珠子參根莖發(fā)育特性及其切段繁殖的研究

趙新禮 張馨

摘要[目的] 研究珠子參根莖的發(fā)育規(guī)律，探索根莖繁殖的方法。[方法]通過(guò)對(duì)珠子參種子萌發(fā)過(guò)程和栽培植株生長(zhǎng)期內(nèi)根莖切片的觀察，研究其根莖發(fā)生發(fā)育的規(guī)律；采用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理根莖切段，探索其根莖繁殖的方法。[結(jié)果]營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)根莖是單軸分枝的主桿，生殖生長(zhǎng)時(shí)根莖成為合軸分枝式的側(cè)枝。用50和100 mg/L的赤霉素（GA3）溶液、40和80 mg/L的6-芐胺腺嘌呤（6-BA）溶液均可使珠子參根莖的切段形成更新芽，但以40 mg/L 6-BA的處理為優(yōu)，80 mg/L 6-BA的處理次之。[結(jié)論]該研究對(duì)珠子參規(guī)范化栽培措施的制訂具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 珠子參；根莖；發(fā)育特性；切斷繁殖；植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑

中圖分類號(hào) S567.5+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）02-0153-03

Abstract[Objective] To study the root and rhizome development law of Panax japonicus var.major， explore the method of rhizome propagation.[Method] The seed germination process and the cultivated plant growth in the rhizome sections were observed to study the development rule of the root and rhizome of Panax japonicus var.major.The rhizome segments were processed with plant growth regulator， the rhizome cutting propagation method was explored.

[Result] Rhizome is the main rod in monopodial branching during vegetative growth， while in reproductive growth， it becomes axis in sympodial branching.The rhizome segments were processed with 50 mg/L and 100 mg/L Gibberellin 3 solution （GA3）， 40 and 80 mg/L 6benzylamine adenine solution（6BA）， which can promote bud regeneration of the rhizome cuttings.

The treatment of 40 mg/L 6BA was optimal， the treatment of 80 mg/L 6BA was suboptimal.[Conclusion] This study provides a reference value for formulating standardized cultivation measures of Panax japonicus var.major.

Key words Panax japonicus var.major； Rhizome；Developmental characteristics；Cutting propagation；Plant growth regulator

珠子參（panax japonicus var.major）為五加科人參屬的瀕危藥用植物[1]，其根狀莖入藥為珠子參，地上部分入藥稱參葉，均為傳統(tǒng)中藥。珠子參的自然結(jié)實(shí)率低，種子采收困難，種胚為后熟類型，休眠期長(zhǎng)，且種子繁殖所形成的1～2年生苗長(zhǎng)勢(shì)弱，參葉產(chǎn)量極低。野生珠子參根狀莖呈串珠狀，由十?dāng)?shù)節(jié)組成，每個(gè)節(jié)上多有休眠芽存在，若能使它恢復(fù)萌動(dòng)能力，進(jìn)行根莖切段繁殖，將成為提高繁殖系數(shù)和參葉產(chǎn)量的一種有效途徑。珠子參根莖既是進(jìn)行繁殖的重要材料，也是藥用的重要部位，學(xué)者們對(duì)其化學(xué)成分和藥理作用已有較多研究[2-4] ，對(duì)其生物學(xué)特性和規(guī)范化栽培技術(shù)也有研究[5-9] ， 但尚未見(jiàn)到對(duì)珠子參根莖發(fā)育規(guī)律及根莖切段繁殖方法研究的報(bào)道。筆者通過(guò)對(duì)珠子參種子萌發(fā)過(guò)程和栽培植株生長(zhǎng)期內(nèi)根莖切片的觀察，研究其根莖發(fā)生發(fā)育的規(guī)律；采用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理根莖切段，探索其根莖繁殖的方法。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)地設(shè)在陜西省鎮(zhèn)坪縣。以野生珠子參根狀莖為繁殖材料，栽植密度25 cm×20 cm。搭棚遮陰，透光率30%。珠子參根莖發(fā)育觀察選用栽培植株和種子為試驗(yàn)材料。

根莖切段繁殖材料取自野生珠子參不帶更新芽的根狀莖，將其切成一節(jié)一段和兩節(jié)一段，進(jìn)行植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理試驗(yàn)。

1.2 方法 觀察栽培植株根莖形態(tài)變化，并定時(shí)切取尖端固定。切片材料用FAA固定，石蠟切片，切片厚度8～12 μm，番紅固綠染色。將采集的種子進(jìn)行沙藏層積處理，待種子解除休眠后在10 ℃下萌發(fā)觀察根的變化。

