中药材引种与开发

中药材引种与开发杨特武（华中农业大学植物科学技术学院）我国是中医药的发源地，也是开发利用药用植物资源最早的国家之一。中医临床用药对药材质量有严格的要求，强调药材的道地性。但是，我国大多数药材的道地产区在不断发生变迁。例如，我国东北地区历史上除元胡（延胡索）、细辛等极少量药材外，其他道地药材基本上是由华中和华北地区迁移而来；人参原产于山西上党，现主产区已转移至东北地区。云南文山三七原产于广西田州。黄连原生于西蜀，湖北利川和重庆石柱在20世纪70年代前后引种黄连成功，现已成为道地黄连产区。茯苓经人工培养成功后，湖北和安徽已成为茯苓的道地产区。西洋参是1948年开始从北美引入到我国的，番红花是1965年和1980年二度引进到我国的。道地药材产区的转移是通过引种栽培实现的，它既有经济和人文因素的驱动，也与原产地环境的变化和资源的枯竭有关。因此，中药材引种栽培对于保护药用植物资源、保障人类健康需求、传承和弘扬我国中医药文化具有重要意义，同时对于促进地方经济社会的发展也发挥了积极的作用。然而，药用植物属于可再生性生物资源，其生存、分布和发展均离不开其所需的生态环境条件，如引种不得法，有可能造成难以弥补的损失。一、引种的概念引种是指将野生或栽培植物的种子或营养体从其自然分布区或原栽培区引入到新的地区进行栽培的过程。广义的引种，是指将外地或国外的品种、品系以及研究用的遗传材料引入当地，经过试种，作为推广品种用于生产，或作为育种的原始材料用于改良其他品种。狭义的引种，是指将野生植物变为栽培植物，或引进当地从来没有栽培过的植物。根据植物引入新地区后是否需要采取相应的人为措施以提高其适应能力，植物的引种又可分为简单引种和驯化引种。简单引种，是指由于植物原产地与引入地的自然环境差异较小，或者植物本身的适应性强，不需要特殊处理及选育过程，只需通过一定的栽培措施植物就能正常生长发育、繁衍后代，即不改变植物原来的遗传特性的引种过程。驯化引种，是指由于植物原产地与引入地的自然环境差异较大，或者植物本身的适应性弱，需要通过各种技术处理、定向选择和培育，使之适应新环境的引种过程。二、药用植物引种的作用与意义1、保护中药材濒危物种资源长期以来，我国多数中药材的供应主要依赖于野生资源，由于对野生资源的过度开发利用，导致许多药用植物种类处于濒危状态，急待加强保护。为此，国家政府十分重视中药材的野生变家种工作，建国以来已有200多种药用植物野生变家种获得成功。如人参、天麻、茅苍术、罗汉果、刺五加、甘草、肉苁蓉等。2、扩大药物植物资源，保证中药材供应与其他育种方法相比，引种所需的人力、物力少，时间短，见效快，因而能快速高效地扩大地区药用植物资源。通过引种驯化，还可提高一些药用植物的产量和品质。在自然条件优越，具有多样的气候条件的地区，有利于引种多种药用植物，丰富当地药用植物资源。如云南省引种阳春砂仁、云木香和西洋参等。3、引进国外药用植物，降低进口依赖性在建国初，我国有60多种中药材依赖于进口，经过引种驯化，现只有10多种需要进口。引种成功的药材有番红花、胖大海、大风子、西洋参、爪哇白豆蔻等。4、落实中药材的GAP基地建设，促进中药现代化传统中草药在医学上的显著疗效已得到了世界的重视，其生产和质量控制受到广泛的关注，因此国家药品监督管理局制订了中药材生产质量管理规范，以保证药材质量的稳定性，促进中药化、现代化。在发展中药材生产中，科学的引种、规范化栽培是中药材GAP基地建设的前提条件。三、引种的生物学原理1、遗传变异学说达尔文学说认为，植物具有通过遗传变异来适应新的生态环境的能力。在人工引种条件下，通过自然选择和人工选择，可以保持和发展植物的有利变异，促进植物驯化，适应新的环境条件。2、风土驯化理论前苏联园艺学家米丘林提出，利用易发生遗传变异的幼龄实生苗为风土驯化材料，在新的环境条件下生长，逐渐改变其原来的一些习性，适应新的环境，达到驯化的效果。在原产地和新引入地条件差异太大而超越幼苗的适应范围时，可采取逐步迁移法，可使之逐步适应新移入地。