巴戟天的组织培养与栽培技术研究进展

1、巴戟天的组织培养与栽培技术研究进展摘要: 概述了通过组织培养技术再生巴戟天完整植株的影响因素，包括外植体种类、消毒程序、培养基、培养条件等，以及巴戟天高产栽培的主要技术及其研究成果，并提出巴戟天组织培养技术现存的问题和今后的发展方向。关键词：巴戟天；组织培养；栽培；研究进展Abstract：Summarizes by tissue culture technology regeneration morinda officinalis complete plant influencing factors, including the followed body type, disinfectio

2、n procedures, culture medium, culture conditions, as well as morinda officinalis high yield cultivation technique and the main research results, and put forward the morinda officinalis tissue culture technology existing problems and the future direction of development.Key words：Morinda officinalis；t

3、issue culture；cultivation；research progress巴戟天为茜草科（Rubiaceae）巴戟天属多年生攀援性木质藤本，别名巴戟、巴吉、鸡肠风，以肉质根入药，是我国著名的“四大南药”之一，其主要化学成分为蒽醌类化合物、糖类、有机酸类、氨基酸类、环烯醚萜类以及人体所必须的微量元素，味甘、辛，性微温，具有补肾壮阳、强筋骨、祛风湿的功效，在临床上主要用于治疗阳痿遗精，宫冷不孕，月经不调，少腹冷痛，风湿痹痛，筋骨痿软等症1。随着现代医学技术的不断发展以及对巴戟天开发不断深入，巴戟天的应用范围不断扩大，市场需求量逐年增加。由于长期的滥采滥挖，巴戟天野生资源受到较大的破坏，

4、而巴戟天栽培种的产量和质量不能满足市场的需要。巴戟天组织培养是有效可行的无性繁殖途径，不仅具有繁殖快，不受场地、季节和环境条件限制等诸多优点，也克服了扦插繁殖速度慢、难生根、繁殖率低的缺点2。为了使我国巴戟天的生产及质量满足市场及人们生活的需求，同时保护野生资源不再被肆意采挖而导致珍贵种质资源的流失，以优良种质快速繁殖为目的，筛选出具优良性状的巴戟天优良单株，如产药部位产量高，有效成分含量高的巴戟天单株，并以此作为组培快繁的材料，对巴戟天进行组培快繁研究，为保护巴戟天野生种质资源及巴戟天的苗木工厂化育苗提供技术支撑，从而促进巴戟天中药材的现代化进程，具有重要的现实意义3。本文综述近年来巴戟天组

5、织培养快繁和栽培技术的研究进展，并对其存在的问题和进一步研究的方向进行探讨，为进一步做好巴戟天的规范化种植（GAP）和深入研究与开发利用巴戟天资源提供参考。1 巴戟天组织培养1.1 外植体的选择与处理不同种类的植物以及同种植物不同的器官对诱导条件的反应是有差异的，有的部位诱导成功率高，而有的部位很难脱分化；有时，即使脱分化，再分化频率也很低，或者只分化出芽而不长根，或者只长根不长芽4。因此，外植体的取材和处理是组织培养成功与否的关键。不同植物用于诱导培养的外植体的选材和处理也不尽相同。常选用的外植体有：根、须根、茎、块茎、鳞茎、球茎、芽、子叶、叶片、叶柄、鳞片、花蕾、花序、花芽、花瓣、花药、花

6、丝、子房、果肉、果实、原生质体、珠芽等植物体的各个部位。目前为止，巴戟天进行过离体培养的有6种外植体，包括茎段、茎尖、叶片、果实、腋芽、顶芽等。1.1.1 外植体选择的季节何宗明等5通过对2008年4月、7月、8月、10月不同月份采取的当年生巴戟天带芽茎段外植体研究发现，在酷暑难耐的7月至8月，光照最强，空气较干燥，植物中促进生长的内源激素含量最高，外植体污染率较低，其成活率高于4、10月份。张敏6也对2008年4月、7月、8月、10月不同月份采取的当年生巴戟天茎段外植体研究发现，在7月至8月，气温高、光照最强，空气较干燥，外植体的污染率及褐化率均较低，成活率高，均高于4、10月份，其中7月成

7、活率高于8月份，故采集巴戟天外植体的最佳月份为7月。张敏还对阴雨天、晴天08：00-10：00、晴天14：00-15：00、连续3天及以上无雨的14：00-15：00不同天气采取的当年生巴戟天茎段外植体研究发现，连续3天及以上无雨的14：00-15：00取茎段外植体培养，污染率最低，为4889，成活率也最高，达到4889。可见巴戟天组培快繁外植体宜在7月连续3天及以上无雨的14：00-15：00取材。1.1.2 外植体的消毒处理外植体表面的灭菌中常用的消毒剂使用方法有：单一消毒剂灭菌、联合消毒剂灭菌、混合消毒剂灭菌和联合与混合并用。张敏等比较了单一消毒剂灭菌和联合消毒剂灭菌的消毒效果，发现0.

