酸枣种质资源调查与研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:badboyker
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酸枣(Ziziphus spinosa(Bunge)H.H.Hu ex F.H.Chen)隶属于鼠李目(Rhamnales)、鼠李科(Rhamnaceae)、枣属(Ziziphus),是一种具有很高营养和药用价值的木本植物。酸枣以其仁入药,具有敛汗、养肝等功效,同时对体虚自汗、盗汗、惊悸怔忡、虚烦不眠等病症具有良好的临床疗效,现已被多种药用植物志和《中华人民共和国药典》(2020版)收录。研究表明,酸枣仁活性成分主要包括皂苷类、黄酮类、生物碱类、脂肪酸及三萜类化合物。其中,又以酸枣仁皂苷A、酸枣仁皂苷B、斯皮诺素作为酸枣仁的主要标志性药用成分。随着近年来酸枣仁众多药用价值的发现,酸枣仁的市场需求量日益增大,但酸枣多为野生,受自然条件影响较大,无法为市场提供稳定和质量可控的酸枣资源。而人类的过度采挖和对酸枣分布区的破坏,已成为优质野生酸枣资源逐渐萎缩、药材产量下降的主要原因。尽管酸枣在我国分布广泛,人工酸枣种植基地也在由碎片化向规模化发展,然而因各地区酸枣的种植环境、采收时间、加工方式的参差不齐,造成了各地酸枣品质差异大。同时,酸枣仁缺乏统一、有效的种质资源鉴定标准,市场上常出现以次充好、以假乱真的现象,严重制约着该行业的健康发展。同时,因环境因子改变造成的对酸枣道地性产区的转移变化也对酸枣的人工种植区域规划、优质酸枣种质资源的就地或迁地保护提出了新的考验。本研究利用优化后的最大熵模型对气候变化背景下酸枣在我国的潜在地理分布做出了预测,筛选出酸枣适应种植的地区,为酸枣道地产区的确立提供佐证;基于模型预测的结果,研究小组在酸枣主要分布区,系统性对酸枣的种质资源进行了收集、整理与鉴定;比较分析了表型性状和药用成分含量,建立了酸枣种质资源评价体系,筛选出酸枣优良种质,并建立了酸枣种质资源库。论文主要研究内容和结果总结如下:1.本研究利用优化的最大熵模型,预测了当代(1970-2000)与未来年代(2050s、2070s&2090s)不同气候情境(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0&SSP5-8.5)下酸枣在中国境内潜在适生区的分布格局及变迁。结果表明,酸枣当代潜在适生区的面积为162.60×10~4 km~2,占中国版图面积的16.94%;其中,低度、中度和高度适生区面积分别为80.14×10~4 km~2、81.50×10~4 km~2和0.96×10~4 km~2,高度适生区主要分布在山西、河北、北京等省市部分地区。除SSP-1-2.6-2070s、SSP-5-8.5-2070s和SSP-5-8.5-2090s之外,酸枣未来适生区面积均有不同程度的增加。同时,综合考虑酸枣在不同年代和不同气候情境下的分布情况,本研究发现酸枣相对稳定适生区主要分布在山西、陕西、宁夏、甘肃、辽宁、内蒙古和吉林等省份。质心转移分析表明,除SSP1-2.6外,酸枣潜在适生区中心点呈现逐渐向西北方向转移的趋势。2.自2019年9月至2021年11月对我国陕西、山西、甘肃、河北等4个省11个市33个县的野生酸枣种群进行了系统收集、整理、鉴定与保存,共收集了酸枣种质资源115份。对不同酸枣种质资源的叶长(LL)、叶宽(LW)、叶形指数(LSI)、果实纵径(FLD)、果实横径(FCD)、果形指数(FSI)、果实百粒重(HWF)、枣仁纵径(SKLD)、枣仁横径(SKCD)、枣仁形状指数(SKSI)、枣仁千粒重(TWSK)和种子千粒重(TWS)12个典型表型性状进行了系统测定与分析。结果显示,陕西眉县资源的果实横径、果实百粒重、种子千粒重、枣仁千粒重均为最高,且远高于平均值,说明从果实的各项表型分析来看,陕西眉县酸枣产量较高;陕西宜君的鲜果百粒重最小,陕西印台的枣仁形状轮廓和枣仁千粒重都为最小。3.酸枣表型性状间的变异分析结果显示,在12个表型性状中,有7个CV>10%,5个CV<10%,说明了酸枣的遗传多样性较为丰富。其中变异系数最高的表型性状分别为枣仁千粒重(TWSK)、种子千粒重(TWS)和鲜果百粒重(HWF),变异系数分别为24.17%、20.14%和19.55%,这说明在这三个性状具有丰富的遗传信息多样性。此外,变异系数最低的五个性状分别为枣仁形状指数(SKSI)、叶形指数(LSI)、果形指数(FSI)、枣仁横径(SKCD)和枣仁纵径(SKLD),其中SKSI、LSI和FSI三个性状与形状指数相关,这说明本研究收集的酸枣果实、叶片、酸枣仁形状变异较小,遗传较为稳定。4.酸枣表型性状间的相关性分析结果显示,酸枣仁的大小与酸枣果实的生长状况密切相关,酸枣的鲜果越重、果实纵横径越大、种子越重,酸枣仁的重量就越大,这一结果对于筛选优质酸枣种质和培育酸枣新品种有重要意义。5.通过UPGMA对酸枣12个表型性状欧式距离进行聚类分析,当阈值选择4.79时,Q型聚类将酸枣33个种群分为五个类群。从聚类图的分析结果来看,聚类结果表现出了一定的地域性,但分类结果也存在一定的间断性,说明酸枣表型性状的变异存在不连续性。除了地理与气候的原因,可能还受到物种扩散途径、自然选择和人为干预等因素的影响。6.通过酸枣表型变异与地理气候因子相关性分析,证实了地理气候对酸枣的生长起到重要的作用,其中平均海拔(MA)和≥10℃积温(ATT)影响了酸枣仁的重量大小。年降水量(AR)对酸枣仁纵横径的大小具有相关性。7.本研究使用高效液相色谱法(HPLC)对115份33个种群的酸枣仁皂苷A、皂苷B、斯皮诺素的含量进行了测定,结果显示33个种群的酸枣仁皂苷A、皂苷B、斯皮诺素的平均含量分别为0.4796±0.0118 mg/g、0.3578±0.0108 mg/g和1.2190±0.1086 mg/g。33个酸枣种群样本的三种药用成分含量的变异系数的平均值分别是2.60%(酸枣仁皂苷A)、3.87%(酸枣仁皂苷B)和13.34%(斯皮诺素),其中斯皮诺素含量的CV>10%,说明不同产地酸枣斯皮诺素含量差异较大,变异较为明显。33个酸枣种群的药用成分含量与环境因子之间存在一定的关联性。例如,酸枣仁皂苷B与≥10℃积温呈现极显著相关。研究结果证明了酸枣仁的表型性状与主要药用成分含量并没有直接关联,其中陕西印台酸枣仁的多个表型性状在33个种群中均为最小,但其斯皮诺素含量却远高于平均值;陕西耀州的果实、枣仁的多个表型性状也远低于平均值,但其三种主要药用成分的含量却远高于平均值,从药用成分含量分析,属于优质酸枣;陕西清涧、陕西富平的表型性状与药用成分含量均高于33个种群的平均值。
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