山豆根組培快繁及栽培技術研究進展

劉 波,支永明,唐 虎,桂鏡富

(貴州省黔西南州農(nóng)業(yè)科學研究所,貴州興義 562400)

■專題綜述

山豆根組培快繁及栽培技術研究進展

劉 波,支永明,唐 虎,桂鏡富

(貴州省黔西南州農(nóng)業(yè)科學研究所,貴州興義 562400)

山豆根是我國常用的中藥材,臨床應用廣泛。近來年,山豆根藥材的需求量不斷增加,導致其野生資源瀕臨枯竭,為搶救這一中藥資源,國內不少科研工作者和科研機構開展山豆根的組織培養(yǎng)研究,并取得一些進展。文章對山豆根快速繁殖及栽培技術的研究進展進行綜述,為山豆根資源的保護、利用、野生馴化及工廠化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

山豆根;快速繁殖;栽培技術

山豆根為豆科植物越南槐(Sophora tonkinensisGagnep.)的干燥根及根莖。別名：山大豆根、黃結(《經(jīng)驗方》)、苦豆根(《中藥材手冊》)[1]。原植物廣豆根又名：柔枝槐;處方名：豆根、山豆根、廣豆根、南豆根、北豆根、苦豆根。主要分布于我國的西南地區(qū)的貴州、廣西、廣東、江西、云南等地,此外,在越南也有分布[2]。山豆根多生于陽光充足的丘陵、石灰?guī)r及石縫中。其為我國的傳統(tǒng)中藥,早在北宋(公元973 -974)成書的《開寶本草》中就有記載,2005年版的《中華人民共和國藥典》將越南槐(Sophora tonkinensisGagnep.)作為中藥材廣豆根的正品收載,主要的功能是清熱解毒、消腫利咽等[3]。目前已從山豆根中分離提取得到生物堿類成分21種,黃酮類成分17種,被認為具有抗病毒、細胞毒活性、抗炎和抗心率失常等多方面的藥理活性[4-7]。

由于山豆根資源的日益枯竭和人們對山豆根需求的不斷增大,其研究和生產(chǎn)受到了極為廣泛的關注,近年來在國內外發(fā)表了很多相關論著,內容涉及了快繁、大田栽培、化學成分、藥用機理等諸多方面。根據(jù)近年來的文獻信息,對山豆根快速繁殖以及栽培技術研究的進展做一簡要的總結和評價,以供有關方面的參考。

1 山豆根快速繁殖研究

1.1 種苗的快速繁殖

目前,山豆根人工栽培的種苗主要來自于組織培養(yǎng)技術,通過組織培養(yǎng)條件的優(yōu)化以獲得再生植株。一般通過組織培養(yǎng)再生山豆根植株的途徑有2種：種子→愈傷組織→叢生芽→生根苗;莖段→愈傷組織→叢生芽→生根苗。山豆根的組培快繁研究主要集中在以下幾個方面[9-13]。

1.1.1 外植體的選擇

在山豆根的組培中,外植體的選擇至關重要。一般情況下,同一植株的不同部位的外植體,其生理年齡不同,內源激素含量也不同,其離體器官發(fā)生的能力也不盡相同。此外,因植株各部位生長情況不同,其自然環(huán)境裸露的時間也不同,外植體體表內外攜帶的微生物數(shù)量也有差異。研究發(fā)現(xiàn)山豆根越幼嫩的部位污染率越低;上部帶腋芽莖段的外植體污染率較低,且分化能力強,適合進行離體培養(yǎng),同時,不同季節(jié)取材對山豆根外植體污染率的影響也不同。試驗發(fā)現(xiàn),于春季選擇山豆根帶腋芽莖段培養(yǎng),可獲得污染率相對較低,分化率相對較高,在生長期和休眠期采樣會因污染率、分化率、褐化率等多種原因而導致培養(yǎng)得不到預期的效果[8]。