9 月5 日將根莖切段先用500 倍80%多菌靈液浸泡處理1 h，取出控干根莖表面水分，再分別用水、赤霉素（GA3）50 mg/L、GA3 100 mg/L、6-芐胺腺嘌呤（6-BA） 40 mg/L、6-BA 80 mg/L溶液浸泡24 h，取出用水沖去根莖表面浮著的藥液，沙藏。每7 d觀察1次，于10 月15 日取出統(tǒng)計(jì)更新芽形成數(shù)，并每組隨機(jī)抽取30 個(gè)根段統(tǒng)計(jì)芽的生長(zhǎng)情況，后全部移栽于大田，第2年6 月5 日調(diào)查出苗情況。每個(gè)處理500 個(gè)根段左右。

2 結(jié)果與分析

2.1 根及根系的形成

將成熟種子在15 ℃下沙藏160 d后再轉(zhuǎn)入5 ℃低溫處理60 d即開(kāi)始裂口，將已裂口種子置于10 ℃培養(yǎng)5 d開(kāi)始萌發(fā)。胚根先伸出種皮，4 d長(zhǎng)至 3～5 mm時(shí)出現(xiàn)根毛，這時(shí)胚軸全部隨根伸出，可見(jiàn)子葉基部、上部仍在胚乳中吸收營(yíng)養(yǎng)。8～10 d后胚根長(zhǎng)5～10 mm，幼葉亦被拖出并伸向地面。隨后地上葉生長(zhǎng)較快，根長(zhǎng)1.0～1.5 cm時(shí)地上葉2.0～2.5 cm，無(wú)側(cè)根；根長(zhǎng)2～3 cm時(shí)出現(xiàn)側(cè)根，以后數(shù)目漸增，并沿與主根呈銳角的方向斜伸。若主根頂端受破壞時(shí)，在其稍偏上處可接連生出多條側(cè)根來(lái)。成年植株未見(jiàn)直根系，而在橫走根莖膨大處生出數(shù)條不定根，構(gòu)成疏散的須根系。

2.2 根莖的形態(tài)及其發(fā)展

根莖橫走，呈串珠狀，一般8～10 節(jié)，多的達(dá)15～17 節(jié)，最長(zhǎng)可達(dá)40 cm。膨大部分呈不規(guī)則球形或略呈紡錘形，直徑5～45 mm；細(xì)長(zhǎng)節(jié)間直徑3～5 mm，長(zhǎng)2～7 cm。莖葉倒苗后至出苗期間，根莖頂端是一個(gè)略膨大的芽。5 月中下旬，莖葉完全展開(kāi)后幼根莖也開(kāi)始伸長(zhǎng)，這樣便在蘆處留下了較膨大的部分。8 月中旬，地上莖葉枯萎倒苗，幼根莖長(zhǎng)2～7 cm，并在頂端又形成一個(gè)新的芽。次年春該芽又萌發(fā)，再形成一個(gè)膨大的部分，如此下去，根莖每年伸長(zhǎng)一節(jié)并形成一個(gè)膨大，不斷伸長(zhǎng)，同時(shí)，在膨大處具有次生生長(zhǎng)能力，使膨大部分再增大。這樣串珠狀根莖便形成并不斷發(fā)展。

2.3 胚中的根莖

在種胚后熟末期的縱切片中，可見(jiàn)胚芽原基向遠(yuǎn)離幼葉一側(cè)偏斜形成一個(gè)約7 μm的小凸起，即是最早根莖的基礎(chǔ)——根莖原基。種子萌發(fā)時(shí)根莖原基隨之伸長(zhǎng)并在頂端開(kāi)始分化而成為幼根基。當(dāng)苗高約5 cm時(shí)，幼根莖長(zhǎng)5 mm，直徑0.8～1.0 mm，細(xì)弱。