8、1升汞和2次氯酸钠联合使用的消毒效果最优6。原因可能是复合使用消毒剂可以减少损伤大的升汞消毒时间而增加低浓度低损伤不易残留的次氯酸钠消毒时间，既降低污染率又降低褐化率，从而减少损伤提高成活率7。外植体的消毒处理程序大致相同，其流程如下：巴戟天外植体用洗洁精或5%洗衣粉漂洗5min流水冲洗25h用滤纸吸去多余的水分移入超净工作台不同的消毒处理方案置于灭菌培养皿中切小段(长0.51.5cm，带有1个腋芽或顶芽，切除药液接触过的伤口)接种诱导培养5-6,9-12。1.2 培养基及培养条件筛选培养基是外植体生长的营养基础，是植物离体培养成功与否的重要因素。不同植物所使用的培养基有所差别。常用的培养基有

9、MS、B5、White、Heller、ER、Nitsch、NT等。此外，激素、碳源、光照、温度、气体状况、季节、pH值等因素对培养也有较大的影响8。1.2.1 基本培养基的筛选贺红9等以MT培养基为基本培养基，附加不同浓度的BA和NAA组成不同的培养基，观察巴戟天不同外植体茎尖、带节茎培养的出芽率，带节茎出芽率最高，达97.5%，茎尖次之，为76.2%。黄宁珍10等以巴戟天的顶芽及嫩茎节为外植体，以MS为基本培养基，通过添加不同的激素种类及激素浓度的配比，建立了巴戟天的组培快繁体系。陈伟11等以巴戟天苗的叶片、茎尖、茎段为外植体，通过诱导出不定芽进行快速繁殖，该实验所用基本培养基为MS培养基，

10、得到了95的不定芽诱导率与85的生根率，说明MS培养基适用于巴戟天的组培。林美珍12等以巴戟天幼嫩种子中的胚为外植体进行组织培养，所用基本培养基为MS，可见巴戟天组培大多数以MS为基本培养基。1.2.2 植物生长调节物质的筛选基本培养基能保证培养物的生存与最低生理活动，但只有配合使用适当的外源生长调节剂，才能诱导细胞分裂、愈伤组织生长以及芽、根的分化等。植物生长调节剂是由人工合成的、在植物体内具有生理活性的、以较小的剂量可起到较大的调节效能的化合物13。一般认为，生长素和细胞分裂素的浓度是器官分化和植株生长的重要条件14。巴戟天组织培养常常用到的生长素有NAA、IBA、2，4D等。为了调节细胞

11、分裂，细胞分化和形成，生长素时常需和细胞分裂素联用，有时为了诱导生根也加入微量的赤霉素15。有关植物生长调节物质在巴戟天组织培养快繁中的应用见表1。表1 巴戟天快繁采用的培养基及植物生长调节物质外植体诱导形成的器官或组织适宜的培养基和植物生长调节物质配比器官或组织诱导率/%文献茎段嫩芽离体胚不定芽不定根愈伤不定芽不定根愈伤不定芽-1BA-1-1IBA-1-1NAA-1-1IBA-1NAA1/2MSMS-1IBA-1-1BA-1-12,4-D+0.7 mg.L-1-1GA3-1-1BA+1.0 mg.L-1GA3-1-1NAAMS+2.0mg.L-12,4-D+0.5mg.L-16-BAMS+1

12、.0mg.L-16-BA97.574.99580.01008510086.710086.784.674.034.4961110961110161617171212从表1可以看出，目前巴戟天组培快繁采用的外植体主要是茎段，嫩叶和离体胚，在不同培养基和生长调节物质的调节下，同一外植体可以诱导出不同的器官或组织，而不同的外植体也可以诱导出相同的器官或组织。其中，嫩芽和离体胚经过诱导均可得到愈伤组织，但嫩芽诱导率最高，达86.7%，是诱导愈伤组织的理想外植体材料。茎段，嫩芽和离体胚均可作为诱导不定芽的外植体，但茎段和嫩芽的诱导率较高-1-12,4-D+0.7 mg.L-1-1GA3（赤霉酸）中不定芽诱

