李衛(wèi)東,崔清宇,郭嫦娥,魏勝利,王占軍
1.北京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院,北京 102488;2.中藥材規(guī)范化生產(chǎn)教育部工程研究中心,北京 102488;3.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 荒漠化治理研究所,寧夏 銀川 750002
多用途是藥用植物的普遍現(xiàn)象,如山杏或杏的果肉食用、種仁藥用,酸棗的果肉食用、種仁為藥食同源的酸棗仁,覆盆子的果實未成熟時采收加工成覆盆子藥材、果實成熟后鮮食或者加工成產(chǎn)品。
歐李Cerasushumilis(Bge.) Sok.為薔薇科櫻屬矮生小灌木,是多用途的典型代表植物。歐李果肉營養(yǎng)豐富、風味獨特[1-3],保健價值突出[4-5];種仁為藥食同源郁李仁藥材,已有2000多年的藥用歷史;花形似櫻花,具有極強的觀賞價值;根系十分強大,根冠比大(9∶1),具有抗寒、耐旱、耐瘠薄、適應(yīng)性強的特性,生態(tài)功能顯著[6-7]。因此,歐李的仁、果、花、根綜合利用價值高,是將經(jīng)濟效益與生態(tài)效益有機結(jié)合的典范,在精準扶貧戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議下發(fā)揮著重要作用[8]。針對歐李多用途特點,本文提出了歐李品種定向選育策略、存在的主要問題及展望,為歐李產(chǎn)業(yè)化深度開發(fā)提供參考。
傳統(tǒng)鮮食品種定向選育的目標是口感好、酸甜適口、澀味小、香氣濃郁、風味獨特、果個大、產(chǎn)量較高、顏色艷麗等。
口感是保證水果鮮食的重要指標??偺?、總有機酸、糖酸比等均是影響口感的重要指標。課題組前期研究表明,歐李果實中含有蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨糖醇等糖類物質(zhì),還含有蘋果酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、草酸等酸類物質(zhì)。Mo等[9]對57份來自全國各地的歐李果實進行研究,結(jié)果表明,歐李果實中糖類以蔗糖為主、酸類以蘋果酸為主。各種糖酸含量在不同種質(zhì)間差異較大,除蘋果酸含量變異系數(shù)<30%外,其余各指標均大于30%,其中蔗糖、果糖和山梨糖醇含量的變異系數(shù)均大于50%。糖酸比為1.58~6.52(平均值3.28、變異系數(shù)32.4%),糖酸比普遍較低,推測其原因是可滴定酸含量高。因此,如果想要選育口感偏甜的歐李優(yōu)良鮮食品種,可從變異系數(shù)較高的糖、酸含量及糖酸比品種中進行選育。
由于歐李富含較多的鞣質(zhì)類成分,導(dǎo)致其口感較澀。鞣質(zhì)屬于多酚,具有清除體內(nèi)自由基、抗氧化功效,可降低組織器官老化和多種老化疾病(心血管病、衰老和白內(nèi)障等)的發(fā)生概率,在質(zhì)量分數(shù)為0.03%~0.1%時,才具有清涼的口感,但質(zhì)量分數(shù)≥1%時,果實會具有強烈的澀味[10]。而果實中鞣質(zhì)類成分與口腔黏膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合,引起口腔出現(xiàn)收斂感從而引發(fā)澀味。因此,果實中的澀味要適度,才能保證一定口感與抗氧化功效的雙重作用。不同歐李種質(zhì)果實中鞣質(zhì)含量差異較大[11-12],一般為0.80%~1.90%,變異系數(shù)22.3%[12]。因此,篩選既能減少澀味利于鮮食,也能保證鞣質(zhì)含量的新品種是未來品種選育方向。
