药用植物艾的种质资源与栽培技术

摘    要：药用植物艾为多年生草本或略成半灌木状植物，大宗药材，全草入药，具有温经止血、散寒止痛、祛湿止痒、镇咳平喘、抗过敏、降血脂、增强免疫活性、抑菌消炎等功效，药用价值极高。此外，艾叶提取物还广泛应用于日化用品、香水等行业，市场前景广阔。艾在我国分布广泛，蕲艾、北艾、祁艾、海艾为传统“四大名艾”，近些年中医药和大健康产业飞速发展，艾产业也逐步壮大，但艾种质资源、栽培技术等研究起步较晚，存在品种选育滞后、种质混杂、田间管理粗放、品质良莠不齐等问题。本综述综合分析了艾种质资源、栽培技术的研究进展，并提出进一步研究建议，以期为今后艾产业发展和相关标准制定提供参考。

关键词:艾;种质资源;栽培技术;道地性;品质;

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“冰台”、“灸草”，为菊科蒿属植物，主要分布于中国、韩国、蒙古和日本，有“草中钻石”之美誉(孙建等, 2016)。艾叶散发清香，药用成分包括挥发油、黄酮、有机酸、多糖等，具有温经止血、散寒止痛、祛湿止痒、镇咳平喘、抗过敏、降血脂、增强免疫活性、抑菌消炎等功效，被广泛的应用于医药、消毒剂、动物饲料、驱虫剂、化妆品、香水等各行业(李涵等, 2022, 蕲艾的现代研究进展, 中药材, 45(3): 765-769)。艾叶粉碎后得艾绒，可制艾条用于艾灸，将灸疗热量作用于体表的某些穴位或部位，调节经络和内脏器官的功能，从而治疗疾病(Xu et al., 2018)。此外，艾种子的乙醇提取物对胃癌细胞MGC-803具有显著的抑制作用(薛贵民等, 2022)；艾分离出的异绿原酸A对多科属的杂草消除效果显著 (Chen et al., 2022b)。

近些年，大健康产业发展迅速，中医药也迎来大发展，艾市场需求量激增，人工栽培艾逐步代替野生艾进入市场，艾种植也由零散、粗放的形式向规模化、产业化发展。优良的艾品种和高效的栽培技术是保证艾药用安全与经济效益的前提，因此，做好艾种质创新及栽培技术研究势在必行。本文主要综述了艾道地性研究，种质资源的调查、收集、鉴定、利用，栽培技术现状及产业发展存在的问题，以期为艾生产技术发展及相关标准制定提供支撑。

1艾种质资源研究

1.1艾基原植物及道地性研究

艾的药用最早记载于《神农本草经》，在我国不同地区，除了菊科植物艾外，还有23种蒿属植物被当作艾叶使用(表1)，《中华人民共和国药典(2020版)》规定中药艾叶为菊科植物艾的干燥叶(国家药典委员会, 2020)，李时珍的《本草纲目》中记载的蕲艾也为菊科植物艾。在日本、韩国的药典中，也把山地蒿和魁蒿当作艾的基原植物(胡吉清, 2016)。结合典籍文献，艾的基原植物因地域不同存在一定差异，这通常与当地文化传承、植被分布类型有关。现阶段艾研究应以《中国药典》规定为准，建立标准化、高效化的艾产业体系，同时，对具有相似药用价值的近缘植物也需开展研究，以丰富某些药用成分的来源。

表1艾与其替代品(肖培根, 2002) 

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

湖北省蕲春县、河南省汤阴县、河北省安国市、浙江省四明山为传统的艾道地产区，自明代成化年间以来，医家以蕲艾为道地药材。《中国药典(2020版)》(国家药典委员会, 2020)规定，药用艾叶干燥品桉油精含量不得低于0.050%，龙脑含量不得低于0.020%，无道地产区说明及品种鉴别。目前，四明、安国、汤阴的艾栽培与加工发展有限，取而代之的是南阳、明光等新产区，艾产品品质佳，出口多国，并获得了国家地理标志认证，而蕲春地区艾产业仍属国内领军(图1)。出现这种情况可能有以下几点原因：原产区长期栽培过程中未能进行品种选育，未形成优势种质资源；全球气候变化，艾适生区域变化；原有道地产区随着城镇化进程推进使得可种植艾耕地减少；现代精细化栽培技术普及，“因地制宜”种植作物实现性增强。

图1 国内艾主要道地产区[GS京(2022)1061号]  

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

注: 汤阴北艾, 蕲春蕲艾, 安国祁艾, 宁波海艾为传统“四大名艾”; 北艾, 蕲艾、南阳艾、明光艾、任丘仙艾(祁艾范畴)为国家地理标志品牌；汝阳甪里艾为国家农业部农产品地理标志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艾种质资源调查与种质资源库的构建

