五味子组织培养研究现状与展望

2015-03-24李昌禹艾军

特产研究 2015年2期

李昌禹，艾军

(中国农业科学院特产研究所，长春 130112)

五味子[Schisandrachinensis(Turcz.) Baill] 为木兰科五味子属落叶木质藤本植物，我国东北大宗地道药用植物，是我国的名贵中药材，也是一种新兴果树，别名山花椒、乌梅子。主要分布于我国黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区和河北省等省区，此外，在朝鲜半岛、俄罗斯远东地区及日本亦有分布。五味子的果实干品，商品习称“北五味子”，有敛肺、滋肾、生津、收汗、涩精功效。五味子除药用外，还可用于生产果酒、果酱、果汁饮料和保健品等，具有广阔的开发利用前景。由于国内、外市场对五味子的需求量不断增加，利用野生资源已远远不能满足市场的需求。作为一种新兴果树，自20世纪70年代，我国就开始进行野生栽培驯化研究与生产实践推广，并取得较大进展[1]。五味子经过20余年的筛选，目前，已选育出“红珍珠”和“嫣红”等优良丰产品种，主要采用扦插、压条、分株及横走茎等常规无性方法繁殖，但扦插繁殖效率低，不能适应生产需要。近年来，关于五味子组织培养研究的中文报道已有20余篇[2～24]，为五味子优良品种快速繁育和开发利用提供了有益的技术资料，下面将这些成果进行汇总与分析。

1 茎段培养

茎段培养主要是以茎段为外植体进行无性系培养，通过丛生芽的诱导，快速繁育，是经常采用的一种方式。根据采芽时期的不同，又分为春芽培养与冬芽培养。一般来讲，用冬芽水插条或者春芽萌发新稍较易成功。在五味子茎段培养中，也有直接利用冬芽剥去鳞片进行接种且效果较好的报道。五味子的采样部位、地域、时期、诱导结果及培养体系等的总结见表1。

1.1 春芽培养

一些学者采用春芽萌条(嫩茎段)作为外植体进行五味子的组织培养研究，获得了芽丛及生根的组织培养苗。基本培养基多采用MS或者改良MS、B5或者改良B5，附加植物激素为BA(6-Benzylaminopurine，6-BA，6-苄氨基腺嘌呤)与NAA(1-naphthlcetic acid，α-萘乙酸)及IAA(indole-3-acetic acid，3-吲哚乙酸)，有一些学者还加入了KT(Kinetin，6-Furfurylamino-purine，6-糖基氨基嘌呤或N6-呋喃甲基腺嘌呤，激动素)或者ZT(trans-6-(4-Hydroxy-3-methylbut-2-enylamino)purine，Zeatin，6-反式-4-羟基-3-甲基-丁-2-烯基氨基嘌呤)，还有学者以BA与IBA(3-indolebutyric acid，3-吲哚基丁酸)进行诱导芽的生成。芽诱导有几个不同的途径：一是经由愈伤组织再生成苗途径[4，12]；二是不定芽成苗途径[2，3，6，14，20，24]。

1.2 冬芽培养

五味子的冬芽饱满成熟度高，越冬一段时间后，冬芽上的菌与春芽相比较少，所以，以五味子的冬芽作为外植体进行组织培养能获得满意的芽丛。牛遇达(2007)、李千等(2014)以冬芽为外植体进行了培养研究，获得了愈伤组织及体细胞胚，并成功进行了苗木再生繁育[7，9]；顾地周等[5]以冬芽水插条的萌发新稍为外植体，芽苗诱导率为92%；李兴亮[21]以五味子冬芽水插新稍进行诱导丛生芽，丛生芽健壮，成活率高。

表1五味子茎段组织培养

Table 1 Stem tissue culture of Schisandra chinensis(Turcz.) Baill

续表1

外植体类型Explant来源Region培养基Culturemedium激素(mg/L)Phytohormone诱导结果Inducingresult参考文献Referencea(组织培养苗)a(Tissuecultureplant)吉林省吉林市Jilin,JilinMS6-BA0.1+NAA0.01;6-BA0.1+NAA0.02芽分化,快速繁育Buddifferentiation,rapidgeneration18,张正海等,201218,Zhangzhenghaietc,2012a(组织培养苗)a(Tissuecultureplant)吉林省吉林市Jilin,Jilin1/2MSIAA1.0+activated-charcoal300生根成苗,快速繁育Plantroot,rapidgeneration19,包岩,201319,Baoyan,2013a黑龙江省林区HeilongjiangMS6-BA2.0+ZT0.1;6-BA2.0+NAA0.2+ZT0.1;NAA0.2芽分化,快速繁育Buddifferentiation,rapidgeneration20,陈雅君等,199920,Chenyajunetc,1999c吉林省长白山地区ChangbaishanmountainMS6-BA1.5+IBA0.2芽分化,快速繁育Buddifferentiation,rapidgeneration21,李兴亮,200821,Lixingetc,2008a,d,f,h吉林省长春市Changchun,JilinMSGA0.1+sugar20g/L;2,4-D2愈伤,快速繁育Callus,rapidgeneration22,张华等,201322,Zhanghuaetc,2013a黑龙江省HeilongjiangMS,1/2MS,(vitamindouble)BA4+IBA0.2+LH1000;BA4+IBA0.6+LH1000;1/2MS(altered)+IBA2芽分化,快速繁育Buddifferentiation,rapidgeneration24,周鑫,200124,Zhouxinetc,2001a黑龙江省尚志市Shangzhi,HeilongjiangB5(altered)6-BA2.5+NAA0.1芽分化,快速繁育Buddifferentiation,rapidgeneration12,张晓薇等,200912,Zhangxiaoweietc,2009b辽宁省LiaoningMSNAA0.5-1+KT0.5-1愈伤,成芽,快速繁育Callus,bud,rapidgeneration4,赵国凡,19854,Zhaoguofan,1985

