白芨种子固液培养基上无菌育苗的比较文献综述

 2022-08-07 10:03:28

白芨无菌育苗的研究进展

摘要:兰科植物白芨(Bletilla striala)具有较高的药用价值和观赏价值,市场发展前景良好,因其野生资源匮乏,在自然条件下人工难于栽培,其产业发展面临较大的困难。提出了如何提高其他外植体的利用率,缩短实验时间是目前有待解决的关键,对白芨未来研究方向及其资源开发和利用进行了展望。

关键词:白芨;种子萌发;无菌培养

  1. 白芨的生物学特点
    1. 白芨的分布与功效

白芨(Bletilla striala)是多年生草本地生兰科白芨属植物,也叫“白及”,别名冰球子、地螺丝和连及草等[1]。主要分布在贵州、广西、安徽、四川、云南、陕西和甘肃等地,多生长在海拔高度为950—3500m的疏生灌木和杂草山坡多石的阔叶林下,具有较强的适应性。白芨花色丰富,花型端庄而优雅、叶态美观,具有极高的观赏价值、药用价值和经济价值以干燥块茎为药用,具有清热利湿、收敛止血、消肿生肌、改善皮肤营养状况和防止皱纹产生的功效,已有研究表明白芨具有抗菌和抗肿瘤的作用[2]

白芨假鳞茎是一种常用的中药,具有止血收敛、消肿生肌之功效。主治肺结核咯血、支气管扩张咯血、胃溃疡吐血、尿血、便血等症;外用治外伤出血、烧烫伤、手足皲裂等症。近年研究发现,白芨假鳞茎中大量水溶性多糖,其化学成分是葡萄甘露聚糖,是白芨胶的主要功能性成分[3]。白芨多糖胶具有特殊的黏度特性,其理化性质基本与阿拉伯胶及西黄蓍胶类似,可替代它们作为混悬剂及乳化剂用于食品及化工领域。此外,现代药理研究表明,白芨多糖胶对葡萄球菌、链球菌、结核杆菌等有抑制作用,还具有减少刺激、保护皮肤、延缓衰老等功能,是安全性较高的医药原料、性能卓越的药用辅料和有相当发展前景的生物医学材料,经济价值不容忽视。

    1. 白芨的繁殖

因其具有较高的药用价值、观赏价值及经济价值,农民大肆采挖,野生状态的白芨资源日益减少。野生白芨的常规繁殖主要分为2种:一是种子繁殖,在种子繁殖中,由于白芨种子胚很小且无胚乳提供营养物质,在自然条件下繁殖非常困难;二是分株繁殖,在分株繁殖中,繁殖周期长、繁殖系数低且耗种量大[4]。由于白芨自然繁殖力低,种子需与真菌共生才能萌发,加上长期采挖,使得野生铁皮石斛资源日渐枯竭,成为濒危植物,被列为国家重点保护的野生药材品种。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。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[5]。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. 白芨培养的方法和问题

一方面,将现代生物技术的先进手段应用于白芨的育种中以获得优良品系,如人工种子、植物组织培养技术等。人工种子技术是为没有胚乳、不能正常萌发的种子加上人工胚乳,即可获得大量种子。植物组织培养技术可以在很短的繁殖周期中获得大量的组培苗,在很大程度上满足生产需要。另一方面,由于生态环境变化,白芨生产中常出现品种退化、化肥投入量大、病虫害严重、抗病虫害能力下降、农残超标等问题,使人工种植产量、质量均不能满足市场需求。采用先进的栽培技术,减少化肥投入、增强植株抗病虫害能力,以提高白芨的产量。此外,可通过开发具有相同药用价值的植物等方法解决白芨资源短缺问题[6]

白芨种子无胚乳,在自然条件下很难萌发和生长,自然条件下靠分株繁殖,很难满足大量栽培的需要,目前,白及组织培养等人工繁育关键技术得到了较快发展。2011年,王晓敏等虽对白及药用功能、化学成分提取、传粉生物学、繁育技术等领域的研究现状进行综述,但经过近几年的发展,白及产业化发展过程中仍存在一定的问题。

目前关于白芨组织培养外植体的选取主要包括白芨种子、假鳞茎、侧芽、幼根和叶片等。但是采用白芨种子作为外植体的研究较多,究其原因主要在于白芨的蒴果中含有大量的种子,如果能够消毒彻底就可以获得较多的种苗,还有一个原因是白芨种子萌发后直接成为幼苗,而其他的为先是愈伤组织然后再成苗,相对而言种子的萌发更为快捷[7]。韦卡娅等的研究表明,选用白芨种子萌发比块茎萌发需要的时间更短,形成丛生芽的概率更高;采用新种子比陈种子更容易萌发,且白芨种子不宜低温保存,否则难以萌发。田翠英等的研究表明,选取白芨的幼根作为外植体进行培养,添加不同的生长调节剂也可以产生愈伤组织。张豆豆等的研究表明,选取白芨种子作为外植体,以MS为基本培养基时白芨种子能够启动萌发。佘朝秀采用白芨茎尖和侧芽均培养出无菌苗。石云平等以白芨侧芽为外植体进行组织培养,成苗后经炼苗移栽到大田,成活率达到了87.5%。张燕等利用白芨的幼叶作为外植体进行组织培养,均不能诱导出愈伤组织。石云平等的研究结果中指出,白芨叶片虽然只在特定的培养基中可以诱导出愈伤组织,但是诱导率仅为3.3%。宜作为外植体来进行组培快繁。

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