白芍种球质量分级标准研究

赖宏武, 罗登花, 蔡鑫坤, 伍秀珠, 林敏生

(1.广州白云山中一药业有限公司, 广州 510530; 2.广州白云山奇星药业有限公司, 广州 510530)

白芍是毛茛科植物芍药的干燥根,为我国传统中药材,最早记载于《神农本草经》,具有养血调经、敛阴止汗、柔肝止痛、平抑肝阳的功效,主要用于血虚萎黄,月经不调,自汗,盗汗,胁痛,腹痛,四肢挛痛,头痛眩晕[1]。芍药(P.lactiflora)有野生和栽培的区别,药材白芍主要来源于栽培。本文将以“白芍”之名来叙述药材白芍的原植物。白芍的种植历史悠久,宋代便多以栽培品种入药[2],经过明清及民国大量的种植,发展出了多个的栽培品种以及花卉品种,现在主产于安徽亳州与四川中江。

种子种苗质量标准化是中药材GAP种植中十分重要的一个环节,种子种苗的质量优劣直接影响药材种植过程的产量与质量,是后续工作的基本保证,筛选与培育优良种质是提升中药材产量与质量最重要的途径。目前,白芍种植均是凭农户经验进行操作,缺乏统一的标准。本研究首次尝试对实际生产中的繁殖材料种球进行质量分级,弥补此方面的空缺,为进一步的优良种质筛选以及生产实际提供一定的参考。

1 材料和方法

1.1 种球收集

试验材料收集于安徽亳州不同的乡镇,每个乡镇2～3份,每份50颗左右,共收集白芍种球样品19个批次,1 049颗;收集时间为2019年8月份与9月份,白芍药材采收期。所有材料经中国科学院华南植物园陈国华高级工程师鉴定为芍药(P.lactiflora),测量指标数据后种植于广东省罗定市龙湾镇。

1.2 指标测定

生产实际中所称的白芍种球为采挖白芍植株后,去除药用部位的根以及地上茎杆部分,而后顺着大致的纹路分成带有不等数量芽头的小块根茎。样品收集后,用清水将泥土冲洗干净,阴凉通风处放置过夜使表面水分散发,第二天进行基础数据的测量。参考块根植物在种根质量标准研究时所考察的质量指标与研究方法,初步选取芽直径、芽长、块长、芽数、块重等5个质量指标。芽直径、芽长的测量使用游标卡尺,精确到0.01 mm;块长的测量使用卷尺,精确到0.1 cm;块重精确到0.1 g;芽数目测。

1.3 数据统计方法

应用Excel和SPSS22.0统计分析软件首先对测量所得数据进行偏差值分析,去除错误值与异常值。而后进行统计描述、方差分析、相关性分析、主成分分析和K-聚类分析,根据聚类分析的结果并结合生产实际进行分级,按照最低定级原则制定分级标准,即同一等级种球的任一指标达不到标准,则降为下一等级。

2 结果与分析

2.1 白芍种球质量指标测定结果

来自不同乡镇的19个批次种球各指标测定结果见表1,统计描述与方差分析结果见表2。从表2的显著性可知,在收集的白芍种球中,芽直径、芽长、块长、芽数、块重5个质量指标均达到了极显著差异水平(p<0.01),说明这些指标均具有较丰富的生态差异性,可以作为分级的质量指标。

表1 19批次白芍种球质量指标测定结果

表2 白芍种球质量指标描述性统计资料与方差分析

2.2 白芍种球质量分级指标的确定

相关性分析的结果(表3)表明,测定的白芍种球5个指标中,芽直径和芽长呈极显著正相关,块重与块长呈极显著正相关,前两者与后两者间的相关性不显著。但值得注意的是,芽数与其他4个指标均呈极显著正相关,芽数作为一个中间连接作用,将两组相关性不强的指标联系起来,具有较为特殊的意义,可以优先作为分级指标。

表3 白芍种球质量指标相关性分析

从5个质量指标主成分分析的结果(表4)可以看出,提取了两个主成分,前两个特征值的累积贡献率达到76.74%,表明前两个主成分涵盖了大多部分的指标信息,其中第一主成分贡献率为42.96%,具备综合评价能力。第一主成分中,对应的特征向量中以块重(0.576)、块长(0.540)、芽数(0.538)的值较大。所以通过主成分分析表明块重、块长、芽数等3个指标更适宜种苗质量分级。

