近年白芨组织培养的研究进展.docx

近年白芨组织培养的研究进展娜，程磊，刘 耀 武，郭 伟 娜陈( 亳州职业技术学院 药学院，安徽 亳州 236800)摘 要: 白芨组织培养研究是近年白芨研究的一个热点。综述了白芨外植体、植物生长调节剂和添加剂的使用、生根炼苗、移栽等技术的研究概况，总结了常用的外植体类型及适宜的植物生长调节剂与添加剂类型，在此基础上，对白芨组织培养研究的前景进行了展望。关键词: 白芨; 组织培养; 外植体中图分类号: Q943文献标识码: A文章编号: 2095 3488( 2014) 04 0034 03料，张燕5以白芨种子为培养材料，对白芨种子无菌非共生萌发过程中原球茎发育进行了研究，结果表白芨( Bletilla striata) 为兰科白芨属多年生草本植物，也 叫“白 及”，别 名 冰 球 子、地 螺 丝 和 连 及 草 等。其干燥块茎，具有收敛止血、消肿生肌等功效，常用于治疗咯血、吐血、疮疡肿毒、皮肤皲裂等。1已有研究表明白芨具有抗菌和抗肿瘤的作用。2 白芨 不仅用于中医临床，也广泛应用于日化产品，如化妆品、高级陶瓷制造、纺织、橡胶生产等。随着白芨应用的不断拓展，其需求量不断增加。 然而，由于其种子发育不完全，在自然条件下很难正 常萌发，主要靠块茎繁殖，繁殖系数有限，因而白芨的产量 很难满足产业的需求，致 使 其 价 格 连 年 攀 升。3为此，无菌快繁就成为繁殖白芨的一条有效且 重要的途径。近年来，白芨组培研究的报道显著增多，主要集中在种质资源的研究和种 苗 的 繁 育 方面。4现就近年来白芨组织培养的相关研究进展进 行综述，并对今后的研究方向提出建议，旨在为白芨 的快繁 研 究、工厂化育苗及炼苗移栽 提 供 一 定 的 参考。1 外植体选择的研究根据植物细胞全能性的原理，适宜的条件下，每 个植物细胞都具有发育成完整植株的能力。根据实 验的目的和要求不同，研究者在进行白芨组织培养 时分别选用了种子、侧芽和幼根做外植体，最终均建立了无菌体系。5 10，12 14明: 种子萌发的最适培 养 基 为 1 /2MS + 1 0mg /LNAA。袁宁6等用白芨种子无菌播种研究表明: 种子成熟度对种子的萌发影响较大，促进种子萌发的 培养基为 1 /2MS + 1 0 mg / L6 BA。叶静7的研究 结果表明: 1 /2MS + 1 0 mg / L6 BA + 1% 活性炭最适合白芨种子萌发。根据上述报道，尽管很多研究在种子萌发过程 中采 用 的 激素种类和浓度有差 异，但 最 终 采 用1 /2MS为基 本 培 养基都获得了丛芽，形 成 了 幼 苗。由此可见，激素对白芨种子的萌发影响不大，这与郭顺星8的研究结果一致: 白芨胚的薄壁细胞贮存大 量的蛋白质、油脂和碳水化合物，可作为种子萌发的 营养成分。影响种子萌发的最主要因素是种子的成熟度和种子萌发时的湿度。因此，种子萌发时，采用1 /2MS 为 基 本 培 养 基，6 BA 控 制 在 1 0 mg / L 以 内，可以 获 得 丛 生 芽，而 NAA 控 制 在 1 0 mg / L 以 内，适当调整其比例，最终可形成正常试管苗。但张燕5提出低浓度的细胞分裂素与 NAA 组合会严重抑制种子的萌发，导致萌发率下降; 而袁宁6的研究 表明种子成熟度较高时，萌发率基本不受外源激素的影响，这与张燕的实验结果相悖，有待于进一步研究论证。1 11 2侧芽、幼根、叶片作外植体的无菌培养从文献看，茎尖是最早也是使用频率最高的兰种子的无菌萌发研究大多数的 实 验研究采用种子作为初代培养材 收稿日期: 2014 04 10作者简介: 陈娜( 1986) ，女，安徽淮北人，毫州职业技术学院讲师，主要研究方向: 药用植物栽培与发育。