果實中的揮發(fā)性成分是影響風味的重要成分,而氣味芬芳是歐李果實的重要特征。Ye等[13]以北京歐李資源圃中的30份種質(zhì)為材料,采用頂空固相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),測定了成熟歐李果實中的揮發(fā)性成分種類與含量。結(jié)果表明,在檢測出的85種揮發(fā)性成分中,以酯類、萜類、醇類、醛酮類、烯烴類和內(nèi)酯類成分為主,酯類和萜類成分含量最高,乙酸己酯、4-戊烯-1-乙酸酯、梨醇酯、(Z)-2-戊烯己酸酯、乙酸香葉酯、乙酸丁酯和芳樟醇等為主要香氣物質(zhì),這些化合物在不同種質(zhì)間具有多樣性。綜合上述研究,香氣濃郁型的歐李新品種具有一定選育開發(fā)價值。
從果肉質(zhì)地差異上劃分,歐李可分為溶質(zhì)型和非溶質(zhì)型。溶質(zhì)型果實成熟時柔軟多汁,除適宜鮮食外,還可制汁、釀酒或釀酵素。非溶質(zhì)型果實成熟時質(zhì)地堅硬、富彈性,適合加工成罐頭、果醬、果脯等產(chǎn)品。果實溶質(zhì)型和非溶質(zhì)型歐李品種的選育是未來育種的重要方向。此外,歐李果肉果皮顏色均深,花青素含量高[12],這種類型也可考察花青素提取,直接作為產(chǎn)品或用于三級產(chǎn)品開發(fā)。這一類型也是歐李育種目標之一。
歐李果實中除鈣含量較高外,鉀、鐵、鋅等礦質(zhì)元素含量也較高[5],并且種質(zhì)之間的差異也較大,其中鈣、錳、鐵、鋅等元素含量的變異系數(shù)>30%。結(jié)合鮮食和加工品種選育,也可從中篩選出高鈣、高鉀、高鐵、高鋅優(yōu)良類型,培育出新品種。
《中華人民共和國藥典》[14](以下簡稱《中國藥典》)2020年版中規(guī)定的郁李仁首要來源為歐李種仁。郁李仁在《神農(nóng)本草經(jīng)》和《本草綱目》中都有明確記載,其性辛、平,味苦、甘,歸脾、大腸、小腸經(jīng),潤燥通便、下氣利水,主治津枯腸燥、食積氣滯、腹脹便秘、水腫、腳氣、小便不利。《中國藥典》2020年版中含量測定項規(guī)定其中苦杏仁苷不得少于2.0%。
孫萌等[15]對19份歐李種質(zhì)的種仁開展研究,研究表明歐李不同種質(zhì)種仁縱徑3.45~6.33 mm、橫徑1.73~3.24 mm,均符合《中國藥典》2020年版標準。種仁干質(zhì)量為0.04~0.09 g,平均值0.06 g,變異系數(shù)為18.9%??嘈尤受蘸繛?.50%~3.70%,其中11份種質(zhì)>2.0%、8份種質(zhì)<2.0%,其平均值為2.43%、變異系數(shù)為40.6%。據(jù)此,從中選育有效成分含量高、仁大、產(chǎn)量高的仁用型品種也是育種目標之一。
歐李植株較矮,花型與櫻花相似,花朵繁茂美麗。歐李花色多變,有粉紅、粉白、純白、乳白及許多中間過渡色等多種顏色。花朵盛開的時候,香味濃郁,氣味芬芳。花朵盛開的時候,可進行觀賞型歐李品種的選育,通過對比花型、花色、花量及花期,選育出最佳觀賞品種。
歐李是生長在沙漠邊緣、沙地、草原、壩上高寒地區(qū)的沙生植物,具有耐寒、耐旱、耐鹽堿等生態(tài)特征,是生態(tài)建設(shè)中首選的先鋒樹種。前期課題組研究發(fā)現(xiàn)1種少結(jié)果或不結(jié)果變異類型植株。該植株在極端條件下相比結(jié)果植株具有更強生態(tài)適應(yīng)性,且營養(yǎng)生長旺盛,可用于生態(tài)型歐李植株的選育,對生態(tài)建設(shè)具有重大意義。
