白及種子苗與組培苗的生長及生理特性

梁 瑩， 林 楊， 林 偉， 蔡錦源， 郭曉云， 韋坤華*

(1.廣西藥用植物園，廣西藥用資源保護與遺傳改良重點實驗室， 廣西 南寧 530023； 2.廣西科技大學 鹿山學院， 廣西 柳州 545616)

白及〔Bletillastriata(Thunb.) Reichb. f.〕為蘭科白及屬多年生草本植物，又名甘根、連及草、臼根、冰球子和千年棕，始載于《本經(jīng)》。其干燥塊莖是我國傳統(tǒng)中藥，性微寒，味苦、甘、澀，主治咯血、吐血、便血、外傷出血、癰瘡腫毒、燙灼傷及手足皸裂等[1-2]。近年來由于利益驅動，白及資源遭到過量采挖致使其蘊藏量大幅銳減。白及種子沒有胚乳，自然繁殖率極低，且傳統(tǒng)的無性繁殖方法耗時，傳播效率低，難以大規(guī)模繁殖[3]。白及組培快繁技術的成功應用有利于解決白及種苗短缺的問題[4]。目前，隨著白及種植規(guī)模迅速擴大，為了節(jié)約成本和提高競爭力，一些種子直播苗已被使用，在常規(guī)條件下，白及種子的發(fā)芽能力優(yōu)于其他蘭科植物[5]。一般可通過共生萌發(fā)、非共生萌發(fā)及直播萌發(fā)等方式實現(xiàn)人工繁育[6-7]。然而，ZHANG M等[8]研究發(fā)現(xiàn)，種子直播幼苗的生長勢較組織培養(yǎng)幼苗弱，并且在幼苗生長后第二年存在比較大的死亡率，因此認為，直接播種幼苗的生長勢可能不如組織培養(yǎng)幼苗強，抗性較差且易感病毒。反之，周志揚等[9]研究表明，組培方式育苗綜合成苗率不足60%，勞動耗時多，而白及種子直播育苗綜合成苗率達70%以上。李川等[10]研究表明，采用白及種子直播方法培養(yǎng)120 d后莖上部分長勢較好，根系粗壯且長，原球莖長勢明顯優(yōu)于組培苗，白及種子直播育苗技術上可行，可進行大規(guī)模的大田生產。任風鳴等[11]認為，種子無菌萌發(fā)是較為適宜的繁育手段，而新一代種子直播萌發(fā)技術的出現(xiàn)和栽培關鍵技術的突破，將大大提高白及屬植物的繁育效率，從而轉變資源供給方式。那么，白及種子苗與組培苗的生長有何差異，哪種途徑生產的白及生理特性表現(xiàn)更優(yōu)良，目前尚缺乏系統(tǒng)的對比分析。為此，研究白及種子苗與組培苗的生長及生理特性差異，以期為構建白及的種苗繁育技術體系及其產業(yè)化生產示范提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

白及種子苗，廣西藥用植物園科研基地種苗圃培育；白及組培苗，廣西藥用資源保護與遺傳改良重點實驗室通過組織培養(yǎng)的白及組培生根苗。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗設2個處理，白及種子苗，播種于基地種苗圃大棚中，于播種后6個月、9個月和12個月分批采集樣品；白及組培苗，自生根培養(yǎng)開始計時，在組培瓶內培養(yǎng)3個月后移栽至基地種苗圃大棚中，移栽后3個月、6個月和9個月(此時組培苗苗齡分別為6個月、9個月和12個月，與種子苗苗齡相當)分批采集樣品。種子苗未進行間苗處理，密度為400～800株/m2，組培苗種植密度為400株/m2。種植基質均為椰糠和泥炭土(1∶2)混合物，苗齡6個月后，種子苗和組培苗均每月噴施3‰復合肥1次。

1.2.2 指標測定

1) 農藝性狀。使用卷尺以及游標卡尺等測量葉長、葉寬、鱗莖長、鱗莖寬等各項農藝性狀指標。

2) 生理生化。參照上海酶聯(lián)生物科技有限公司酶聯(lián)免疫分析(ELISA)試劑盒說明書進行可溶性蛋白、可溶性總糖、過氧化物酶、丙二醛、谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、超氧化物歧化酶等生理生化指標的測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2016對數(shù)據(jù)進行處理分析，數(shù)據(jù)為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 不同來源白及種苗的農藝性狀

