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黄精(Polygonatum sibiricum)为百合科黄精属药食同源植物,根茎含有黄精多糖、黄酮及皂甙等多种对人体有益的化学物质和活性物质,具有益肾、润肺、健脾、补气的功效[1],
在医疗、保健、食品等方面的应用具有良好的前景[2,3]。黄精种苗繁育以种子繁殖与块茎繁殖为主,种子存在着生理休眠现象,种胚存在生理后熟,人工催苗步骤复杂、成本大[4,5],块茎繁殖消耗大量的药材资源,繁殖系数低,长期使用该块茎繁殖会导致种性退化、病虫害加剧等问题[6],采用有性繁殖方式和常规无性繁殖手段无法满足生产需要,以致其资源远远不能满足市场的需求[7],优质种苗的匮乏仍是制约四川黄精产业化发展的一个瓶颈[8]。组织培养快繁技术较传统繁殖方式,具有节约成本,不受空间时间制约,繁殖系数高,保留亲本优良性状等优势。目前,有些黄精品种的组培快繁技术研究已经取得成功并应用在生产上[9-15],但四川的黄精品种还没有见过报道。四川黄精不回苗、产量高、品质优等特点,适合四川大量发展。本研究基于本土优良黄精,在诱导、增殖、生根阶段探究不同生长调节剂配比以及基本培养基对组培快繁体系的影响,助力黄精中药材资源的合理开发和保护利用,中药材种植生产和质量标准规范化的GAP研究,促进中药现代化及中药产业可持续发展。
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在材料清洗上,要彻底清洗一些褶皱,污染大多为真菌污染,由表1可知,外植体消毒处理随处理时间增加污染率与存活率明显下降,在15 min时,污染率低存活率高,满足黄精的外植体消毒,达到两者之间的一个平衡。与孙骏威[16]等人研究相比,污染率与剔除污染瓶苗后存活率相近,消毒时间更短,避免消毒时间过长对外植造成的影响。
表 1 外植体不同处理时间的比较
Table 1. Comparison of different treatment time of explants
处理时间 接种数 污染数 污染率% 存活数 存活率% 10 min 40 34 85 4 10 12 min 40 29 72.5 7 17.5 15 min 40 21 52.5 14 35 18 min 40 18 45 12 30 20 min 40 15 37.5 7 17.5 注:污染率=污染的个数/接种的总个数×100%,存活数为清除污染苗后的存活个数,存活率=存活个数/接种的总个数×100% -
由表2可知,随着6-BA浓度升高,黄精组培苗生长势呈现明显的上升趋势,培养基中的6-BA浓度为5.0 mg·L−1时生长势最佳,超过该浓度生长势受到抑制。发芽率,生长势随着NAA浓度上升呈现明显的上升趋势,超过0.1 mg·L−1,叶色受到影响,最佳浓度为 0.1 mg·L−1,发芽率高、生长势好、芽易抽长、叶色绿、苗壮、底部有根萌发。综上所述,以MS + 6 - BA 5.0 mg·L−1 + NAA0.1 mg·L−1为最佳诱导培养基。
表 2 不同培养基激素配比的MS培养基诱导萌芽生长情况表
Table 2. the germination and growth of MS medium with different medium hormone ratio
6-BA(mg·L−1) NAA(mg·L−1) 接种数 发芽数 发芽率 生长势 苗生长状况 1 0.01 30 9 30.00 较差 芽不易抽长、苗矮小 1 0.05 30 8 26.67 较差 芽不易抽长、苗矮小 1 0.1 30 12 40.00 较好 芽易抽长、叶片舒展,叶柄长 1 0.2 30 13 43.33 一般 芽易抽长、叶色较绿 2 0.01 30 18 60.00 较好 芽不易抽长、 2 0.05 30 19 63.33 较好 叶片舒展,叶柄长、基部芽少,有根萌发 2 0.1 30 17 56.67 较好 芽易抽长、叶片舒展,叶柄长 2 0.2 30 18 60.00 较好 叶色较绿 5 0.01 30 21 70.00 一般 苗矮小 5 0.05 30 24 80.00 较好 叶片舒展,叶色绿,基本有根萌发 5 0.1 30 23 76.67 好 芽易抽长、叶色绿、苗壮、底部有根萌发 5 0.2 30 25 83.33 好 芽易抽长、叶色较绿 10 0.1 30 15 50.00 一般 基芽少,叶色偏黄、叶片未打开 10 0 30 14 46.67 一般 基芽少、叶色偏黄、叶片未打开 -
根据材料生长情况,对基本培养基进行筛选,在6-BA 5.0 mg·L−1+NAA 0.1 mg·L−1激素水平下,MS培养基表现最佳,改良MS培养基较好,1/2MS培养基表现一般,1/2改良MS、3/2改良MS培养基表现较差(见表3)。
表 3 不同基本培养基下生长情况表
Table 3. growth of different basic media
基本培养基筛选 6-BA(mg·L−1) NAA(mg·L−1) 接种数 发芽数 发芽率 生长情况 MS 5 0.1 30 23 76.67 生长势较好,叶色绿,苗壮 1/2MS 5 0.1 30 14 46.67 芽生长势一般,叶绿, 改良MS 5 0.1 30 18 60.00 芽生长较好,叶绿 1/2改良MS 5 0.1 30 13 43.33 有侧芽死亡现象 3/2改良MS 5 0.1 30 12 40.00 生长势较好,部分小芽叶片未打开 -
