卷丹種球分級標準研究

趙小紅, 楊天建, 余中蓮, 韓 量, 肖 波, 楊利平, 雷美艷

(1.重慶市藥物種植研究所, 重慶 南川 408435;2.長江師范學院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物工程學院, 重慶 408100)

卷丹(LiliumlancifoliumThunb.)屬于百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)多年生草本植物,具有地下鱗莖,以干燥肉質(zhì)鱗片入藥,是我國常用藥食兼用中藥材。被歷部《中華人民共和國藥典》收載,具有養(yǎng)陰潤肺、清心安神的功效[1]。卷丹鱗莖含有甾體皂苷、生物堿、黃酮類、酚酸甘油酯類和多糖等豐富的化學成分[2-3]。藥理學研究表明,卷丹具有抗菌和降血脂[4]、增強免疫[5]、抗抑郁[6]等作用。隨著藥理活性研究的深入,卷丹市場需求量增加,其栽培面積逐漸擴大。

卷丹為自然三倍體[7],自然結(jié)實率很低或不結(jié)實,主要采用分球、株芽、鱗片、組織培養(yǎng)等無性繁殖方式進行擴繁。近年來,隨著栽培面積的增加,不同地域間卷丹種源調(diào)撥頻繁,但無相應的種質(zhì)檢驗和分級標準,造成各栽培區(qū)種質(zhì)市場混亂,種球質(zhì)量良莠不齊,嚴重影響了卷丹的經(jīng)濟性狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前,關于卷丹的研究主要集中在藥理作用[4-6]、化學成分[8]、栽培措施[9]和組培快繁技術[10-11]等方面,鮮有關于卷丹種球和籽球分級標準的研究,建立科學有效的卷丹種球分級標準,對規(guī)范卷丹種球流通和生產(chǎn)實踐具有重要意義。

本研究通過調(diào)查卷丹種植基地及市場銷售種球的質(zhì)量相關指標,數(shù)據(jù)分析結(jié)合生產(chǎn)實際,確定種球分級標準,以各等級種球為試驗材料進行田間對比種植,對不同等級種球的形態(tài)特征、種苗生長特性和產(chǎn)量進行定量比較分析,進而驗證卷丹種球分級標準的科學性和有效性,為卷丹的規(guī)范化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

2017年9月收集的1 447粒卷丹用于籽球分級標準研究,種球來源情況見表1;2018年9月收集的1 046粒卷丹用于種球分級標準研究。經(jīng)楊利平教授鑒定為百合科植物卷丹的種球,以其作為研究材料。

表1 卷丹種球來源信息

1.2 方 法

1.2.1籽球分級標準的制定

將收集的16份卷丹種球每份隨機選取50個以上,觀察種球的顏色、形狀、鱗片松緊度,并將種球分離成獨立的籽球,測定籽球的周徑、重量、鱗莖高等3個指標。使用SPSS20.0統(tǒng)計分析軟件進行主成分分析,通過對周徑、鱗莖高和重量進行分析,確立分級指標。使用K-均值聚類法對觀測值進行樣本聚類,制定卷丹籽球分級標準。

1.2.2不同等級籽球?qū)淼ぎa(chǎn)量和植株性狀的影響

根據(jù)卷丹籽球分級結(jié)果設3個處理(分別為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級),3次重復,共9個小區(qū),隨機區(qū)組排列。田間試驗在重慶南川陳家山基地進行,供試土壤為沙壤土,土層深厚、疏松、肥沃、排水良好。試驗地此前未栽培過卷丹,前茬作物為紅薯。株行距25 cm×40 cm,每個小區(qū)種植3 kg種球。栽種時間為9月下旬,種植期間田間管理同大田。

6月中旬統(tǒng)計不同等級籽球試驗卷丹的成活情況,測量不同等級規(guī)格卷丹株高、莖粗等,次年10月上旬收獲,收獲期測定卷丹重量、周徑、鱗莖分頭數(shù)等指標,統(tǒng)計小區(qū)產(chǎn)量。

1.2.3卷丹種球基礎數(shù)據(jù)收集和分級標準制定

從每一個產(chǎn)地的卷丹中隨機抽取不少于100個種球,測定周徑、重量、鱗莖高、分頭數(shù)、籽球重量等5個指標,對上述5個指標進行主成分分析,確定種球分級指標,并制定卷丹種球分級標準。

1.2.4卷丹種球分頭數(shù)和籽球重量對卷丹產(chǎn)量的影響

設置種球分頭數(shù)、籽球重量二因素三水平試驗,9個處理,3次重復,共27個小區(qū),隨機區(qū)組排列。7月中旬統(tǒng)計卷丹的成活率,測量株高、地徑等指標,收獲期測定重量、周徑、分頭數(shù)、產(chǎn)量等指標。

