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石斛类药材人工栽培发展概述

2020-01-09谭道鹏何芋岐

遵义医科大学学报 2020年6期
关键词:金钗药典铁皮

谭道鹏,何芋岐,2

(遵义医科大学 1.药学院;2.基础药理教育部重点实验室暨特色民族药教育部国际合作联合实验室,贵州 遵义 563099)

石斛为我国名贵传统中药材,最早记载于《神农本草经》,历代本草也都有收录。2020年版《中国药典》规定的石斛类药材来源包括:金钗石斛Dendrobiumnobile、霍山石斛D.huoshanense、鼓槌石斛D.chrysotoxum或流苏石斛D.fimbriatum的栽培品及其同属植物近似种,及铁皮石斛D.officinale的新鲜或干燥茎。自第1版《中国药典》(1963年版)始,所收载的石斛药材来源不断变化,如1963版《药典》规定石斛的药材来源为:“兰科石斛属植物的新鲜或干燥茎”[1];1977至2005年版《药典》中石斛药材来源限定为几种石斛属特定植物,并由1977年版《药典》收载的铁皮石斛、金钗石斛、流苏石斛、美花石斛D.loddigesii、束花石斛D.chrysanthum减少为金钗石斛、铁皮石斛、流苏石斛3个来源。但2010及2015年版《药典》又在2005版石斛来源的基础上增加了鼓槌石斛,并将铁皮石斛单列。2020年版《药典》又首次增加了霍山石斛作为石斛药材来源之一。但自2005版《药典》对石斛药材来源规定的“及其近似种”或“及其同属植物近似种”的概念比较模糊,使得石斛药材成为来源最复杂的多基源药材之一。

石斛属是兰科植物最大的属之一,全球约有1 500种植物,我国约有76种[2]。据调查,地方使用的石斛类药材来源不仅仅局限于石斛属,如沙文兰等[3]对石斛类药材整理发现涉及21种原植物,以铁皮石斛、美花石斛、流苏石斛、罗河石斛D.lohohense等产量较大,使用面较广。李江陵等[4]报道四川省使用的石斛类药材有11种,其中以金钗石斛、罗河石斛、叠鞘石斛为主流品种。

石斛类药材的基源混乱主要是由于主流药用石斛(如金钗石斛、铁皮石斛、霍山石斛)的自然繁育能力弱,加之长期药用采挖,其野生资源已濒临灭绝,而石斛属植物形态近似种繁多,为石斛药材的地方就地取材代用入药提供了便利。因此,石斛药材的人工栽培凸显出重大社会及经济价值。2004年,铁皮石斛的工厂化栽培取得重大突破并带动起石斛药材的种植热潮。栽培方式也由最初的大棚栽培发展为大棚栽培、附石仿野生栽培和附树仿野生树栽培等多种栽培模式共存,并且栽培基质也有树皮、砂石、花生壳、核桃壳、香菇菌渣等多种多样。至此,石斛类药材又由其基源的繁杂发展到多基源下的多种栽培方式并存,这显然是与中药材的规范化种植理念相悖的,必然会造成其活性成分及其临床药效的巨大差异。因此,有必要对石斛类药材的人工栽培情况进行梳理,为药用石斛的规范化种植及其药典规定来源的选取提供参考。

1 栽培地域

我国石斛植物主要分布于北纬30°以南,但自石斛人工栽培技术获得成功以来,全国大部分省份都有人工栽培的报道,如:河北[5]、云南[6]、广西[7]、陕西[8]、贵州[9]、福建[10]、广东[11]、重庆[12]、浙江[13]、四川[14]、湖北[15]、湖南[16]、海南[17]、北京[18]、江西[19]、新疆[20]、辽宁[21]、山东[22]、河南[23]、甘肃[24]、上海[25]、安徽[26]等。由此可见南至海南,北至辽宁、新疆,基本上全国范围内都在种植石斛,气候类型由热带季风气候过渡至温带大陆性气候。中药材的品质讲究道地性,对不同地区的石斛药材品质差异研究尚不深入,无法保障不同产地石斛药材品质的一致性。

2 药材基源

石斛类药材的人工栽培品种以铁皮石斛、金钗石斛[9]、霍山石斛[27]最为广泛,规模最大。但其它石斛类药材在各地也有种植,如铜皮石斛(又名细茎石斛)D.moniliforme[28]、环草石斛D.loddigesii[9]、钩状石斛(又称紫皮石斛)D.aduncum[29]、聚石斛D.lindleyi[30]、齿瓣石斛D.devonianum[31]、叠鞘石斛D.aurantiacum、玫瑰石斛D.crepidatum、鼓槌石斛[32]、大苞鞘石斛D.wardianum、肿节石斛D.pendulum、报春石斛D.primulinum、翅梗石斛D.trigonopus、球花石斛D.thyrsiflorum、密花石斛D.densiflorum、棒节石斛D.findlayanum、独角石斛D.unicum[33]、美花石斛和细叶石斛D.hancockii等[34]。2020年版《药典》收载的5种石斛药材的质控成分尚且完全不同,而如此广泛的石斛类药材的人工栽培品,必然导致石斛类药材的品质具有很大差异。