基金项目: 中央财政支持中药专业发展项目子课题“白及高效再生体系的优化研究”( BYZ1211) 。34花外植体，由于茎尖数量有限，以侧芽做外植体的应用相当广泛。9，10 茎尖作为外植体较适 合 于 复 茎 性 兰花，如石斛兰、大花蕙兰、文心兰等，但对于一些单 茎性兰花，用茎尖作为外植体，则有可能丧失母株， 人们更倾向于用侧芽做外植体。而且在此过程中， 还可以避免实生苗在培养过程中容易产生变异的缺 点11; 其次，在选择材料时可以有效地剔除病株和 变异株，并且侧芽恢复生长快，形成丛生芽需要的时 间比较短。石云平12 等以白芨侧芽为外植体继代 培养后得到了丛芽，摸索了侧芽灭菌的方法，得出:用 0 2% 升汞消毒灭菌 8 min 的效果较好，同时还得 出侧芽是白芨进行组织培养 的 适 宜 外 植 体。田 英 翠13以白芨幼根为材料，添加不同浓度水平的生长 调节剂成功诱导出原球茎并进行分化培养。利用叶片作为外植体诱导形成愈伤组织，再分 化形成丛芽，是植物快繁的另一途径。但是，这种途 径形成的幼苗变异率较高，更多地是应用于植物育 种。刘军凯14选用 9 月份的白芨叶作为外植体，进 行愈伤组织的诱导，结果表明幼叶上无法诱导出愈 伤组织。这与石云平12的研究结果一致: 叶片诱导 愈伤组织较困难，诱导率只有 3 3% 。因此，叶片不 适合作为愈伤组织诱导的外植体。15活性炭等。不同的培养目的需要不同的添加剂，而不同的添加剂对培养物的生长分化及体内生理生化 变化起着至关 重 要 的 作 用。谢 寅 峰21 以 霍 山 石 斛 试管苗为材料，研究了 100 300 g / L 的 土 豆 泥、香 蕉泥、白萝卜汁 3 种有机添加物对霍山石斛试管苗 生理特性的影响。结果表明，不同浓度的 3 种添加 物均显著提高了霍山石斛试管苗的生物量、叶绿素 和可溶性糖含量，以土豆泥效果最佳。赵漫丽22的 研究表明: 培养基中加入适量活性炭有利于种子的 萌发，在增殖培养中，加入适量豌豆粉，可显著提高 增殖率; 在生根培养基中，加入香蕉泥利于白芨苗的 生根，且 根 系 健 壮，提 高 了 移 栽 成 活 率。 同 时，袁 宁6的研究也表明在添加香蕉泥的培养基中，白芨 的生根效果较好。综合上述研究发现: 白芨组织培养最常选用的 激素是 6 BA 和 NAA 或 2，4 D。为提高其增殖率 和无菌苗的质量，香蕉泥和活性炭常被加入生根培 养基中，而魔芋粉和椰子汁是增殖培养中常用的添 加剂。2 3人工种子的研究李伟平23等以白芨种子为材料，研究了白芨人工种子的胚乳及种皮基质配比等，初步探索了白芨人工种子的制 备 体 系。张 桂 芳24 以铁皮石斛原球 茎为包埋体制作人工种子，考察胚乳、种皮组分对种 子萌发 及 成 苗 的 影 响，并 得 出 在 人 工 胚 乳 中 添 加10 g / L的 SiO2 有助于提高成苗率。2植物生长调节剂、添加物的选择及人工 种 子 的研究2 1植物生长调节剂的影响培养基中植物生长调节剂对植物细胞分裂、诱导器官形成和次生产物的合成都具有重要作用，生 长调节剂的浓度和比例关系决定了植物分化 的 方 向。单芹丽16等以石斛种子为材料，研究 3 种植物 生长调节剂 6 BA、NAA、IBA 对铁皮石斛种苗生长 发育的影响，结果表明，植物生长调节剂的种类和浓 度对铁皮石斛种苗的繁殖、生长速度影响差异显著。 贺佳17在基本培养基 MS 中分别添加不同浓度的细 胞分裂素和生长素，共 8 个处理，筛选出适宜愈伤组3炼苗与移栽针对生根培养与炼苗移栽的研究只在白芨的快繁体系中略加涉及，很少有专门报道白芨生根培养的文献。