng)牧學(xué)院、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)、西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院的研究團(tuán)隊都獲得了較好的研究成果，成功應(yīng)用波棱瓜的莖段、葉片、頂芽、腋芽培育出了幼苗，為波棱瓜幼苗培養(yǎng)及快速繁殖奠定了基礎(chǔ)[9-13]。但對組培苗經(jīng)煉苗后移栽大田的后續(xù)生長及其質(zhì)量情況缺乏跟蹤研究。

1.3 田間栽培研究

近年來，依托市場需求研究人員對波棱瓜的田間栽培技術(shù)開展了許多研究[14-18]。西藏農(nóng)牧學(xué)院研究團(tuán)隊通過不同播種期及株行距的邊緣效應(yīng)對波棱瓜雌株分化率進(jìn)行摸索，結(jié)果表明，延期播種是現(xiàn)階段提高雌株分化的有效途徑之一，可以相應(yīng)地提高其產(chǎn)量，但具體的環(huán)境因子，如溫度、光照等對雌株分化的影響沒有進(jìn)一步的研究。

另外，有研究人員通過對不同海拔高度生長的波棱瓜組織，如葉片等進(jìn)行試驗檢測[19]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，海拔高度對波棱瓜的形態(tài)及生長有一定的影響。隨著海拔高度不斷增加，波棱瓜葉片會出現(xiàn)不規(guī)則的深裂，同時，葉片氣孔量會隨著海拔升高而降低，相應(yīng)地呼吸作用也會減弱，進(jìn)而高海拔對植株體的生理作用及其組織結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了一定的影響。研究表明，葉綠素含量隨海拔增高而降低，但波棱瓜為了適應(yīng)高海拔環(huán)境，其自我調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，通過調(diào)節(jié)植株的抗氧化酶活性等機(jī)制保持正常生長，此研究對人工栽培基地的選擇具有很好的指導(dǎo)意義。

有研究人員利用線性回歸分析模型對波棱瓜產(chǎn)量及其影響因子進(jìn)行了多因素多水平研究，結(jié)果表明影響波棱瓜產(chǎn)量的關(guān)鍵栽培因子為播種期、施肥和雌雄株比例，這對田間栽培技術(shù)要點的規(guī)范化、指導(dǎo)田間生產(chǎn)更具現(xiàn)實意義[20]，如果能夠結(jié)合組培等新技術(shù)，提高雌株比例，其單產(chǎn)會有更大的提高。

同時，還有研究人員對于波棱瓜田間栽培的規(guī)范進(jìn)行研究，對于田間種植技術(shù)的完善有一定的借鑒意義。

1.4 其他研究

西藏農(nóng)牧學(xué)院的科研人員對波棱瓜野生地的土壤進(jìn)行分析，對于田間種植土壤的養(yǎng)分配比具有一定的指導(dǎo)意義，同時也對波棱瓜偽品進(jìn)行了鑒定與比較[21-25]。

2 新技術(shù)應(yīng)用研究的幾點建議

波棱瓜栽培研究在種子、組培及田間措施方面有了一定的基礎(chǔ)，對于指導(dǎo)田間種植有積極作用。今后為了能夠大幅度提高雌株比例，清除人工栽培的技術(shù)障礙并保持資源的可持續(xù)利用，最終達(dá)到提高產(chǎn)量的目的，對于以后的研究提出5 個方面的建議。

2.1 田間栽培時摘取側(cè)芽并控制頂芽生長

波棱瓜為攀援植物，其生長最高可達(dá)十幾米以上，花果期較長，從生長2～3 個側(cè)芽時就于葉腋處開始顯蕾，直至秋后霜降開始枯萎為止。前期存在雌花早于雄花開放的情況，此時雌花因不能及時授粉而不能坐果，后期因氣溫降低，所坐的果實因生長不完全致使種子不能成熟甚至空癟。因此，波棱瓜的種子成熟期是不一致的，這就造成了種子質(zhì)量不均一，如作為留種用，則存在發(fā)芽率低和出苗不整齊的問題；如作為藥材用則影響用藥質(zhì)量。田間栽培時可借鑒其他植物栽培所采取的措施，有目的地摘取側(cè)芽和控制其頂芽生長，使已坐果部分的果實營養(yǎng)能夠得到保證，至于每株坐果多少為宜，需通過田間的對比試驗及栽培地的環(huán)境因素進(jìn)行綜合考慮。

