藥用植物艾的種質資源與栽培技術

摘    要：藥用植物艾為多年生草本或略成半灌木狀植物，大宗藥材，全草入藥，具有溫經止血、散寒止痛、祛濕止癢、鎮咳平喘、抗過敏、降血脂、增強免疫活性、抑菌消炎等功效，藥用價值極高。此外，艾葉提取物還廣泛應用于日化用品、香水等行業，市場前景廣闊。艾在我國分布廣泛，蘄艾、北艾、祁艾、海艾為傳統“四大名艾”，近些年中醫藥和大健康產業飛速發展，艾產業也逐步壯大，但艾種質資源、栽培技術等研究起步較晚，存在品種選育滯后、種質混雜、田間管理粗放、品質良莠不齊等問題。本綜述綜合分析了艾種質資源、栽培技術的研究進展，并提出進一步研究建議，以期為今后艾產業發展和相關標準制定提供參考。

關鍵詞:艾;種質資源;栽培技術;道地性;品質;

Cultivation Techniques and Germplasm Resources of Artemisia argyi

Yang Di Song Chengwei Hou Dianyun Fu Guozhan Gu Xuguo Zhao Yifan Hou Xiaogai

College of Agriculture, Henan University of Science and Technology

Abstract：The medicinal plant Artemisia argyi is a perennial herb or a slightly semi-shrub-like plant. It is a large medicinal material and used as a whole herb. It has the effects of warming the meridians and hemostasis, dispersing cold and relieving pain, removing dampness and relieving itching, relieving cough and asthma, anti-allergy, lowering blood lipids, enhancing immune activity, bacteriostasis and anti-inflammation, and has high medicinal value. In addition, Artemisia argyi extract is also widely used in daily chemical products, perfume and other industries, the market prospect is broad. Artemisia argyi is widely distributed in China. Qiai, Beiai, Qiai and Haiai are the traditional ' four famous Artemisia argyi '. In recent years, the traditional Chinese medicine and big health industry have developed rapidly, and the Artemisia argyi industry has gradually grown. However, the research on germplasm resources and cultivation techniques of Artemisia argyi started late, and there are problems such as lagging breeding, mixed germplasm, extensive field management, and uneven quality. This review comprehensively analyzed the research progress of germplasm resources and cultivation techniques of Artemisia argyi, and put forward further research suggestions, in order to provide reference for the development of Artemisia argyi industry and the formulation of relevant standards in the future.

Keyword：Artemisia argyi; Germplasm Resources; Cultivation Techniques; Genuineness; Quality;

艾(Artemisia argyi)，又名“冰臺”、“灸草”，為菊科蒿屬植物，主要分布于中國、韓國、蒙古和日本，有“草中鉆石”之美譽(孫建等, 2016)。艾葉散發清香，藥用成分包括揮發油、黃酮、有機酸、多糖等，具有溫經止血、散寒止痛、祛濕止癢、鎮咳平喘、抗過敏、降血脂、增強免疫活性、抑菌消炎等功效，被廣泛的應用于醫藥、消毒劑、動物飼料、驅蟲劑、化妝品、香水等各行業(李涵等, 2022, 蘄艾的現代研究進展, 中藥材, 45(3): 765-769)。艾葉粉碎后得艾絨，可制艾條用于艾灸，將灸療熱量作用于體表的某些穴位或部位，調節經絡和內臟器官的功能，從而治療疾病(Xu et al., 2018)。此外，艾種子的乙醇提取物對胃癌細胞MGC-803具有顯著的抑制作用(薛貴民等, 2022)；艾分離出的異綠原酸A對多科屬的雜草消除效果顯著 (Chen et al., 2022b)。

近些年，大健康產業發展迅速，中醫藥也迎來大發展，艾市場需求量激增，人工栽培艾逐步代替野生艾進入市場，艾種植也由零散、粗放的形式向規?；?、產業化發展。優良的艾品種和高效的栽培技術是保證艾藥用安全與經濟效益的前提，因此，做好艾種質創新及栽培技術研究勢在必行。本文主要綜述了艾道地性研究，種質資源的調查、收集、鑒定、利用，栽培技術現狀及產業發展存在的問題，以期為艾生產技術發展及相關標準制定提供支撐。

