铁皮石斛生长进程及多糖积累研究

摘要：对9个不同来源的铁皮石斛种质材料在一个生育期内的主要植物学性状和体内多糖积累情况实施了动态测定，并于采收时统计单位面积产量。结果表明，铁皮石斛营养体生长呈“S”型曲线变化，在当年的2～9月生长速度最快；9个铁皮石斛种质材料的单位面积产量为90.65～407.08 g/m2， 其中源于云南省广南县杨柳井乡、麻栗坡县天保镇、麻栗坡县麻栗镇的3个种质材料单位面积产量显著高于其他来源地的种质材料，单位面积产量分别为407.08、389.58、346.05 g/m2。在多糖积累上，9个铁皮石斛种质材料的多糖积累趋势一致，都是在当年12月为多糖积累的高峰期；其中源于福建省武夷山市种质材料的多糖含量最高，为25.23%，而源于云南省广南县杨柳井乡种质材料的多糖含量最低，为20.55%。

关键词：铁皮石斛；植物学性状；产量；多糖；积累

中图分类号：S567.23+9；Q945.32；Q539 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）10-2352-05

铁皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）属兰科（Orchidaceae）石斛属（Dendrobium Swartz）多年生附生草本植物，主要分布于云南、贵州、浙江、广西和安徽等省（自治区）[1]。其中云南省文山壮族苗族自治州是野生铁皮石斛的分布中心之一，全州又以文山、砚山、广南、丘北、麻栗坡等县[2]分布较多。铁皮石斛（中药名称枫斗）为石斛药材中的上品，其味甘，性微寒；具有生津养胃、滋阴清热、润肺益肾、明目强腰等功效[3]，被民间称作“救命仙草”；并且在国际药用植物界被称为“药界大熊猫”[4]。中医用于治疗口干烦渴、病后虚热或阴虚眼目不明、老年人体虚津液不足等病症[5]。现代药理学研究表明，铁皮石斛能提高人体的抗应激能力，具有良好的抗疲劳、抗氧化作用[6-10]；有助于治疗萎缩性胃炎、浅表性胃炎、十二指肠溃疡等病症，口服铁皮石斛煎液能够促进胃液的分泌，增强胃的排空能力，帮助消化，还具有利胆作用[11，12]；可增强胰岛素活性，同时能显著降低血糖水平[13，14]；具有较强的抗肿瘤活性，临床用于恶性肿瘤的辅助治疗，能改善肿瘤患者的症状，减轻放疗、化疗的副作用，增强免疫力，提高生存质量，延长生存时间[15-19]。据历史记载，铁皮枫斗以广南县所产为佳[20]，现在广南县的野生石斛已被各地多家种苗生产企业和种植基地引种栽培。而由于铁皮石斛自身的生长和繁殖特性、对生态环境条件的特殊要求以及巨大的市场需求引发的人为过度采挖等原因，野生铁皮石斛已经濒临灭绝。目前，在文山州已难以采集到野生的铁皮石斛。为了使铁皮石斛引种栽培取得积极效果，本研究利用前几年采集并繁育保存的8个原产文山州的野生铁皮石斛种质资源为试验材料，以从福建省武夷山市引进的铁皮石斛种质资源为对照，在统一的人工栽培条件下，对铁皮石斛一个生育期内的生长情况和石斛多糖的积累进程进行了探讨，旨在为铁皮石斛的遗传育种、GAP（Good agricultural practice）种植、采收[21]以及合理开发利用药材资源提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验采用的9份铁皮石斛种质资源样品经云南农业大学植物和中药材系郭凤根教授鉴定，确认为铁皮石斛无疑。各参试材料的来源及原采集地情况见表1，统一种植在云南省屏边苗族自治县玉屏镇红河群鑫石斛种植有限公司种植基地（海拔1 320 m）内，采用大棚设施栽培方式，统一水肥管理。

1.2 方法

1.2.1 田间设计 以每个铁皮石斛种质材料为1个处理，共9个处理，田间随机区组排列，3次重复。每个小区种植铁皮石斛苗84丛（株），株行距为10 cm×10 cm。

1.2.2 铁皮石斛形态性状调查 每个小区选择具有代表性的铁皮石斛植株10丛，挂牌标记，每个处理30丛，从移栽到采收，分别在2008年10月和2009年2月、4月、6月、8月、10月、12月各调查一次各处理的株高、茎围、单枝叶片数、分枝数等植物学形态性状[22，23]，分析铁皮石斛的生长进程。