如表4所示,在黄精壮苗培养基的筛选上,随着NAA浓度增加,存在叶变大卷曲现象。6-BA浓度为0.5 mg·L−1时效果最佳,添加1 g·L−1AC有利于叶片舒展,减少褐化现象,增加基本培养基Mg2++ Fe3+,1/2KH2PO4利于克服叶片发黄现象,并促进壮苗增殖效果。综上所述,最佳壮苗培养基配方为MS+6-BA0.5 mg·L−1+ NAA0.05 mg·L−1 + 1/3(Mg2++Fe3+)↑+ 1/2KH2PO4↑+1g·L−1 AC。
表 4 不同激素配比增殖表现情况表
Table 4. proliferation performance of different hormone ratio
6-BA/
(mg·L−1)NAA/
(mg·L−1)其他 增殖
系数平均
株高/cm壮苗情况 0.5 0.05 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 3.2 4.3 表现为新芽多,有生长势,芽易抽长,叶色绿 0.5 0.1 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 2.5 3.7 生长势较好,新芽易抽长,叶色绿 0.5 0.2 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 2.6 3.4 生长势一般,叶色绿,叶卷曲, 1 0.05 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 2.7 4.1 表现为新芽多,有生长势,芽易抽长,叶色较绿 1 0.1 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 2.1 2.6 生长势一般,叶色较绿 1 0.2 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 1.8 1.7 生长势弱,叶色偏黄绿,叶卷曲 0.5 0.05 AC 1 g·L−1 1.4 1.8 鳞茎膨大,叶色浅,叶片大,有芽无生长势 0.5 0.05 1/3(Mg2++Fe3+)↑+AC 1 g·L−1 1 1.2 无变化 0.5 0.05 1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 1.3 1.9 鳞茎膨大明显,材料长势一般 -
由表5可知,黄精生根培养基激素配比上,NAA激素浓度为1 mg·L−1时效果最佳,添加蔗糖与赤霉素的培养基表现效果不佳。6-BA在激素水平上0~0.05 mg·L−1之间效果都比较好,其中以0.05 mg·L−1时效果最佳;培养基添加AC 0.5 g·L−1以防止褐变和有害物质的积累,同时创造的黑暗环境利于根的诱导和根系的生长。综上所述,最佳生根培养基为MS +6-BA0.05 mg·L−1+ NAA1.0 mg·L−1 +AC0.5 g·L−1。
表 5 不同激素配比生根表现情况表
Table 5. rooting performance of different hormone ratio
6-BA/(mg·L−1) NAA/(mg·L−1) 其他 生根率 根数 平均根长 出根效果 0 0.2 AC 0.5 g·L−1 74.3 3.5 1.43 正常出根 0.02 0.2 AC 0.5 g·L−1 72.4 4.8 1.53 正常出根,长多 0.05 0.2 AC 0.5 g·L−1 65.8 3.6 1.45 3~4条根,粗化 0.1 0.2 AC 0.5 g·L−1 73.4 3.7 1.13 正常出根 0 0.5 AC 0.5 g·L−1 72.6 3.6 1.16 正常出根 0.02 0.5 AC 0.5 g·L−1 75.3 3.3 1.17 正常出根 0.05 0.5 AC 0.5 g·L−1 65.4 3.7 1.16 稍细 0.1 0.5 AC 0.5 g·L−1 86.3 4.6 0.52 根多,短,生长势差 0 1 AC 0.5 g·L−1 68.7 3.8 1.13 正常出根 0.02 1 AC 0.5 g·L−1 87.3 3.9 1.75 根长,粗化 0.05 1 AC 0.5 g·L−1 92.4 5.3 1.62 出根好,根多,初期根短,但随着时间逐步长 0.1 1 AC 0.5 g·L−1 89.4 3.63 0.89 出根好 0.05 1 蔗糖20 g·L−1+AC 0.5 g·L−1 0 0 0 长势差,无根 0.05 1 蔗糖15 g·L−1+AC 0.5 g·L−1 0 0 0 长势差,无根 0.05 1 GA3 5.0 mg·L−1+AC 0.5 g·L−1 53.2 2.2 0.83 根少1—2条 0.05 1 GA3 2.0 mg·L−1+0.5 g·L−1 AC 32.3 1.8 0.43 差 -
将生根的和未生根的材料进行室外移栽,30 d统计成活率,成活率95%以上。