1艾種質資源研究

1.1艾基原植物及道地性研究

艾的藥用最早記載于《神農本草經》，在我國不同地區，除了菊科植物艾外，還有23種蒿屬植物被當作艾葉使用(表1)，《中華人民共和國藥典(2020版)》規定中藥艾葉為菊科植物艾的干燥葉(國家藥典委員會, 2020)，李時珍的《本草綱目》中記載的蘄艾也為菊科植物艾。在日本、韓國的藥典中，也把山地蒿和魁蒿當作艾的基原植物(胡吉清, 2016)。結合典籍文獻，艾的基原植物因地域不同存在一定差異，這通常與當地文化傳承、植被分布類型有關?，F階段艾研究應以《中國藥典》規定為準，建立標準化、高效化的艾產業體系，同時，對具有相似藥用價值的近緣植物也需開展研究，以豐富某些藥用成分的來源。

表1艾與其替代品(肖培根, 2002) 

Table 1 Artemisia argyi and its substitutes (Xiao, 2002)

湖北省蘄春縣、河南省湯陰縣、河北省安國市、浙江省四明山為傳統的艾道地產區，自明代成化年間以來，醫家以蘄艾為道地藥材?！吨袊幍?2020版)》(國家藥典委員會, 2020)規定，藥用艾葉干燥品桉油精含量不得低于0.050%，龍腦含量不得低于0.020%，無道地產區說明及品種鑒別。目前，四明、安國、湯陰的艾栽培與加工發展有限，取而代之的是南陽、明光等新產區，艾產品品質佳，出口多國，并獲得了國家地理標志認證，而蘄春地區艾產業仍屬國內領軍(圖1)。出現這種情況可能有以下幾點原因：原產區長期栽培過程中未能進行品種選育，未形成優勢種質資源；全球氣候變化，艾適生區域變化；原有道地產區隨著城鎮化進程推進使得可種植艾耕地減少；現代精細化栽培技術普及，“因地制宜”種植作物實現性增強。

圖1 國內艾主要道地產區[GS京(2022)1061號]  

Fig.1 Main genuine domestic Artemisia argyi production areas [GS Jin (2022)1061]

注: 湯陰北艾, 蘄春蘄艾, 安國祁艾, 寧波海艾為傳統“四大名艾”; 北艾, 蘄艾、南陽艾、明光艾、任丘仙艾(祁艾范疇)為國家地理標志品牌；汝陽甪里艾為國家農業部農產品地理標志Note: Beiai of Tangyin, Qiai of Qichun, Qiai of Anguo, Haiai of Ningbo are traditional ‘four famous Artemisia argyi’; Beiai, Qiai, Nanyangai, Mingguangai, Renqiuai are the national geographical indication brand; Artemisia argyi of Luli, Ruyang is the geographical indication of agricultural products of the Ministry of Agriculture

1.2艾種質資源調查與種質資源庫的構建

中國是全球范圍內艾生長的最適生態區，湖北、河南、安徽、四川、湖南為國內艾生長的最適生態區(徐燃等, 2020)。湖北省艾自然科技資源庫是全國首個艾自然科技資源庫，現保存有除青海、新疆、西藏等地區外國內艾的主要種質資源，保存形式包括照片、標本、DNA樣本等。研究者通過對不同地區的艾進行ISSR標記發現，艾栽培種質與野生種質遺傳背景差異較小，遺傳特性隨緯度表現為遞進式遺傳擴散，河南南部居群的遺傳多樣性最為豐富(余孟娟等, 2020, http://kns--cnki--net--https.cnki.jnyxy.qfclo.com:2222/kcms/detail/12.1108. R.20200916.1515.002.html.)。

1.3艾種質資源的鑒定

蒿屬植物世界約300余種，我國有186種，艾與其近緣蒿屬植物形態相似，植株形態學鑒別較困難，制成干燥品后更是難以區分，不法商販常借此魚目混珠，安全問題突出。羅丹丹等(2021)采用“電鏡掃描+熒光顯微鏡觀測”技術結合艾葉表皮毛特征、黃酮類成分顯色反應有效鑒別了艾與同系植物寬葉山蒿；Mei等(2016)利用ITS2片段作為艾DNA條形碼，有效識別艾與混偽品。