從圖1看出，2月齡時，組培苗比種子苗明顯粗壯。從表1可見，組培苗6月齡、9月齡和12月齡的葉長分別為11.20 cm、15.35 cm和17.72 cm，較同時期種子苗分別增加4.91 cm、1.10 cm和2.22 cm；葉寬分別為1.29 cm、2.53 cm和2.69 cm，較同時期種子苗分別增加0.41 cm、1.15 cm和0.93 cm；鱗莖長分別為14.10 mm、17.32 mm和20.13 mm，較同時期種子苗分別增加5.75 mm、0.10 mm和0.90 mm；鱗莖寬分別為5.69 mm、7.45 mm和8.22 mm，較同時期種子苗分別增加1.66 mm、0.94 mm和1.72 mm。表明，隨著生長時間的延長，白及種子苗與組培苗各項農藝性狀指標的值均呈逐漸增加趨勢，生長越來越旺盛；在整個生長過程中組培苗的長勢較種子苗旺盛。其中，組培苗的葉子較寬大，鱗莖也較大，但新芽的萌發(fā)速率相當。同一生長時期組培苗長勢也較種子苗旺盛，組培苗各階段的各項農藝性狀指標均優(yōu)于種子苗，尤其是在種苗生長早期，如苗齡6個月時組培苗的葉長、鱗莖長與鱗莖寬3項指標明顯高于種子苗，而苗齡12個月時僅有葉寬和鱗莖寬2項指標明顯高于種子苗。這是由于培養(yǎng)基為組培苗早期生長提供了較為充足的營養(yǎng)，從而促使其生長旺盛。從該因素考慮，白及組培苗成苗速度較種子苗快。

圖12月齡的白及種子苗和組培苗

Fig.1 Seed seedlings and tissue culture seedlings with two-month age inB.striata

表1 不同來源白及種苗各生長階段的農藝性狀

2.2 不同來源白及種苗的生理生化特性

從表2看出，白及種子苗與組培苗生長各階段鱗莖與莖葉的生理生化指標變化。

2.2.1 鱗莖 隨著生長時間的延長，白及種子苗與組培苗鱗莖各階段的各項生理生化指標除可溶性糖變化不大外(均為3.01 mg/g FW左右)，其他生理生化指標的變化均較大。白及種子苗的過氧化物酶活性呈先降后升趨勢，組培苗呈下降趨勢；組培苗6月齡、9月齡和12月齡的活性較同期種子苗分別增加9.72 U/(g FW·min)、0.35 U/(g FW·min)和-3.61 U/(g FW·min)。白及種子苗的超氧化物歧化酶活性呈上升趨勢，組培苗呈先降后升趨勢；組培苗3個月的活性較同期種子苗分別增加202.77 U/(g FW·min)、145.84 U/(g FW·min)和86.59 U/(g FW·min)。白及種子苗和組培苗的谷丙轉氨酶活性和丙二醛含量均呈先升后降趨勢，谷草轉氨酶活性均呈上升趨勢；組培苗3個月的谷丙轉氨酶活性較同期種子苗分別增加120.72 μg/(g·30min)、2 478.73 μg/(g·30min)和5 495.91 μg/(g·30min)，丙二醛含量分別增加-0.02 μmol/g FW、-0.23 μmol/g FW和0.25 μmol/g FW，谷草轉氨酶活性分別增加262.58 μg/(g·30min)、-178.46 μg/(g·30min)和7.16 μg/(g·30min)。白及種子苗的可溶性蛋白含量呈先升后降趨勢，6月齡至9月齡升高2 422.42 mg/g FW，9月齡至12月齡下降4 945.85 mg/g FW。組培苗鱗莖各階段的抗氧化酶活性均優(yōu)于種子苗。

