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金线莲种苗繁育及栽培模式研究现状与展望

金线莲种苗繁育及栽培模式研究现状与展望作者:邵清松叶申怡周爱存王红珍张爱莲徐建伟来源:《中国中药杂志》2016年第02期[摘要]实地考察福建、浙江、江西、台湾、广西、云南等金线莲生产种植基地,查阅相关文献,对金线莲基原植物及主要栽培类型、种苗繁育技术、栽培模式的研究现状进行了较为系统的报道。

种苗繁育方式主要包括种子无菌培养、离体快繁、人工种子以及生物反应器扩繁,栽培模式主要包括设施栽培、林下仿野生栽培、盆栽等模式。

最后结合自身研究对金线莲生产过程中存在的一些问题进行了探讨,为金线莲产业发展与提升提供参考。

[关键词]金线莲;基原植物;栽培类型;种苗繁育;栽培模式金线莲为珍稀名贵中药材,来源于兰科Orchidaceae开唇兰属Anoectochilus,其性平,味甘,具有清热凉血、除湿解毒等功效,主要用于治疗急慢性肝炎、糖尿病等症,享有“药王”的美称,广泛应用于医药、保健、美容及饮用品等诸多方面心。

现代研究表明,金线莲中含有多糖、黄酮、有机酸、甾体化合物、生物碱、多种微量元素等化学成分,具有增强免疫、抗肝损伤、降血糖、抗氧化等药理活性,以金线莲为主要原料的中成药,如复方金线莲胶囊、金线莲喷雾剂等,已在临床上用于相关疾病的治疗,由于金线莲自然繁殖率低,对生态环境要求严格,适应性较差,加之人工过度采挖,使得野生资源锐减《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)将其列入附录Ⅱ的保护物种,《国家重点保护野生植物名录》(第二批)将其列为二级保护植物,近年来国内外市场对金线莲需求量不断上升,市场缺口逐年加大,供需矛盾异常突出,因此人工种植的规模迅速扩大。

本文通过查阅相关文献,实地考察国内金线莲生产企业并结合自身研究成果,对种苗繁育及人工栽培模式进行综述,以期为金线莲产业化生产与发展提供参考依据,1 基原植物及主要栽培类型金线莲分布于亚洲热带和亚热带地区,主要有中国、日本、印度、斯里兰卡、尼泊尔及东南亚各国,在我国主要分布于福建、浙江、江西、广东、广西、云南、台湾等省区,其中以闽、浙、赣为主产地。

金线莲主要基原植物为金线兰A.roxburghhii,此外台湾银线兰A.formosanus、恒春银线兰A.koshunensis以及滇越金线兰A.chapaensis也作金线莲药材使用。

金线莲不同基原植物野外生境相似,分布于常绿阔叶林的沟边、石壁以及土质松散的潮湿地带。

金线兰和滇越金线兰叶片表面具金红色有绢丝光泽的网脉,金线兰叶片为卵圆形或卵形,背面淡紫红色,滇越金线兰叶片为偏斜的卵形,背面淡绿色;滇越金线兰的花期早于金线兰,金线兰地理分布区域较广,而滇越金线兰主要分布于云南屏边地区。

台湾银线兰和恒春银线兰叶片表面具白色的网脉,台湾银线兰花不甚张开,倒置(唇瓣位于下方),子房扭转,恒春银线兰花张开,不倒置(唇瓣位于上方),子房不扭转;恒春银线兰的花期早于台湾银线兰,台湾银线兰和恒春银线兰主要分布于台湾地区,近年来福建、浙江、江西等地开始引种(表1)。