1.2.5數(shù)據(jù)分析

運用Excel2010軟件進行逐步多元回歸分析,構建卷丹種球重量、卷丹種球分頭數(shù)、卷丹種球周徑的最優(yōu)回歸模型,SPSS20.0軟件進行主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 卷丹籽球分級標準

2.1.1不同產(chǎn)地卷丹籽球整體樣本分析

由表2可以看出,不同產(chǎn)地之間卷丹籽球周徑和鱗莖高變異范圍較小;重量變異范圍較大。各產(chǎn)地卷丹籽球周徑在10.41～15.43 cm之間,鱗莖高范圍為27.87～41.51 mm,重量在16.62～52.77 g之間。卷丹籽球周徑和鱗莖高的最大值分別出現(xiàn)在重慶市南川區(qū)三泉鎮(zhèn)和湖南省保靖縣陽朝鄉(xiāng),最小值分別出現(xiàn)在湖北省來鳳縣舊司鎮(zhèn)和重慶市石柱縣六塘鄉(xiāng);重量最大值和最小值分別出現(xiàn)在重慶市南川區(qū)三泉鎮(zhèn)和重慶市石柱縣六塘鄉(xiāng)。

表2 卷丹籽球表型性狀

2.1.2卷丹籽球分級指標的確定

對各產(chǎn)地卷丹籽球周徑、鱗莖高和重量等3項指標進行主成分分析。結(jié)果(表3)表明,周徑、鱗莖高和重量的貢獻率分別為80.70%,16.22%和3.10%,周徑可作為卷丹籽球分級的主要指標,鱗莖高在實際測量時操作不便且易產(chǎn)生誤差,因此將重量作為輔助指標。

表3 卷丹籽球分級指標的確立

2.1.3卷丹籽球分級標準

對卷丹籽球的周徑、重量2項指標進行K-均值聚類分析,獲得初步的分級標準后,結(jié)合生產(chǎn)實踐,對初步分級數(shù)據(jù)進行優(yōu)化,得到卷丹籽球分級標準(表4)。采用最低定級原則,即任何一項不符合規(guī)定標準都不能定為相應等級的合格種球。根據(jù)修正分級,Ⅰ級和Ⅱ級籽球的合格率63.06%(其中Ⅰ級合格率20.17%)。

表4 卷丹籽球質(zhì)量標準

2.1.4不同等級籽球?qū)淼ぎa(chǎn)量和植株性狀的影響

卷丹植株生長狀況與籽球等級密切相關,除保苗率外,其他相關性狀在不同等級籽球間存在顯著差異(表5)。由表5可知,Ⅰ級籽球植株生長狀況最佳,Ⅲ級籽球植株生長狀況最差,不同等級籽球間地徑、株高、鱗莖高、周徑、產(chǎn)量和分頭數(shù)的規(guī)律均表現(xiàn)為:Ⅰ級>Ⅱ級>Ⅲ級,不同等級之間的差異具有統(tǒng)計學意義(p<0.05);Ⅰ級籽球種植后收獲產(chǎn)量較Ⅱ級和Ⅲ級分別高出16.9%和24.64%。由此可知,卷丹籽球質(zhì)量直接影響植株的生長和收獲期產(chǎn)量,提升種球質(zhì)量有利于植株干物質(zhì)的積累,增強環(huán)境適應性,提高卷丹產(chǎn)量。

表5 不同等級籽球?qū)χ仓晟L和產(chǎn)量的影響

2.1.5卷丹產(chǎn)量和植株性狀的相關性分析

對卷丹植株生長和收獲期各性狀進行相關性分析,結(jié)果(表6)表明,籽球周徑和籽球鱗莖高、籽球重量、收獲鱗莖產(chǎn)量、地徑均極顯著正相關。由此推斷,卷丹種球周徑越大、重量越重,出苗后植株越強壯,環(huán)境適應性越強,鱗莖產(chǎn)量越高,說明根據(jù)卷丹籽球的周徑、重量將其分為3級科學有效。

表6 不同等級籽球與田間試驗結(jié)果相關性分析

2.2 卷丹種球質(zhì)量分級標準的制定

2.2.1卷丹種球基礎樣本分析

根據(jù)分頭數(shù)將收集到的卷丹種球主要分為分頭數(shù)3,4,5三類(分別用T=3、T=4、T=5表示),分別測定種球周徑、鱗莖高和重量(表7)。隨著分頭數(shù)的增加,卷丹種球周徑、鱗莖高和重量均值逐漸增大,其中種球周徑和鱗莖高變化幅度較小,重量差異較大,分頭數(shù)4和分頭數(shù)5種球重量較分頭數(shù)3高出35.07%和44.82%。

