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芋(Colocasia esculenta)民族植物学研究及遗传多样性分子评价

李庆典  
【摘要】:芋是世界上最古老的作物之一,中国是芋的起源地之一。在中国古代唐宋时期及以前芋是主要的度荒杂粮:随着旱地粟——冬小麦和水田稻——麦轮作制的建立,南宋以后,芋便下降为一般蔬菜了。在现代社会中,芋作为一种营养保健食品,愈来愈受到消费者的青睐。本文对芋民族植物学进行了系统研究,并从形态学和DNA分子水平上对芋种质资源遗传多样性作出评价。 以中国古代主要古籍农书为研究材料,详细的论证了种芋法的渊源、历代传承关系、技术演进的脉络,并以图示表明主要古籍农书中种芋法的传承关系。研究结果表明,(1)战国时期《管子·轻重甲篇》(公元前四世纪)是最早有芋记载的古籍;(2)初载于西汉末年的《汜胜之书·种芋篇》流传应用至今,至少已有2000多年的历史;(3)公元六世纪的《齐民要术·种芋第十六》为种芋法的传承和发展起到了承上启下的重要作用;(4)明代的《种芋法》(芋经)是中国古代种芋法的经典著作;(5)历代农者在种芋实践中不断探索、改进,逐渐形成了一套完整的芋种植技术。对于当今“崇尚天然,回归自然”的有机生态农业具有重要的启示作用。 本草学考证表明:(1)距今1340多年前唐代《新修本草》和《食疗本草》是最早对芋之防病治病、食疗保健功用作较完整记载的本草学古籍。(2)自古魁芋、子芋、芋梗、芋叶等均可入药或用作食疗,现多以熟品内服用作食疗。(3)古今本草学著作记载和列举芋之经验效方,值得进一步研究。 本文重点应用民族植物学的基本原理和方法,选择我国云南(地处南方、少数民族聚居、芋资源丰富)和山东(地处北方、汉族居住地区、芋资源以多子芋为主)为试点,兼顾湖南和其它省区,开展芋民族植物学和植物资源研究。研究结果表明: (1)在云南传统栽种芋的菜园和农地被高附加值的经济作物所代替,芋在不同民族中的地位也从传统主食变成蔬菜或杂粮。在山东已形成芋的产业化、集约化、标准化生产的格局;芋在汉族农家经济中的地位得到提升。 (2)在云南包括芋的野生类型、半栽培种、栽培品种,种质资源丰富多彩。在山东未发现芋的野生类型,以栽培品种为主,主要是旱芋类型的多子芋品种。民间不断引进和选育新品种,有利于芋植物资源遗传多样性保护。 (3)根据芋种质的形态学观察以及RAPD分子标记和聚类分析,结果表明:两份食用花茎的红芋类(10号材料产于湖北省,41号从云南省引种到山东省)被聚为同一类型;尽管它与叶用芋类的亲缘关系较近,但从形态上花茎用芋的叶柄细长,红色或绿色,叶片较小,近三角形;而与叶用芋类的叶柄粗壮、叶片较大相比差别较大;由于花茎用芋易抽苔开花,从植物进化分类学的观点来看,应属于芋类的高级进化类型。从花茎用芋的生态分布来看,它适应于高湿度、高海拔的南方地区,而作者将其引种到较 干旱、低海拔的北方地区(山东莱阳),它生长健壮,抽苔开花正常;说明这种进化类 型的适应性较强。从芋的主食器官类型不同考虑,参考芋的形态学、分子标记以及芋 民族植物学民间分类的观点提出:可以考虑将云南红芋一类主食花茎的芋作为花茎用 芋变种伽a厂劲floreSC朗s);与叶用芋变种和球茎用芋变种组成芋种下三个变种的园 艺学分类系统;并进一步充实了芋的亲缘关系演化图和中国芋种下园艺学分类检索 表。请有关学者进一步探讨。 (4)民间对芋的植物崇拜及植物崇拜文化对芋生物多样性保护的影响作用已显得苍 白无力;特别是由于经济的发展和主流文化的影响,植物崇拜文化丢失的速度大大加 剧。进一步探讨了利用传统文化进行现代生物多样性保护的可能性、必要性和可行性。 (5)芋的叶柄、嫩叶、花茎、魁芋、子芋均可食用。在古朴的食芋传统文化中,蕴 含着关于芋植物资源利用和保护丰富的传统知识,并且存在着对芋生物多样性管理和 利用的朴素的科学内涵;传统的食芋文化在中外植物文化中具有重要影响。需要我们 进行深入的挖掘和探讨。 (6)为了减少和防止芋植物资源的损失,依据芋的生物学特性和种群数量的多少, 可以分别采取就地保护、迁地保护和建立种质基因库这三条途径来解决。 (7)芋的开发利用前景广阔,从商品化的角度看,芋头可加工成10种以上不同类型 的食品。提取芋头淀粉,在工业上具有重要的经济价值。开展芋非淀粉多糖以及其它 功能成分的研究与开发将会产生重大的经济效益和社会效益。 本文在芋植物资源研究的基础上,根据灰色系统理论中的灰色局势决策原理,利 用目标赋权获得加权局势决策方法,对2001年和2002年山东芋品种区域化试验结果 进行了分析,综合芋10个主要性状指标,分析列出了各参试品种的优劣次序,结果与 生产实际一致。为芋品种的综合评价提供了一种较为客观的分析方法。 本研究在广泛收集国内外150多份芋资源的基础上,选择了49份有代表性的材料, 进行RAPD分析,从DNA分子水平上反映了芋植物资源丰富的遗传多样性,同时也筛选 出一批对芋属植物进行研究较为适宜的RAPD随机引物序列及优化的PCR程序。利用 尺APD聚类分析技术不仅可验证芋种下己确定的芋资源间的亲缘关系,对尚未确定其分 类地位和来源不明的资源材料的归属问题也可提供分


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