金线兰人工栽培的种源来自于野生资源,品系混杂,产量与内在品质不稳定,严重影响着药材的质量,选育出产量高、质量稳定、适应性强的优良品种是发展金线莲产业的重要基础。

根据叶片形状和茎杆颜色,金线兰经过长期不断的人工选择,目前形成3个主要栽培类型分别为尖叶红杆金线兰、尖叶绿杆金线兰、圆叶红杆金线兰。

尖叶红杆金线兰叶片狭长,叶端较尖或微凸,表面呈绒毛状黑紫色,背面淡红色,茎肉质,红色。

尖叶绿杆金线兰叶片狭长,叶端较尖或微凸,表面呈绒毛状黑紫色,背面淡红色,茎肉质,淡绿色。

圆叶红杆金线兰叶片呈椭圆形或近圆形,叶端钝圆,表面暗紫色,背面淡紫红色,茎肉质,淡红色。

2 种苗繁育技术金线莲基原植物蒴果长卵形,褐色,内含有大量的种子,种子极为细小,由未成熟的椭圆形胚及种皮细胞构成,只有在真菌共生情况下,才能促进种子萌发,但发芽率很低。

而以传统的分根和扦插方式繁殖,则需时长且繁殖倍数不高,很难形成规模。

金线莲基原植物种苗繁育技术研究始于20世纪80年代,目前主要有种子无菌培养、离体快繁、人工种子以及生物反应器扩繁等几种形式。

2.1 种子无菌培养金线莲基原植物种子无菌培养,一般采集未开裂的成熟蒴果,自来水冲洗干净后,用75%乙醇棉擦拭果皮,再置10%次氯酸钠溶液中浸泡10~12min,用无菌水冲洗5~6次,然后用解剖针将消毒后的蒴果纵向剖成两半,镊子夹取少量种子,洒入培养基中,种子萌发形成原球茎后,原球茎可以直接发育成幼苗,也可以由原球茎产生愈伤组织,再由愈伤组织发育成类原球茎而分化成幼苗。

一般情况下,种子接种在培养基上1~2周后,种子吸水膨大,种胚突破种皮,出现表皮毛,4~5周时,可见白色原球茎,并于部分原球茎顶端出现分生组织,6周后,原球茎继续生长,表皮毛数量和长度也相应增加,并开始出现第1片叶的形态,持续至10~12周,形成具有1~2片小叶的幼苗。

周伟香等对种子萌发、原球茎增殖和分化进行研究,发现种子萌发最适条件为光照12h·d-1,光照强度为1000~15001x,温度(23±2)℃,液体悬浮培养的转速为60r·min-1,培养基为1/4MS+NAA0.1~0.5mg·L~+蔗糖20g·L-1;原球茎增殖最佳培养基为改良KC+6-BA2.0mg·L-1+NAA1.5mg·L-1+KT0.2mg·L-1,原球茎分化最佳培养基为改良KC+6-BA1.0mg.L-1+NAA0.5mg·L-1。

罗安雄等考察了不同培养基对金线兰幼苗生长的影响,发现幼苗生长适宜培养基为1/2MS+NAA1.0mg·L-1+6-BA2.0mg·L-1。

何荆洲等比较培养基成分、激素组合以及添加物对金线兰无菌播种膨大率及萌发率的影响,结果表明,种子在WPM培养基上的膨大萌发率最高;适当添加NAA和有机物对种子的膨大萌发有促进作用,此外授粉类型对金线兰种子萌发影响较大,异株异花授粉所得的种子的萌发率最高,种子的萌发率随冷藏时间的延长而降低,使用次氯酸钠浸泡后的种子与对照相比,其萌发率无明显差异。

2.2 离体快繁影响金线莲基原植物离体快繁的因素比较多,如外植体的选择、基本培养基、激素成分及含量、有机添加物、光照、温度等。

江建铭等比较了茎上段(具茎尖)、茎中段和茎下段(匍匐茎段)等外植体材料对不定芽诱导的影响,发现以不含顶芽和长根的中间段茎节为外植体平均芽增殖率最高,杨玉红等以金线兰根状茎、幼茎、叶片和离体胚为外植体诱导愈伤组织,结果表明,根状茎和幼茎作为外植体更易诱导形成愈伤组织,冯亦平等也发现叶片愈伤组织诱导率极低,且分化周期长,后期不易形成不定芽,茎片诱导率较高,且培养周期较短。

