半夏资源研究进展
半夏来源于天南星科植物Pinellia ternate(Thunb.)Beri.的干燥块茎,具有燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结之效[1]。目前,半夏的年需求量在500～600万kg,而半夏野生加家种量仅能满足1/3,市场缺口很大。为弄清半夏的用药历史、生产现状、质量评价等情况,笔者就近年来有关半夏资源的研究情况作一综述。
1 品种。
1.1 考证。
《礼记·月令》称：“五月半夏生,盖当夏之半。”最早提出半夏之名。半夏本草始载于《神农本草经》,以后历代本草均有记载。如《吴普本草》云：“半夏生微丘或生野中,二月始生叶,三三相偶,白花圆上。”《新修本草》言：“半夏所在皆是,生平泽中者,名羊眼半夏,圆白为胜。”《蜀本草》谓：“苗一茎,茎端三叶,有二根相重,上大下小,五月采则虚小,八月采实大。”《本草图经》载：“二月生苗,一茎,茎端出三叶,浅绿色,颇似竹叶而光,江南者似芍药叶。根下相重生,上大下小,皮黄肉白。”《植物名实图考》谓：“所在皆有,有长叶、圆叶两种,同生一处,夏亦开花,如南星而小,其梢上翘似蝎尾。”[2]《本草纲目》除引载上述本草外,还载有半夏图。
历代本草虽未提及半夏叶柄上具珠芽,1年生者常为单叶,但从其描述的植物形态和附图特征来看,与《中华人民共和国药典》(以下简称“《中国药典》”)、《中国植物志》中收载的半夏是一致的,均为天南星科植物Pinellia ternate(Thunb.)。
Beri.的干燥块茎[3]。
1.2 历史产区。
陶弘景在《名医别录》中指出,半夏“生槐里川谷”,即半夏原产于陕西兴平县一带。在《本草经集注》又曰：“槐里属扶风(陕西关中一带),今第一出青州,吴中亦有,以肉白者为佳。”《神农本草经》中所指的青州即山东济南、胶东一带;吴中即江苏苏南一带。宋代《图经本草》载：“在处有之,以齐州者(齐州即今山东省历城县)为佳。”其后,《药物出产辩》则认为“产湖北荆州为最好”(荆州即今湖北江陵一带)[4]。《中国道地药材》认为：“半夏现时以湖北、河南、山东所产为佳。”[5]。
总之,唐代以前半夏以陕西一带所产为佳,逐渐移至山东、苏南等地,后又以湖北、河南、山东所产为佳,历经了一个由西到东,又由东至西的历史变迁过程。目前,我国半夏主要产于陕西、湖北、山东、山西、四川、河南、甘肃、江苏等中东部地区,可能多由历史产区发展起来的。
1.3 品种研究现状。
半夏在我国多省均有分布,长期以来形成了不同的自然居群,其叶形变化极大。早在1920年,Engeler就根据我国及日本半夏标本叶形变化将半夏分为4个变种。其后,我国胡世林等将半夏居群中的五叶类型命名为五叶半夏。越来越多的学者指出,半夏叶形变化极大,几无规律可寻,甚至同一地理位置也可出现多种叶形的半夏[6—7]。随着生物技术的发展,任氏等[8]采用RAPD技术分析南充地区野生芍药叶型和竹叶型2个半夏基因指纹图谱,并对典型特异性RAPD产物进行克隆,结果发现,南充野生不同叶型半夏基因组存在差异,即同一地理位置可存在2种以上的半夏类型。现代细胞学研究表明,半夏各自然居群染色体存在严重的复合多倍现象,甚至还存在非整倍性变化,充分体现了半夏具有丰富的遗传多样性[9]。薛氏等[10]利用AFLP分子标记技术,对我国30个不同地理居群半夏遗传多样性进行了分析,得出我国半夏种质具有丰富的遗传多样性,再通过聚类分析发现,不同地理分布、相同或不同叶形的半夏居群间具有遗传相似性,可聚集在同一类群。
由此可见,根据地理位置或植物形态划分的“居群”与植物分类学定义的变种或居群是两个不同的概念,仅凭地理位置或叶形变化对半夏进行种内划分是不合理的。《中国药典》规定Pinellia ternate(Thunb.)Beri.的块茎是中药半夏的唯一植物来源。由于半夏资源日益减少及部分地区药用习惯,目前仍有至少同科3个属12种植物充作半夏使用,常见的有水半夏、狗爪半夏等,市场流通需格外谨慎。
2 生产。
2.1 人工栽培技术。
