太子参繁殖与栽培技术研究进展
2016-11-19李湘张岚李超
李湘 张岚 李超
摘要 为了改变太子参不容乐观的生产现状,从繁殖和栽培2个方面综述了太子参近年来的研究概况。建议建立太子参优质种苗的规模化生产体系,从种子繁殖、品种复壮、脱毒培养、微块根培养、新品种培育等方面改善繁殖现状,从土壤养分、微生物群落、自毒作用等方面改善栽培现状,以满足规模化生产的需求,同时为太子参的繁殖和栽培提供参考依据。
关键词 太子参;繁殖;栽培;研究进展
中图分类号 S567.5+1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)04-0063-02
Advances in Breeding and Cultivation Techniques of Pseudostellaria heterophylla
LI Xiang ZHANG Lan LI Chao *
(College of Life Science,North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063000)
Abstract In order to change the current unoptimistic production situation of Pseudostellaria heterophylla,the paper summarized research progress from the breeding and cultivation of Pseudostellaria heterophylla in recent years. We suggested the establishment of large-scale production system of high quality seedling of Pseudostellaria heterophylla. The situation of breeding was improved from seed-breeding,variety of rejuvenation,virus-free culture,micro-root tubers cultivation,and the situation of cultivation was improved from soil nutrients,microbial communities and allelopathy.The improvements could meet the need of large-scale production,and provide references for breeding and cultivating techniques of Pseudostellaria heterophylla.
Key words Pseudostellaria heterophylla;breeding;cultivation;advances
太子參[Pseudostellaria heterophylla(Miq.)Pax ex Pax et Hoffm.],又称孩儿参,隶属于石竹科孩儿参属多年生草本植物,块根纺锤形,具益气健脾、生津润肺、补气益血之功效,可代人参使用,这使太子参已成为药用植物研究和开发的热点。太子参遍布于我国华北、华中、华东和西北等地区。近年来,由于野生太子参资源有限、市场需求剧增及药材价格攀升等因素使得太子参的繁殖和栽培成为研究的热点。本文对近几年太子参繁殖栽培研究进行了归纳总结,旨在为太子参的生产提供参考依据。
1 繁殖研究
太子参的繁殖方法有种子繁殖和块根繁殖2种。因太子参果实为蒴果,种子成熟不一致,果实开裂,种子会自然脱落,造成种子不易采收;另外,太子参成熟的种子具有休眠特性,种子萌发率低,因此生产中通常采用块根进行无性繁殖(块根繁殖)。块根繁殖最直接的方法就是选用种参进行繁殖。有研究表明[1],中等以上种参的萌发率可达98%以上,而小种参萌发率只有50%左右,但大种参与中种参的产量相差不大,故实际中采用鲜重为0.5~2.0 g的块根作为繁殖材料。而长期无性繁殖,致使种质退化,病害扩大。目前,品种复壮、脱毒培养、微块根培养、新品种培育等研究是解决目前生产问题的有效办法。
1.1 种子繁殖
种子繁殖是最传统的一种繁殖方式,虽然在太子参种子繁殖中存在许多问题,但对太子参种子的研究和利用也是必不可少的。温学森等[2]开展太子参种子人工萌发试验,用赤霉素处理、剥除不同部位等方法均不能打破其休眠现象。而叶祖云等[3]通过对其种子特性的认识和对太子参种胚进行离体诱导培养发现,种子的外胚乳对胚的萌发有抑制作用,剥去种皮和外胚乳的裸胚被诱导萌发生长,有效解决种子的休眠现象,再结合已经掌握的太子参微块根诱技术[4],可探索出太子参种子利用及无病毒种苗繁育的新途径。
1.2 品种复壮