张福生和郭顺星采用SPSS正交设计研究6-BA,NAA对茎尖与茎段生长及分化的影响,发现6-BA和NAA之间存在较强的交互效应。

李艳冬等研究表明,一定浓度的NAA有利于芽的萌发,并有利于芽体萌发后的生长,过高浓度的NAA则对芽的萌发明显起到抑制作用,随着BA浓度的提高,芽的增殖数逐渐增加,但是当BA的浓度超过一定范围后,虽然增殖的芽体数较多,但是芽体瘦弱,不利于成苗培养。

王建明等发现培养基中适当添加有机物如香蕉汁、蛋白胨对于增殖及壮苗有促进作用。

金线兰离体快繁过程中,在芽诱导和继代增殖前期用微光培养,有利于芽的分化,在增殖后期适当增强光照,会使芽体较粗壮,生根过程中加强光照,能使植株粗壮,提高苗的质量。

组培室温度在23℃左右时植株长势良好,当温度超过28℃或低于18℃时,其生长受抑制,而温度超过35℃时,植株发生死亡。

Zhang等建立了金线兰种苗规模化快繁技术体系,以带节茎段为外植体,培养条件为光照14h·d-1(40μmol·m-2·s-1),温度(23±2)℃,诱导培养基为1/2MS+6-BA1.5mg·L-1,增殖培养基为1/2MS+6BA3.0mg·L-1+Kn1.0mg·L-1+NAA0.5mg·L-1,生根培养基为1/2MS+NAA0.6mg·L-1+IBA0.3mg·L-1+香蕉汁100g·L-1。

何碧珠等通过萌发的芽体上的茎尖和茎段分别诱导愈伤组织和原球茎,建立金线兰的无菌培养体系,筛选出茎段诱导芽体萌发、茎尖诱导原球茎、原球茎继代增殖、愈伤组织诱导丛生芽、丛生芽继代增殖以及幼苗生根培养最适宜培养基配方,刘润东等3L对组培苗和野生植株的营养成分进行比较,结果表明,组培苗的含水量、维生素C、粗蛋白、粗脂肪含量高于野生植株,而野生植株灰分和总糖分含量高于组培苗,此外金线莲不同基原植物由于生理特性不同,在相同的培养条件下,生长情况存在差异,因此其诱导培养基,增殖培养基以及生根培养基各有不同。

2.3 人工种子利用组织培养虽然能在一定程度上解决金线莲基原植物种苗快繁问题,但组培苗生产周期长、成本高、移栽驯化过程长。

通过人工种子技术,将离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织包埋在含有营养物质和具有保护功能的外壳内,为金线莲基原植物种苗产业化生产提供一条新的途径。

张明生等通过液体悬浮培养建立金线兰原球茎悬浮系,并以原球茎为人工种子的繁殖体,考察人工种皮基质、人工胚乳组分、贮藏条件、萌发基质等对人工种子萌发率和成苗率的影响,结果表明,以4%海藻酸钠+2%CaCl+2%壳聚糖为人工种皮基质,1/2MS液体培养基+0.2mg·L-1NAA+0.1mg·L-1GA3+0.5mg·L-1BA+0.4mg·L-1青霉素+0.3%多菌灵粉剂+0.2%苯甲酸钠+1.0%蔗糖+1.0%活性炭作为人工胚乳成分制作的人工种子,其萌发率和成苗率最高,利用原球茎制成的人工种子体积小,繁殖速度快,运输与保存方便,还能够进行机械化播种,但是人工种子要真正进入商业市场,还需解决制备成本过高,包埋材料配方优化等问题。

2.4 生物反应器扩繁近年来,利用生物反应器开展金线莲基原植物种苗扩繁研究,可以减少传统固体培养的成本和劳动力强度,同时占用培养室的面积相对较小。

吴荣哲将丛生芽置于含有花宝(20:20:20)1.0g·L-1+花宝(6.5:4.5:19.0)1.0g·L-1,蛋白胨2.0g.L-1,蔗糖3%和活性炭0.5g·L-1的球形生物反应器中,比较凝胶培养基与不同生物反应器(浸没式、接触式和潮汐式)培养的台湾银线莲丛生芽的生长情况,发现当外植体数目在60~90个、通气量为0.06wm时,接触式生物反应器中,植株生长良好,实现种苗扩繁。

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