Effect of Water deficit on the Growth and Development and Their Effective Ingredients of Astragalus and Isatis indigotica

Abstract

中国拥有丰富的药用植物资源，是利用中药历史最悠久的国家之一。近年来由于西药毒副作用的不断出现，人们把目光均转向资源丰富、疗效独特、毒副作用小的中药材，在世界范围内天然药物的广泛使用引起对中药材的需求量成倍增长。由于过去中药材绝大部分采自野生，造成许多野生资源量严重下降和部分物种濒临灭绝。为解决需求量与日俱增和资源锐减的矛盾，我国开始实施&ldquo;中药现代化战略工程&rdquo;，通过中药材规范化生产，建立规范化的生产理论与技术体系，对野生药用植物进行人工引种驯化栽培成为弥补中药原料不足和保护中药资源实现可持续利用的首选途径。目前关于黄芪(Astragalus)和菘蓝(Isatis indigotica &nbsp;Fort. )的研究工作主要集中在种质资源、病虫害防治、有效成分提取、分离鉴定和药理研究，但关于水分亏缺对黄芪、菘蓝生长发育和有效成分的影响研究较少。由于生态环境与药用植物产量和有效成分的形成积累密切相关，本文以黄芪和菘蓝为供试材料，选取水分生态因子为研究对象，采取水培PEG根际胁迫试验、遮雨棚内盆栽试验和大田不同供水量试验相结合的研究方法，在测定一系列生理生化指标和分析其相关性的基础上，探讨了水分亏缺与黄芪、菘蓝生长发育和有效成分积累的关系，主要研究结论如下：1.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 各植株在PEG-6000根际胁迫下发生了一系列生理生化变化，不同产地黄芪和菘蓝对水分胁迫的忍耐能力不同。通过根系活力、抗氧化物保护酶活性和渗透调节物质等各项指标的综合变化进行抗旱性比较，黄芪幼苗抗旱性强弱的顺序为：蒙古黄芪＞野生黄芪＞河北黄芪；菘蓝幼苗抗旱性强弱的顺序为：山西菘蓝＞陕西菘蓝＞安徽菘蓝。在引种栽培过程中要根据不同品种的抗旱特性和当地的气候条件选择适宜的品种。2.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 黄芪和菘蓝在不同生长发育阶段的需耗水规律研究表明：1年生黄芪的需水高峰为7月，2年生黄芪的需水高峰为5月至7月，即营养生长期至开花期；菘蓝的需耗水规律为：1年生菘蓝的需水高峰为7月和收割大青叶后再生期，2年生菘蓝的需水高峰为3月至5月，即菘蓝抽薹至结荚期。在栽培过程中应掌握黄芪和菘蓝不同生长发育阶段的需水关键期，及时灌溉促进植株正常生长发育。3.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 黄芪和菘蓝在生长发育过程中遭受水分胁迫和变水条件将影响其生长发育和水分利用效率。其表现在株高、根长、根粗、叶片数生长的抑制，叶面积、光合作用和生物量降低。1年生黄芪幼苗期土壤含水量为田间持水量的50%较适宜，中后期为田间持水量的70%较适宜；2年生黄芪返青至收获期土壤含水量为田间持水量的70%有利于产量的提高。1年生菘蓝幼苗期土壤含水量为田间持水量的50%较适宜，中后期土壤含水量为田间持水量的70%有利于产量的提高。2年生菘蓝从返青期至结荚期土壤含水量为田间持水量的70%能提高种子产量和质量。同时土壤由干旱到复水有利于植株提高水分利用效率，土壤水分亏缺、过多或由正常供水到水分亏缺都会抑制植株正常生长发育。4.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 水分胁迫强度和胁迫时间影响黄芪和菘蓝有效成分合成积累。在苗期适当干旱有利于黄芪多糖积累，但随水分胁迫强度和胁迫时间的增加，黄芪多糖含量降低。土壤含水量为田间持水量的70%有利于黄芪多糖含量积累；在土壤含水量为田间持水量的50%-70％时，菘蓝的产量与质量可以兼顾，但在土壤高水分条件引起菘蓝产量和品质的降低。在栽培过程中要依据药用植物黄芪和菘蓝在不同生长发育阶段对水分的需求，通过人工供水调节土壤水分状况来提高中药材产量和品质。5.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 大田栽培黄芪和菘蓝的生长发育、有效成分合成积累与供水量有关。黄芪在生长第一年的5月（幼苗期）、第二年的3月（返青前）和5月（现蕾期）各灌溉1次为适宜，能提高黄芪产量和多糖含量，菘蓝适宜的灌溉时期为5月（幼苗期）灌溉1次和第2年3月（返青抽薹期）及4月（现蕾开花期）各灌溉1次能提高产量和品质。6.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 黄芪和菘蓝的有效成分含量与生长发育阶段有关。1年生黄芪多糖含量高于2年生黄芪，由于2年生黄芪根木质化严重，根中空，外观品质和内在品质都较1年生黄芪差，根适宜采收期为10月。7月为大青叶靛玉红和靛蓝含量的高峰期，此时应收割1次大青叶。根中靛玉红含量在10月最高，而根中靛蓝含量高峰期为8月和10月，综合产量和含量因素，根应在10月采挖。</span