艾在我國分布廣泛，遺傳多態性豐富。許蘭杰等(2022)基于田間調查數據，指出宛艾的變異系數達16.95%~160.71%，遺傳多樣性指數達0.53~1.58。陳昌婕等(2021b; 2021c; 2021d)做了100個種源艾的對比，篩選出了株高、莖徑、枯葉高、托葉、葉基對稱度、基部葉裂深度、第二對葉裂深度、葉尖形狀、葉片產量共9個關鍵的表型性狀，并用UPLC、GC-MS等技術分析了揮發性組分、黃酮和酚酸類組分的差異，指出了不同種源的艾存在較大的品質差異。李超等(2021a)從礦物元素角度分析了75個種源的艾，得出安國與蘄春艾品質綜合評價較高，其余種源艾品質存在一定差異。同類研究還有很多，得出的結論不盡相同?？梢?，艾的表型性狀、基因型、藥用品質與產區關系密切，是適應特定環境的結果。張英等(2019)將MNP標記技術應用于艾，精準鑒定了不同來源艾的種源地；李超等(2022)以“多種光譜信號預處理+多種模式識別”的方式鑒別了72份艾葉的產地，準確率達100%。產區可追溯抓住了源頭，可有效避免“以次充好”的現象出現。不同的艾產區生產，則需根據艾表現出的特點適時制作不同產品，如揮發性成分含量高則制作精油抑菌類產品，出絨率高則制作艾灸類產品。文獻中常見的艾葉品質評價指標見表2。

此外，艾的葉綠體基因組、全基因組研究也日漸深入。Chen等(2022a)研究指出艾葉綠體基因組大小約為151 Kb，共114個基因，包括82個蛋白質編碼基因、28個tRNA基因和4個rRNA基因；Miao 等(2022)首次報道了艾染色體水平的基因組組裝，揭示了艾是具有34條染色體的異源四倍體，分析了艾內參與萜類、黃酮類化合物生物合成途徑的基因。此類研究為探索艾與近緣蒿屬植物的鑒定、進化、育種、功能基因組學等提供了科學支撐。

表2 艾品質評價的主要指標 

Table 2 Main Indexes of Quality Evaluation of Artemisia argyi

1.4 艾種質資源的利用

艾優良品種選育是艾資源開發利用的源頭，從公開報道的經農藝及品質性狀鑒定的艾種質資源資料來看，我國艾品種選育工作開展較晚，艾品種多是以道地產區命名，如蘄艾、宛艾等，栽培種質也較為混亂，多以野生種質馴化而來，廠家加工的艾原材料來源更是不定，野生的、栽培的均有，導致艾產品品質不一，效果不一。隨著國家對中藥產業日益重視，艾品種選育取得一些突破(表3)，選育技術主要是系統選育，而與現代技術相結合的誘變育種、雜交育種、分子標記育種技術在艾研究中鮮見應用，目標性狀基因挖掘、藥用成分合成相關通路研究匱乏。

表3 我國現有艾品種情況 

Table 3 Current Varieties of Artemisia argyi in China

2艾的栽培技術

2.1中國艾栽培概況

中藥材的栽培以藥用成分為核心，難度較大。80年代以來國內外逐步開展了多種中藥材栽培研究，艾由于易于生長，易于繁殖等特點，其栽培技術研究普遍不受重視，多借鑒粗放管理的傳統經驗。但隨著市場需求量大增，以南陽、蘄春為核心，全國艾栽培面積迅速擴大(表4)，河南、湖北、河北、湖南、四川、安徽、江西、陜西、甘肅、寧夏等地均成功引種栽培，南陽市是目前全國最大的艾種植、加工中心，有“世界艾鄉”的美譽，多個艾產業園在建。蘄春艾今年提出“五改兩促”，建立了新的種植模式，在蘄艾規?；N植和提質增效方面更進一步。

表4 目前我國艾主要產區和產業年產值情況 (中華人民共和國農業農村部) 

Table 4 Current Annual Output Value of Main Producing Areas and Industries of Artemisia argyi in China (Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the People's Republic of China)

2.2 艾優質種苗培育

根狀莖繁殖和組織培養繁殖均是可靠的艾繁殖渠道。艾的組織培養主要以莖段為外植體，MS為基本培養基，初代和生根培養的常用激素為6-BA、IAA，增殖系數可達8~15倍，移栽成活率在90%以上(楊瑩, 2016)，由于艾表層被有大量絨毛，組織培養啟動階段污染大，費時費工，難以大規模開展，但可以小規模實驗室用于科研，為分子生物學研究奠定基礎。根狀莖繁殖是取艾地下根狀莖截成帶芽孢小段種植的方法(圖2)，材料易獲取、成本低、操作簡單、成活率高、避免了性狀分離，是艾繁殖最常用的方法。繁育的艾種苗可參考蘄艾種苗等級標準分類管理(表5)(陳昌婕等, 2021a)。