宋丽莎等[5]研究表明:NAA、6-BA和马铃薯淀粉能较好地诱导太子参组培苗生根,与夏品华等[6]的研究结果有所差异,而不同水平的NAA、6-BA和马铃薯淀粉对太子参壮苗的影响不显著。研究同时发现,利用腐殖质作为移栽基质的成活率与利用泥炭土和粗砂1∶1、黄沙土的成活率几乎相同[7]。
1.3 脱毒培养
为防止太子参病毒以无性繁殖的方式传给子代,利用太子参茎尖组织快繁和脱毒是解决太子参种苗的有效途径。太子参不同组培苗农艺性状的研究证明[8],茎尖是组培太子参最好的外植体,其生长速度、产量均优于其他组培苗,但可取材的部位少;茎段的组培快繁效果较茎尖差,但取材稍比茎尖容易。洪晓云等[9]研究发现,带节点的茎段诱导丛生芽的效果较好。在脱毒培养过程中注意,对茎尖组培苗的消毒最适宜的是75%酒精和0.1%升汞交叉消毒[10],且其生长过程中激素不能过量。在众多脱毒苗研究中,茎尖苗的产量最大,且周以飞[11]研究发现,以茎尖苗培育的参根中的总氨基酸含量明显高于其他脱毒苗。由此可见,组培脱毒苗能够很好地恢复太子参的种性,使产量、品质都明显提高。
1.4 微块根培养
微块根培养研究[4]中,试验者培养组培苗茎节处的腋芽,其腋芽基部长出的不定根,在适当的条件下生长,经低温处理,移栽后植株健壮,根系发达。叶祖云等[12]对微块根的发育做了解剖学研究,发现微块根是不定根经过初生生长、次生生长、维管形成层向内生长膨大形成的。
1.5 新品种培育
组织培养条件下的多倍体育种是一种简便、成熟且行之有效的育种方法,可获得产量高、有效化学成分含量高且抗逆性好的优良药材品种。叶祖云等[13]应用植物多倍体诱导技术,采用与谢 燕等[14]和众多太子参组培的研究相似的茎尖诱导、生根壮苗培养基,培育出了11个株系的性状优良、遗传稳定的同源四倍体太子参新种质。这种四倍体方法既节省育种时间,又大大加速育种进程。李胜南等[15]将四倍体优良株系与太子参商品药材进行HPLC-UV指纹图谱的比较,发现所有样品的特征峰基本一致,证明了太子参同源四倍体株系的品质和安全性。
2 栽培技术研究
目前,栽培中的主要问题是连作障碍。通常引起作物连作障碍的原因有土壤养分亏缺、土壤微生物群落变化和化感物质的自毒作用3个方面。研究证明[16-17],药用植物连作会使植株细胞的正常结构和功能受到损害,叶绿素的含量下降,植株生长发育不良,最后导致太子参的品质和质量显著下降。
2.1 土壤养分
太子参生长期较短,肥料、水分、播种期和种植密度等栽培措施都会影响其产量。化学肥料在一定程度上能够增加太子参产量[18],如刘宇鹏等[19]的最新研究表明施适量的氮肥能够提升叶片中许多酶类的活性和叶绿素含量,使太子参的生长活力达到最佳,但其所带来的污染问题不容乐观。生物菌肥[20-21]能达到比它更好的效果,还能解决其所带来的问题。陆志平[22]的研究表明,生物菌肥复合剂的使用不仅能够增加块根的鲜质量,而且對植株地上部分均有促进作用。在连作年限越久的土地上,土壤钾素的亏缺就越明显[23],但在轮作和间作方式下,土壤养分含量较高,有利于改善土壤养分。
2.2 微生物群落
夏品华等[24]以贵州施秉中药材种植基地连作1~12年的太子参和土壤为试验对象,发现连作使土壤中养分、微生物、酶活性等发生变化,不利于太子参生长。林茂茲等[25]通过末端限制性片断长度多态性(T-RFLP)技术分析,发现连作使太子参根际土壤细菌和好气性自生固氮菌数量极显著下降,而致病菌和病原菌种(属)增多。其中,可能引起太子参枯萎病的尖孢镰刀菌数量会比轮作时略有增多[26]。而某些太子参根际促生菌在太子参和玉米的间作模式中起到了重大作用[27]。微观上,用差异蛋白质组学方法[28]研究了不同种植制度下(连作、轮作)太子参叶片蛋白质的差异,发现太子参连作导致抗性相关蛋白以及能量代谢和细胞分裂相关蛋白紊乱,叶片致病性或衰老相关蛋白表达量上调,这是太子参连作病害频发和提前退黄的主要原因。
2.3 自毒作用
某些药用植物通过雨水淋溶、根部分泌和植物残体腐解物等不同途径释放一些物质,对同茬或下茬同种(或同科)作物的生长产生抑制作用的现象称为自毒作用[29]。任永权等[30]的研究认为,太子参茎叶浸提液存在抑制幼苗生长的自毒作用,而除极端高浓度外,浸提液对自身种子的萌发无明显毒害作用。这与夏品华等[31]的研究结果相似,只不过这种浸提液对太子参种子萌发的抑制强于对其他种子如白菜和玉米种子的萌发。因此,生产中要及时清除残留在田间的茎叶,避免化感物质给太子参生长发育带来不利影响。
随着科学技术的发展,研究者们已通过组培、脱毒及多倍体诱导等生物技术找到了一些解决太子参种苗快速繁殖的有效途径,也找出了栽培中影响其产量的重要因素。虽然目前成果显著,但仍需在现有基础上,针对种子繁殖和新品种培育等比较薄弱的环节,探索出更好的解决方法。目前,太子参主要在福建、贵州、江苏、山东、安徽等地区进行生产,如何能跨越区域性问题,实现对太子参的广泛生产是下一步亟待解决的问题。
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