在生態(tài)貧瘠地區(qū),合理開發(fā)利用生態(tài)型植株是提高經(jīng)濟效益的重要途徑。歐李葉片富含豐富的γ-氨基丁酸,質(zhì)量分數(shù)高達5.41 mg·g-1(以干品計)。γ-氨基丁酸具有促進胰島β細胞增生的功效[16],長期服用有望調(diào)節(jié)1型糖尿病,有助于推進歐李葉片功能性食品的開發(fā)[17]。歐李老葉還可炒制成茶,有“變廢為寶”的潛力。冬季干枯的地上部分可加工成為牛羊飼料,從而創(chuàng)造新的經(jīng)濟效益。平茬后的歐李植株經(jīng)冬季后會自然萌發(fā),具有可持續(xù)生長的典型特征。
長期以來,歐李野生資源破壞嚴重,不利于歐李新品種選育的持續(xù)開展。通過就地保護、遷地保護、離體保存、建立歐李種質(zhì)資源圃、對有價值的品種進行栽培發(fā)展并建立規(guī)范化種植基地等方式,可以達到保護野生資源、增加種群數(shù)量的目的。
由于目前育種方法較為單一,僅從實生種苗進行變異篩選遠遠不夠,應(yīng)用雜交育種、輻射育種、分子育種等現(xiàn)代育種方法勢在必行。在明確雙親遺傳背景的基礎(chǔ)上,采用雜交育種方法,使雙親的基因重新組合,形成不同基因組合,為選種育種提供選擇。輻射育種是通過電離輻射處理生物,以誘發(fā)突變,從中選出優(yōu)良變異個體的方法,常見的有航天育種、鈷-60輻射、等離子體處理等。分子育種包括分子標記輔助育種和遺傳修飾育種。歐李未來的定向選育將緊密結(jié)合現(xiàn)代技術(shù),如歐李種子已于2017年搭乘天宮二號飛行器開啟航天育種之路并開啟新品種選育。
目前選育出品種的多為鮮食用途,如京歐系[18-19]、農(nóng)大系[20-21]、燕山系[22]、蒙原系[23]等品種,仍偏酸澀,需加大口感好的鮮食品種選育。筆者經(jīng)多年研究,選育出的京歐系歐李品種[18-19],屬于果用型新品種系列。京歐系歐李品種果實都富含原花青素、多酚、黃酮、維生素等功效成分[4,24],為下一步產(chǎn)業(yè)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。但除鮮食外,選育出的其他用途類型品種很少,針對此,開展仁用型、觀賞型、生態(tài)型等其他類型的歐李新品種選育勢在必行。
植物新品種保護少,不注重知識產(chǎn)權(quán)保護,也是目前歐李新品種選育中存在的問題。植物新品種保護主要是審查申報新品種的選育過程、特異性、一致性和穩(wěn)定性等,對符合規(guī)定條件的新品種授予植物新品種權(quán),植物新品種權(quán)同著作權(quán)、專利、商標一樣,是知識產(chǎn)權(quán)保護的一種形式。良種是指在一定區(qū)域內(nèi),其產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等方面優(yōu)于當前主栽品種,良種要經(jīng)過良種審定委員會審定或者認定。一般情況,首先要獲得植物新品種權(quán),經(jīng)過實踐證明有應(yīng)用前景的前提下,再申請良種審定,對于審定的良種才能在適宜地區(qū)推廣應(yīng)用。京歐系列目前已獲批“京歐1號”“京歐2號”植物新品種和林木良種證書,未來還將有更多京歐系列新品種進行申報,這也為歐李產(chǎn)業(yè)的推廣和開展奠定了堅實基礎(chǔ)。
結(jié)合以上建議策略開展歐李多用途定向選育,可進一步為歐李產(chǎn)業(yè)深度開發(fā)提供充分理論支撐和實踐支持,也可為其他多用途水果或藥材育種提供參考。