1.1.2 滅菌條件的選擇

由于山豆根屬多年生灌木,其嫩莖密被柔毛,其外植體的消毒存在一定的難度,研究發(fā)現(xiàn)山豆根外植體在相同的75 %酒精處理時間下,污染率隨滅菌時間的增長而不斷降低,死亡率也隨之上升,用0.1%升汞+吐溫80處理8min和10 min,都能取得較好的滅菌效果。覃文流等將山豆根種子置于0.1%升汞溶液浸泡消毒10 min,在超凈工作臺上用無菌水浸洗4次,每次浸洗2min,播種于MS培養(yǎng)基上,發(fā)芽率高達92%[8,11]。

1.1.3 基本培養(yǎng)基的選擇

山豆根組培養(yǎng)中常用的培養(yǎng)基是MS、1/2MS、改良MS (NH4NO3減半)、B5、改良B5(KNO3減半)等?；九囵B(yǎng)基對試管苗的有效繁殖系數(shù)影響差異較大,B5、改良B5和改良MS培養(yǎng)基均有較好的增殖效果,有效繁殖系數(shù)均在4.0以上,而且這3種培養(yǎng)基的氮鹽含量均較低,對山豆根品種的離體培養(yǎng)均表現(xiàn)出明顯的促進增殖作用[10],而黃曉紅認為MS、B5較為適合山豆根外植體腋芽的誘導,可能與山豆根外植體在初代培養(yǎng)時的鹽分濃度的要求較高,即其腋芽的分化需要鹽分的刺激和促進[8]。

1.1.4 激素與添加物

在植物組織培養(yǎng)中,基本培養(yǎng)基是組織培養(yǎng)的主要基質,外源激素是植物外植體不定芽分化的重要因素。由于植物種類不同,其生物學特性、遺傳習性都有所差異,在離體培養(yǎng)過程中所需要的營養(yǎng)成分和對外源激素的要求也不相同。研究表明6-BA對山豆根離體繁殖有著重要的調節(jié)作用,其在一定范圍能不僅能促進叢生芽增殖還能促進不定芽的伸長,當濃度超過2.0mg/L,不利于叢生芽增殖和莖的伸長,玻璃化現(xiàn)象比較嚴重[10],KT作為細胞分裂素也能對山豆根繼代增殖起到一定的調節(jié)作用,隨著KT濃度的不斷增加,山豆根繼代芽的增值率、增殖倍數(shù)也呈現(xiàn)出先升后降的變化趨勢,高濃度的KT有抑制山豆根不定芽的分化和生長[8]。在分析各因子對叢生芽的增殖和生長影響重要性上：6-BA＞NAA＞IBA,增值率主要受6-BA濃度的影響,且添加低濃度的生長素有利于叢生芽的增殖和生長,但當生長素濃度增大呈先升后降的趨勢[8,13]。

一般認為在培養(yǎng)基中加入天然添加物(如土豆汁、香蕉汁、椰汁、蘋果汁、綠豆汁等)對山豆根幼苗的生長和根系的發(fā)育有促進作用。黃曉紅在培養(yǎng)基中加入椰乳,山豆根繼代增殖倍數(shù)顯著提高[8]。實際上,不同的天然添加物中所含的有效成分和作用機理至今尚不清楚,但適當掌握其用量要比加入人工生長調節(jié)劑要好的多,而且天然添加劑價格經(jīng)濟實惠,便于規(guī)?；a(chǎn)使用。