2.2 通過改變外界環(huán)境或利用植物生長調(diào)節(jié)劑提高雌株的分化比例

外界環(huán)境條件的改變可以有效地控制植物的性別。例如，同為葫蘆科植物，黃瓜的培育就很好地利用了短光照、低氣溫有利于雌花形成的特性，在實際生產(chǎn)中有目地控制光源和溫度，以達(dá)到促進(jìn)雌花更多地形成，進(jìn)而達(dá)到提高產(chǎn)量的目的；另外，在蔬菜栽培中，常見種植戶利用熏煙釋放出的一氧化碳來促進(jìn)雌花的形成。這種簡單有效的方法在菠菜、草莓、大麻等的生產(chǎn)中也有同樣的效用，相關(guān)技術(shù)也多有報道。

另外，在生產(chǎn)中常用赤霉素（GA）、萘乙酸（NAA）、2，4-二氯苯氧乙酸、吲哚乙酸、乙烯利等植物生長調(diào)節(jié)劑通過單用或聯(lián)合使用來刺激植物花蕊朝著雌株的方向分化。在黃瓜的培育中，研究人員配制一定濃度的乙烯利溶液，來促進(jìn)黃瓜雌花的形成，也可以用其他激素來控制雄花的生長[26]，這類植物生長調(diào)節(jié)劑主要有萘乙酸、馬來酰肼、三磺苯甲酸、二氯乙基三甲氯化銨等。

現(xiàn)階段，在民間或種植專業(yè)戶栽培波棱瓜時，可借鑒上述措施進(jìn)行探索性試驗，摸索出提高波棱瓜雌株分化率的方法和途徑。當(dāng)前，研究人員已經(jīng)在這一方面摸索出了相關(guān)的處理方法和激素配比[27]，并在實際生產(chǎn)中得到了檢驗，可利用這一成果結(jié)合生產(chǎn)地的環(huán)境因素研究出適合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)需要的科學(xué)路徑。

2.3 通過基因編輯技術(shù)培育新品種

基因編輯技術(shù)當(dāng)前在植物育種、抗病蟲害、品種改良等方面的應(yīng)用比較成熟，其中，CRISPR/Cas9 技術(shù)、單堿基編輯技術(shù)因操作簡單、應(yīng)用靈活、效率高等特點而被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，在植物遺傳育種及性狀改良中同樣發(fā)揮著重要的作用。此項技術(shù)可以精準(zhǔn)地定位特殊基因片斷或位點，并通過介質(zhì)導(dǎo)入、敲除及修飾特定的基因來實現(xiàn)對基因的定向控制，目前正處于快速發(fā)展階段。

在波棱瓜繁育研究中，想直接通過基因編輯等技術(shù)達(dá)到品種改良的目的，還需做大量的基礎(chǔ)性研究。前期可以對波棱瓜的基因序列進(jìn)行分析，掌握主要基因構(gòu)成和互相關(guān)系，在后期就需要有針對性地尋找出控制雌雄分化的主要基因位點，敲除影響雌株分化的基因片斷，或者導(dǎo)入其他控制因子使其分化向著形成雌株體的方向發(fā)展，同時控制一部分植物體向著雄株分化，并控制雌雄株達(dá)到適宜的比例，進(jìn)而培育出的波棱瓜新品系。這種技術(shù)需要有一定實力的科研院所來完成，一旦培育出新品系，將對波棱瓜的生產(chǎn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