1.2.3 铁皮石斛产量统计 采收时统计每个小区铁皮石斛的可采收丛数，计算可采收丛数比率、单丛成茎率、各小区铁皮石斛的单枝重量（随机称量10枝铁皮石斛的重量，计算平均单枝重），统计单位面积铁皮石斛的产量（g/m2）[24]。

可采丛数比率=（可采收的丛数/总丛数）×100%，

单丛成茎率=（单丛可采收的分枝数/总分枝数）×100%。

1.2.4 铁皮石斛糖类成分含量测定 分别在2008年10月和2009年2月、4月、6月、8月、10月、12月调查铁皮石斛植物学形态性状的同时，取样测定9个铁皮石斛材料的多糖含量，测定方法参照文献[25]的方法；铁皮石斛的淀粉、总糖和还原糖含量在2009年12月初的采收时测定，测定方法参照文献[26]的方法。

1.3 数据处理分析

试验中得到的数据应用Microsoft Office Excel 2003软件进行处理，采用SPSS 13.0 统计软件进行邓肯氏新复极差测验（Duncan’s new multiple-range test），并进行相关性分析，所得数据以“均值±标准误”表述。

2 结果与分析

2.1 铁皮石斛生长进程研究

2.1.1 铁皮石斛株高的生长进程 各参试铁皮石斛种质材料株高的动态变化结果见图1。由图1可知，在2008年10月至2009年3月底，各铁皮石斛材料的株高变化很小，基本处于停滞状态；在2009年4月至9月底，株高的生长较快，有的呈直线上升；而在2009年10月至12月，株高的生长趋于平缓。从铁皮石斛株高的动态变化可以看出，在一个生育期内，铁皮石斛的株高生长进程呈现“S”型曲线变化。

2.1.2 铁皮石斛分枝数的生长进程 各参试铁皮石斛种质材料分枝数的动态变化结果见图2。由图2可知，各铁皮石斛种质材料分枝数的动态变化趋势基本一致，在2008年10月至2009年1月底，分枝数有所增加，而后各阶段基本都是在下降；这是由于在统计分枝数时只统计活的侧枝（即有叶片的侧枝），而2009年2月前各铁皮石斛种质材料都萌发出了新侧枝，而头年的老枝上还有叶片，因此显示出分枝数在增加；以后随着新芽不断生长，老枝不断平头（即不再生长，叶片自然脱落），所以在2009年2月以后，分枝数基本是在下降，只是在2009年6月以后才趋于平缓。总的来说，分枝数的生长动态呈现倒“S”型曲线变化。

2.1.3 铁皮石斛茎围的生长进程 各参试铁皮石斛种质材料茎围的动态变化结果见图3。由图3 可知，在2008年10月至2009年1月底，各材料的茎围基本变化不大；2009年2月至9月底为茎围增加最快的阶段；而到了2009年10月至12月茎围的变化趋于平缓，整个生育期茎围的生长动态也呈现“S”型曲线变化。不过在整个生育期内铁皮石斛的茎围增加不大，增加的绝对值没有超过1 cm。

2.1.4 铁皮石斛单枝叶片数的生长进程 各参试铁皮石斛种质材料单枝叶片数的动态变化结果见图4。由图4可知，在2009年2月初铁皮石斛的单枝叶片数平均只有2～5片；在2009年2月至10月初，单枝叶片数的增加呈直线上升的态势，达到了9～15片；在2009年10月以后，其单枝叶片数呈现下降的走势，说明此时铁皮石斛的生长开始变缓，老叶不断衰老、变黄、脱落，而新叶的出现又比较缓慢，直至没有新叶萌发，表明铁皮石斛的生长已进入了停滞阶段，将进入休眠期。在整个生育期内单枝叶片数的生长动态也呈现出“S”型曲线变化。