1.1.4 其他影響因素

1.1.4.1 培養(yǎng)條件

除了外植體、基礎培養(yǎng)基、激素以及天然添加物的影響外,光照、溫度、PH值等也會影響山豆根的增殖、分化和生根。

山豆根組織培養(yǎng)常用的溫度26±2℃,光照強度1500～2000 lx,光照時間12 h/d,空氣濕度為70%～85%[8,11,13]。

1.1.4.2 碳含量

在山豆根培養(yǎng)基中加入適量的活性炭是有必要的,它可以除去瓊脂中的毒性物質或培養(yǎng)物中產(chǎn)生的芳香族代謝產(chǎn)物,以防止組織褐變,并刺激其增殖,但過高的活性炭含量可吸附培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質,使培養(yǎng)物營養(yǎng)不足,生長受阻。此外,在培養(yǎng)基中調整蔗糖的含量能明顯促進組培苗的復壯,但蔗糖濃度過高時會導致山豆根組培苗的葉偏細長,略微彎曲,長勢不佳[8]。

1.1.4.3 培養(yǎng)基的p H值

用于山豆根組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基,經(jīng)高溫高壓消毒以及培養(yǎng)物在培養(yǎng)過程中的代謝也會改變p H值,進而會影響到培養(yǎng)物的生長。山豆根對p H的要求比較苛刻,一般用于山豆根組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基p H在5.8～6.0之間[8,10,13]。

1.1.4.3 繼代周期

不同的繼代周期對山豆根的繼代增值有不同的影響,其整體變化趨勢是先增大后減小。繼代周期過短和過長都會對山豆根的繼代增值不利,前者可能是因為組培苗復壯時間不夠,后者可能是由于生長高峰期已過或培養(yǎng)基中營養(yǎng)不足所致[8,10]。

1.2 栽培技術

1.2.1 組培苗的選擇

組培苗在培養(yǎng)過程中,要不斷地淘汰瘦弱的苗,種子繁殖的組培苗,其繁殖代數(shù)最好在4代內,而莖段繁殖的代數(shù)也需控制在6代以內,否則會使組培苗衰老、退化,進而降低了移栽的成活率[8,11,12]。

1.2.2 組培苗移栽

組培苗在培養(yǎng)室內培養(yǎng)所處的環(huán)境是人為控制的理想化環(huán)境,煉苗過程是它從異養(yǎng)到自養(yǎng)適應外界的溫度和光照的過程,從而提高組培苗移栽大田后的生存能力。在煉苗過程中應盡可能提供與實驗室相接近的條件,逐漸開放培養(yǎng)瓶瓶口,讓組培苗慢慢與外界接觸,不斷提高組培苗適應外界環(huán)境的能力。煉苗時間過短,組培苗環(huán)境的驟變會導致葉片出現(xiàn)卷曲、發(fā)黃、干枯等癥狀,而煉苗時間過長,培養(yǎng)基受雜菌污染嚴重,部分幼苗移栽時,根部會出現(xiàn)易折斷、腐爛等癥狀[]。

1.2.3 移栽基質的選擇

移栽成活率是決定組培快繁技術是否取得成功的關鍵,基質的選擇是決定植株成活的關鍵因素。山豆根是多年生藥用植物,入藥部位又是根部。所以應選擇土層深厚、質地疏松、排水良好、光照充足的栽培基質。不同基質對山豆根組培苗后期生長存在一定的影響,以珍珠巖+泥炭作為移栽基質的山豆根組培苗在后期生長中,植株高度明顯高于珍珠巖+黃沙+泥炭、泥炭+黃沙、珍珠巖+黃沙等基質,也有文獻報道采用菜園土+菌渣(1：1)為基質,移栽成活率高達80 %以上,移栽于排水良好并經(jīng)過消毒的沙床上,成活率達90 %[8,11]。

由于山豆根對生長環(huán)境要求較為苛刻,隨著移栽時間的延長,選用不同的基質都存在成活率下降的問題,所以選擇能控制溫濕度、通風及光照的大棚對提高山豆根的成活率很有必要[11]。

1.2.4 田間管理

山豆根幼苗期生長比較緩慢,而且種植株距疏,容易生長雜草,每年4月份、7～8月份和11月份各除草1次。種植后每年施兩次復合肥,每株25g,第1次在3～4月份除草后施肥,第2次在秋季9月份[9,12]。