13、导率最高达100%，主要是因为培养基中加了GA3，而GA3促进植物的生长发育，主要是通过细胞数目的增加和细胞的伸长18。从茎段和嫩芽诱导不定根的诱导率可以看出，不添加任何生长调节剂的1/2MS培养基的诱导效果最好达到100%，有关机制有待进一步研究。 1.2.3 糖种类与浓度糖的种类和用量是植物组织培养能否成功的重要因素之一，不仅作为碳源影响培养物的营养状况，而且在某些情况下还会影响器官分化。一般巴戟天外植体离体培养基中加入浓度为3%的蔗糖19，这是因为蔗糖不仅作为碳源影响到培养物的营养状况，而且在某些情况下还会影响到细胞的分化，而木质部成分的分化，特别是管胞分子的分化形成，往往是器官发生的先

14、决条件20。1.2.4 酸碱度（pH）培养基的酸碱度对外植体的生长没有直接影响，但存在一定的间接影响，通常培养基pH值以5.06.2为适宜。合适的pH值不仅有益于外植体生长，而且有助于培养基凝固，当pH值高于6.5时，培养基会变硬；低于5.0时，琼脂不能很好地凝固。巴戟天外植体在pH值5.86.2时生长良好。1.2.5 温度、湿度、光照强度和光周期不同光照强度、光周期及温度条件对植物组织培养有显著影响。巴戟天外植体愈伤组织的诱导、继代和不定芽的分化等在温度为(25±1)、湿度7080、光照强度为2000lx、光照时间12h/d时均生长良好6,21。2 巴戟天栽培技术 陈震等根据多年来

15、中药材的科研和广大药农的生产经验总结出中药材栽培技术的4个主要特点：中药材的种类多，主要依靠栽培的中药材约有250多种；中药材栽培技术的复杂性：有些中药材要求严格的生态环境；中药材的药用部位不同，栽培技术也不同；共生和寄生类药材有比较特殊的栽培方法；不同种类药材的繁殖方法也有许多不同；中药材生产既要重产量也要重质量，重点要发展道地药材，以保证治疗；中药材产后加工也是不可忽视的一环，要严格遵守操作规程，确保质量要求，并做到丰产又丰收22。根和根茎类药用植物的栽培应抓住四大环境要素（温度、光照、水、土壤）和三个生理调控（主根与侧根、地上部与地下部、营养生长与生殖生长）的要点，采取相应的技术措施，以

16、使根和根茎类药用植物达到高产优质的目的23。李爱平研究发现影响巴戟天生长发育的主要因素有荫蔽度、土壤质地、温度、湿度、坡位、坡向和种植密度，并得出巴戟天宜生长在疏松、深厚、具有肥性的PH为5.67.0的灰化红土壤中，最适宜的生长温度在2025，最适宜的湿度在25一30，种植密度为2000株为宜24。2.1 选地苗地一般选择在缓坡地或山坡下较为平坦的地方。除去杂草及灌木层、留林木层以保持适当的荫蔽，深翻松土,使充分风化后起垅。种植地宜选择2030度的坡地,阳光充足南面或东南面的山坡疏林下，要求土层深厚肥沃、腐殖质丰富、新开垦的红、黄砂壤土25。2.2 繁殖方法过去巴戟天繁殖方法多是采用多节藤蔓作

17、插条进行扦插繁殖，陆善旦采用巴戟天单节藤蔓扦插育苗取得成功，并介绍了此方法26。韩德聪等用三十烷醇、吲哚丁酸、萘乙酸三种不同浓度植物激素处理巴戟插条后，发现其成活率均有不同程度的提高27。卫锡锦等通过对比扦插育苗、种子育苗、激素处理、弓形棚地膜覆盖实验研究发现，种子繁殖比扦插繁殖具有较大的优越性，用IAA和NAA处理巴戟天插条，能促进生根，其中以5001000ppm的NAA蘸根处理效最好，弓形棚地膜覆盖，增加了温湿度，为种子的萌发生长,擂条的成活生根，创造了一个良好的小环境，使其成苗率提高，是巴戟天育苗的一种有效方法28。赵胜德等经过多年考查与试验，介绍了种子繁殖方法，也认为巴戟天改用种子繁殖