2.2 铁皮石斛产量分析

与铁皮石斛产量相关的主要指标及试验统计情况见表2。由表2可见，在可采丛数比率上，P1、P4和P9材料的可采丛数比率相对较低，分别为58.94%、56.73%和54.52%；而P2、P5、P6和P8材料的可采丛数比率较高，分别为78.93%、76.38%、80.51%和76.60%；在单丛成茎率上，P1、P7和P8的单丛成茎率较高，分别为86.67%、83.30%和84.52%；而P9的单丛成茎率较低，只有53.76%。另外，铁皮石斛的单枝重差别较大，最重的P3材料达4.37 g，P5的单枝重也达到了4.35 g，说明这2个种质材料的个体较大，因此对产量的贡献也大；而最轻的P9单枝重只有1.84 g，这与P3、P5相比轻了一倍以上。也由于此，各铁皮石斛种质材料的单位面积产量存在明显的差异，其中P3、P5和P6材料的单位面积产量分别达到了407.08、389.58、346.02 g/m2，这显著高于其他种质材料，而P9材料的产量只有90.65 g/m2，这显然与单枝重是吻合的。

2.3 铁皮石斛多糖含量分析

2.3.1 铁皮石斛多糖积累进程 铁皮石斛从移栽到采收的过程中，其多糖的积累进程情况见图5。从图5可见，在2008年10月到2009年1月底，铁皮石斛多糖含量明显升高；但从2009年2月开始其多糖含量明显下降，一直到2009年7月底达到最低点，在这段时间由于铁皮石斛的生长发育最快，吸收和合成的营养物质主要满足于生长发育的需求，因此积累的多糖含量较少；而从2009年8月开始，铁皮石斛生长明显减慢，合成的有机物主要积累在植株体内，因此多糖含量显著上升，一直到铁皮石斛的采收时期（2009年12月初）。从多糖的积累进程看，铁皮石斛的生长发育与其多糖含量呈负相关关系，这将为实际生产上合理确定采收期提供理论依据。

2.3.2 铁皮石斛糖类物质含量比较 各铁皮石斛种质材料在2009年12月初采收时的糖类含量情况见表3。由表3可知，各铁皮石斛种质材料的多糖含量为20.55%～25.23%，其中P3（20.55%）材料的多糖含量最低，显著低于P2（24.05%）、P6（24.93%）和P9（25.23%），而与其他种质材料间无明显差异。各铁皮石斛种质材料的总糖含量与多糖含量相似，也是P3最低，只有24.61%，显著低于其他各铁皮石斛种质材料的总糖含量，而P9（37.64%）的含量最高，其次为P2（35.43%）。各铁皮石斛种质材料的还原糖含量相对较低，其中P9的含量最低，仅为2.09%，P6和P8相对较高，分别为3.09%和3.27%。各铁皮石斛种质材料的淀粉含量差异较大，以P9和P2的淀粉含量较高，分别为9.72%和9.14%，显著高于其他种质材料，而P3和P8的淀粉含量相对较低，分别为3.41%和3.25%。

2.4 铁皮石斛产量与糖类物质含量相关性分析

对铁皮石斛单位面积产量与糖类含量的相关分析结果（表4）表明，单位面积产量与多糖含量、总糖含量以及淀粉含量都呈负相关关系，但均未达到显著相关水平；而与还原糖含量呈显著正相关关系。多糖含量与还原糖含量呈负相关，与淀粉含量呈正相关，与总糖含量呈显著正相关。总糖含量与还原糖含量呈显著负相关，与淀粉含量呈极显著正相关。还原糖含量与淀粉含量呈显著负相关。

3 讨论

3.1 铁皮石斛营养体生长进程呈S型曲线变化，夏季生长速度最快

对一个生育周期内铁皮石斛主要植物学性状的动态变化调查结果表明，主要植物学性状的生长变化反映着铁皮石斛生长发育进程的动态变化，同时也反映着环境条件特别是气候条件的动态变化。在2008年10月至2009年1月底，铁皮石斛的生长基本处于停滞阶段；而在2009年2月至9月底，铁皮石斛的叶片数、株高、茎围等明显增加，说明这段时间内铁皮石斛生长发育较快；当进入2009年10月至12月，铁皮石斛的生长则趋于平缓。所以从整体上看铁皮石斛的生长过程呈“S”曲线变化，说明2月至9月底的环境条件（特别是温度和湿度）最适合铁皮石斛的生长，而从10月至翌年1月底，环境条件不适合铁皮石斛的生长发育，因此生长发育基本处于休眠阶段。这种动态变化与铁皮石斛种植基地（屏边苗族自治县玉屏镇）的环境条件密切相关，玉屏镇位于北纬22°28′、东经103°35′之处，海拔1 320 m，年均气温16.5 ℃，年降水量1 639.3 mm，年均空气相对湿度86%左右，属于低纬度山地季风立体气候，夏秋季湿润多雨，冬春季干旱少雨。根据萧凤回等[27]对药用石斛的适宜种植区域的划分，玉屏镇满足了年均气温在16.1～19.0 ℃、年均空气相对湿度≥81%的最适宜区条件，说明该地适合铁皮石斛生长，特别是夏秋季节对生长非常有利。

