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凹叶厚朴优良无性系选育

来源:  作者: 时间:2017/10/4 访问次数:4774
 

王晓明12, 宋庆安12,蒋丽娟3,  裴刚4, 蔡能12, 李永欣12,曾慧杰12

(1湖南省林业科学院,湖南 长沙410004;2湖南省林木无性系育种重点实验室,湖南长沙410004;

3中南林业科技大学,湖南 长沙410004; 4湖南中医药大学,湖南 长沙 410208)

 

摘  要:以9年生凹叶厚朴林为研究对象,通过分析凹叶厚朴树高、胸径、树皮厚度和厚朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等主要活性成分含量,经过优良单株初选、复选和优良无性系决选,选育出高产、高含量活性成分的洪塘营10号和洪塘营7号优良无性系。2个优良无性系的11年生试验林,亩产厚朴皮鲜重平均3404 kg、3729.6 kg,分别比普通凹叶厚朴高79.68%、96.84%;筒朴皮的厚朴酚含量为2.40%、3.44%,和厚朴酚含量为4.38%、4.48%,总酚含量为6.78%、7.92%,分别比普通凹叶厚朴的筒朴皮高51.90%、117.72%,57.55%、61.15%和55.50%、81.65%。

关键词:凹叶厚朴;优良无性系;选育

 

Selection and breeding of superior clonesof Magnolia officinalis subsp. biloba

WANG Xiaoming1,2, SONG Qing’an1,2, JIANG Lijuan3, PEI Gang4, CAI Neng1,2, LI Yongxin1,2, ZENG Huijie1,2

(1 Hunan Academy of Forestry,Changsha 410004,China;

2Hunan Key Laboratory of Trees Clones Breeding Technology,Changsha 410004,China,

3Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004,China

4Hunan University of Chinese Medicine,Changsha 410208,China)

 

Abstract:Nine-year-old Magnolia officinalis subsp.biloba were used as the experimental material for the purpose of study on the selection and breeding of superior clones. Tree height, diameter at breast height, bark thickness, magnolol and honokiol and total phenolic content of bark were analyzed. Based on the tree selection standard, two superior clones were selected and bred by multiple steps of primary selection and re-selection and final election.Barkfresh weightper mu of two superior clones at eleven-year-oldwere 3404 kg and 3729.6 kg,which were 79.68% and 96.84% higher than conventional varieties. Magnolol and honokiol and total phenolic content of bark were 2.40%, 3.44% and 4.38%, 4.48% and 6.78%, 7.92% respectively, which were 51.90%, 117.72% and 57.55%, 61.15%and 55.50%, 81.65% higher than conventional varieties.

Key words: Magnolia officinalis subsp.biloba; superior clones; selection and breeding

 

凹叶厚朴(Magnolia officinalissubsp. biloba)是厚朴(Magnolia officinalis Rehd. et Wils)的一个亚种,主要分布在湖南南部、福建西部等南方山区[1-4]。其主要活性成分为厚朴酚、和厚朴酚,其药材品质优劣主要反映在这2种成份的差异上[5-7]

凹叶厚朴优良品种缺乏,长期采用实生繁殖,后代变异大,单位面积产量低,药材质量参差不齐。目前,国内外仅开展了厚朴优良种源的选择[8-12],尚未见到有关凹叶厚朴优良无性系选育的研究报道,从而制约了厚朴产业的发展[13] 。我们以凹叶厚朴主要活性成分和厚朴皮产量为选育指标,通过初选优良单株、复选和决选,旨选育出高产、高含量活性成分的凹叶厚朴优良无性系,为厚朴产业发展提供优良无性系。

   

1试验地概况                                    

试验地设在湖南省永州市道县洪塘营瑶族乡海拔1200m处。所处地理位置属温、热带结合部,加之独特的地形地貌,形成境内气候温和、雨量充沛、土地肥沃、物产丰富的亚热带气温条件,既具阳光丰富的大陆性季风气候特点,又有雨量充沛、空气湿润的海洋性气候特征。全年平均气温在17.6℃-18.6℃之间,1月平均气温7.4℃,7月平均气温26.5℃,极端高温39℃,日最低气温0℃以下的天数只有8-15天。多年平均降雪日数为3-7天,极端最低气温在-4.9--8.4℃之间。日平均气温≥0℃的积温达6450-6800℃,≥10℃的积温为5530-5860℃。多年平均日照时数为1300-1740h,太阳总辐射量达101.5-113千卡∕cm2。无霜期年均285-311天,年降雨量1290-1900mm,相对湿度83%。

