山楂引種馴化研究.doc

1. 項目的立項依據(jù)1.1 研究意義山楂（Crateagus pinnatifida），屬薔薇科山楂屬（Crataeguss PP.）落葉喬木，也稱紅果，是薔薇科中一種重要的植物，也是我國特有的果樹種類之一，該種耐旱、耐寒、耐瘠薄，是一種適應(yīng)范圍很廣的樹種，山楂屬植物廣泛分布于亞洲、歐洲、中北美洲及南美洲的北部，在我國有南北山楂之分，北山楂產(chǎn)于山東、河南、遼寧等地；南山楂產(chǎn)于江蘇、浙江、湖北、云南等地。山楂花色純白或紅，其果實為紅色、橙色、黃綠色、黃色或黑色，具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值。山楂不僅是重要的果樹，也是良好的園林觀賞植物和綠化樹種。山楂果實和葉中含有多種化學(xué)成分，其中，黃酮是山楂中的一大類化合物，能夠降血壓，降低膽固醇和血脂在血管壁上的沉積，增加皮下毛細血管的通透性，對心腦血管系統(tǒng)疾病有明顯的療效（李叢悠等, 2001）。山楂果實含有多種營養(yǎng)成分，不僅含有人體健康不可缺失的維生素C、糖、有機酸、蛋白質(zhì)、鈣、鐵等成分，而且還含有較多的紅色素和果膠，是食品工業(yè)的重要原料。山楂生長力強，樹冠規(guī)整，花果鮮艷，除保持水土外，還可用來美化環(huán)境（李春生, 2006）。世界各國的研究人員對山楂屬植物己經(jīng)進行了較為廣泛的研究，但是在研究深度上遠遠落后于蘋果、梨、核果類等其他薔薇科果樹。由于山楂營養(yǎng)價值、經(jīng)濟價值、醫(yī)藥價值及生態(tài)價值都很高，在國內(nèi)外有廣闊的市場前景（高東升等, 1998）。本項研究在山楂主產(chǎn)區(qū)遼寧、山東地區(qū)引進15-20個品種，對其生物學(xué)特性、栽培特性、抗寒性、果實性狀、果實和葉片化學(xué)成分進行系統(tǒng)的分析比較，旨在從引進的品種中選出經(jīng)濟價值和栽培品質(zhì)相對較高的適合我省主栽的優(yōu)良品種，以期為山楂在我省的優(yōu)質(zhì)育種和栽培以及進一步研究山楂品質(zhì)提供參考，為進一步開發(fā)利用山楂種質(zhì)資源提供科學(xué)依據(jù)。1.2 山楂的開發(fā)利用評價1.2.1 山楂的營養(yǎng)成分山楂幾乎含有水果的所有營養(yǎng)成分，特別是有機酸和維生素，的含量較高。據(jù)中國疾病預(yù)防控制中心營養(yǎng)與食品安全所最新測定顯示，山楂中一是含有大量維生素，以百克果肉計，維生素C 的含量在水果中僅低于鮮棗和獼猴桃；維生素E的含量居水果之冠；胡蘿卜素的含量在薔薇科水果中名列前茅。維生素C、E 及胡蘿卜素都是抗氧化劑，能提高機體免疫力，增強體質(zhì)，因此常吃山楂能防老、美容、防癌和防治動脈硬化；二是富含人體所需要的礦物質(zhì)，以百克果肉計，其鈣的含量在水果中僅低于小葉桔和檸檬，鈣元素對維護人體神經(jīng)、肌肉、骨骼、心血管的生理機能起著十分重要的作用，常吃山楂有利于穩(wěn)定、調(diào)節(jié)血壓；三是含有豐富的膳食纖維和果膠，膳食纖維是腸道“清道夫”，可以促進腸道的蠕動和消化腺的分泌，有利于食物的消化和廢物排泄，果膠具有降低膽固醇和血糖、預(yù)防膽結(jié)石的功效。1.2.2 山楂的藥用價值山楂的根、莖葉、種子都可供藥用。臨床主要以果實入藥，其中主要含有黃酮類化合物，有機酸等成分。近年來山楂核、葉的臨床應(yīng)用也逐漸為我所重視。山楂核、葉主要含有槲皮素、金絲桃甙等成分，實驗證實山楂果肉，核，葉中均含有不同量的黃酮成分，含量最多為果肉，核次之，葉較低。山楂含黃酮類化合物，能防治心血管疾病，具有擴張血管、增加冠脈血流量、改善心臟活力興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)、降低血壓和膽固醇、軟化血管及利尿和鎮(zhèn)靜等作用；山楂酸還有強心作用，對老年性心臟病有益，還能開胃消食，特別對肉食積滯的消食作用更好；有活血化淤的功效，有助于解除局部淤血，對跌打損傷有輔助療效；所含的黃酮類化合物和維生素C、胡蘿卜素等物質(zhì)能阻斷并減少自由基的生成，能增強機體的免疫力，有防衰老、抗癌作用；有平喘化痰、抑制細菌、治療腹痛腹瀉的成分。