3 种苗繁育

石斛类植物均可通过种子进行有性繁育[29],但由于其种子没有胚乳,不能给幼苗提供应有的营养,因此在自然条件下石斛的繁殖能力十分弱。栽培专家经过多年的研究,已经掌握了相对成熟的石斛组织快速繁育,目前石斛的无性繁育方式主要有两种,一种是从假鳞茎基部萌发新芽;另一种是从假鳞茎节间处萌发高位芽进行繁殖。另外石斛还可采用植株进行分株、扦插繁育及截取高位芽等方式繁育[30,35]。

4 栽培方式

石斛类药材的人工栽培从最早的盆栽驯化,到工厂化大棚栽培,再到仿野生栽培,出现了附树栽培、附石栽培、吊篮栽培、搭架栽培、立体栽培、俯地栽培等多种形式的栽培模式探索。其中,以大棚栽培和林下仿野生栽培最为普遍,而金钗石斛主要以林下附石栽培形式为主。

4.1 大棚栽培 大棚栽培[36]主要是将石斛育苗后移栽到栽培基质中,使其在大棚中生长的方法。大棚栽培可以有效控制石斛生长环境及栽培基质,保障药材品质的均一性。

目前,大棚栽培石斛的基质主要以树皮为主,应用最多的是松树皮,配合其他疏松、透气、吸湿性好的材料组成。如易玲等[37]采用单纯形重心设计,以铁皮石斛的株高、茎粗和多糖含量3个指标对锯末、松树皮和刨花3种基质配比进行优化,结果表明对3项指标影响最大是松树皮和锯末,并依据该指标优化出最优基质为62.8%松树皮配合37.2%锯末。

除树皮外,还有应用砂石、菌渣等其他材料栽培石斛的报道。如黄颖颖等[38]报道以松树锯末和松树皮各50%的基质配比栽培的铁皮石斛长势好、产量高。张爱丽等[39]以核桃壳为铁皮石斛主要栽培基质,混合不同比例的松树皮和锯木屑,并结合最佳露苗时间筛选出适宜的混合基质配比为60%核桃壳、30%松树皮、10%锯木屑。胡传久[28]、沈少华[40]等报道以香菇菌渣为基质能显著促进铁皮石斛茎节数、枝条数增多,又能实现资源的循环利用。赖碧丹等[29]考察了光照、温度、繁殖方式等因素对水苔基质栽培钩状石斛的生物学影响。甚至还有以烟秆下脚料作为石斛栽培基质的报道[41]。

4.2 林下仿野生栽培 随着石斛人工繁育技术的广泛应用,石斛种植业迅猛发展,大量工厂化栽培品的上市,石斛药材市场价格逐步走低。而在“回归天然”的呼声下,林下仿野生栽培石斛药材的绿色、无公害品质优势得到消费者认可,在需求导向下,石斛药材的栽培方式逐步由大棚栽培向林下仿野生栽培转变。早在1985年就有石斛的林下仿野生栽培报道[42],自2007年浙江、云南等石斛栽培技术成熟省份越来越多探索起林下仿野生栽培[43-46]或林下自然床式栽培[47]研究。 基于石斛“生于石上者良”的观念,贵州赤水率先采用林下附石栽培金钗石斛[43]。而安徽霍山选择林下修筑苗床,铺碎石地栽培霍山石斛[45]。

伴随着国家林下经济政策,附树栽培发展成为石斛生态栽培的主要方式。附树栽培是将石斛种苗固定在树干上的栽培方法,可以充分利用森林资源、养护成本低。因而,有大量不同附生树种对石斛生长影响的研究报道,如黄晓雅等[48]报道了棕榈科植物对附生铁皮石斛性状的影响,并探索出附生棕榈科植物的优质高产栽培技术。梁琼芳等[49]对不同林下栽培模式下铁皮石斛存活率、增殖系数及增重系数进行对比研究。结果表明,不同种植方式、不同树种对铁皮石斛的存活率均有显著影响。王晖等[50]选用香樟、杉木、毛竹等附生树种进行研究,结果显示,附生杉木的铁皮石斛出芽率和总多糖含量显著高于樟树及毛竹。周媛等[51]对比不同附生树种对铁皮石斛栽培的影响,发现铁皮石斛选择不同附生树种木头栽种的成活率大小为:龙眼木>芒果木>苦楝木>荔枝木和三角梅。邓杰玲等[52]总结了广西龙眼林下铁皮石斛仿野生栽培的场地要求、移栽技术、种植管理、病虫害防治和采收等方面的技术要点。王冉等[53]对“林下床栽”、“林下悬挂”、“林下附生”和“大棚床栽”4种铁皮石斛林下栽培模式的技术要点进行了研究。铁皮石斛林下栽培对保护树木资源、林地综合利用等方面起到了积极作用。

单一的林下栽培石斛在前2~3年长势良好,但其后劲不足。为改善这一现状,广西林科院[54]等单位逐步探索出立木栽培、搭架式栽培、悬挂式栽培和附石栽培等立体复合栽培模式,并取得了一定成果。目前最为普遍的有槽式立木、槽式平放、槽式悬挂、鸟笼式悬挂等多种模式[46],构成铁皮石斛多样化种植模式共存的现象。

