激素在药用植物种植中的应用研究浅析

2014-03-31刘振国

河北农业 2014年7期

刘振国

植物激素指植物细胞接受特定环境信号诱导产生的、可调节植物生理反应的活性物质。它们在细胞分裂与伸长、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面,分别或相互协调地调控植物的生长、发育与分化。植物激素主要有生长素(Auxin)、赤霉素 (GA3)、细胞分裂素 (CTK)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、乙烯 (ethyne, ETH)和油菜素甾醇(brassinosteroid, BR)。它们都是些简单的小分子有机化合物,但它们的生理效应却非常复杂、多样。例如从影响细胞的分裂、伸长、分化到影响植物发芽、生根、开花、结实、性别的决定、休眠和脱落等。所以,植物激素对植物的生长发育有重要的调节控制作用。

植物在生长发育过程中除了需要有机物和无机物作为细胞生命活动的结构物质和营养物质外,还需要激素参与生长发育过程的调节,植物对外界环境变化的反应往往表现在多种内源激素水平的变化上,因此利用激素可以促进植物抵抗外界不利的环境和向着有利的形态去生长。目前,对植物激素在药用植物上的应用,主要集中在调节药用植物种子萌发、组织培养，有效成分的积累等方面。

一、激素对药用植物种子萌发的影响

种子休眠和萌发是高等植物个体发育中的重要事件,关系到种群的生存、繁衍和分布,具有重要的生态意义。而在农业生产上,种子休眠性过强,会导致田间出苗率降低,出苗参差不齐,以及带来下一季的杂草问题;休眠性过弱,田间易发生穗发芽,降低作物的品质和种子质量。迄今利用大量影响种子休眠和萌发的相关突变体研究发现,在种子休眠解除过程中起关键作用的内源信号分子是赤霉素。一般来说，低浓度的激素促进种子萌发而高浓度的激素抑制种子萌发，在一定浓度之内浓度越高越促进种子萌发而超过该浓度之后萌发率随着浓度的升高而降低。研究表明：激素对北柴胡种子发芽率和发芽势的从10μg/ml到50μg/ml促进作用逐渐加强,以50μg/ml最为适宜，与对照比较50μg/mlGA3处理的发芽率和发芽势分别提高10.1%和0.35%，并提前2天发芽,提前l天达到发芽高峰。100μg/mlGA3对发芽率和发芽势较对照仅略有提高,而20μg/ml高浓度时发芽率和发芽势反而降低,呈现低浓度促进,高浓度抑制现象。6-BA激素对黑草种子的发芽势和发芽率的影响呈现出先上升后下降的趋势，其中1—25毫克/升的6-BA处理的发芽势和发芽率均显著或极显著高于对照，以25毫克/升处理的效果最好，其发芽势和发芽率分别比对照增加了21%和48%。而当6-BA的浓度增加到50毫克/升时，发芽势和发芽率明显低于对照，分别降低了6%和17%。这一现象也表明低浓度6-BA促进黑草种子的萌发，而高浓度则具有抑制作用。

二、激素对药用植物组织培养的影响

在无菌条件下，将植物器官或组织的一部分切下来，用纤维素酶与果胶酶处理用以去掉细胞壁，使之露出原生质体，然后放在适当的人工培养基上进行培养，这些器官或组织就会进行细胞分裂，形成新的组织即愈伤组织。在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种器官和组织，进而发育成一棵完整的植株。

一是激素对药用植物愈伤组织形成的影响。不同激素，不同浓度对愈伤组织的诱导率不同。不同药用植物有不同的最佳激素配比。在三角叶黄连茎尖离体培养试验中，研究了2，4-D，KT，NAA3种植物生长物质不同浓度对植物组织的影响，在一定范围内，增殖率均随着3种激素浓度的增大而增大，但是随着激素水平的继续增大，愈伤组织增殖反而受到抑制。银斑百里香种子产生愈伤组织实验中，NAA在0.15毫克/升和2，4－D在0.9毫克/升时诱导银斑百里香种子产生愈伤组织的最佳浓度；MS+NAA(0.15毫克/升)+6－BA(0.6毫克 /升) 和 MS+2，4－D(0.9毫克/升)+6－BA(0.6毫克/升)诱导的效果最佳，从而建立了百里香愈伤组织培养的实验体系。

二是激素对药用植物不定根形成的影响。离体条件下不定根的形成受许多因素的影响，如培养基种类、外植体类型、植物生长物质的种类及浓度等。实验显示在1/2MS+BA0.5毫克/升，北柴胡带侧芽茎段不定根诱导率达到了97.3%，生根效果也最好，说明IBA适合于柴胡不定根的诱导，并且诱导出的不定根生长状况良好。B5+DSC1.0毫克/升培养基对于北柴胡愈伤组织分化不定根的效果最好，通过在培养基中添加IBA诱导柴胡愈伤组织分化不定根。

三是激素对药用植物有效成分积累的影响。有效成分即天然药物中具有一定的生物学活性，能代表其功效的化学成分。激素在一定范围之内低浓度促进有效成分的积累高浓度抑制有效成分的积累。实验显示：莉酸、乙烯利、乙酰水扬酸和色氨酸溶液对长春花叶片中吲哚总碱、长春碱、长春质碱和文多灵碱的积累均有促进作用。它们对长春质碱的影响尤为明显，长春质碱的最高含量是对照的5.1倍。NAA、IAA、IBA在适宜的的浓度下毛状根的金铁锁均能促进皂苷积累，2，4－D能够明显促进皂苷的合成。部分细胞分裂素有利于次生代谢物质的积累。无论是生长素还是细胞分裂素，当浓度过高时，都不利于皂苷积累。