表5 艾種苗等級標準(陳昌婕等, 2021a) 

Table 5 Standard for Seedling Grade of Artemisia argyi (Chen et al., 2021a)

圖2 根狀莖繁殖的幼苗  

Fig. 2 Seedlings propagated by rhizomes

2.3 艾播期及栽培模式

艾根狀莖繁殖播期以冬植為佳。適當延長生長周期，利于艾的生長發育，可獲得更高的出絨率及藥用成分。艾的栽培模式以平地種植、寬畦平作、起壟栽培為主，在南陽、蘄春、湯陰等主產區因地制宜均起到了積極的作用，且起壟栽培效果相對更佳。研究表明，起壟栽培模式各影響因素中，壟向對艾品質影響較??；壟寬與出絨率關系密切，以60~80 cm為最適；雙行壟作的模式則更易高質穩產(陳昌婕等, 2020)。

2.4種植密度

種植密度可調整單位面積內個體與群體的關系，保證通風透光，達到作物穩質高產的目的。艾的種植密度因地域不同而有所變化(表6)。蘄艾的種植密度顯著影響艾的農藝性狀，改變出絨率和藥用成分，適宜種植密度為28000株/667 m2左右(馬琳等, 2020)。

表6不同栽培標準中的艾種植密度

Table 6 Planting Density of Artemisia argyi in Different Cultivation Standards

2.5 艾施肥研究

施肥是改善艾品質、產量最直接、最有效的方法之一?，F階段艾施肥研究對象以蘄艾為主，在最新的基于最小數據集的蘄艾栽培地區土壤肥力研究中發現，蘄艾主產區土地需多施氮、鉀肥，適當配施鎂、鈣肥及有機肥(馬琳等, 2022)。而蘄艾栽培研究中，施肥量與栽培目標有關：施氮肥時，以葉片產量為目標，則施氮建議量為170 kg·hm-2；以收獲艾絨為目標，則施氮建議量為144 kg·hm-2；以提取揮發性組分為目標，則施氮建議量為180 kg·hm-2；以提取酚酸類及黃酮類組分為目標，則施氮建議量為60-120 kg·hm-2(馬琳等, 2021b)。施磷肥時，新植艾每公頃施180 kg P2O5較好，2年生艾則每公頃施120 kg P2O5較好(陳昌婕等, 2021e)。施鉀肥時，每公頃120-180 kg較適宜(陳昌婕等, 2022)。有機肥與化肥配施以17%-33%的比例為佳(馬琳等, 2021a)。適當的施肥可顯著促進艾生長發育，提高品質、產量，施用量過多不僅栽培效果不理想，還會造成資源浪費。而蒲銳等(2019)分析了日照長短、土壤水分、土壤pH、土壤有機質、施化肥與否等環境因素對蘄艾出絨率、揮發油、黃酮、有機酸、鞣質等含量的調控，建議蘄艾種植環境應保證光照、水分充足，避免化肥施用。從以上研究可看出，艾施肥研究還處于起步階段，栽培營養需求、品質調控方面研究不足。艾生長旺盛期在3~5月，采收期集中在暑期，每個階段干物質積累、礦物營養分布、抗逆生理變化是施肥的重要參考依據，仍待進一步完善。

2.6艾采收與貯藏研究

艾株高超過80 cm即達到采收標準，晴天采收。研究表明：艾葉最佳采收期為6月上旬或端午節前后，揮發油各組分含量在端午節前后達到最高值，總黃酮含量的最高值在6月上旬，鞣質含量變化不大，采收期顯著影響著艾根系土壤酶活性，土壤酶活性與艾品質評價關系密切(羅國慶, 2021)。艾葉采收后需要及時貼地面清除殘枝敗葉及艾茬，以利于艾新芽長出，一年可采收2-3茬，但采收茬次過多，會導致根狀莖纖弱，不利于次年艾的高質穩產，且后續茬次采收的艾的藥用品質表現出不同程度的下降(武娟, 2020)。也有研究得出，蘄艾的二茬艾出絨率高于頭茬艾，這可能與氣候、葉齡有關；兩茬次艾葉桉油精含量差異不明顯，二茬艾的側柏酮、D-樟腦等毒性成分含量及黃酮、酚酸類組分含量較高(袁衛東等, 2021)。采收后的艾先攤放地中進行3~4 d晾曬，待莖葉水分含量在15%以下時打包入庫貯藏，貯藏期間保證通風良好、陰涼干燥，注意防霉、防潮、防蛀蟲。蘄艾采收后利用塑料薄膜封藏，艾葉色澤三年內無明顯變化，也無蛀蟲出現(孫建, 2016)，適于推廣。

