要种药用重楼?速繁殖技术来了!

秦柳钱 2024-08-09 18:40:32

要种药用重楼?速繁殖技术来了!

秦琳峰等

1 药用重楼

1.1 植物学特征

滇重楼与华重楼属于百合科重楼属 多年生草本植物,广泛分布于云南、福建、台湾、广西、四川、贵州等地区。其喜阴凉、潮湿的环境,不耐旱,通常生长在海拔 600~2 000 m 的山坡地带,适宜在土壤疏松、有机质较多的土壤中生长。花期 5-7月、果期 8-11 月,果实呈绿色球形,开裂可见红色假种皮包被的种子。

1.2 药用价值

随着现代医学技术的不断发展,研究证明,通过提取滇重楼中的有效药用成分,可以祛痰抑菌、止血镇痛,甚至在抗肿瘤方面也有一定的作用。传统中医学认为,取其块茎入药,具有清热解毒、消肿止痛、消蛇毒的功效。王羽等 利用正相硅胶柱色谱等方法,从滇重楼块茎中提取出脂肪酸酯、多糖等有效化学成分,其中,甾体具有较强的生理活性和药理活性。赵猛等 利用 HPD 100大孔吸附树脂柱色谱、硅胶柱色谱等多种方法,用 75%的乙醇提取华重楼茎、叶的混合溶液,进行分离提纯,通过光谱数据分析鉴定药用成分的化合物结构,为制药行业提供了一定的技术支持。

1.3 经济价值

随着野生药用重楼价值的体现,掠夺性的采挖导致野生药用重楼的生长速度远不及需求量,人工种植的重楼品质参差不齐,因而野生药用重楼的需求量逐年增加,价格一直攀升。人工种植是快速且大量增加药用重楼资源的一种必然选择,对医药学和社会经济发展都有着十分重要的意义 。而建立大棚种植或林下种植,不仅能改善药用重楼资源紧缺的现状,还能为一些贫困地区提供就业机会,增加当地农户经济收入。

2 药用重楼繁殖技术研究现状

2.1 种子繁殖

种子繁殖 是选用健康成熟、饱满、无病害和霉变的种子,通过试验室育苗后再进行移栽,最终培育出健康种苗的过程。但是药用重楼的种子在自然生长状态下会有1~2 年的休眠期,自然条件下种子难以正常发芽。冼康华等 利用不同浓度的植物生长调节剂配比和变温层积方式处理重楼种子,结果表明,加 GA 3 、不同的层积方式和变温培养均不能明显解决种子萌发问题,种子的萌发时长和萌发率高低与种子来源显著相关。杨根林等 通过不同培养方式处理滇重楼种子,观察其萌发时间、萌发率、成苗率的变化。结果表明,一定浓度的 GA 3 、低温冷藏对促进种子提早萌发具有一定作用,萌发率为 14.20%,但浓度过高会抑制种子的提早萌发。熊海浪等 利用不同的变温处理方法,研究滇重楼种子的破休眠方法,结果表明,种子经处理后,萌发率为 40.00%。汪佳维等 以不同浓度的 GA 3 、FL 浸种来研究对滇重楼种子发芽率的影响,结果表明,利用 GA 3 、FL 组合和恒温 20 ℃沙藏种植,都能有效打破滇重楼种子的休眠,在 300 mg/L GA 3 +10mg/LFL 处理下发芽率最高,为 81.33%。

2.2 营养器官繁殖

根块茎繁殖是利用滇重楼的根块茎埋种,最好选择在干旱少雨的冬季进行,避免伤口感染病毒、发生霉变,待春季即可发出芽体。李云昌 从块茎处理、催芽、种苗移栽、田间管理等方面,介绍滇重楼块茎繁殖培育方法,10-11 月采收滇重楼块茎,将其切成 1 cm 的小块,再用百菌清、链霉素、生根抗腐灵的混合溶液浸泡 0.5 h,防止伤口感染,然后自然晾干水分后再进行催芽、移栽、幼苗种植。陈翠等 以云南重楼的根状茎切段,研究不同土壤基质、不同植物激素配比、不同湿度条件和种苗种植时间等因素对潜伏芽萌发和出苗的影响。结果表明,2 mg/L 6-BA 对重楼块茎切段的诱导作用较为显著,诱导单芽率为 40.00%、多芽率为 22.30%,但较高浓度的 ABT1 也能显著提高块茎的单芽诱导率,诱导单芽率为 49.00%。