Study on Tissue Culture and Rapid Propagation Technology of Polygonatum sibiricum from Sichuan Province
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摘要: 以四川本土黄精优良单株的块茎为外植体,探索外植体预处理方式,最佳诱导、增殖、生根培养方案,分析并筛选出黄精最佳组织培养技术,建立四川黄精组培技术体系。研究结果表明:外植体最佳预处理方式为75%乙醇溶液表面消毒1 min,然后用0.1% HgCl2溶液浸泡15 min;最佳诱导培养基MS+ 6-BA5.0 mg·L−1+ NAA0.1 mg·L−1;最佳增殖培养基MS+6-BA0.5 mg·L−1+NAA0.05 mg·L−1+1/3(Mg2++Fe3+)↑ +1/2KH2PO4↑+ AC 1 g·L−1;最佳生根培养基MS +6-BA0.05 mg·L−1+NAA1.0 mg·L−1+ AC 0.5 g·L−1,生根率可达到85%以上,室外炼苗移栽,生根幼苗和未生根的幼苗存活率达95%以上。Abstract: The tubers of Polygonatum sibiricum were selected as explants, and the pretreatment method of explants, the best induction, proliferation and rooting culture scheme were explored. The best tissue culture technology of Polygonatum sibiricum was analyzed and screened, and the tissue culture technology system of Polygonatum sibiricum was established. The results showed that the best pretreatment method of explants was to disinfect the surface of explants with 75% ethanol solution for 1 min, and then soak in 0.1% HgCl2 solution for 15 min. The best induction medium was MS + 6-BA 5.0 mg·L−1 + NAA 0.1 mg·L−1. The best proliferation medium was MS + 6-BA 0.5 mg·L−1 + NAA 0.05 mg·L−1 + 1/3 (Mg2 + + Fe3 +) ↑+ 1/2 KH2PO4↑+ AC 1 g·L−1. The best rooting medium was MS + 6-BA 0.05 mg·L−1 + NAA 1.0 mg·L−1 + AC 1 g·L−1 5 g·L−1, and the rooting rate could reach more than 85%. The survival rate of rooting seedlings and non-rooting seedlings could reach more than 95% after outdoor acclimatization and transplanting.
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Key words:
- Polygonatum sibiricum;
- Tissue culture;
- Cultivation techniques
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表 1 外植体不同处理时间的比较
Tab. 1 Comparison of different treatment time of explants
处理时间 接种数 污染数 污染率% 存活数 存活率% 10 min 40 34 85 4 10 12 min 40 29 72.5 7 17.5 15 min 40 21 52.5 14 35 18 min 40 18 45 12 30 20 min 40 15 37.5 7 17.5 注:污染率=污染的个数/接种的总个数×100%,存活数为清除污染苗后的存活个数,存活率=存活个数/接种的总个数×100% 表 2 不同培养基激素配比的MS培养基诱导萌芽生长情况表
Tab. 2 the germination and growth of MS medium with different medium hormone ratio
