近日，扬州大学园艺与植物保护学院银杏团队王莉教授在Horticulture Research（一区，IF=6.793）和Industrial Crops & Products（一区，IF=5.645）连续发表了两篇题为Rejuvenation increases leaf biomass and flavonoid accumulation in Ginkgo biloba和Integration of morphological, physiological and multi-omics analysis reveals the optimal planting density improving leaf yield and active compound accumulation in Ginkgo biloba的研究论文，并授权专利一项（一种提高银杏叶片品质和采收效率的方法[CN109496656B]）。上述研究探明了截干复幼及高密度栽培技术在提高叶用银杏生物量和类黄酮等药用成分积累中的重要作用，建立了专用银杏采叶圃的高效栽培技术，并进行了示范推广。
银杏叶含有类黄酮、萜内酯等药用有效成分，是治疗心脑血管等疾病的重要原材料，随着人口老龄化，以及对健康的关注，国际市场对银杏叶的需求量越来越大。然而，银杏叶片药用成份含量具有显著的年龄效应，即1-5年生的幼树叶片中类黄酮和萜内酯的含量高，5年以上树龄的叶片中有效成分显著下降，达不到药典标准。年龄效应导致银杏采叶期短、经济效益低。因此，如何建立长期可持续利用的银杏采叶圃，且有效提高采叶圃的产量和质量，是银杏产业发展的亟需解决的瓶颈问题。
为了解决这一问题，银杏研究团队于2015年开始开展截干复幼技术研究，对5年银杏树进行不同高度的截干处理，留干高度分别为10 cm、35 cm、60 cm、85 cm、110 cm。研究发现截干可显著促进树干上隐芽萌发和新枝形成，萌发枝条的叶片叶裂加深，叶裂数显著增加，叶片厚度和叶面积约为对照的2-2.5倍，叶片鲜重与干重达对照组的4-5倍，表明截干处理后，植株呈现幼态特征。连续两年田间测产结果显示，截干次年叶片产量开始大幅度增加。截干处理后的叶片总黄酮醇苷较未截干提高近20%，总萜内酯含量增加30%左右。通过UPLC-MS检测到66个差异代谢物中51个在截干组中显著上调，包括黄酮10种、黄酮醇13种、黄烷酮和儿茶素及其衍生物各4种、花青素5种，表明截干复幼有效增加了银杏叶片中类黄酮等药用成分的积累。
转录组与代谢组关联分析鉴定到GbCHS（Gb_19002）可能作为核心基因参与类黄酮合成，进一步利用遗传转化等实验，确定了GbCHS是银杏类黄酮合成通路中的关键基因。截干后叶片中赤霉素含量明显增加，赤霉素合成和信号通路被激活，且外源喷施GA3可促进GbCHS表达并提高类黄酮含量，表明截干处理内源赤霉素可能参与了植株复幼以及类黄酮的合成。以上研究揭示了截干处理可显著促进银杏植株复幼，改变内源激素水平，从而有效增加叶片生物量和类黄酮等药用物质的积累。本研究的截干复幼技术不仅可用于银杏专用采叶圃的建立，也为其它药用植物的产量和药用成份提高提供了生产技术上的创新方法。
该研究以题为Rejuvenation increases leaf biomass and flavonoid accumulation in Ginkgo biloba发表在Horticulture Research。我院青年教师路兆庚、硕士生朱李奎为论文共同第一作者，我院银杏团队王莉教授、北京林业大学林金星教授为该论文通讯作者。银杏团队博士生陆金凯、硕士生王璐等参与了本项研究。本研究得到了国家重点研发计划、科技部林业重点专项、国家自然科学基金和中央财政林业科技推广示范项目的资助。
此外，银杏团队研究发现适度密植可以提高银杏叶产量和药用有效成分含量。随着种植密度的增大，株高增加，但植株侧枝生长减弱，茎干直径和根系体积变小，过高种植密度（HD）抑制植株生长，但中等密度（MD）对植株生长影响不显著。连续两年测产结果显示，虽然随着栽植密度的增大，单株叶片干鲜重降低，但叶片总产量显著增加，增幅可达60%以上。
尤其，中度密植下叶片中总黄酮、黄酮醇苷含量均显著上升。靶向代谢组学结果同样显示黄酮类、萜类等物质的含量在MD组大多呈现出上升趋势，而在HD组大部分物质含量显著下降，表明适当增大种植密度不仅提高了银杏叶产量还促进了叶片中药用有效成分的积累。进一步鉴定到类黄酮合成途径中关键基因C4H、CHS、CHI在MD组显著上调表达，而在HD组下调表达，相应的该通路上的柚皮素查尔酮、山奈酚、根皮素、二氢槲皮素和表阿夫儿茶精等黄酮类物质在MD中上升，而在HD中下降。上述研究结果表明银杏种植中存在密度阈值，过高密度抑制了类黄酮等物质的合成，而适当提高种植密度可引起代谢通路中功能基因的上调表达促进类黄酮的积累，但其调控的分子机理仍需进一步深入研究。
该研究以题为Integration of morphological, physiological and multi-omics analysis reveals the optimal planting density improving leaf yield and active compound accumulation in Ginkgo biloba 发表在Industrial Crops & Products。博士生陆金凯为论文的第一作者，我院王莉教授为论文的通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、科技部林业重点专项、国家自然科学基金和中央财政林业科技推广示范项目的资助。
以上研究成果已在江苏、湖北、辽宁、陕西等地推广应用，建立了国内首个专用银杏采叶圃，为叶用银杏产业创新发展起到了推动作用。
文章链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhab018
https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114055
日期：2022-04-11