2.4 更新芽分化及根莖的發(fā)生

2.4.1 未開(kāi)花植株。

5 月20 日前后地上莖葉完全展開(kāi)時(shí)，剖開(kāi)不開(kāi)花植株的根莖，芽鱗已枯萎，幼根莖開(kāi)始橫向伸長(zhǎng)。幼根莖頂端鈍尖，長(zhǎng)1～5 mm時(shí)其縱切面可見(jiàn)0.14 mm×0.13 mm最外層兩片幼鱗葉完全套合而成兩層，組織已分化。向內(nèi)是從一側(cè)伸出長(zhǎng)約20 μm彎曲狀的葉原基，其細(xì)胞著色略深但組織沒(méi)有分化。最中心是半圓形著色最深的頂端原分生組織。同期的有些材料可見(jiàn)葉原基呈帽狀蓋在半圓形的原分生組織上面。5 d之后根莖頂端稍鈍，并可見(jiàn)分化痕跡，長(zhǎng)5～8 mm，縱切片可見(jiàn)外鱗葉已拉開(kāi)，細(xì)胞著色更淺，外鱗葉表皮下木栓形成層已開(kāi)始活動(dòng)；葉原基長(zhǎng)約26 μm；原分生組織增高；但也有的材料葉原基仍為帽狀。再過(guò)5 d后，根莖端圓鈍，頂端分化明顯，長(zhǎng)8～12 mm，縱切片可見(jiàn)鱗葉外層已有3～4 層木栓組織，葉原基長(zhǎng)約63 μm，在頂端形成一細(xì)棒狀——小葉原基；其旁一高26 μm的凸起為根莖原基，分生組織轉(zhuǎn)至凸起端部，并在頂端一側(cè)已存在長(zhǎng)約10 μm的下一代鱗葉原基，彎曲狀在前方，另一側(cè)亦略高出，準(zhǔn)備形成另一個(gè)鱗葉。8 月中下旬地上莖葉變黃近枯萎時(shí)，根莖伸長(zhǎng)停止，頂端的芽已發(fā)育完全。解剖鏡下可見(jiàn)最外兩片相對(duì)而生的鱗葉頂部套合起保護(hù)作用，向內(nèi)1、2 片幼葉拳卷，高約2.5 mm；幼根莖高約1.2 mm，頂端已有所分化，位于芽的最中間；縱切片可見(jiàn)最外表皮已全被周皮所代替，鱗葉細(xì)胞著色很淺，細(xì)胞間隙明顯，在原形成層處有1～2 個(gè)分泌道，而微管組織不發(fā)達(dá)；向內(nèi)可見(jiàn)幼葉柄已開(kāi)始有組織分化，上部可見(jiàn)許多葉片的橫切片已見(jiàn)原形成層，幼根莖基部也已著色不均勻，頂端兩側(cè)各一片向內(nèi)彎曲的鱗葉原基，大小略有區(qū)別，大的有包住小的之趨勢(shì)。節(jié)以下根莖組織已分化成為初生構(gòu)造，在最基部已可見(jiàn)維管形成層活動(dòng)。

珠子參第1節(jié)根莖是胚芽的延伸，以后每節(jié)根莖在芽的分化中發(fā)生，當(dāng)芽萌發(fā)時(shí)開(kāi)始生長(zhǎng)伸長(zhǎng)，同時(shí)其頂端又重新孕育分化新的芽和新的根莖。與一般種子植物莖的生長(zhǎng)類似，但又有其獨(dú)特性。在一個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)頂端只形成2 或3 次凸起，且間期不均勻。芽形成過(guò)程中在地上莖葉形成之后，頂端原分生組織伸長(zhǎng)一段，然后其一側(cè)產(chǎn)生凸起——外鱗葉原基，接著幾乎不伸長(zhǎng)便又在另一側(cè)形成第2個(gè)凸起——內(nèi)鱗葉原基，這就構(gòu)成了芽中的幼根莖；次年春芽萌發(fā)，幼根莖伸長(zhǎng)，頂端繼續(xù)分化，出現(xiàn)與地上莖葉有關(guān)的凸起，后頂端分生組織再伸長(zhǎng)開(kāi)始下一個(gè)生長(zhǎng)周期。K.伊稍[10]認(rèn)為葉原基在頂端分生組織周圍發(fā)生的位置與莖上的葉序有相關(guān)關(guān)系。珠子參根莖頂端這種分化方式也是與它的葉序相關(guān)的。在根莖頂端上只有2片保護(hù)芽的鱗葉存在，故而也只有分化鱗葉原基，且兩葉間幾乎沒(méi)有間隙，這與兩鱗葉共同保護(hù)一個(gè)芽的作用相關(guān)。2片鱗葉是先后發(fā)生的，應(yīng)包括2個(gè)節(jié)，沒(méi)有節(jié)間是其對(duì)功能的適應(yīng)，所以珠子參膨大部位是由2個(gè)蓮座狀的節(jié)構(gòu)成的。

2.4.2 開(kāi)花植株。

當(dāng)植株有2～3 批葉子時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)，這時(shí)芽的分化方式有所改變，在6 月初某些縱切片可見(jiàn)，幼葉原基頂端兩側(cè)形成2個(gè)均等的小葉原基，中間形成扁圓形花序原基。7 月初縱切片可見(jiàn)小幼葉已形成，花序原基仍未分化，根莖原基頂端在分化出兩片鱗葉原基以后，兩側(cè)同時(shí)又均等形成2個(gè)凸起——輪生的葉原基。8 月上旬前后，芽發(fā)育完全；鱗葉內(nèi)3～4枚輪生拳卷狀的幼葉，長(zhǎng)約2 mm，中間包著幼小花序；幼根莖高約1.5 mm，頂端似有分化，位于芽的中央；該芽萌發(fā)時(shí)輪生幼葉隨花葶抽出地面，幼根莖伸長(zhǎng)并繼續(xù)分化形成新芽，但頂端無(wú)分生組織，不再分化形成新的根莖原基，而是周圍4枚輪生幼葉，其余全部成為花序原基；而由鱗葉內(nèi)休眠的腋芽發(fā)育成新的根莖。8月中旬芽發(fā)育完成；解剖可見(jiàn)，鱗葉內(nèi)4枚拳卷的幼葉輪生，中間包著的小花序較大，高約3 mm，位于芽的中央，幾乎占據(jù)芽?jī)?nèi)所有空間；幼根莖僅為一凸起，位于內(nèi)鱗葉基部；該芽萌發(fā)時(shí)根莖發(fā)育較晚。轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)以后，根莖頂端轉(zhuǎn)化為花芽，而是由休眠的腋芽活動(dòng)形成幼根莖，再繼續(xù)增加根莖的節(jié)數(shù)與長(zhǎng)度。