18、较好，可以相对缩短巴戟天商品种植的周期，提高巴戟天的产量及质量29。目前，国内学者关于组织培养方面有较多研究30，但是仅限于大田里生长的巴戟天带节茎段或茎芽直接做为外植体进行快速繁殖，而茎段容易被细菌和真菌菌丝寄生，难以做到彻底消毒，故影响到再生的成活率。2.3 病虫害防治巴戟天的病害有茎基腐病、根结线虫病、煤烟病等；虫害有蚜虫、蓟马、蚧壳虫等。茎基腐病发病初期，可用1:3的石灰、草木灰混合撒施，或用80%代森锌500倍液喷雾，每隔710天喷1次，连续23次；发现根结线虫病的植株连根拔掉烧毁，用3呋喃丹颗粒剂进行土壤处理，每667m2用量1.5kg。春夏季是蚜虫、蓟马、蚧壳虫盛发期，可用40氧

19、化乐果乳剂1000倍液或50马拉硫磷800倍液防治31。2.4 采收与加工巴戟天种后第56年就可采收。采收期在秋季，因为这时根内积存有丰富的营养物质，加工成品质优。采挖时宜将植株周围50cm深的土挖松扒开，不伤其根。挖取根部，洗净泥土，除去须根,晒至六、七成干，轻轻捶扁，将粗条者切成913cm长的段，中细条者切成610cm长的段，晒至六七成干，待根质柔软时，用木捶轻轻捶扁，但切勿打烂或使皮肉碎裂，按商品要求切成24寸的小段，按粗细分级后分别晒至足干，即成商品。以肉质粗壮、心木细、色紫红、无杂物者为佳。老产区常用开水泡烫或蒸约半小时后才晒，则色更紫，质更软，品质更好。3 巴戟天组织培养过程中存在

20、问题在植物组织培养过程中，常发生褐变、污染、玻璃化现象三大难题，严重影响了组织培养材料的正常发育，给组织培养带来了一定的困难32。目前已在巴戟天组培快繁方面取得了较大进展，但仍存在一些问题，主要包括以下几个方面：(1)由细菌和真菌造成的污染问题；(2)由外植体的生理状态、基因型、外植体大小及取材时间、外植体消毒方式、培养基配方、光照强度或者植物生长调节剂使用不当等引起的褐化现象；(3)在培养过程中组织结构发育畸形、玻璃化现象；(4)长期离体培养，细胞易发生不良变异，产物的合成能力下降或损失；(5)脱毒研究和检查方法尚待完善；在今后的研究中，应在以下几个方面做深入研究：(1)从优化培养条件和改善

21、培养方法入手，进一步优化植株再生程序，防止外植体和愈伤组织褐化、试管苗的玻璃化和生根苗叶片的黄化及脱落，提高试管苗生根率和缩短生根时间；(2)利用基因工程技术，培育优良新品种；(3)通过将外源基因转入，定向修饰目的性状或化合物，使其具有某种抗性或提高其有效成分的合成量，从而获得更高的经济效益；总之，巴戟天集多种药用价值和保健功效于一身，具有广阔的开发前景，有必要对巴戟天组织培养进行更深入的研究，以有利于人类更好地开发利用巴戟天资源。纵观巴戟天研究现状，今后巴戟天栽培研究的目标是：(1)良种的多样化及合理配置；(2)水肥调控技术及不同立地条件下不同栽植方式的巴戟天高效栽培技术研究；(3)生态调控

22、下的病虫害综合防治技术研究及预测预报体系的构建；(4)巴戟天生产技术标准的完善和推广。参考文献：1 国家药典委员会编.中华人民共和国药典S.2010年版一部.北京:化学工业出版社,75-76.2 吴安湘, 金晓玲, 熊芳. 珍稀濒危植物组织培养研究进展J. 西北植物学报，2006，26(1): 211-2163 徐鸿华, 詹若挺, 广东中药材生产的规范化、产业化建设J. 世界科学技术-中药现代化, 2003. 5(2): 50-54.4 曹孜义等. 实用植物组织培养技术教程M. 兰州: 甘肃科学技术出版社, 2002.5 何宗明等, 巴戟天优良材料茎段组织培养污染率控制方法J. 安徽农学通报,

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