2.3 愈伤组织诱导繁殖

愈伤组织培养 是指选取外植体的根、茎、叶等组织进行无菌培养,待出现愈伤组织后再进行根、茎、叶的诱导,此类试验是目前解决野生重楼资源紧张问题最快速的途径,也是最难突破的方法之一。愈伤组织的生成需要适当的植物激素配比,只有经过多数且多次的试验才能得出一小部分数据。熊海浪等 以滇重楼的侧根、茎、叶、种胚等材料为外植体,在不同浓度植物生长调节剂配比的培养基中进行培养,结果种子只有在胚乳看护的条件下,才能更快更好地诱导出愈伤组织,其中 2mg/L IAA 溶液对重楼愈伤组织的分化有显著作用,诱导率为 53.30%。

2.4 人工种植繁殖

三段栽培法繁殖 主要分为 4 个步骤:首先,选用成熟、饱满、无病毒感染、无霉变、生命力强的种子;其次,选用洗净的粗砂揉搓种子的红色外种皮,使其脱落,但要避免内种皮受损;第三,人工变温处理种子,将浸泡后的种子均匀播种,用常温水保湿;第四,将处理完的种子置于适合的环境下培养,待移栽出苗。此项技术能有效缩短重楼种子的成苗时间,提高生产效率,且种子萌发率为 70%~80%。杨斌等 提出由于滇重楼从种子萌发到收获周期过长,为实现规模化种植,可采用三段栽培法,分为 1 年 1 段种植周期,先工厂化育苗、扩繁种源、繁育商品种苗,再移栽种苗,在 3 年内即可获得良好的经济效益,每年都有优良种苗、优质滇重楼药材产出,产出率为 80%~90%。

林下种植法繁殖是近几年兴起的一种种植方法,利用森林里天然的湿润环境、疏松且肥沃的土壤,让重楼幼苗在林下自然生长,不仅可以解决人工种植难的问题,还可以充实野生重楼资源。但林下种植技术需要经过选种、育苗、整地、移栽和管理等步骤,过程长且复杂,需要 3~4 年才能采摘果实,获得种子。

3 药用重楼繁殖技术研究难题

3.1 种子繁殖周期长

重楼种子需要经过 1~2 年的休眠,且种子发芽率低、生长不均且生产的块茎品质较差,从幼苗长至成年苗需要 4~5 年,耗费时间长、收获量少,且非优质种苗结出的果实不饱满,种子颗粒不均匀,次年播种很难发芽。因此,重楼种子繁殖周期长、难度大,只有播撒大量种子,才能获得大量种苗。但目前许多试验处理也只能缩短 1~2 年的生长周期,这也成为建立重楼快繁体系的问题之一。

3.2 顶端优势明显

大多数重楼茎块只能发育出 1 株苗,很少出现 1 个块茎长出 2~3 株苗的情况,这反映出块茎生长过程中存在一定的顶端优势,影响着其他潜伏芽的萌发。另外,根据试验观察,块茎潜伏芽的生长周期较长,一般需要 2-9 个月才能长出潜伏芽,1~2 年才能出苗,扩繁速度慢,重楼块茎的大小也会影响潜伏芽的生长状况,导致出苗情况不统一、块茎折损率高、出苗参差不齐、出芽率较低。

3.3 组织培养易污染,诱导分化率低

将适合播种的种子或生长的植株组织处理好接种后,在培养瓶内培养时污染率较高。因为刚取出的种子或植株经过短暂的消毒灭菌处理,还不能够完全灭菌,在营养丰富的培养基内培养一段时间后,会被大量的内生菌侵占营养,使得重楼种子无法发芽和产生愈伤组织,或愈伤组织易褐化。在培养过程中幸存下来的重楼种子或愈伤组织,也会因为植物激素的配比问题出现后期生长不良的问题,尤其是愈伤组织,诱导分化非常困难,经过近 10 年的技术改进,处理种子萌发率由12.50%提高至 79.00%,愈伤组织诱导率也由 26.70%提高至 57.00%。