6-BA(mg·L−1) NAA(mg·L−1) 接种数 发芽数 发芽率 生长势 苗生长状况 1 0.01 30 9 30.00 较差 芽不易抽长、苗矮小 1 0.05 30 8 26.67 较差 芽不易抽长、苗矮小 1 0.1 30 12 40.00 较好 芽易抽长、叶片舒展,叶柄长 1 0.2 30 13 43.33 一般 芽易抽长、叶色较绿 2 0.01 30 18 60.00 较好 芽不易抽长、 2 0.05 30 19 63.33 较好 叶片舒展,叶柄长、基部芽少,有根萌发 2 0.1 30 17 56.67 较好 芽易抽长、叶片舒展,叶柄长 2 0.2 30 18 60.00 较好 叶色较绿 5 0.01 30 21 70.00 一般 苗矮小 5 0.05 30 24 80.00 较好 叶片舒展,叶色绿,基本有根萌发 5 0.1 30 23 76.67 好 芽易抽长、叶色绿、苗壮、底部有根萌发 5 0.2 30 25 83.33 好 芽易抽长、叶色较绿 10 0.1 30 15 50.00 一般 基芽少,叶色偏黄、叶片未打开 10 0 30 14 46.67 一般 基芽少、叶色偏黄、叶片未打开 表 3 不同基本培养基下生长情况表
Tab. 3 growth of different basic media
基本培养基筛选 6-BA(mg·L−1) NAA(mg·L−1) 接种数 发芽数 发芽率 生长情况 MS 5 0.1 30 23 76.67 生长势较好,叶色绿,苗壮 1/2MS 5 0.1 30 14 46.67 芽生长势一般,叶绿, 改良MS 5 0.1 30 18 60.00 芽生长较好,叶绿 1/2改良MS 5 0.1 30 13 43.33 有侧芽死亡现象 3/2改良MS 5 0.1 30 12 40.00 生长势较好,部分小芽叶片未打开 表 4 不同激素配比增殖表现情况表
Tab. 4 proliferation performance of different hormone ratio
6-BA/
(mg·L−1)NAA/
(mg·L−1)其他 增殖
系数平均
株高/cm壮苗情况 0.5 0.05 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 3.2 4.3 表现为新芽多,有生长势,芽易抽长,叶色绿 0.5 0.1 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 2.5 3.7 生长势较好,新芽易抽长,叶色绿 0.5 0.2 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 2.6 3.4 生长势一般,叶色绿,叶卷曲, 1 0.05 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 2.7 4.1 表现为新芽多,有生长势,芽易抽长,叶色较绿 1 0.1 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 2.1 2.6 生长势一般,叶色较绿 1 0.2 1/3(Mg2++Fe3+)↑+1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 1.8 1.7 生长势弱,叶色偏黄绿,叶卷曲 0.5 0.05 AC 1 g·L−1 1.4 1.8 鳞茎膨大,叶色浅,叶片大,有芽无生长势 0.5 0.05 1/3(Mg2++Fe3+)↑+AC 1 g·L−1 1 1.2 无变化 0.5 0.05 1/2KH2PO4↑+AC 1 g·L−1 1.3 1.9 鳞茎膨大明显,材料长势一般 表 5 不同激素配比生根表现情况表
Tab. 5 rooting performance of different hormone ratio
6-BA/(mg·L−1) NAA/(mg·L−1) 其他 生根率 根数 平均根长 出根效果 0 0.2 AC 0.5 g·L−1 74.3 3.5 1.43 正常出根 0.02 0.2 AC 0.5 g·L−1 72.4 4.8 1.53 正常出根,长多 0.05 0.2 AC 0.5 g·L−1 65.8 3.6 1.45 3~4条根,粗化 0.1 0.2 AC 0.5 g·L−1 73.4 3.7 1.13 正常出根 0 0.5 AC 0.5 g·L−1 72.6 3.6 1.16 正常出根 0.02 0.5 AC 0.5 g·L−1 75.3 3.3 1.17 正常出根 0.05 0.5 AC 0.5 g·L−1 65.4 3.7 1.16 稍细 0.1 0.5 AC 0.5 g·L−1 86.3 4.6 0.52 根多,短,生长势差 0 1 AC 0.5 g·L−1 68.7 3.8 1.13 正常出根 0.02 1 AC 0.5 g·L−1 87.3 3.9 1.75 根长,粗化 0.05 1 AC 0.5 g·L−1 92.4 5.3 1.62 出根好,根多,初期根短,但随着时间逐步长 0.1 1 AC 0.5 g·L−1 89.4 3.63 0.89 出根好 0.05 1 蔗糖20 g·L−1+AC 0.5 g·L−1 0 0 0 长势差,无根 0.05 1 蔗糖15 g·L−1+AC 0.5 g·L−1 0 0 0 长势差,无根 0.05 1 GA3 5.0 mg·L−1+AC 0.5 g·L−1 53.2 2.2 0.83 根少1—2条 0.05 1 GA3 2.0 mg·L−1+0.5 g·L−1 AC 32.3 1.8 0.43 差 -
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