石晶25 在白芨属植物资源与利用中提出 白岌选育研究技术条件不成熟，白芨组培苗的栽培， 没有试行成功。几乎所有企业或农户目前所栽培的 白芨都来源于野生种苗的采挖。但在众多文献中: 朱玉 球19 和 余 朝 秀26 的研究同时表明: 当 试 管 苗 长至 3 4 cm 时，经 适 当 的 处 理 后，保 持 一 定 的 湿 度，成活率可 达 95% 以 上。张燕的研究也得出: 炼 苗基质为腐殖土和蛭石 ( 1 1 ) ，成活率可达 90% 以织诱 导 培 养 基 为 MS + 6 BA1 0 1 5mg / L +NAA0 2 mg / L。少数研究表明: 诱导无菌苗增殖的最适宜 组 合 是 Fast 培 养 基 + TDZ5 0mg / L + NAA上5。袁 宁 应 用 60% 腐 叶 土 +0 05 mg / L + 肌醇 50 mg / L，无菌苗增殖倍数达到了30%珍 珠 岩 +倍。18 朱 玉 球19 得 出，较低浓度水平的 BA素红土能使移栽的成活率达到 90% 以上。6邹7 310%娜27的报道表明: 无菌苗进行壮苗生根培养后，成活率可 达 到 96% 以 上。 这 与 石 晶25 的 结 论 差 异 较大。( 0 5 mg / L) 利于原球茎的保存和增殖，而中等浓度水平的 BA( 1 0 mg / L) 利于原球茎的增殖和分化。 石云平15的研究表明: 以 MS 为基本培养基，添加不 同浓度的 BA 和 2，4 D，有利于愈伤组织的诱导、增 殖和分化。前景展望目前，由于白芨组织培养的研究大多局限于基 础研究: 如外植体选择、灭菌时间和方法、基本培养 基和激素浓度及添加剂的影响、生根培养几个方面。 而同是兰科石斛属的研究范围则较为广泛: 种质资 源筛选、培养条件筛选、根部共生菌的研究分离、细3542 2添加剂的使用在植物组织培养中，细胞的生长受多种外界条件的影响，如调整培养基中营养成分的配比，20 常使用添加剂，如椰子汁、香蕉泥、马铃薯汁、魔芋粉、胞培养研究等都有大量文献报道。关于白芨属遗传多样性方面的研究就更少，仅和志娇28利用简单重 复序列区间 ( ISS) 标 记 对 白 芨 属 白 芨、小 白 芨、黄 花白芨进行了遗传多样性的研究并构建了系统树， 结果表明: 不同地理位置采集到的这 3 种白芨样品 种内和种间的遗传亲缘关系有明显的差异。鉴于白芨目前的市场现状和栽培现状，如何提 高组培苗的品质、缩短白芨的繁殖周期、制定出科学 合理的组培生产工艺是亟待解决的问题。要实现白 芨工厂化育苗和 GAP 种植，使实验研究更有效地指 导生产，需要更多的有关白芨组培生产工艺的研究 来填补这一缺憾。另外关于白芨人工种子的研究存 在很大空缺，白芨组培苗与传统栽培苗的成分含量 及药效是否相同，在显微结构及形态发育方面的比 较研究也还是空白。为了更深入地了解白芨的栽培 生物学特性，更需要用分子方法对其遗传稳定性做 大量的研究，补充栽培学方面的不足。研究J 广西农业科学，2009，40( 11) : 1408 141013 田英翠，袁雄强 白芨组织培养快繁技术研究J 江苏农业科学，2006，0414 刘军凯 白芨细胞悬浮体系的建立及其次生代谢产物的测定D 云南农业大学，2012，0415 石云平，赵志国 白芨愈伤组织诱导、增殖与分化研究J 中草药，2013，44( 3) : 349 35316 单芹丽，李绅崇，汪国鲜，等 3 种植物生长调节剂对铁皮石斛种苗 生 长 的 影 响J 西 南 农 业 学 报，2011，24( 2) : 715 71617 贺佳，彭峰，江玉梅，等 石斛兰组织培养和快速繁殖体系的建立与优化J 江苏农业科学，2010，( 