1.2.3 山楂的加工利用山楂適于鮮食，但鮮食所占比重不大，因果內(nèi)含有紅色素和果膠等物質(zhì)，更適于加工成山楂醬、山楂果凍、果丹皮、山楂果醋等。山楂葉所含各種成分和果肉差不多，含有豐富的蛋白質(zhì)和有抗癌作用的黃酮類化合物。從山楂落葉中提取山楂黃酮，回收率為6%至10%，并可用這種價格低廉的提取物配制高級飲料山楂酮果汁。此外，還可從干葉中提取降壓活血的物質(zhì)，一些科研部門與有關(guān)廠家研制成功的清涼飲料“沁心露”，就是利用山楂葉制作的，對心肌損傷、心血管疾病有明顯的治療效果。此外，山楂樹葉還可生產(chǎn)降壓茶葉等。另外，據(jù)記載，山楂葉和杜仲中均含有多種生理活性物質(zhì)，它們有顯著的降壓、降脂、提高機體免疫力之功效，用山楂葉和杜仲皮、葉浸提液制作的飲料，對高血壓、高血脂、心絞痛、免疫力低下者有較好的療效，是一種新型療效保健飲料。經(jīng)科研部門化驗，山楂核所含的各種成分與果肉差不多，尤其是苦杏仁甙、金絲甙、脂肪等還高于果肉。從山楂核中提取“山楂核餾油”，出油率達10%以上。餾油治療濕疹、癤腫、神經(jīng)性皮炎等常見多發(fā)皮膚病的總有效率達98.7%，治愈率達47.6%，餾油還有消炎、止痛、軟化血管、降低膽固醇和甘油三脂等作用。用山楂核制成的“心脈通”硬膏可以外用，治療高血壓、心臟病。此外，山楂核還可生產(chǎn)高級滅菌殺蚊衛(wèi)生香等其他藥品，還可以用于制造山楂核活性炭。1.3 山楂的研究現(xiàn)狀山楂果實中富含維生素C、鈣、碳水化合物，具有很高的營養(yǎng)價值。在山楂果實中，山楂酸的含量很高，因此山楂的果肉、果汁具有消積健胃等醫(yī)療價值。山楂葉片、花和果實中富含黃酮、兒茶酚、三萜皂苷、低聚原花青素等物質(zhì)，對高血壓、高血脂、冠狀動脈硬化和冠心病等具有替代性治療作用（Rigelsky & Sweet, 2002; Jeong et al, 1999; 趙煥諄和豐寶田, 1996）。近幾年來，國內(nèi)外學(xué)者對山楂中藥用成分的分析研究方興未艾，研究內(nèi)容包括山楂屬植物藥用化學(xué)成分的分析方法的建立（崔延萍和崔樹玉, 2000; 高光躍等, 1995; 孫立立等, 2001; 張培成和徐綏緒, 2001），從山楂葉片和果實中分離鑒定新的黃酮類等藥用成分（Zhang etal, 2001; Zhang & Xu, 2003; Min et al, 2000; 張世潤等, 2001; 王冬梅等, 2005; ）和藥用價值分析（Rigelsky & Sweet, 2002; Jeong et al, 1999; Kao et al, 2005; Min et al, 1999）。全國各地對山楂的引種栽培也進行了大量研究（劉曉正, 2005; 馮光英, 2007; 劉鑫等, 2008）。目前在山楂的主產(chǎn)區(qū)山東、遼寧、河北等省選育出早熟、中熟和晚熟的優(yōu)良品種幾十種，例如：燕瓤紅、霧靈紅、灤紅、遼紅、大綿球、豫北紅、澤州紅、馬剛早紅、豐收紅、伏里紅、秋金星、大旺等（劉祥林和崔紅莉, 2004）.1.4 植物引種馴化研究綜述基因資源是當(dāng)今社會一類十分重要的資源，擁有了種類繁多的基因，就擁有了對生物工程的控制權(quán)（胡建忠, 2004）。適度引進優(yōu)良種質(zhì)資源，不斷地充實和加強植物資源基因庫，豐富植物品種的生態(tài)多樣性、遺傳多樣性和種質(zhì)優(yōu)異性是一項十分重要的工作（王豁然和江澤平, 1995; 高恩廣等, 2005）。引進優(yōu)良植物資源，加強繁育開發(fā)已成為我國生態(tài)環(huán)境工程建設(shè)以及經(jīng)濟開發(fā)的當(dāng)務(wù)之急（謝孝福, 1994）。因此掌握正確的引種馴化理論和程序是關(guān)鍵所在。林木引種是研究引進、馴化外來樹種的一門科學(xué)，即從外地或外國引進本地區(qū)或本國沒有的樹種，通過馴化培育，使其成為本地栽培種的全過程。采用引種方式將區(qū)域外的樹種變?yōu)楸镜卦耘喾N，需要克服地理、氣候、繁殖等方面的障礙，研究它的適宜生境、變異情況、與當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種的對比情況以及選擇方法等。