中国是全球范围内艾生长的最适生态区，湖北、河南、安徽、四川、湖南为国内艾生长的最适生态区(徐燃等, 2020)。湖北省艾自然科技资源库是全国首个艾自然科技资源库，现保存有除青海、新疆、西藏等地区外国内艾的主要种质资源，保存形式包括照片、标本、DNA样本等。研究者通过对不同地区的艾进行ISSR标记发现，艾栽培种质与野生种质遗传背景差异较小，遗传特性随纬度表现为递进式遗传扩散，河南南部居群的遗传多样性最为丰富(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艾种质资源的鉴定

蒿属植物世界约300余种，我国有186种，艾与其近缘蒿属植物形态相似，植株形态学鉴别较困难，制成干燥品后更是难以区分，不法商贩常借此鱼目混珠，安全问题突出。罗丹丹等(2021)采用“电镜扫描+荧光显微镜观测”技术结合艾叶表皮毛特征、黄酮类成分显色反应有效鉴别了艾与同系植物宽叶山蒿；Mei等(2016)利用ITS2片段作为艾DNA条形码，有效识别艾与混伪品。

艾在我国分布广泛，遗传多态性丰富。许兰杰等(2022)基于田间调查数据，指出宛艾的变异系数达16.95%~160.71%，遗传多样性指数达0.53~1.58。陈昌婕等(2021b; 2021c; 2021d)做了100个种源艾的对比，筛选出了株高、茎径、枯叶高、托叶、叶基对称度、基部叶裂深度、第二对叶裂深度、叶尖形状、叶片产量共9个关键的表型性状，并用UPLC、GC-MS等技术分析了挥发性组分、黄酮和酚酸类组分的差异，指出了不同种源的艾存在较大的品质差异。李超等(2021a)从矿物元素角度分析了75个种源的艾，得出安国与蕲春艾品质综合评价较高，其余种源艾品质存在一定差异。同类研究还有很多，得出的结论不尽相同。可见，艾的表型性状、基因型、药用品质与产区关系密切，是适应特定环境的结果。张英等(2019)将MNP标记技术应用于艾，精准鉴定了不同来源艾的种源地；李超等(2022)以“多种光谱信号预处理+多种模式识别”的方式鉴别了72份艾叶的产地，准确率达100%。产区可追溯抓住了源头，可有效避免“以次充好”的现象出现。不同的艾产区生产，则需根据艾表现出的特点适时制作不同产品，如挥发性成分含量高则制作精油抑菌类产品，出绒率高则制作艾灸类产品。文献中常见的艾叶品质评价指标见表2。

此外，艾的叶绿体基因组、全基因组研究也日渐深入。Chen等(2022a)研究指出艾叶绿体基因组大小约为151 Kb，共114个基因，包括82个蛋白质编码基因、28个tRNA基因和4个rRNA基因；Miao 等(2022)首次报道了艾染色体水平的基因组组装，揭示了艾是具有34条染色体的异源四倍体，分析了艾内参与萜类、黄酮类化合物生物合成途径的基因。此类研究为探索艾与近缘蒿属植物的鉴定、进化、育种、功能基因组学等提供了科学支撑。

表2 艾品质评价的主要指标 

Table 2 Main Indexes of Quality Evaluation of Artemisia argyi

1.4 艾种质资源的利用

艾优良品种选育是艾资源开发利用的源头，从公开报道的经农艺及品质性状鉴定的艾种质资源资料来看，我国艾品种选育工作开展较晚，艾品种多是以道地产区命名，如蕲艾、宛艾等，栽培种质也较为混乱，多以野生种质驯化而来，厂家加工的艾原材料来源更是不定，野生的、栽培的均有，导致艾产品品质不一，效果不一。随着国家对中药产业日益重视，艾品种选育取得一些突破(表3)，选育技术主要是系统选育，而与现代技术相结合的诱变育种、杂交育种、分子标记育种技术在艾研究中鲜见应用，目标性状基因挖掘、药用成分合成相关通路研究匮乏。

表3 我国现有艾品种情况 

Table 3 Current Varieties of Artemisia argyi in China

2艾的栽培技术

2.1中国艾栽培概况

中药材的栽培以药用成分为核心，难度较大。80年代以来国内外逐步开展了多种中药材栽培研究，艾由于易于生长，易于繁殖等特点，其栽培技术研究普遍不受重视，多借鉴粗放管理的传统经验。但随着市场需求量大增，以南阳、蕲春为核心，全国艾栽培面积迅速扩大(表4)，河南、湖北、河北、湖南、四川、安徽、江西、陕西、甘肃、宁夏等地均成功引种栽培，南阳市是目前全国最大的艾种植、加工中心，有“世界艾乡”的美誉，多个艾产业园在建。蕲春艾今年提出“五改两促”，建立了新的种植模式，在蕲艾规模化种植和提质增效方面更进一步。