3.2 单株种植比多株种植的单位面积产量降低，种质材料间的产量差异大

为了便于观察和测量铁皮石斛植株的生长动态并消除误差，试验材料采用单株单丛种植，而不是生产实际上常用的3～5株为一丛的方式。结果显示，9个铁皮石斛种质材料单位面积产量为90.65～407.08 g/m2，这与实际生产中普遍的1～2 kg/m2产量水平相比，产量明显下降；个中的原因：一是铁皮石斛有丛生生长习性，单株单丛种植的比多株单丛种植在生长初期缓苗时间长、生长较慢；二是试验采用的单株单丛种植方式的单位面积基本苗数量只相当于生产实际上的1/3～1/5，使产量与生产上常用的种植方式比肯定降低。这是因为单位面积内可采丛数、每丛可采茎数以及单茎重是构成铁皮石斛产量的基本要素，要提高单位面积内铁皮石斛的产量就要适当增加基本苗数和种植密度，当然这方面的相关问题有待下一步深入探讨。

9个铁皮石斛种质材料在统一环境和栽培条件下的试验表明，各材料间产量差异较大，反映了不同种质材料对环境的适应能力和居群特性存在差异，如福建省武夷山市的种质材料在纵向生长的能力较差，平均株高只有13.68 cm，单枝重只有1.84 g，最终表现为单位面积内的生物量最低；而云南省广南县杨柳井乡、麻栗坡县天保镇和麻栗坡县麻栗镇的种质材料单枝重和单位面积产量都明显高于其他的材料。

3.3 铁皮石斛多糖积累规律一致，各种质材料间的多糖含量差异水平小于产量差异

铁皮石斛多糖的积累规律是决定采收期的关键依据，试验中不同种质材料植株的多糖含量存在一定差异，但在一年四季中的变化趋势相对一致。如当年2月到7月底的石斛多糖含量各材料相对较低，而8～12月为石斛多糖积累的高峰期，此时叶片都衰老脱落，其内含物都被转移至茎内贮存，证明了采收铁皮石斛的最佳时期为当年的12月。

试验通过对9个铁皮石斛种质材料的总糖、多糖、淀粉、还原糖含量实施测定，发现各材料的多糖和总糖含量较高，而还原糖和淀粉含量较低。各个材料之间的总糖、多糖、还原糖、淀粉含量存在一定的差异，但远没有单位面积产量的差异大。其中福建省武夷山市材料的多糖和总糖含量相对最高，云南省广南县南屏镇Ⅱ和麻栗坡县麻栗镇的材料多糖含量也较高，与武夷山市材料之间无显著差异；而广南县杨柳井乡的材料其多糖和总糖含量相对最低。

从相关性分析结果可知，铁皮石斛单位面积产量与还原糖含量呈显著正相关（相关系数为0.772 4），而与总糖、多糖、淀粉的含量呈负相关关系，并且未达显著水平。虽然还原糖含量不是药用铁皮石斛品质评价的主要指标，但如果与单位面积产量确实存在正相关，则该性状就可以作为产量选择的间接指标在育种中考虑。总糖和多糖含量是药用铁皮石斛重要的品质指标，但与单位面积产量呈不显著负相关关系，这表明铁皮石斛提高产量与改良品质的矛盾不显著，这个结果将对高产优质育种工作有积极意义。

参考文献：

[1] 张治国，俞巧仙，叶智根.名贵中药——铁皮石斛[M].上海：上海科学技术文献出版社，2006.

[2] 杨宇明，田 坤，和世均.中国文山国家级自然保护区科学考察研究[M].北京：科学出版社，2008.

[3] 中华人民共和国国家药典委员会.中华人民共和国药典（2010版）一部[M].北京：中国医药科技出版社，2010.265-266.