注：外植体a.嫩茎段(带腋芽)；b.嫩茎段(摘除腋芽)；c.腋芽萌稍(水插枝)；d.子叶和下胚轴(种子萌发)；e.冬芽；f.叶；g.叶柄；h.种子；i.果柄。下表同。

Note:Explant a.stem(with axillary bud);b.stem(without axillary bud);c.sprouting tip of axillary bud in water;d.Cotyledon and hypocotyl(seed germination);e.winter bud;f.leave;h.seed;i.carpopodium.(the note of table 2 and 3 are the same)

2 无性胚培养

无性胚培养是在愈伤组织诱导基础上进行分化、再生形成胚状体，并在无激素培养基上再生成苗的技术。此方法能大量均一地产生无性后代，但培养难度较高。牛遇达[7](2007)以五味子种子子叶及下胚轴进行胚性愈伤组织诱导，并建立了体细胞胚快速繁育技术。李千等[9](2014)以冬芽诱导愈伤组织分化出胚状体用于快速繁育，建立了胚状体快速繁育途径。表2列出了所用培养基。

表2五味子无性胚培养

Table 2 Asexual embryo culture of Schisandra chinensis(Turcz.) Baill

3 愈伤组织培养

五味子诱导愈伤组织，主要是进行药物生产研究，少数为获得胚性愈伤组织来进行快速繁育育苗研究；所用外植体包括无芽茎段、嫩茎段、冬芽、叶片、叶柄以及无菌种子苗的茎段及叶柄[4，8，9，12，13，15～17，23]，见表3。

表3五味子愈伤组织培养

Table 3 Callus culture of Schisandra chinensis(Turcz.) Baill

4 讨论

近年来，作为东北地区重要的地道药材与新兴果树，五味子在育种、栽培、生物技术及分子生物学等方面都取得了较大进展，尤其是育出了丰产的“红珍珠”与“嫣红”品种，这为五味子的无公害优质栽培提供了优良品种资源，五味子栽培必将走上良种区域化栽培的发展轨道。目前，现有的扦插无性繁殖技术不成熟，成苗率低，不能应用于生产，使良种的应用受到了限制。五味子生产中一直采用种子繁殖育苗，后代分离严重，不能保证产品质量与丰产性，药效成分相差也较大，新品种育苗技术一直不能有效解决，缺少良繁技术；因此，自2004年以来，五味子的无性良繁技术就侧重于组织培养研究之上。

赵国凡[4](1985)进行了五味子无芽茎段组织培养再生植株研究，为无性繁殖提供了技术资料，而后五味子组织培养资料也丰富起来。总结近30年来国内五味子组织培养研究文献发现，多数学者是对本单位与当地发现的一些优良单株或其种子进行组织培养研究，而以优良品种“红珍珠”为外植体的文献仅有2篇[7，18]；以“嫣红”新品种为材料的组织培养尚未见报道。张正海等(2012)开展了“红珍珠”组织培养研究，为这一品种的应用提供了先进手段，繁殖系数也在3左右，但未见以组织培养苗建园的报道。近两年来，笔者对“嫣红”进行了嫩茎组织的培养研究，获得了组织培养苗，繁殖系数在3左右，还有待于进一步加强研究，扩大繁殖系数，以期用于生产。

目前，五味子组织培养所用的培养基多为MS、改良MS、B5及N6等，而激素采用的除BA与NAA外，ZT、TDZ、KT、IBA也用于芽的诱导之中，且对于不同的品系，激素的浓度及配比等也不一致，甚至出现了极端现象。周鑫[24](2001)诱导芽培养基MS+BA 4mg/L+IBA 0.6mg/L+LH 1000mg/L属高浓度配比；而张正海等[18](2012)诱导芽培养基MS+6-BA 0.1mg/L+NAA 0.01mg/L则属低浓度配比。由此看来，五味子组织培养配方研究存在地区与种质的差异，而且同一地区不同来源的品系，即使同是采用茎段为外植体，也没有统一的培养配方，产生这种情况的原因是由于不同种质基因型差异造成的，还是由于采样时期不一致或不同部位原始激素水平差异造成的有待于深入研究。

五味子组织培养研究近半的资料是用茎段为外植体进行的快速繁育研究，属于无性繁殖范畴，对于五味子杂交品种选育及优良品系快速繁育有一定的促进作用；以嫩茎及其诱导而来的愈伤组织等经再生获得的种苗也是无性后代，可加以利用。李千等(2014)以茎段进行胚状体育苗研究，这为优良品种快速繁育带来了新的动力。以无芽茎、叶片及叶柄等段为外植体的组织培养研究，主要是以愈伤组织培养为主，期望用来生产药用成分，仅赵国凡成功进行了植株再生。以种子下胚轴与子叶进行胚状体培养对五味子杂交育种优系苗木繁殖具有较大优势，但是不宜作为其他优良品种的扩繁方式。

总之，利用成熟的组织培养技术进行优良品种的扩繁，以达到苗木生产的目的，是促进五味子良种区域化的一个研究课题；在组织培养基础上，探讨五味子液体发酵繁育种苗新方法将是一个新的研究方向；在五味子资源与育种研究中，已筛选出很多优异单株，出于对品种与资源保护的考虑，应开展组织培养长期保存研究。

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