3.4 人工种植技术难度大

人工种植容易受地理环境、自然气候条件和病虫害的影响,导致书面或口头上的技术手段无法实现。同时,不同区域的种植影响因素多,管理事项繁杂,需更多的时间和技术检验该方法的有效性和快速性。

4 药用重楼繁殖技术解决措施

4.1 改善种子休眠

通过采取红外光、赤霉素或多次变温处理等措施,改善重楼种子休眠状态。前提是选择成熟、饱满、生命力强、无病毒感染、无霉变的种子,种子颗粒大小均匀,经过正确的处理步骤,才能更好地诱导种子发芽。

4.2 提高培养技术

①在预处理、处理和接种过程中,严格做好工具、器材、药品和外植体的消毒灭菌工作,同时,在接种过程中注意规范试验操作,避免人工污染,降低污染率。②利用植物激素不同配比,提高诱导分化率,这是在处理重楼外植体过程中最关键也是最困难的步骤。重楼外植体的愈伤组织诱导需要通过不断地调整植物生长素和细胞分裂素的配比,观察大量的接种组织后,才能有一定的成功案例。因此,利用正交试验设计方法,科学实施试验方案,才能有效提高诱导分化率。③经对比不同地区的试验,发现自然环境对不同地区、不同材料的重楼种子都有不同程度的影响。例如,北方种植的重楼种子休眠期更长,南方种植的重楼种子休眠期更短,而且南方属于亚热带季风气候,在山区自然条件下,变化显得尤为明显,更能在自然条件下经过多次变温,使得重楼种子的休眠期变短。做完接种试验后,及时观察培养瓶内的情况,清理污染瓶,记录种苗变化情况,拍摄照片,做好试验记录。④通过固定、易重复操作的技术体系,让参考者可以在相同的条件下,种植出品质较好的药用重楼植株。种植过程中还需注意施肥与杀虫,避免幼苗生长过程中因营养不良或病虫害感染而导致无法开花结果,从播种到收获需要 6~8 年,比一般种植时间短,能降低种植风险,提高经济效益。

5 总结

药用重楼繁殖研究中,种子繁殖、营养器官繁殖、愈伤组织繁殖、人工种植繁殖技术都有其各自的优势和局限性。种子繁殖虽然能够保持基因的多样性,但其发芽率低、生长周期长,不利于快速扩繁;营养器官繁殖,如分株、块茎等,能较快增加植株数量,但容易受限于原始植株的数量和健康状态;愈伤组织繁殖通过组织培养技术实现高效快繁,但需要较高的技术水平和严格的试验条件;人工种植繁殖依赖于人工环境下的植株管理和培养,能够一定程度上控制植株生长条件,但成本较高且对技术要求较为苛刻。

面对这些繁殖方法的优缺点,科研人员不断进行探索,以期找到最适合药用重楼快速繁殖的技术路径,例如,通过改进种子处理方法和营养生长条件,提高种子的发芽率和加快幼苗生长速度。在营养器官繁殖方面,研究如何通过调整光照、温度和营养液配方来优化植株生长环境,从而提高繁殖效率和植株质量。在愈伤组织繁殖领域,通过优化培养基成分、激素比例和培养条件,可以有效促进愈伤组织的形成和分化,实现植株的快速繁殖。此外,通过基因工程技术改良植株的生长特性,提高其对不利生长条件的适应性和抗病能力,也成为研究的重要方向。

综上所述,药用重楼繁殖技术研究是一个多方面、多层次的科学问题。只有通过不断的技术创新和综合运用各种繁殖方法,才能有效提高药用重楼的繁殖效率和植株品质,为其人工种植和资源可持续利用提供坚实的技术支持。这不仅对保护和利用药用重楼这一珍贵中药材资源具有重要意义,也为医学事业发展贡献了力量。随着相关研究的深入,期待未来能够开发出更为高效、环境友好的药用重楼繁殖技术,为全球医药健康事业的发展作出更大的贡献。

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秦柳钱

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