试验地土壤为花岗岩发育的山地黄壤为主,有少部分草甸土,土层深厚,土壤质地好,微酸性至中性,适宜林木生长。

2 材料和方法

2.1  试验材料

    以道县洪塘营瑶族乡厚朴种植基地的9年生凹叶厚朴林为研究对象,初选优良单株,再复选和决选出凹叶厚朴优良无性系。

2.2  选育方法

根据1995年版《中国药典》[14]规定厚朴总酚含量要求及林木无性系育种技术原理,制定了凹叶厚朴优良无性系选育的标准。①初选优良单株标准:树高和胸径均超过凹叶厚朴林平均水平的15%;②复选优良单株标准:厚朴总酚含量高出1995年版《中国药典》厚朴总酚规定含量(3.0%)的30%(即厚朴总酚含量为3.9%);③优良无性系决选的标准:树高和胸径均高出普通凹叶厚朴树(对照CK)的20%,厚朴总酚含量高出1995年版《中国药典》厚朴总酚规定含量的35%(即厚朴总酚含量为4.05%)。

按照随机区组设计,将复选优良单株和凹叶厚朴普通品种(对照CK)的扦插苗定植在品种比较试验地。每小区6株,4次重复。连续测定品种比较试验林各参试品种的树高、胸径、树皮厚度和厚朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等主要活性成分含量,决选出凹叶厚朴优良无性系。

2.3  观测及采样

    于每年12月测定每个初选、复选单株和决选的优良无性系的树高、胸径、树皮厚度。每年5月下旬到6月中旬,在凹叶厚朴树干离地面100 cm的地方采取厚朴皮带回室内分析测定厚朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等主要活性成分含量。

2.4  厚朴酚、和厚朴酚含量的测定

2.4.1 对照品溶液的制备

精密称取厚朴酚对照品、和厚朴酚对照品适量,加甲醇分别制备成每1ml含厚朴酚40μg 、和厚朴酚24μg的溶液,即得。

2.4.2 样品溶液的制备

取样品粉末(过三号筛)约0.2g, 精密称定,置具塞锥形瓶中,精密加入甲醇25ml,摇匀,密塞,浸渍24 小时,滤过,精密量取续滤液5ml,置于25ml 容量瓶中,加甲醇至刻度,摇匀,即得。

2.4.3 仪器

Agilent 1200 HPLC四元泵,Agilent 1200工作站

2.4.4 色谱条件:

色谱柱:迪马Diamonsil(TM) C18  (250mm*5μm)

流动相:甲醇:水(78:22)

检测波长:294 nm

3  结果与分析

3.1 凹叶厚朴优良无性系的选育

3.1.1凹叶厚朴优良单株的

1998年3-4月,湖南敬和堂制药有限公司科研人员以道县洪塘营瑶族乡厚朴种植基地的9年生凹叶厚朴林为研究对象,根据初选优良单株标准,通过访问药农,测定凹叶厚朴树高、胸径、树皮厚度。根据优良单株的初选标准,即树高和胸径均超过凹叶厚朴林平均水平的15%,初选出凹叶厚朴优株15株(见表1)。

表1  初选优良单株的生长指标及主要活性成分含量

Tab.1 The primary selection fine individual growth index and main active ingredients content

 

优良单株

树高

(m)

胸径

(cm)

树皮厚度

(mm)

厚朴酚含量

(%)

和厚朴酚含量

(%)

厚朴酚类总量

(%)