1.4.1 引種馴化的影響因素影響植物選擇的主要因子包括氣候、土壤、地形等生態(tài)因子以及病蟲害因子（吳中倫, 1983）。正確掌握植物與環(huán)境關(guān)系的客觀規(guī)律在植物引種馴化工作中相當(dāng)重要，既要求原產(chǎn)地和引種地的生態(tài)條件相似，但又不可能要求完全一致；既要承認氣候條件對植物的重要影響，又要考慮自然的綜合因素和植物可以改造的一面。所以，在引種時一定要注意植物與生態(tài)環(huán)境條件的綜合分析，慎重選擇小氣候和土壤條件，盡可能在新的條件下為植物提供近似原產(chǎn)地的條件（馬友信等, 1997; 朱慧芬等, 2003）。1.4.2 引種試驗階段引種試驗是引種程序中關(guān)鍵的一步。一般植物試驗主要分為三個階段，即初選試驗、區(qū)域性試驗、生產(chǎn)性試驗。一般對初步引進的外來植物，應(yīng)按照以上三個階段來進行，也可根據(jù)實際情況，三個試驗階段交叉結(jié)合進行（胡建忠, 2004）。初選試驗也叫淘汰階段，即在一個或一些立地條件，對比大量不同植物的表現(xiàn)，淘汰表現(xiàn)極差，選擇少量植物作更集約的試驗，為下一階段試驗奠定基礎(chǔ)（賀川江, 1995; 張德全等, 2005; 高恩廣等, 2005）。區(qū)域性試驗也叫測驗階段，可理解為植物表現(xiàn)階段或適應(yīng)性階段。以初步試種表現(xiàn)良好的植物為主擴大試種，組織主區(qū)域或同一地區(qū)不同立地條件類型的地理試種，了解植物的生長及適應(yīng)性（賀川江, 1995; 張德全等, 2005; 高恩廣等, 2005）。生產(chǎn)性試驗是按照常規(guī)生產(chǎn)條件，采用生產(chǎn)上允許的技術(shù)措施，通過一定面積的生產(chǎn)試種，驗證區(qū)域性試驗入選植物的生產(chǎn)力，確定其大面積推廣范圍，對已達到引種目標的植物提請鑒定推廣（賀川江, 1995; 張德全等, 2005; 高恩廣等, 2005）。1.4.3 引種馴化成功與否評價判定通常情況下“由種子到種子”是衡量植物引種馴化成功的標準，但對于那些為了滿足人們某種特定目的而被引種的植物，當(dāng)它們能夠達到這一目的時，我們就可以認為基本達到了引種馴化的要求。根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,引種試驗成功的標準為： 與原產(chǎn)地比較，不需要特殊保護就能越冬、度夏，生長正常，并能開花結(jié)實； 沒有降低原來的經(jīng)濟價值； 能夠用原來的繁殖方式（有性或無性）進行正常繁殖（張德全等, 2005）。最重要的是繁殖和基因遺傳，如果遺傳性能不變，便是引種馴化成功的標志（曾洪學(xué), 2005）。參考文獻1 Chitin synthase inhibitory activity of ursolic acid, isolated from Crataegus pinnatifida. Planta Med, 1999, 65(3): 261-263.2 Jeong TS, Hwang EI, Lee HB, Lee ES, KimYK, Min BS, Bae KH, Bok SH, KimS U. Kao ES, Wang CJ, Lin WL, Yin YF, Wang CP, Tseng TH. Anti-inflammatory potential of flavonoid contents from dried fruit of Crataegus pinnatifida in vitro and in vivo. J Agrie Food Chem, 2005, 53: 430-436.3 Min BS, Jung HJ, Lee JS, Kim YH, Bok SH, Ma CM, Nakamura N, Hattori M, Bae K. Inhibitory effect of triterpenes from Crataegus pinnatifida on HIV-protease. Planta Med, 1999, 65(4): 374-375.4 Min BS, Kim YH, Lee SM, Jung HJ, Lee JS, Na MK, Lee CO, Lee JP, Bae K. Cytotoxic triterpenes