2.2.2 莖葉 白及種子苗與組培苗莖葉各階段的各項生理生化指標除可溶性糖含量差異較小外(均為在3.00 mg/g FW左右)，其余指標差異較大。白及種子苗與組培苗莖葉過氧化物酶活性與谷草轉氨酶活性隨生長時間延長均呈下降趨勢，但超氧化物歧化酶活性均呈逐漸增加趨勢；組培苗6月齡、9月齡和12月齡過氧化物酶的活性較同期種子苗分別增加4.46 U/(g FW·min)、9.47 U/(g FW·min)和0.72 U/(g FW·min)，谷草轉氨酶活性分別下降770.51 μg/(g·30min)、285.68 μg/(g·30min)和1 449.92 μg/(g·30min)，超氧化物歧化酶活性分別下降36.58 U/(g FW·min)、86.85 U/(g FW·min)和198.93 U/(g FW·min)。白及種子苗莖葉的谷丙轉氨酶活性呈上升趨勢，而組培苗呈先降后升趨勢；組培苗3個月的谷丙轉氨酶活性較同期種子苗分別增加710.91 μg/(g·30min)、-1 610.43 μg/(g·30 min)和1 486.43 μg/(g·30min)。白及種子苗丙二醛含量呈先升后降趨勢，而組培苗則呈上升趨勢，但升幅不大；組培苗3個月的丙二醛含量較同期種子苗分別增加-0.06 μmol/g FW、-0.3 μmol/g FW和0.13 μmol/g FW。白及種子苗的可溶性蛋白含量呈先升后降趨勢，6月齡至9月齡升高21.23 mg/g FW，9月齡至12月齡下降378.75 mg/g FW。組培苗莖葉的各項生理生化指標與種子苗的差異不明顯，表明種子苗莖葉長勢也非常旺盛。

表2不同來源白及種苗鱗莖和莖葉各生長階段的生理生化指標

Table 2 Biochemical indexes of bulb and stem/leaf of seed seedlings and tissue culture seedlings at different growth stage inB.striata

指標Index6月齡 Six-month age種子苗組培苗9月齡 Nine-month age種子苗組培苗12月齡 One-year age種子苗組培苗鱗莖可溶性蛋白/(mg/g FW)Soluble protein content 5 280.27±591.17-7 702.69±749.56-2 756.84±228.811 826.89±101.57可溶性總糖/(mg/g FW)Soluble sugar content3.01±0.01- 3.01±0.013.02±0.013.01±0.013.02±0.01過氧化物酶活性/[U/(g FW·min)] Peroxidase activity5.01±5.7914.73±1.122.45±1.162.80±0.255.25±0.631.64±0.09丙二醛/(μmol/g FW)Malondialdehyde content0.07±0.010.05±0.010.61±0.240. 38±0.260.08±0.020.33±0.19谷丙轉氨酶活性/[μg/(g·30min)]894.19±624.181 014.91±678.843 959.98±322.296 438.71±641.43123.47±133.865 619.38±1 116.32 Glutamic pyruvic transaminase activity谷草轉氨酶活性/[μg/(g·30min)]915.92±218.111 178.50±398.761 638.59±754.511460.13±395.121 764.98±660.431 772.14±117.52 Glutamic oxaloacetic transaminase activity超氧化物歧化酶活性/[U/(g FW·min)]907.78±41.691 110.55±30.59915.71±32.251 061.55±40.561 136.25±52.001 222.84±132.28 Superoxide dismutase activity 莖葉可溶性蛋白/(mg/g FW)Soluble protein content7 600.38±953.72-7 081.61±775.84-6 702.86±39.758 549.95±301.63可溶性總糖/(mg/g FW)Soluble sugar content3.00±0.01- 3.01±0.013.02±0.013.01±0.013.00±0.01過氧化物酶活性/[U/(g FW·min)]Peroxidase activity23.74±5.3828.20±2.6916.51±0.7625.98±5.6411.74±0.6612.46±2.49丙二醛/(μmol/g FW)Malondialdehyde content0.26±0.070.20±0.020.61±0.240.31±0.010.20±0.040.33±0.19谷丙轉氨酶活性/[μg/(g·30min)]185.71±167.57896.62±70.901 918.76±265.34308.33±116.203 327.78±483.964 814.21±673.62 Glutamic pyruvic transaminase activity谷草轉氨酶活性/[μg/(g·30min)]3 429.50±383.772 658.99±471.222 707.90±260.042 422.22±190.222 222.06±424.35772.14±117.52 Glutamic oxaloacetic transaminase activity超氧化物歧化酶活性/[U/(g FW·min)]1 276.83±8.401 240.25±10.221 318.23±5.791 231.38±30.371 481.16±14.331 282.23±15.47 Superoxide dismutase activity

注：“—”表示未測定該項指標。

Note: “—”indicates that the index is not detected.