表7 卷丹種球表型性狀

2.2.2卷丹種球分級指標的確定

對種球周徑、重量、鱗莖高、分頭數(shù)、籽球重量等5個指標進行主成分分析。結(jié)果(表8)表明,周徑、重量、鱗莖高等3個主成分的貢獻率分別為58.91%,26.42%,13.01%,累積貢獻率達98.34%,可以很好地對卷丹種球質(zhì)量進行表達。在實際生產(chǎn)中,由于種球鱗莖由多鱗片抱合而成,鱗莖高不便于準確測量。因此,結(jié)合主成分分析結(jié)果和生產(chǎn)實踐,選定種球周徑和重量作為卷丹種球分級的指標。

表8 各性狀主成分分析

2.2.3卷丹種球分級標準

對卷丹種球分頭數(shù)、周徑和重量三者進行分析,通過多次去除過大殘差,獲得較優(yōu)回歸方程:

y=-256.083+16.744X1-3.156X2,

式中:y為種球重量;X1為周徑;X2為分頭數(shù)。

卷丹種球鱗莖由多個鱗莖抱合而成,鱗莖數(shù)量即分頭數(shù)與收獲時種球重量和周徑無顯著相關性(表9),說明購買種球時分頭數(shù)為3,4,5的種球均可用于生產(chǎn)種植。但對于種球自身而言,分頭數(shù)越多周徑越大種球越重(表7)。因此,種球生產(chǎn)中要控制種球質(zhì)量,需根據(jù)分頭數(shù)分別制定相應分級標準。根據(jù)卷丹種球的周徑、重量兩項指標分別確定分頭數(shù)3,4,5的種球分級標準(表10),結(jié)合回歸方程驗證,該種球分級標準具有一定科學性。

表9 種球分頭數(shù)與籽球重量對產(chǎn)量和植株生長的影響相關性分析

表10 卷丹種球分級標準

3 結(jié)論和討論

卷丹鱗莖含有豐富的活性成分和次生代謝產(chǎn)物,具有獨特的藥理活性、良好的藥用價值和較高的食用價值,在藥用、食用和保健產(chǎn)品研發(fā)方面具有廣闊的市場前景[12-13]。卷丹產(chǎn)品價值開發(fā)以獲得高質(zhì)量卷丹鱗莖作為原材料為前提,生產(chǎn)高品質(zhì)的原材料則需要建立科學完善的種球質(zhì)量標準、規(guī)范種質(zhì)市場,加強生產(chǎn)管理[14]。本研究提出的卷丹種球和籽球分級標準,在試驗數(shù)據(jù)分析的基礎上結(jié)合生產(chǎn)實踐,具有一定科學性和可操作性,是卷丹生產(chǎn)質(zhì)量管理的組成部分。

卷丹鱗莖由多個小鱗莖抱合組成,種球市場交易主要以完整的鱗莖即種球為主,而栽培時主要用分瓣小鱗莖即籽球進行種植。因此,本研究針對不同用途和形態(tài)對卷丹制定分級標準,可供有關企業(yè)和個人銷售、購買及種植卷丹時參考。在籽球分級標準的研究中,通過主成分分析和聚類分析,將籽球周徑和重量確定為籽球分級的主要指標,并以此為基礎初步制定了籽球分級標準,將籽球分為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級,通過田間試驗發(fā)現(xiàn),卷丹籽球周徑越大、重量越重,出苗后植株越強壯,環(huán)境適應性越強,產(chǎn)量越高。不同等級籽球種植后,Ⅰ級籽球質(zhì)量最好,Ⅱ級次之,Ⅲ級較差,該標準可用于卷丹種植時籽球質(zhì)量控制。

目前卷丹交易時主要以完整的卷丹鱗莖作為種球,而種球由多個小鱗莖組成,不同分頭數(shù)種球間周徑和重量差異較大。因此,針對不同分頭數(shù)建立種球分級標準,將分頭數(shù)為3,4和5的種球分別分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級,其中Ⅰ級種球質(zhì)量較好,商品性佳。該標準可對市場上卷丹種球進行評價,為卷丹種球購買提供參考依據(jù)。本標準主要以周徑和重量兩個指標為主要衡量標準,在生產(chǎn)實踐中,還應考慮卷丹種球外觀要求,種球潔白、抱合緊密、無病蟲害、無機械損傷、未出芽等,選擇高質(zhì)量種球,不僅可降低后期管理成本,提高生產(chǎn)效益,還對規(guī)范市場中卷丹種球的質(zhì)量及其生產(chǎn)應用至關重要。