半夏的繁殖方式多样化,主要以地下块茎和叶柄上的珠芽进行繁殖,当然还包括种子,但由于半夏结实率低和种子生产周期长多不采用。自20世纪70年代起,国内开展半夏野生变家种驯化研究,鉴于当时对半夏的生物学特性不甚了解,加之该品种属于三高产品,即高投资(需高水肥,种贵,种、管、收、刨费工多)、高风险、高效益,半夏生产发展缓慢。
半夏具有喜温、湿,忌高温,怕旱、涝等特点,夏季高温多雨引起半夏倒苗和病虫害发生是影响其产量和质量最主要因素。张氏等[11]研究发现,倒苗并不是半夏生长中必然的生理现象,而是抵御不良环境的一种休眠,气温超过32 ℃时,半夏发生倒苗,干旱也会促进半夏倒苗。其后,高氏等[12]研究不同遮荫措施对半夏增产效果研究,结果用遮阳网遮荫增产效果显著,平均增产34.6%;而用玉米遮荫,因水、肥、光照不足,增产效果则不明显。薛氏等[13]研究遮荫对半夏光合特性的影响,得出遮荫70%半夏块茎鲜重增加显著;遮荫90%则增产效果不明显。因此,在半夏生产过程中,尤其是夏季,需对半夏适度遮荫降温,干旱时补水,延缓其倒苗或不倒苗而达到增产增收的目的。若利用大豆、玉米等作物遮荫,应注意播种时间、种植密度,还要保证大田水、肥的供应。根腐病和病毒病是影响半夏生产最严重的病害。由于半夏是用于防病、治病特殊商品,在使用农药防治病虫害时要求非常严格。应贯彻“预防为主,综合防治”的植保工作方针,以农业防治为基础,结合化学防治技术,有效控制病害的发生。半夏播种前一定要严格选种、选地,并对种茎和土地进行消毒;种植期确保大田排水、通风顺畅;刚发现病株时,立即连同土壤拔除,集中销毁,并对病穴用5%石灰水处理,防治病害蔓延[14]。
目前,我国山东菏泽、湖北荆门、山西新绛、陕西商洛、江苏泰州等地区开展了半夏人工栽培,已形成一定种植规模和研究成果。还有学者相继开展了半夏品种选育研究,先后选育出“珍珠半夏”、“鄂半夏1号”等新品种[15—16],较好地解决了半夏繁殖系数低和产量低的问题。
2.2 组培快繁。
组织培养能有效提高半夏的繁殖系数,获得无病毒植株,快速扩大半夏资源。解氏等[17]通过组织培养手段结合茎尖培养方法,诱导半夏病毒病植株的茎尖成苗,对半夏病毒病的脱毒率达到80%。李氏等[18]以荆半夏叶柄为外植体,采用适当的组培方法,在短时间内获得大量生产上使用的小块茎。胡氏等[19]建立并优化了贵州珍珠半夏高频再生体系。此外,薛氏等[20]以半夏试管小块茎为材料制成复合型人工种子,并获得较高的种子萌发率和成苗率,在实际生产中发挥直接明显的效益。还有报道利用种子包衣技术,在半夏种衣剂中添加植物激素水杨酸,能有效延长半夏的生长周期,以利于地下块茎的增重。
此外,组织培养技术结合现代育种技术(如物理、化学诱变育种等)能快速筛选出产量高、有效成分含量高、药效佳的半夏新品种,解决半夏长期多代无性繁殖造成的品种退化、病虫害严重、产量低等问题。
3 品质。
目前,《中国药典》还未明确规定评价半夏品质的化学成分指标。半夏中含有生物碱、甾醇类、挥发油类、有机酸类、氨基酸和无机元素等主要成分,但其含量均较低,其中甾醇类、氨基酸类和无机元素的测定对半夏药材质量控制的专属性差。生物碱类一直被公认为半夏中的主要有效成分之一,常用来评价半夏品质的优劣。目前生物碱主要测定方法有重量法、滴定法、薄层扫描法和HPCE法[21—30]。此外,文氏等[31]采用HPLC建立了6种叶型性状类型半夏的指纹图谱,半夏药材有11个共有峰,虽叶型不同,但其化学成分的相似度很高,因此,半夏的指纹图谱可作为半夏质量评价的依据之一。
考虑到单一化学成分指标不能反映半夏品质的综合特点,马氏等[32]参考农作物及水果等园艺作物种质评价标准的研究经验,首次提出通过计算产量、品质和抗逆性等多项指标相对权重的打分法对半夏种质进行综合评价的新方法,为客观评价半夏优良种质和进行优良品种选育提供更合理、更实用的依据。王氏等[33]采用HPLC法对收集的n个半夏样品进行测定,实现了对31个组分的分离,获得反映该药材化学成分信息的化学数据。用系统聚类分析将半夏样品的质量分为优质品、一般品和劣质品三等级,初步建立了只通过HPLC分析即可对半夏进行质量评价的模型。