表4 目前我国艾主要产区和产业年产值情况 (中华人民共和国农业农村部) 

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 艾优质种苗培育

根状茎繁殖和组织培养繁殖均是可靠的艾繁殖渠道。艾的组织培养主要以茎段为外植体，MS为基本培养基，初代和生根培养的常用激素为6-BA、IAA，增殖系数可达8~15倍，移栽成活率在90%以上(杨莹, 2016)，由于艾表层被有大量绒毛，组织培养启动阶段污染大，费时费工，难以大规模开展，但可以小规模实验室用于科研，为分子生物学研究奠定基础。根状茎繁殖是取艾地下根状茎截成带芽孢小段种植的方法(图2)，材料易获取、成本低、操作简单、成活率高、避免了性状分离，是艾繁殖最常用的方法。繁育的艾种苗可参考蕲艾种苗等级标准分类管理(表5)(陈昌婕等, 2021a)。

表5 艾种苗等级标准(陈昌婕等, 2021a) 

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

图2 根状茎繁殖的幼苗  

Fig. 2 Seedlings propagated by rhizomes

2.3 艾播期及栽培模式

艾根状茎繁殖播期以冬植为佳。适当延长生长周期，利于艾的生长发育，可获得更高的出绒率及药用成分。艾的栽培模式以平地种植、宽畦平作、起垄栽培为主，在南阳、蕲春、汤阴等主产区因地制宜均起到了积极的作用，且起垄栽培效果相对更佳。研究表明，起垄栽培模式各影响因素中，垄向对艾品质影响较小；垄宽与出绒率关系密切，以60~80 cm为最适；双行垄作的模式则更易高质稳产(陈昌婕等, 2020)。

2.4种植密度

种植密度可调整单位面积内个体与群体的关系，保证通风透光，达到作物稳质高产的目的。艾的种植密度因地域不同而有所变化(表6)。蕲艾的种植密度显著影响艾的农艺性状，改变出绒率和药用成分，适宜种植密度为28000株/667 m2左右(马琳等, 2020)。

表6不同栽培标准中的艾种植密度

Table 6 Planting Density of Artemisia argyi in Different Cultivation Standards

2.5 艾施肥研究

施肥是改善艾品质、产量最直接、最有效的方法之一。现阶段艾施肥研究对象以蕲艾为主，在最新的基于最小数据集的蕲艾栽培地区土壤肥力研究中发现，蕲艾主产区土地需多施氮、钾肥，适当配施镁、钙肥及有机肥(马琳等, 2022)。而蕲艾栽培研究中，施肥量与栽培目标有关：施氮肥时，以叶片产量为目标，则施氮建议量为170 kg·hm-2；以收获艾绒为目标，则施氮建议量为144 kg·hm-2；以提取挥发性组分为目标，则施氮建议量为180 kg·hm-2；以提取酚酸类及黄酮类组分为目标，则施氮建议量为60-120 kg·hm-2(马琳等, 2021b)。施磷肥时，新植艾每公顷施180 kg P2O5较好，2年生艾则每公顷施120 kg P2O5较好(陈昌婕等, 2021e)。施钾肥时，每公顷120-180 kg较适宜(陈昌婕等, 2022)。有机肥与化肥配施以17%-33%的比例为佳(马琳等, 2021a)。适当的施肥可显著促进艾生长发育，提高品质、产量，施用量过多不仅栽培效果不理想，还会造成资源浪费。而蒲锐等(2019)分析了日照长短、土壤水分、土壤pH、土壤有机质、施化肥与否等环境因素对蕲艾出绒率、挥发油、黄酮、有机酸、鞣质等含量的调控，建议蕲艾种植环境应保证光照、水分充足，避免化肥施用。从以上研究可看出，艾施肥研究还处于起步阶段，栽培营养需求、品质调控方面研究不足。艾生长旺盛期在3~5月，采收期集中在暑期，每个阶段干物质积累、矿物营养分布、抗逆生理变化是施肥的重要参考依据，仍待进一步完善。