from Crataegus pinnatifida. Areh Pharm Res, 2000, 23(2): 155-158.5 Rigelsky JM, Sweet BV. Hawthorn: Pharmaeology and therapetutic uses. Am J Heath-Syst Pharm, 2002, 59: 417-422.6 Zhang PC, Zhou YJ, Xu SX.Two novel flavonoid glyeosides from Crataegus pinnatifida Bge. var. major N.E.Br. J Asian Nat Prod Res, 2001, 3(l): 77-82.7 Zhang PC，Xu SX. C-glueoside flavonoids from the leaves of Crataegus pinnatifida var. major N.E.Br. J Asian Nat Prod Res, 2003, 5(2): 131-136.8 崔延萍, 崔樹玉. 山楂中牡荊素鼠李糖苷含量測定. 中草藥, 2000, 31(12): 906.9 馮光英. 臨夏州山楂引種試驗研究. 甘肅科技, 2007, 23(9): 229-230.10 高東升, 孫玉剛. 山楂優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培. 濟南: 濟南出版社, 1998.11 高恩廣, 鄭俊官, 孫中泰, 梁萍, 魏雅娟. 引種工作中應(yīng)注意的主要環(huán)節(jié). 種子科技, 2005, 2: 74-75.12 高光躍, 馮毓秀, 秦秀芹. 山楂類果實的化學(xué)成分分析及其質(zhì)量評價. 藥學(xué)學(xué)報, 1995, 30(2): 138-143.13 郝再彬, 蒼晶, 徐仲. 植物生理實驗技術(shù)B冊. 哈爾濱: 哈爾濱出版社, 2002.14 賀川江. 試論城市園林綠化樹種的引種馴化. 石河子科技, 1995, (2): 37-38.15 胡建忠. 國外優(yōu)良草本植物在黃土高原引種的適應(yīng)性與生態(tài)經(jīng)濟價值. 北京林業(yè)大學(xué)優(yōu)秀博士論文基金資助叢書. 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2004, 9.16 劉祥林, 崔紅莉. 山楂優(yōu)良品種簡介. 河北果樹, 2004, (2): 209-30.17 劉曉正. 黃土高原溝壑區(qū)山楂引種栽培試驗. 陜西林業(yè)科技, 2005, (3): 11-13.18 劉鑫, 丁建江, 底秋香. 山楂引種試驗報告, 陜西林業(yè)科技, 2008, (2): 68-70.19 李叢悠, 左占魁, 曹佐雙, 等. 山楂. 北京: 中國中醫(yī)藥出版社, 2001.20 李春生. 河南省太行山區(qū)山楂地質(zhì)環(huán)境. 河南教育學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006, 15(2): 23-25.21 馬友信等. 國外引種植物檢疫情況與分析. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué), 1997, (2) : 34-36.22 孫立立, 謝鴻霞, 孫敬勇, 楊書斌, 于文強. 比色法測定山楂中總黃酮的含量. 中成藥, 2001, 23(10): 748-750.23 王冬梅, 李琰, 王敏茹, 門甜甜, 李科學(xué). 山楂葉總黃酮生長積累動態(tài)及提取工藝研究. 西北植物學(xué)報, 2005, 25 (10) : 2083-2087.24 王光全, 孟慶杰, 扈學(xué)立, 李強, 王海玉. 山楂種質(zhì)器官總黃酮含量的測定分析及其資源利用研究. 食品科學(xué), 2005, 26(8 ): 307-310.25 王豁然, 江澤平. 論中國林木引種馴化策略. 林業(yè)科學(xué), 1995, 31 (4): 367-372.26 吳中倫. 國外樹種引種概論. 北京: 科學(xué)出版社. 1983.27 謝孝福. 植物引種學(xué). 