3 討論與結論

研究結果表明，白及種子苗與組培苗的各項農藝性狀指標值均隨生長月份呈上升趨勢，與楊平飛等[12]的研究結論相似。相同苗齡白及組培苗的長勢略高于種子苗，組培苗6月齡、9月齡和12月齡的葉長、葉寬、鱗莖長和鱗莖寬分別較同期種子苗增加1.10～4.91 cm、0.41～1.15 cm、0.10～5.75 mm和0.94～1.66 mm。說明，白及組培苗相對于種子苗具有生長速度快，藥材生產周期短等優(yōu)勢；且通過組織培養(yǎng)生產的種苗其遺傳背景較單一，種苗的質量較一致，生產的藥材品質較整齊，對于優(yōu)良品種或優(yōu)良種質資源的推廣與應用非常有利。與ZHANG等[8]的報道類似，白及組培苗可以在很大程度上滿足生產需要，包括提供大規(guī)模栽培的幼苗，將有助于滿足市場對白及藥用資源的需求，也可以增加白及種群數(shù)量，改善白及面臨瀕危的狀態(tài)。

白及種子苗與組培苗鱗莖和莖葉各階段的可溶性糖變化不大，均為3.00 mg/g FW左右；其他生理生化指標隨生長時間的延長均有較大變化。其中，鱗莖，白及種子苗的過氧化物酶活性呈先降后升趨勢，組培苗呈下降趨勢；超氧化物歧化酶活性，白及種子苗呈上升趨勢，組培苗呈先降后升趨勢；組培苗6月齡、9月齡和12月齡的過氧化物酶活性分別較同期種子苗增加9.72 U/(g FW·min)、0.35 U/(g FW·min)和-3.61 U/(g FW·min)，超氧化物歧化酶活性分別增加202.77 U/(g FW·min)、145.84 U/(g FW·min)和86.59 U/(g FW·min)。白及種子苗和組培苗的谷丙轉氨酶活性和丙二醛含量均呈先升后降趨勢，谷草轉氨酶活性均呈上升趨勢；組培苗3個月的谷丙轉氨酶活性較同期種子苗分別增加120.72 μg/(g·30min)、2 478.73 μg/(g·30min)和5 495.91 μg/(g·30min)，丙二醛含量分別增加-0.02 μmol/g FW、-0.23 μmol/g FW和0.25 μmol/g FW，谷草轉氨酶活性分別增加262.58 μg/(g·30min)、-178.46 μg/(g·30min)和7.16 μg/(g·30min)。白及種子苗的可溶性蛋白含量呈先升后降趨勢。

莖葉，白及種子苗與組培苗的過氧化物酶活性與谷草轉氨酶活性均呈下降趨勢，但超氧化物歧化酶活性均呈逐漸增加趨勢；組培苗6月齡、9月齡和12月齡過氧化物酶的活性較同期種子苗分別增加4.46 U/(g FW·min)、9.47 U/(g FW·min)和0.72 U/(g FW·min)，谷草轉氨酶活性分別下降770.51 μg/(g·30min)、285.68 μg/(g·30min)和1 449.92 μg/(g·30min)，超氧化物歧化酶活性分別下降36.58 U/(g FW·min)、86.85 U/(g FW·min)和198.93 U/(g FW·min)。白及種子苗谷丙轉氨酶活性呈上升趨勢，而組培苗呈先降后升趨勢；組培苗3個月的谷丙轉氨酶活性較同期種子苗分別增加710.91 μg/(g·30min)、-1 610.43 μg/(g·30min)和1 486.43 μg/(g·30min)。白及種子苗丙二醛含量呈先升后降趨勢，而組培苗則呈上升趨勢，但升幅不大；組培苗3個月的丙二醛含量較同期種子苗分別增加-0.06 μmol/g FW、-0.3 μmol/g FW和0.13 μmol/g FW。相同苗齡白及組培苗鱗莖的抗氧化酶活性優(yōu)于種子苗，但其莖葉的各項生理生化指標并未明顯優(yōu)于種子苗，表明種子苗莖葉長勢也非常旺盛。

總體看，幼苗期白及組培苗長勢優(yōu)于種子苗，但從生產成本考慮，白及組培苗生產成本為0.5～0.8元/株，售價為1.0～1.2元/株，而種子苗的生產成本為0.2～0.3元/株，售價為0.6～0.8元/株，采用白及組培苗發(fā)展生產的成本相對較高。從近期促進白及藥材生產擴大的角度出發(fā)，白及種子直播可以大規(guī)模、低成本的生產大量種苗，有可能成為目前白及種苗生產的主要來源。