[4] 李桂峰，李进进，许继勇，等.铁皮石斛研究综述[J].中药材，2010，33（1）：150-153.

[5] 李 玲，邓晓兰，赵兴兵，等.铁皮石斛化学成分及药理作用研究进展[J].肿瘤药学，2011，1（2）：90-94.

[6] 鹿 伟，陈玉满，徐彩菊，等. 铁皮石斛抗疲劳作用研究[J].中国卫生检验杂志，2010，20（10）：2488-2490.

[7] 查学强，王军辉，潘利华，等.石斛多糖体外抗氧化活性的研究[J].食品科学，2007，28（10）：90-93.

[8] 何铁光，杨丽涛，李杨瑞，等.铁皮石斛原球茎多糖粗品与纯品的体外抗氧化活性研究[J].中成药，2007，29（9）：1265-1269.

[9] 何铁光，杨丽涛，李杨瑞，等.铁皮石斛原球茎多糖DCPPla-1对氧自由基和脂质过氧化的影响[J].天然产物研究与开发，2007，19（3）：410-414.

[10] 鲍素华，查学强，郝 杰，等.不同分子量铁皮石斛多糖体外抗氧化活性研究[J].食品科学，2009，30（21）：123-127.

[11] 吴人照，陈军贤，夏 亮，等.铁皮枫斗颗粒（胶囊）治疗慢性萎缩性胃炎气阴两虚证临床研究[J].上海中医药杂志，2004， 38（10）：28-29.

[12] 王立明，徐建华，陈立钻，等.铁皮枫斗晶对实验性胃阴虚证的药效学研究[J].中成药， 2002，24（10）：803-805.

[13] 吴昊姝，徐健华，陈立钻，等.铁皮石斛降血糖作用及其机制的研究[J].中国中药杂志， 2004，29（2）：160-163.

[14] 陈爱君，李 钦，张信岳.铁皮石斛膏降糖作用的研究[J].中国中医药科技，2009，16（6）：457-458.

[15] 张红玉，戴关海，马 翠，等.铁皮石斛多糖对S-（180）肉瘤小鼠免疫功能的影响[J].浙江中医杂志，2009，44（5）：380-381.

[16] 张沂平，马胜林，朱 远.铁皮枫斗晶对肿瘤患者放化疗辅助治疗的疗效观察[J].中国中西医结合杂志，2000，20（8）：628.

[17] 邓 鹏.铁皮石斛抗鼻咽癌作用的研究[D].南宁：广西医科大学，2010.

[18] 罗慧玲，蔡体育，陈巧伦，等.石斛多糖增强脐带血和肿瘤病人外周血LAK细胞体外杀伤作用的研究[J].癌症，2000，19（12）：1124-1126.

[19] 何铁光，杨丽涛，李杨瑞，等.铁皮石斛原球茎多糖DCPP1a-1的理化性质及抗肿瘤活性[J].天然产物研究与开发，2007，19（4）：578-583.

[20] 黄志杰，胡永年.本草纲目中药学[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2006.

[21] 付开聪，冯德强，张绍云，等.铁皮石斛集约化高产栽培技术研究[J].中草药，2003，34（2）：177-179.

[22] 丁小余，徐珞珊，王峥涛，等.铁皮石斛居群差异的研究（Ⅰ）植物体形态结构的差异[J].中草药，2001，32（9）：828-831.

[23] 张振臣，陈俊标，马柱文，等.铁皮石斛种质资源主要表型性状的差异与相关分析[J].广东农业科学，2010（8）：78-80.

[24] 徐 程，詹忠根，廖苏梅. 8种不同地域铁皮石斛农艺性状及多糖和纤维素分析[J].浙江大学学报（理学版），2008，35（5）：576-579，585.

[25] 李满飞，徐国钧，平田义正，等.中药石斛类多糖的含量测定[J].中草药，1990，10（21）：10-l2..

[26] 叶尚红，张志明，陈疏影.植物生理生化实验教程[M].昆明：云南科学技术出版社，2004.66-75.

[27] 萧凤回，郭玉姣，王仕玉，等.云南主要药用石斛种植区域调查及适宜性初步评价[J].云南农业大学学报（自然科学版），2008， 23（4）：498-505，518.