1.2.5 病蟲害防治

山豆根主要有兩種病害：根腐病、白絹病。根腐病在發(fā)病初期可以用百菌清兌水500～800倍灌根。白絹病在發(fā)病初期可以用多菌靈兌水800倍灌根或噴霧。

山豆根主要蟲害有4種：蛀莖螟、豆莢螟、紅蜘蛛、蚧殼蟲。蛀莖螟可用敵百蟲兌水800倍噴霧或從蛀口灌入,豆莢螟可用敵百蟲兌水800～1200倍噴霧,紅蜘蛛可用吡蟲啉1 200～1500倍噴霧,蚧殼蟲克勇敵敵畏兌水1 200～1 500倍噴霧[9,12]。

2 展 望

山豆根具有很高的藥用價值,近20年來,國內外學者從中發(fā)現(xiàn)了很多化學成分,除了生物堿和黃酮外,還有皂角、多糖、微量元素等。山豆根的市場需求不斷增大,全年藥廠銷量在800 t左右,供求出現(xiàn)矛盾局面,自上世紀80年代中期廣西開展重要普查時起至本世紀初,山豆根主要供醫(yī)療單位配方用藥及一些中成藥的生產(chǎn)原料用,而當時年均銷量只有30～35 t之間,但是,自2003年以后,國內開始有廠家以山豆根提取氧化苦參堿用于生產(chǎn)抗腫瘤新藥后,市上銷量便明顯增多,并迅速遞增,2007年銷量達2850 t,在5年間年均增加量為210 t,比2002年前年平均銷量最高1 800 t,升幅達58.3%。年均增長11.7%,而目前市場的銷量仍未能滿足需求[14,15]。因此開展山豆根引種馴化栽培技術的研究對生產(chǎn)發(fā)展擁有較好的應用前景,但從已有的研究看,山豆根的組培苗根部所含的苦參堿和氧化苦參堿的含量略低于實生苗,但在相同的時間內,用植物組織培養(yǎng)方式所獲得的山豆根生物量遠大于以種子繁殖的方式,可彌補其生物堿含量略低的劣勢[8,16],目前山豆根在組織快繁技術上雖取得較大的進展,也能成功培育出大量的試管苗,并進行大面的大田栽培,但是關于山豆根組織快繁技術方面的報道還很少,說明其快繁技術研究方面還存在一些瓶頸有待突破,比如從自然界篩選生物堿含量高的山豆根進行快繁體系的建立,山豆根繼代過程中,隨著培養(yǎng)的時間增長,激素和營養(yǎng)物質的增多,內生菌造成的污染問題,繼代材料分化能力和生長能力下降問題,玻璃化、褐化問題等。因此,建立山豆根種質資源基因庫,保護瀕臨枯竭的山豆根資源,在全國范圍內建立穩(wěn)定的無性快繁體系,從而提高人工山豆根資源的產(chǎn)量,從而滿足人們的需求。

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Recent Progress of Rapid Propagation and Cultivation Technique of Sophora tonkinensis Gapnep

LIU Bo,ZHI Yong-ming,TANG Hu,GUI Jing-fu
(Oianxinan Academy of Agricultural Sciences,Xinyi,Guizhou 562400,China)

Sophora tonkinensisGapnep.has been used as a valuable medicinal herb in China for a long time.Recently,the demand ofSophora tonkinensisGapnep.keeps growing,which already caused the wild resources to dry up.In order to protect the resources of traditional medicinal herb in China,research and production of this medicinal plant have made significant progress. The present attempts to make a brief view,based on domestic and foreign document information to provide reference for the protection,utilization,wild domestication,modern scale production ofSophora tonkinensisGapnep.

Sophora tonkinensisGapnep.;apid propagation;cultivation technique

2014-10-10

黔西南州科技計劃項目(2013-67)：山豆根資源調查及引種馴化技術研究

劉 波(1986-),男,研究實習員,從事微生物研究工作。