2.4 通過組織培養(yǎng)擴(kuò)大雌株的繁育比例

針對波棱瓜葉片、莖尖（段）的組織培養(yǎng)研究已經(jīng)取得較多的成果，基本培養(yǎng)基的組成及微量元素的調(diào)控都取得了相關(guān)技術(shù)參數(shù)。存在的問題：一是目前的研究只是進(jìn)行到培養(yǎng)室階段，還沒有延展到波棱瓜培育的整個生命周期，對于組培苗通過煉苗后移栽大田的實際生產(chǎn)效能未見詳細(xì)報道；二是尚未開展專項的雌株系培養(yǎng)及后期栽培是否存在變異的研究。因此，在今后的研究中建議著重解決以下2 個問題：一是進(jìn)行波棱瓜組培苗全生命周期研究，探索組培苗在田間的生長變化規(guī)律是否與實生苗存在差異，其兩性分化情況又是如何，同時研究其在藥用質(zhì)量方面的變化，這些都是需要考慮和解決的實際問題；二是相較于雄株要擴(kuò)大雌株的培育比例，綜合栽培地環(huán)境因子合理配置田間雌雄株的占比研究，以達(dá)到波棱瓜高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的，同時培育的雌株系在移大田后是否存在變性的問題，也需要探索清楚。這種技術(shù)的應(yīng)用可以快速實現(xiàn)規(guī)范化生產(chǎn)和應(yīng)用

2.5 通過放射性物質(zhì)進(jìn)行誘變育種

誘變育種是一種通過物理、化學(xué)等方法誘導(dǎo)植物遺傳性發(fā)生突變并能夠篩選出符合生產(chǎn)需要的優(yōu)良種子的處理方法。近現(xiàn)代以來，這項技術(shù)在農(nóng)作物良種培育方面得到廣泛的應(yīng)用，尤其在農(nóng)作物育種方面成績突出，為保證我國糧食安全做出了巨大貢獻(xiàn)。近年來，此項技術(shù)也在藥用植物中得到應(yīng)用，如物理方面的射線誘變、離子束誘變、激光誘變、外太空誘變到化學(xué)試劑誘變，再到各種組合方式誘變[28]，這些方法和技術(shù)在中藥材白術(shù)、甘草、曼陀羅、麻黃草、蘆薈、黃芪、沙棘、雷公藤等眾多藥用植物的種子培育中得到應(yīng)用，并選育出了優(yōu)良品種，不但提高了藥材的品質(zhì)、有效成分含量，還使其產(chǎn)量得到了進(jìn)一步提高，增加了經(jīng)濟(jì)效益，提高了療效。在波棱瓜今后的研究中，可以聯(lián)合相關(guān)具有資質(zhì)和能力的科研院所采用誘變育種培育新的波棱瓜品系，解決波棱瓜雌株分化過低的問題，這是解決波棱瓜瓶頸問題的一種探索。

3 結(jié)論

目前，波棱瓜的人工栽培技術(shù)研究還只是停留在簡單的人工引種試驗階段，對于引種栽培后的單產(chǎn)沒有具體的數(shù)據(jù)報道。同時，對于波棱瓜種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究較少，較前沿的高科技育種技術(shù)還沒能應(yīng)用到波棱瓜種子的處理當(dāng)中。面對以上問題，一方面從種子的育種方面入手，建立新的育種技術(shù)，突破雌株占比較小的主要瓶頸是提高其產(chǎn)量的最佳途徑，同時加強(qiáng)種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立是最為迫切的任務(wù)之一，這對于田間生產(chǎn)和藥材種子投料都具一定的現(xiàn)實意義；另一方面，在現(xiàn)有田間栽培技術(shù)的基礎(chǔ)上，提升田間栽培和管理措施，根據(jù)不同地域制定適合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的規(guī)范，是發(fā)展波棱瓜種植產(chǎn)業(yè)的有力保證。最后需要強(qiáng)調(diào)的是，應(yīng)用新技術(shù)培育出的波棱瓜新品種，在提高產(chǎn)量的同時，需要對其安全性開展深入研究，確保用藥安全。