6) : 70 7218 房慧勇，李旻辉，尧建勋，等 应用正交实验法研究濒危中药白及成苗因子J 医学研究与教育，2012，29 ( 4 ) :74 7819 朱玉球，王雪根 黄花白芨组培快繁技术J 浙江林学 院学报，1999，16( 2) : 164 16920 Chong T M，Abdullah M A，Fadzillah N M，et alAnthraquinones production，hydrogen peroxide level and antioxidant vitamins in Morinda elliptica cell suspension cultures from intermediary and production medium strategies J Plant Cell ep，2004，22: 951 95821 谢寅峰，徐丽，张志敏，等 几种有机添加物对霍山石斛试管苗生 理 特 性 的 影 响J 西 北 林 学 院 学 报，2011，26( 1) : 77 8122 赵漫丽，黄春球，李明静，等 添加剂对白芨组培的影 响J 云南农业大学学报，2011，26( 6) : 821 82723 李伟平，田莎莎，鲁光耀，等 利用人工种子技术快速繁殖白芨J 中国中药杂志，2012，37( 22) : 3386 339024 张桂芳，黄松，刘宏源，等 铁皮石斛人工种子制作及影 响因素研究J 中草药，2011，42( 9) : 1812 181625 石 晶 白 芨 属 植 物 资 源 与 利 用 D 湖 南 大 学，2010，0426 余朝秀，李枝林 野生白芨组培快繁技术研究J 西南农业大学学报( 自然科学版) ，2005，27( 5) : 601 60427 邹娜，李意，连芳青 优良观赏要用地 被 植 物白 芨 组织培养及快速繁殖研究J 江西农业大学学报，2013，35( 5) : 950 95528 和志娇，吕丽芬，杨丽云，等 白芨种质资源遗传多样性的ISS 分析J 西南农业学报，2008，21( 4) : 1081 1085参考文献:1 中国药典一部S 2010: 952 任华忠，何毓敏，杨丽 白及化学成分及其药理活性研究进展J 亚太传统医药，2009，5( 2) : 1343 李伟平，田莎莎，鲁光耀，等 利用人工种子技术快速繁 殖白及J 中国中药杂志，2012，37( 22) : 3386 33404 陆峻波，刘亚辉，杨永红，等 从文献分析看我国白芨研究进展J 云南农业大学学报，2011，26( 2) : 288 2925 张燕，黎斌，李汝娟，等 白芨种子的无菌萌发过程观察和组培快繁研究J 中草药北方园艺，2013，( 3) : 158 1606 袁 宁，何 俊 蓉，何 锐，等 白 芨 组 培 快 繁 育 苗 技 术 研 究J 西南农业学报，2009，22( 3) : 781 7857 叶静，郑晓君，管常东，等 白芨的无菌萌发与组织培养J云南大学学报( 自然科学版) ，2010，32 ( s1) : 422 4258 郭顺星，徐锦堂 白及种子染菌萌发过程中细胞超微结构变化的研究J 植物学报，1990，32 ( 8) : 594 5989 丁秋露，赵晁军 兰花组织培养和分子生物学研究 进展J 生物学杂志，2010，27( 02) : 76 7910 丁 燕 芬，王 岩，龙 春 林 中 国 兰 花 组 织 培 养 研 究 进 展J 安徽农业科学，2007，35( 8) : 2247 224811 王国鼎，贵州春兰的离体培养基野生资源遗传多样性 的分子评价D 贵州大学，2007，0512 石云平，李锋