洪塘营1号

9.0

8.5

3.21

1.04

2.18

3.22

洪塘营2号

9.1

8.6

4.53

1.09

2.59

3.68

洪塘营3号

8.8

8.5

2.39

1.12

2.70

3.82

洪塘营4号

8.9

8.7

2.35

0.48

3.70

4.18

洪塘营5号

9.4

7.9

2.90

0.80

1.47

2.27

洪塘营6号

9.5

8.2

3.32

0.79

2.46

3.25

洪塘营7号

9.8

9.2

3.94

1.10

3.39

4.49

洪塘营8号

9.2

8.9

4.92

1.01

2.50

3.51

洪塘营9号

8.9

8.3

3.06

0.96

2.65

3.61

洪塘营10号

10.0

9.5

4.23

1.08

4.03

5.11

洪塘营11号

8.8

8.3

2.12

1.24

3.08

4.32

洪塘营12号

9.3

8.6

3.25

0.69

2.08

2.77

洪塘营13号

8.8

8.3

2.17

1.63

1.88

3.51

洪塘营14号

9.1

8.5

2.01

1.14

2.78

3.92

洪塘营15号

8.8

8.2

2.54

1.52

1.86

3.38

CK

7.6

7.1

2.05

0.57

1.82

2.39

 

3.1.2凹叶厚朴优良单株的复选

于1998年5-6月,在初选优株树干离地面100 cm的地方采取厚朴皮带回室内分析测定厚朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等主要活性成分含量。再根据优良单株复选标准进行复选优株。从表1 可见,15个初选优株中有10个优株的厚朴总酚含量没有达到3.9%的复选优良单株标准,剔除没有达标的初选优株,复选出洪塘营4号、洪塘营7号、洪塘营10号、洪塘营11号、洪塘营14号等5个优良单株(见表1)。

3.1.2凹叶厚朴优良无性系的决选

1999年3月将复选优良单株和普通凹叶厚朴树(对照CK)断枝、施肥,促进枝条萌发,为扦插繁殖苗木培养健壮的插条[7]。1999年6-8月剪取优良单株嫩枝进行扦插繁殖苗木。2000年3月将复选优良单株和普通凹叶厚朴树(对照CK)的扦插苗定植在品种比较试验林。期间按照无公害栽培技术要求加强了试验林抚育管理,及时修剪、除草,科学施肥和病虫害防治。

根据优良无性系决选的标准,2009年测定了品种比较试验林各复选优株的树高、胸径、树皮厚度和厚朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等主要活性成分含量(见表2)。从表2可见,洪塘营14号的树高和胸径分别高出普通凹叶厚朴树(对照CK)的20.6%、22.1%,但厚朴总酚含量仅为3.81%,没有达到优良无性系决选的厚朴总酚含量标准3.90%;洪塘营4号和洪塘营11号厚朴总酚含量分别为4.25%、4.57%,达到了优良无性系决选的厚朴总酚含量标准,但树高和胸径均没有高出普通凹叶厚朴树(对照CK)的20%,没有达到优良无性系决选的标准。洪塘营7号和洪塘营10号的树高、胸径、厚朴总酚含量均达到凹叶厚朴优良无性系决选的标准,最后决选出洪塘营7号和洪塘营10号为凹叶厚朴优良无性系。

表2  复选优良单株的生长指标及主要活性成分含量

Tab.2 The re-selection fine individual growth index and main active ingredients content

 

优良单株

树高

(m)

胸径

(cm)

树皮厚度

(mm)

厚朴酚含量

(%)

和厚朴酚含量

(%)

厚朴酚类总量

(%)

洪塘营4号

8.5

8.1

2.53

0.97

3.28

4.25

洪塘营7号

9.1

8.9

4.02

1.26

3.60

4.86

洪塘营10号

9.5

9.1

4.35

1.24

4.28

5.52

洪塘营11号

8.3

7.9

2.21

1.35

3.22

4.57

洪塘营14号

8.8

8.3

2.77

1.08

2.73

3.81

CK

7.3

6.8

2.05

0.85

1.68

2.53

 

3.2 凹叶厚朴优良无性系的经济性状

3.2.1洪塘营10号的经济性状

2011年6月,经专家现场测产和湖南分析测试中心检验,洪塘营10号定植后第11年,平均树高11.0m,平均胸径11.8cm,单株平均筒皮鲜重5.7kg,枝皮鲜重1.7kg,根皮鲜重4.1 kg,计厚朴皮鲜重11.5 kg,折算干皮重5.2 kg;亩产厚朴皮鲜重3404 kg,折算亩产干皮重1531.8 kg,比对照高出79.68%。其筒朴的厚朴酚含量3.44%,和厚朴酚含量为4.48%,总酚含量为7.92%,分别比对照高117.72%、61.15%和81.65%。