2.5 珠子參根莖切段繁殖試驗(yàn)

由表1可知，用GA3 50 mg/L處理的一節(jié)段根莖，未成芽占總處理節(jié)數(shù)的19.2%，形成更新芽的占62.4%，其中雙芽數(shù)占11.76%，其余均為單芽；用GA3 50 mg/L 處理的二節(jié)段根莖，全部形成了2個(gè)更新芽。所形成的更新芽大多數(shù)細(xì)長(zhǎng)，且不整齊，平均長(zhǎng)度約24 mm，最長(zhǎng)的達(dá)143 mm，直徑約1.7 mm，較根莖自然形成的更新芽弱，第2年均長(zhǎng)成一批葉的小苗。用GA3 100 mg/L 處理的根莖切斷均形成更新芽，所形成的更新芽較GA3 50 mg/L處理的更細(xì)更長(zhǎng)，更不整齊，平均長(zhǎng)度約34 mm，最長(zhǎng)的達(dá)115 mm，直徑1.2 mm，第2年均長(zhǎng)成一批葉的小苗。

用6-BA 40 mg/L處理的根莖切段全部形成更新芽，所形成的更新芽比較整齊，芽長(zhǎng)6～12 mm，直徑3～6 mm，且形成的雙芽較多，占 65%以上，與自然狀況下根莖的發(fā)育程度相似或較優(yōu)。故此法處理所形成的苗類似于全株移栽珠子參的生長(zhǎng)，同時(shí)也能產(chǎn)生多莖珠子參，這為珠子參生物產(chǎn)量的增加提供了較自然狀態(tài)下更多的光合面積，所以這一處理無(wú)論在促進(jìn)根莖切段上休眠芽的萌發(fā)上，還是在提高生物產(chǎn)量方面都是有很大潛力，為珠子參根莖切段繁殖中較優(yōu)的處理方法。

用6-BA 80 mg/L處理的根莖切段也全部形成更新芽，每個(gè)切段上更新芽的數(shù)目為1～5個(gè)，雙芽率較高，且發(fā)現(xiàn)極少數(shù)重疊芽，芽長(zhǎng)3～12 mm，直徑2～5 mm。類似于自然界珠子參根莖的發(fā)育程度，故該處理也較適合于珠子參根莖的切段繁殖。6-BA 處理較好地解決了根段的腐爛問(wèn)題，使腐爛率顯著降低。

用自來(lái)水作對(duì)照處理一節(jié)段和兩節(jié)段根莖，當(dāng)年均未形成更新芽，在次年6—8月才形成更新芽，在第3年才出土形成苗，但根段有60%以上在土壤中腐爛。

用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理珠子參根莖切段進(jìn)行繁殖，根莖最好切成兩節(jié)一段，同時(shí)要做好根莖切段的防腐處理工作。

3 結(jié)論

（1）珠子參種子繁殖的幼苗，根的發(fā)生及根系形成與一般雙子葉植物相似。但后來(lái)隨著根莖的生長(zhǎng)伸長(zhǎng)，逐漸代替了根的功能，根也就枯萎了，所以成年植株沒(méi)有直根系。這與許多多年生宿根草本植物地下器官的演替相似。

（2）營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)根莖是單軸分枝的主桿，生殖生長(zhǎng)時(shí)根莖成為合軸分枝式的側(cè)枝。

（3）用GA3、6-BA處理根莖切段可使根莖上的休眠芽萌發(fā)，形成豎年的生長(zhǎng)植株，而未經(jīng)處理的根莖切段尚需經(jīng)過(guò)第2年的發(fā)育形成更新芽，且根莖在地下的腐爛較為嚴(yán)重。用GA3 50或100 mg/L單獨(dú)處理根莖切斷，形成的更新芽又細(xì)又長(zhǎng)，第2年形成的苗比較弱?。欢?-BA 40或80 mg/L處理根莖切段，所形成的更新芽與自然狀況下根莖的發(fā)育程度相似或較優(yōu)，所形成的苗類似于全株移栽珠子參的生長(zhǎng)，為珠子參根莖切段繁殖中較優(yōu)的處理方法。

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