3 艾產業發展建議

艾是我國傳統大宗藥材，一年2~4收，種植門檻較低，市場空間大，帶農成效高。但艾與糧食油料作物不同，隨著市場需求波動，經濟效益存在較大波動，好的艾品質是應對市場變化的第一條防線，這與種質資源開發利用、高效栽培技術密不可分。

3.1深入艾種質資源的開發利用

我國適宜艾生長，僅河南省艾野生面積就超6萬余公頃，遺傳多樣性豐富，科學地開發艾種質資源，對艾品種選育、艾資源保護意義重大。目前，由于艾適應性強、開發成本和技術含量相對不高，艾的品種選育相對滯后，栽培上常采集野生種質直接種植，造成了品質不一、種質混雜的情況，解決這種情況最好的辦法就是選育出適合各地區栽培的優良艾品種，從種源便開始進行栽培生產上的統一管理。艾在植物分類學中屬菊科蒿屬艾組真艾系，此系有艾、滇南艾、湘贛艾、寬葉山蒿4個種，在已有資料記載中，這四個物種均可藥用，具備相似的部分藥用活性成分，親緣關系近，但又存在各自的特點。適度的開發同系植物可與艾研究互補，使得某些藥用成分來源多元化，亦可在某些艾大規模栽培不便利而適合同系植物生長的地區開展同系植物替代研究，以在一定程度上滿足當地的需求。此外，部分蒿屬植物僅從外觀辨別難度大，在栽培生產上?；烊氚惺褂?，鑒于此，深入種質資源鑒定研究，建立完善、成本相對低廉、易操作的艾種質資源鑒定體系也是十分必要的。艾的藥用部位葉片具有豐富的表型，僅南陽地區就有4種，不同表型艾葉的藥用品質差異顯著(李超等, 2021b)。表型性狀是基因型與環境共同作用的結果，是種質資源的直觀表現。中草藥表觀基因組學主要研究方向為全基因組水平的DNA甲基化和非編碼RNA調控，可有效揭示中草藥藥用成分、藥理作用與表觀遺傳修飾的關系。艾的基因組學研究已涉及全基因組、葉綠體基因組、轉錄組等領域，但表觀遺傳學研究目前尚未發現文獻報道，亟待開展相關研究，為艾種質資源開發利用、定向育種提供更全面的科學指導。

3.2進一步系統化艾栽培技術研究

長期以來，艾的栽培生產較為粗放，田間管理方式不統一，品種雜亂，缺乏系統的栽培研究，產量、質量均不穩定。目前，我國艾栽培技術研究已涉及栽培模式、施肥、種植密度等方面，研究地點主要在湖北省蘄春縣，是針對當地實際情況的研究。但我國艾的道地產區除蘄春外還有南陽、安國、湯陰、汝陽等，也有很多地區逐步發展艾栽培，這些廣大地區與湖北蘄春縣的環境、生態、土壤、地理等諸多因素上均存在顯著差異，但栽培研究相當缺乏，不利于當地艾栽培的開展，這可能導致艾葉品質、產量的變化較大，進而影響當地艾產業和國內艾藥用安全。因此，艾栽培技術研究還有很長的路要走，需與國家中藥材質量標準及GAP要求結合起來，緊抓種植源頭，建立起適合各道地產區的一系列栽培標準。

作者貢獻

楊迪、谷緒國、趙一帆完成本綜述的數據收集和論文初稿的撰寫；侯小改，宋程威，侯典云，付國占對本項目的設計和構思進行指導，并修改完善論文。全體作者都已閱讀并同意最終的文本。

致謝

本研究由河南省中藥材產業技術體系 [2022-24]和洛陽市鄉村振興專項(2101099A)共同資助。

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