2.6艾采收与贮藏研究

艾株高超过80 cm即达到采收标准，晴天采收。研究表明：艾叶最佳采收期为6月上旬或端午节前后，挥发油各组分含量在端午节前后达到最高值，总黄酮含量的最高值在6月上旬，鞣质含量变化不大，采收期显著影响着艾根系土壤酶活性，土壤酶活性与艾品质评价关系密切(罗国庆, 2021)。艾叶采收后需要及时贴地面清除残枝败叶及艾茬，以利于艾新芽长出，一年可采收2-3茬，但采收茬次过多，会导致根状茎纤弱，不利于次年艾的高质稳产，且后续茬次采收的艾的药用品质表现出不同程度的下降(武娟, 2020)。也有研究得出，蕲艾的二茬艾出绒率高于头茬艾，这可能与气候、叶龄有关；两茬次艾叶桉油精含量差异不明显，二茬艾的侧柏酮、D-樟脑等毒性成分含量及黄酮、酚酸类组分含量较高(袁卫东等, 2021)。采收后的艾先摊放地中进行3~4 d晾晒，待茎叶水分含量在15%以下时打包入库贮藏，贮藏期间保证通风良好、阴凉干燥，注意防霉、防潮、防蛀虫。蕲艾采收后利用塑料薄膜封藏，艾叶色泽三年内无明显变化，也无蛀虫出现(孙建, 2016)，适于推广。

3 艾产业发展建议

艾是我国传统大宗药材，一年2~4收，种植门槛较低，市场空间大，带农成效高。但艾与粮食油料作物不同，随着市场需求波动，经济效益存在较大波动，好的艾品质是应对市场变化的第一条防线，这与种质资源开发利用、高效栽培技术密不可分。

3.1深入艾种质资源的开发利用

我国适宜艾生长，仅河南省艾野生面积就超6万余公顷，遗传多样性丰富，科学地开发艾种质资源，对艾品种选育、艾资源保护意义重大。目前，由于艾适应性强、开发成本和技术含量相对不高，艾的品种选育相对滞后，栽培上常采集野生种质直接种植，造成了品质不一、种质混杂的情况，解决这种情况最好的办法就是选育出适合各地区栽培的优良艾品种，从种源便开始进行栽培生产上的统一管理。艾在植物分类学中属菊科蒿属艾组真艾系，此系有艾、滇南艾、湘赣艾、宽叶山蒿4个种，在已有资料记载中，这四个物种均可药用，具备相似的部分药用活性成分，亲缘关系近，但又存在各自的特点。适度的开发同系植物可与艾研究互补，使得某些药用成分来源多元化，亦可在某些艾大规模栽培不便利而适合同系植物生长的地区开展同系植物替代研究，以在一定程度上满足当地的需求。此外，部分蒿属植物仅从外观辨别难度大，在栽培生产上常混入艾中使用，鉴于此，深入种质资源鉴定研究，建立完善、成本相对低廉、易操作的艾种质资源鉴定体系也是十分必要的。艾的药用部位叶片具有丰富的表型，仅南阳地区就有4种，不同表型艾叶的药用品质差异显著(李超等, 2021b)。表型性状是基因型与环境共同作用的结果，是种质资源的直观表现。中草药表观基因组学主要研究方向为全基因组水平的DNA甲基化和非编码RNA调控，可有效揭示中草药药用成分、药理作用与表观遗传修饰的关系。艾的基因组学研究已涉及全基因组、叶绿体基因组、转录组等领域，但表观遗传学研究目前尚未发现文献报道，亟待开展相关研究，为艾种质资源开发利用、定向育种提供更全面的科学指导。

3.2进一步系统化艾栽培技术研究

长期以来，艾的栽培生产较为粗放，田间管理方式不统一，品种杂乱，缺乏系统的栽培研究，产量、质量均不稳定。目前，我国艾栽培技术研究已涉及栽培模式、施肥、种植密度等方面，研究地点主要在湖北省蕲春县，是针对当地实际情况的研究。但我国艾的道地产区除蕲春外还有南阳、安国、汤阴、汝阳等，也有很多地区逐步发展艾栽培，这些广大地区与湖北蕲春县的环境、生态、土壤、地理等诸多因素上均存在显著差异，但栽培研究相当缺乏，不利于当地艾栽培的开展，这可能导致艾叶品质、产量的变化较大，进而影响当地艾产业和国内艾药用安全。因此，艾栽培技术研究还有很长的路要走，需与国家中药材质量标准及GAP要求结合起来，紧抓种植源头，建立起适合各道地产区的一系列栽培标准。

作者贡献

杨迪、谷绪国、赵一帆完成本综述的数据收集和论文初稿的撰写；侯小改，宋程威，侯典云，付国占对本项目的设计和构思进行指导，并修改完善论文。全体作者都已阅读并同意最终的文本。

致谢

本研究由河南省中药材产业技术体系 [2022-24]和洛阳市乡村振兴专项(2101099A)共同资助。

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