北京. 科學(xué)出版社, 1994.28 曾洪學(xué). 如何判定資源植物引種馴化是否成功. 生物學(xué)通報, 2005, 35 (12): 29.29 張德全, 石敬愛, 孫景民, 王琦, 尹若波. 關(guān)于林木引種技術(shù)的探析. 防護林科技增刊, 2005, 1: 104-105.30 張培成, 徐綏緒. 山楂葉化學(xué)成分研究. 藥學(xué)學(xué)報, 2001, 36(10): 754-757.31 張世潤, 王立娟, 劉守新, 莊倩. 山楂葉中黃酮類化合物提取工藝條件的篩選. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2001, 29(4): 71-72.32 趙煥諄, 豐寶田. 中國果樹志-山楂卷. 北京: 中國林業(yè)出版社, 1996.33 朱慧芬, 張長芹, 龔洵. 植物引種馴化研究概述. 廣西植物, 2003, 1: 52-60.2. 項目的研究內(nèi)容、研究方案、以及可行性分析2.1 研究地點及實驗材料在遼寧省沈陽山楂圃和山東省果樹研究所共引種山楂10-20個品種，栽植于黑龍江省林業(yè)研究所陽光溫室內(nèi)，對所有引進品種在生長期進行形態(tài)特征測量，采集果實和葉片進行化學(xué)成分分析，進行抗寒性實驗，優(yōu)良品種的繁育研究等。采用田間試驗和實驗室分析相結(jié)合的方法開展研究工作，根據(jù)生物學(xué)特性、栽培性能、果實性狀及化學(xué)成分等多因素資料，利用對比分析法進行評價，利用方差分析法進行差異顯著性檢驗，篩選出適宜哈爾濱地區(qū)栽培的優(yōu)良品種。2.2 研究內(nèi)容2.2.1 育種材料的收集（1）在遼寧省沈陽山楂圃和山東省果樹研究所共引種山楂10-20個品種，栽植于黑龍江省林業(yè)研究所陽光溫室內(nèi)；（2）對引種的山楂品種進行生物學(xué)特性、栽培性能、果實性狀及果實、葉片化學(xué)成分等進行研究；2.2.2 優(yōu)良品種的選育（1）抗性選育：主要是抗寒品種的選育，黑龍江省冬季低溫是樹木引種的可能限制因子，所以重點研究引種后各品種的抗寒性，進行比較，分析山楂引種黑龍江省的適應(yīng)性。（2）優(yōu)良農(nóng)藝性狀的選育：包括對株形好、果實品質(zhì)、營養(yǎng)成分等的選育；2.2.3 優(yōu)良品種的培育及擴繁技術(shù)（1）栽培技術(shù)：包括種子萌發(fā)、幼苗移栽；（2）快速無性繁殖技術(shù)：主要是組織培養(yǎng)；2.2.4 技術(shù)路線3. 擬采取的研究方案及可行性分析3.1 山楂的形態(tài)特征測定（1）試驗材料：選取引進山楂品種果實或葉片；（2）測定指標：樹高、樹形、葉片大小、生長物候、座果率、果實大小、重量、色澤等；3.2 山楂的營養(yǎng)成分分析（1）試驗材料：選取引進山楂品種果實或葉片；（2）測定指標：總糖和還原糖含量采用蒽酮比色法（紫外分光光度計）測定；總酸含量采用酸堿中和滴定法測定；蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法測定；VC和VE含量采用熒光法測定；樣品經(jīng)酸-堿水解后，用氨基酸自動分析儀測定氨基酸含量；樣品經(jīng)HNO3-H2O2消化后，用原子吸收分光光度計測定礦質(zhì)元素含量（K、Na、Ca、Fe、Mg等）；果實和葉片中黃酮含量的測定采用王光全等（2005）和王冬梅等（2005）的研究方法。3.3 山楂的抗寒性實驗（1）實驗方法：每個品種各選取生長健壯、發(fā)育正常的1020 cm長，一年生枝20-30根，在實驗室將樣品分為4份，自來水沖洗后用蒸餾水浸洗，分裝于塑料袋中，按照（對照、-20、-30、- 40）4個溫度梯度處理，置于低溫冰箱中，待溫度降到設(shè)定溫度后，冷凍10h，降溫速度為4/ h，以未處理狀態(tài)為對照。（2）生理指標測定：用電導(dǎo)法測電解質(zhì)滲出率；過氧化物酶（POD）采用愈創(chuàng)木酚法測定；過氧化氫酶（CAT）采用紫外吸收法測定；超氧化物歧化酶（SOD）采用淡藍四唑光化還原法測定；游離脯氨酸測定采用酸性茚三酮比色法；可溶性蛋白采用考馬斯亮藍法測定。詳細方法以及丙二醛（MDA）、自由水/束縛水比值等生理指標測定參照郝