3、生态历史分析法理论前苏联科学家库里基阿索夫（1953）提出，通过分析某一植物的起源和演化历程，将其迁回到原来生存过的环境中，不但引种易成功，而且可以大大提高生产率。4、气候相似论德国林学家迈依尔（Mayr,1906和1909）指出，森林树种应在气候相似的地区间引种。气候相似论的实质是指无论地理距离多大，在引种时应注意引入地的气候和土壤条件接近于原产地，才有成功的可能。采用同纬度地区间引种较有把握。5、影响药用植物引种的主要环境因素植物的正常生长发育，对土壤、地理、水分、温度、光照等都具有最基本的要求。这五大因素对药用植物的生长发育、产量和品质（包括药用成分）形成均具有重要影响，引种时必须加以重视。（1）土壤土壤是植物赖以生存的基础。土壤的结构、pH值、肥力与植物生长密切相关。多数药用植物适宜在有机质含量高，保水、保肥性能好，具有团粒结构的中性或微酸性的土壤中生长。沙质土壤一般质地过分疏松，保水性能差，只宜种植北沙参、茛菪、王不留行等中药材。对于瘠薄黏重、缺乏有机质、通透性差的土壤，适宜种植杜仲、黄柏等木本中药材。对于偏碱性的土壤可以种植枸杞、麻黄、甘草、薏苡等中药材。对于酸性土壤可种植栀子等药材。（2）地理因素地理因素包括海拔、坡度、坡向、地形地貌等，这些因素都会影响当地气温、太阳辐射、湿度等小气候，因而也会影响到药用植物的生长和品质。如海拔高度不仅影响药用植物的形态和分布，而且可影响到药用植物有效成分的含量。坡向和坡度对药用植物的种植也有较大影响，如黄连喜冷凉气候，但是高山深谷，由于有寒风吹袭，易造成冻害，所以要选东北向和西北向缓坡、避风的地段种植；若选阳坡种植，早春气温回升，嫩叶也发得早，由于早春气温不稳定，如遇寒流突然降温，嫩叶常受冻害。又如种植砂仁的地区，应选择坡度30°以下，三面环山，一面空旷，坡向东南的斜坡地种植，并修成梯田以保持水土。在这种条件下砂仁花多、果多，授粉昆虫多，结果率高。（3）水分水分是植物生存的必要条件。缺水时，植物根系吸收营养的能力下降，叶子会出现萎蔫，光合作用下降。但在渍水条件下，植物根系的有氧呼吸受到抑制，不利于植物根系的生长，并造成厌氧细菌滋生，易产生病害。例如，藏红花生长在水分过多的土壤中会引起球茎腐烂。水分供应状况也会影响药用植物的品质。例如，羽扇豆植株和种子中的生物碱含量在湿润年份比干旱年份少。（4）温度温度是影响引种成败的限制因子之一。不同药用植物在生长周期中需要不同的适宜温度。有些药用植物的萌发、开花需要一定时间的低温（一般为3-9°C），这种现象称为春化作用。例如，甘肃当归需经历春花阶段才能正常萌发生长。有的植物甚至需要两种或两种以上的温度交替作用才能萌发。例如，西洋参的种子需要较高的温度完成形态后熟，再经过低温完成生理后熟后才能发芽。有些引种地区虽与原产地温度相近，但极端温度会导致引种失败。例如，四川黄连引种到东北因极端低温而不能越冬。有些植物还需一定的积温，积温达不到要求则不能完成生活史和成熟，这种现象称为积温效应。（5）日照影响药用植物的日照条件主要包括日照强度、昼夜交替的光周期和光质。根据药用植物对光照强度的反应可以分为阳生植物（如黄芪、白术、甘草等）、阴生植物（如人参、三七、黄连、天南星等）以及耐阴植物。很多药用植物的休眠、落叶、地下器官的形成以及种子萌发等都与昼夜光照长度的变化有关，这种现象称为光周期效应。根据对日照长度的反应，药用植物又分为长日照植物（如凤仙花、除虫菊等）、短日照植物（牵牛、苍耳等）。南方的短日照药用植物引入到北方生长，营养生长期将延长，甚至不能开花结实；北方的长日照药用植物引入到南方生长，往往因早熟而产量很低，或因温度不适而不能开花。此外，药用植物在不同的生长时期对光照的要求也可能不一样，如黄连“前期喜阴，后期喜光”，西洋参春季需要的透光度比高温的夏季大。四、药用植物引种的基本原则1、环境条件相似的原则每种生物在长期的自然适应过程中，均现出适应特定环境条件的固有遗传特性。