5 品质评价

虽然石斛类药材的人工栽培呈现出百花齐放的态势,但对于不同栽培方式下,石斛类药材品质优劣的研究却非常少,并且不够深入。1985年王宪楷等[42]就曾对11种木本植物上栽培的金钗石斛中生物碱部分的气相色谱-质谱研究结果表明附生植物对附生于其上的石斛化学成分有明显影响,并且各种植物上载培的石斛中石斛碱的含量较石缝间野生石斛为低,未发现树上栽培石斛的优越性。而近年来对不同栽培方式石斛的品质差异研究主要是在现有质量标准下对比多糖、生物碱等含量的多少。如任红等[55]对大棚离地床栽、仿野生贴石栽培和仿野生贴树栽培3种栽培模式下金钗石斛的粗蛋白、膳食纤维、氨基酸、矿物质元素、石斛碱和石斛多糖等成分含量进行了分析,结果不同栽培方式下石斛碱、多糖、氨基酸、矿物元素等含量均有明显差异。姜波等[56]对来源于浙江乐清、云南思茅、江苏吴江等地的铁皮石斛进行本地适生栽培,并对3年生茎干进行感官评价与多糖含量测定,综合评价显示浙江品系表现优于其他两种。李俊等[57]采用指纹图谱技术对比不同品种、产地和栽培基质铁皮石斛的内在质量发现受品种、栽培基质的影响较大,受产地的影响相对较小。余文霞等[58]通过资源调查与收集,观察了9个省份38个居群共392份铁皮石斛样本的茎高、茎直径、茎节数等性状,结果表明,铁皮石斛居群间的性状差异具有分类鉴别意义,为铁皮石斛种质资源评价、核心种质构建及种源追溯奠定了基础。李在军等[59]开展了不同栽培方式及环境对石斛生长和化学成分的影响研究,发现林下仿野生环境栽培的石斛有效成分含量远高于温室内栽培的石斛。徐丽红等[60]对活树仿野生、死树仿野生、大棚仿野生、石头仿野生、岩壁仿野生、林下仿野生、纯野生栽培等方式下的铁皮石斛多糖、甘露糖等含量测定,表明石头仿野生和林下仿野生栽培的铁皮石斛多糖和甘露糖含量显著高于其他栽培方式。罗在柒等[61]以多糖、单糖含量为指标,综合评价了不同栽培方式铁皮石斛的优劣。梁洁等[62]对比不同栽培方法、生长时间美花石斛中多糖的含量,发现通过一定处理措施可对美花石斛的多糖累积产生影响。然而,中药材的活性成分非常复杂,其药材品质是有多方面因素共同作用的结果,绝非一两个单一指标性成分所决定的。因此,有必要开展全面系统的不同栽培方式石斛类药材的品质评价研究,为优选石斛类药材栽培方式规范化栽培提供科学依据。

6 展望

我国的石斛栽培有着悠久的历史,早在明代就有栽于砂面上或挂在屋檐下的记载[63]。石斛的现代栽培报道最早是1958年胡天放发表在中药通报的霍山石斛由野生变为栽培的经验介紹[64]。1978年王用平介绍了贵州赤水县金钗石斛的栽培方法[65]。1983年[66]以后其他种类石斛的栽培也有报道。2004年起全国兴起了石斛类药材的种植热潮,并形成现在全国范围内多种石斛类药材来源及多种栽培方式并存的现象,这显然是与我国自2002年就推广的中药材规范化种植(GAP)理念是相悖的,也对石斛类药材的临床应用有效性带来很多不确定性因素。因此,有必要对我国石斛类药材的规范化种植进行系统研究,形成全国性规范化栽培规程,保障石斛类药材种植产业协调可持续发展。

石斛类药材的林下附树栽培成为当前比较热门的栽培方式,但活树栽培是否会引起石斛药材与附生树种之间的次生代谢产物发生交换尚未见有研究报道。但有一些寄生药材就出现因寄主有毒而导致药材有毒的情况,如马桑寄生、亚香棒虫草等。因此,对于石斛类药材的林下附树栽培过程中,附生树种的选择需要慎重,避免附生于有毒植物。

石斛类药材的来源自1963年版《药典》以来多次变化,主要是由于不同时期石斛类药材的资源供应及临床应用情况所决定的。然而,不同石斛类药材的化学成分差异巨大,即便现版《药典》所收载的5种石斛药材指标性成分也均不相同。在目前铁皮石斛、金钗石斛全国大范围种植,导致供大于求,市场价格节节走低的情况下,为保障石斛类药材的质量稳定、临床用药安全有效,是否有必要对石斛类药材的来源规定进行调整值得探讨。另外,在目前单一指标性成分含量的质量标准下,部分中药材种植企业可能会为单纯追求部分成分含量而选择能够提高该成分含量的施肥方式[67],而最终药材的品质优劣值得商榷,因此,有必要对不同栽培方式的石斛类药材进行系统性评价,并进一步完善其质量标准。

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