表4 白芍种球主成分分析结果

对5个指标全部进行K-均值聚类分析,得到3个最终聚类中心(表5),以及聚类中指标的方差分析(表6)。从表5中可知,芽直径、芽长不同级别的相差距离太小,不利于数据的测量与区分。且表6中的方差结果也表明,芽直径、芽长的差异不显著,不太适宜作为分级的指标。

表5 白芍种球K-均值聚类中心

表6 白芍种球K-均值聚类中指标的方差分析

2.3 种球质量分级标准

在实际生产中,芽直径与长度的测量受操作者的主观性影响偏大,且由于数据较小,测量过程中容易产生较大误差或者错误。本研究选定块重、块长、芽数等3个质量指标作为分级指标。考虑到生产实际的准确、简便可操作性,对最后的数据做稍微的调整,得到最终的分级标准(表7)。初步将种球分成3个等级,其中一级种球:芽数≥11个,块重≥95 g,块长≥9 cm;二级种球:芽数≥8个,块重≥60 g,块长≥7.5 cm;三级种球:芽数≥6个,块重≥35 g;块长≥6 cm。其中一级种球占比42.25%,二级种球占比39.19%,三级种球占比18.56%。

表7 白芍种球最终分级标准

2.4 生活力的检测

测量过的白芍种球种植于种苗培养温室中,每星期浇水1～2次,1～3个月后查看其须根生长情况,须根粗度大于0.5mm即视为存活。检测后发现,3个分级的白芍种球成活率均较高,一级种球≥95%,二级种球≥90%,三级种球≥80%。

3 讨 论

为使质量分级标准在主产区具有普遍适应性,本研究收集的19个批次覆盖亳州地区十八里镇、白马镇、大寺镇等白芍种植的主要乡镇,每个乡镇2～3样点。分级指标的选择综合考量了指标的有效性与可操作性。相关性分析发现,白芍种球的芽数、块重、块长3个指标呈极显著正相关,三者之间的关系紧密;同时,主成分分析中三者在主成分1中的比重最大,表明可以较好的代表整体信息。植物根茎及芽头在植物繁殖、生态适应性、抗逆性等生物学性状及产量等形成中所具有的重要价值已经在多种植物中得到了广泛深入的研究[10-12]。白芍根茎的健康饱满度与芽头数量及质量直接关系到后期芍药植株的再生、抗寒抗旱等能力,是其健康生长的基础。因此,选择芽数、块重、块长作为最终的分级指标具有一定的合理性。3个指标数据在实际生产中的测量方便简洁,为了更好运用于实际生产,将3个指标的单位精确度定在个位,芽数为1个,块重为1 g,块长为1 cm。

植物的栽培种植过程中,优质统一的繁殖材料是获取优质植株与药材的前提条件。中药材种子种苗质量分级、良种培育等基础研究工作相对于农作物、经济作物起步时间较晚,中药材种子种苗方面还有大量的基础工作需要进行。目前中药材正处于全国性的种植推广热潮,种子种苗的质量研究也越来越受到重视,逐步进入黄金时期,刺五加、知母、金银花、党参等[2-6]多种中药材均有相关方面的研究开展。

白芍主产区的实际生产中,农户在白芍药材采收期去除地下药用部分的根与地上茎叶部分,将带有芽头的膨大的根茎留下保存,在种植期分成小块即种球作为繁殖材料进行直播。农户对白芍种球的分株与选择大多凭借自己的经验,缺乏具体的标准,主观性比较强,不同种植户所产白芍的产量与质量均存在较大差异,导致药材外观性状差异明显,有效成分含量相差较大,质量良莠不齐。目前对于白芍的种子种苗质量研究,多集中在白芍的种子、种苗方面[7-9],但两者在实际生产中的运用并不多见,而生产实际中作为繁殖材料的种球尚缺少相关方面的文献与资料。因此,本研究从实用角度出发,首次对其种球进行考察,正好弥补此方面的空缺,为白芍种植中对作为繁殖材料的种球质量优劣判断提供理论依据,指导规范化生产。从各级别白芍出苗率的差异,以及规范化的角度出发,作者建议选择一、二级种球进行种植,有利于白芍药材质量、产量的稳定与提升。