在引种驯化中，一种药用植物从甲地引到乙地，或从野生环境变为人工栽培环境，就要求两地环境条件要有较大的相似性。这样就不会改变物种固有的遗传特性，引种驯化就容易成功。2、物种优势的原则自然条件下，在同一物种或同一居群中均存在有个体差异，在进行引种驯化时应选具有个体发育优势和经济价值一致的个体作为引种驯化的种源。3、栽培技术标准化的原则中药材现代化要求从源头抓起，就必须要种植标准化，按GAP要求运作。4、产品品质和质量重现性好的原则凡引种驯化的中药材物种或品种通过标准化栽培，所生产出的产品品质和质量表现要有较好的重现性，这就要求引种和驯化的物种或品种有稳定的遗传学特征。5、产量与品质兼顾、品质优先的原则药用植物栽培与农作物种植，既有相同的一面，也有差异的一面。二者产品的经济部位基本是一致的，均为根、茎、叶、花、果实和种子，或者整个植株体。差异的一面，主要是内在成分。农产品大多是利用的植物初生代谢营养物质，如蛋白质、淀粉、糖类、脂肪类等，而中药材的药用成分大多是植物的次生代谢物，如生物碱、苷类、挥发油、黄酮类、酚类、萜类、甾体化合物等。因此，药用植物的引种栽培不能只顾产量而忽略品质。五、药用植物引种的实施程序1、选择引种驯化的物种物种的选择是引种驯化成败的关键，一般要根据中药现代化和中药材基地建设的需要以及药材市场的供求情况和自然条件，选择确定引种驯化的种类。2、收集基础背景资料通过资料检索和网上查询，将所选定物种的已有资料按本草学、分类学、资源学、栽培学、生药学、植物化学、药理学、制剂学、临床学、开发利用及民间使用等分别归纳整理，并写出该物种的综述报告，作为对该物种进行引种驯化的基础资料。3、产地生态环境和物种生物学特性调查引种前，必须实地了解引种驯化物种原产地或分布区的自然条件，包括海拔高度、坡度、坡向、气候、土壤以及植被等生态环境条件。同时，很多药材在不同地区存在同名不同种（如甘草、黄精），或同种不同名的现象，引种时必须对其植物学特征和生物学特性进行详细考察。4、制定引种驯化计划在实施引种前，应根据所引入植物的生物学特性及其对环境条件的要求，按照试验、示范和推广的原则，制定引种驯化和栽培计划方案。5、检验、检疫在引种时，要严格按照国家颁布的动植物检疫法检疫要引种的材料，防止将病虫草害带入引种地区。同时，要检验种源是否优良，品质及药用成分是否达到相关标准。6、引种试验和示范推广在扩大栽培之前，必须对新引入的药用植物进行小规模的引种试验，观察物种对新引入地环境的适应性，生长发育、产量和品质变化，并做好详细的观察。对于多年生药材而言，这个过程至少需要一个完整的生产周期；对于一年生药材，一般需要2-3个生产周期。在此基础上，通过经验教训，制定完善的示范推广技术方案，包括适宜种植地段和土壤条件，适宜种植期，种苗培育方法，整地、栽培方法，田间管理，采收加工、贮藏方法等详细的操作细则。这些细则应参照GAP的标准实施。在引种试验获得成功后，需在相似环境条件下进行1年以上的技术示范试验。然后，根据生产效益和市场行情，逐步扩大种植规模。六、引种的成功的标准1、与原产地比较，药材在新引入地不需特殊的保护就能越冬或越夏；没有严重的病虫害，生长良好。2、没有降低原有的药效成分、含量及医疗效果。3、能够用常规的、可行的繁殖方法进行正常的繁殖。4、引种后能产生一定的经济效益和社会效益。例如，2007年浙江丽水市农业科技工作者引进的被称之为“红色金子”的名贵中药材——藏红花，在丽水莲都区大港头首次试种成功。安徽亳州赛诺格林中草药种植科技有限公司对新疆天山雪菊进行了生育期、区域气候适应性模拟、异地土质对比分析、病虫菌害对比分析等一系列室内试验，于2013年春季，终于让天山雪莲走出了，从新疆引入百亩天山雪莲落户亳州引种试验基地，收获后鉴定无论是色香味还是外观品相，均与市售雪菊没有差别，效益相当可观。