3.2.2洪塘营7号的经济性状

洪塘营7号定植后第11年,平均树高11.0m,平均胸径11.5cm,单株平均筒皮鲜重7.0 kg,枝皮鲜重2.5 kg,根皮鲜重3.1 kg,计厚朴皮鲜重12.6 kg,折算干皮重5.67 kg;亩产厚朴皮鲜重3729.6 kg,折算亩产干皮重1678.3 kg,比对照高出96.84%。其筒朴的厚朴酚含量2.40%,和厚朴酚含量为4.38%,总酚含量为6.78%,分别比对照高51.90%、57.55%和55.50%。

3.3  植物学特性

2个凹叶厚朴优良无性系植物学特性差异不大,均为落叶乔木,高达7-15m,胸径可达40cm;树皮稍薄,紫褐色,油润而带辛辣味;枝粗壮,开展,幼枝淡黄色,有绢状毛;顶芽大,窄卵状圆锥形,长4-5cm。单叶互生,具柄,革质,叶较小而狭窄,侧脉较少,呈狭倒卵形,长20-45cm,宽10-25cm,叶片先端凹陷,形成二圆裂,裂深可达2-3.5cm;基部楔形或圆形,全缘或微波状,下面有白色粉状物;叶柄长2.5-4.5cm。花与叶同时开放,单生于幼枝顶端,花被片9-12或更多,肉质;花直径约15cm,外轮3片淡绿色,内二轮白色,有芳香,雌雄蕊均多数。聚合果基部圆,聚合果顶端较狭尖,微心型,木质,内含种子1-2粒,种皮鲜红色。花期3-4月,果熟期9-11月。凹叶厚朴萌蘖较多,特别是主干折断后,会形成灌木。

3.4  适应性和抗逆性

    凹叶厚朴优良无性系喜欢高山海拔500-1500m冷凉湿润气候,幼苗期海拔低生长得快,成苗海拔高生长得快,但1700m以上,种子不成熟。凹叶厚朴生长在海拔500m左右,幼苗期喜欢半阴、半阳,成苗期喜欢光照充足。土壤中性,微酸性砂壤土。忌粘重土壤。扦插苗定植后第4-5年就能开花结果,也进入凹叶厚朴快速生长期。采取的凹叶厚朴优良无性系种子要湿沙贮藏,干燥后会显著降低发芽能力,低温层积5天左右能有效地解除种子的休眠,发芽适温为20-25℃。洪塘营10号和洪塘营7号优良无性系耐旱,耐寒,耐瘠薄,抗病性较强,但丰产栽培宜选择海拔500m以上的山地,要求土壤深厚,透气性较好。

4 结论与讨论

(1)通过分析凹叶厚朴树高、胸径、树皮厚度和厚朴酚、和厚朴酚及厚朴总酚等主要活性成分含量,经过优良单株初选、复选和优良无性系决选,选育出高产、高含量活性成分洪塘营10号和洪塘营7号2个凹叶厚朴优良无性系。

(2) 洪塘营10号优良无性系厚朴总酚含量较高。定植后第11年,亩产厚朴皮鲜重3404 kg,折算亩产干皮重1531.8 kg,比对照高出79.68%。其筒朴的厚朴酚含量3.44%,和厚朴酚含量为4.48%,总酚含量为7.92%,分别比对照高117.72%、61.15%和81.65%。

(3)洪塘营7号优良无性系厚朴皮产量较高。定植后第11年,亩产厚朴皮鲜重3729.6 kg,折算亩产干皮重1678.3 kg,比对照高出96.84%。其筒朴的厚朴酚含量2.40%,和厚朴酚含量为4.38%,总酚含量为6.78%,分别比对照高51.90%、57.55%和55.50%。

(4) 凹叶厚朴常规的繁殖方法为种子繁殖,后代变异大,林分参差不齐,单位面积厚朴皮产量和主要活性成分含量低,品质差[15]。因此,营建凹叶厚朴优良无性系丰产林,宜采用扦插苗或嫁接苗造林,并实施无公害栽培技术,以提高厚朴皮品质。

 

参考文献:

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