温州市科技局通过在文成、泰顺等地开展物候观测、最适种植期、不同种植密度、种源对比、不同海拔高度种植等10余项专题研究，把原产浙中、浙北地区的白术、浙贝母、延胡索、玄参、杭菊花等“浙八味”传统中药材南移1-2个纬度，在浙南地区的文成、泰顺、永嘉等山区种植成功，亩产达到原产区水平，产品质量经浙江省药检所检测，符合国家药典标准，引种试验获得成功。七、引种应注意的问题1、药材的道地性药材的药用成分含量与环境条件有很大的关系，如吉林人参、甘肃当归、四川黄连、云南三七、辽宁北五味子、宁夏枸杞等药材的道地性都很强。药材的道地性不仅限定了药用植物的生长发育状况，而且也限定了药用成分和有益元素种类及存在状态，这是有些品种引种后不能入药或药效不佳的主要原因。例如伊贝从新疆引种到辽宁后，其生长发育和产量都很好，生物碱含量也高，但多了一种尚不清楚的成分而不能使用。2、药材的基原问题引种栽培中药材应通过鉴定，确保基原正确。品种来源不对路，导致药材出现假冒混乱、不能药用，造成损失的现象时有发生。例如，遵义市政府有关部门指导农民种植南板蓝根，但是所种“板蓝根”是从北方购进的种子，而“南板蓝根”则为南方道地药材，由于没有弄清楚两种“板蓝根”来源问题，而且引种后环境改变，质量又发生变异，不如北方产“板蓝根”色白肥厚、粉性强、药味浓，导致低价销售也无人问津，至今仍堆积于农民家中，损失惨重。“金银花”的同属植物有30多种，而《中国药典》2000年版收载的品种仅有4种，药材市场需求量大时，药农为追逐利益，不顾品种来源对路与否，盲目引种同属植物灰毡毛忍冬，虽产量可观，但因色泽、品质不佳，价格虽低却难成交，一度被判为伪品，现虽被收入《中国药典》2005年版“山银花”品种之一，但仍难以销售。3、从条件相同或相近的地区引种不同的纬度、海拔、气候和土质条件对药材的药用成分均有较大影响，如山莨菪中山莨菪碱含量在一定范围内随生长地海拔高度的升高而增加；药用植物中的挥发油越往南越高，而生物碱、粗蛋白质越往北含量越高；人参中皂苷含量随光照增强而增加。因此，从纬度、海拔、气候和土质条件相同的地区引种，成功的可能性较大。4、药材的市场前景药材生产既受制于自然因素，更受到市场因素的制约。在药材引种中不能由于药材广告夸夸其谈而盲目跟风，应该请教有关专家和行内人士，调查、分析和预测市场前景后再考虑引种。5、药材检疫在有检疫对象的药材产区引种时，一定要到当地农业部门的植物检疫机构进行咨询和检疫，确定无检疫对象方可引种，若有检疫对象，则坚决不能引种。例如，有些山药产区就有山药线虫病、枯萎病等，这些检疫病虫一旦引入，则后患无穷。6、引种栽培试验针对要引种的药材品种，应先进行2-3年引进栽培试验，确定表型良好、适应性强、产量和品质达到要求才可以大量引进。例如，广西壮族自治区百色、玉林等地区从浙江引种几十万株吴茱萸苗木进行种植。但是引种的吴茱萸与广西地产吴茱萸不仅植物形态不同，而且开花期提前一个月，果期缩短，成品药材极易开裂，当地药材收购部门因性状与正品吴茱萸不同而拒绝收购，给当地种植农民造成了很大的经济损失。7、药材病虫害中药材引种还可能引起中药材病虫害的发生，如陕西省商州区李家河滩村由于一种跳甲严重为害黄芩，至使黄芩不能结籽；天士力公司推广种植的西洋百合因地下害虫和软腐病造成1/3缺苗；各主要药材种植区菟丝子也有零星发生。8、引种变异问题中药材品种专属性较强，人工栽培易发生变异。例如“天麻”引种后若栽培方法不当，其质量大不如初。射干主产河南、湖南、湖北、安徽等地，以河南产量大，湖北质量好。这些地方位于我国地形的第一阶梯，有其特定的自然环境条件。而位于第二阶梯的遵义本地的一些村民、药场为了发展经济从安徽等地引种“射干”以供应市场，但引种栽培后发生质量变异，经鉴定虽品种无误，其质量检验却与《中国药典》2000年版“射干”标准规定不符，其性状和鉴别有明显差异；正品“射干”薄层色谱中为三个蓝紫色荧光斑点，而引种“射干”则只有一个蓝紫色荧光斑点，致使被判为不符合药典规定，不能入药。测试题：1、中药材引种的基本原则有哪些？2、中药材引种成功的标准是什么？3、中药材引种应注意哪些问题？