石蒜属植物组织培养研究进展

2018-01-15刘旭忻张露曹芳凤张秋英汤军陈颖颖

现代农业科技 2018年22期

刘旭忻张露曹芳凤张秋英汤军陈颖颖

摘要石蒜是一类集园林观赏、药用、经济等价值于一体的植物，传统的分球繁殖方法已经无法满足市场需求，只有采用组织培养技术才能使石蒜属植物更好、更快地繁殖发展。本文对石蒜属植物组织培养技术的研究进展进行了阐述，探讨了石蒜属植物组培技术中存在的问题及研究前景，以期为进一步推动石蒜属植物组织培养研究提供一定的参考。

关键词石蒜；组织培养；研究进展

中图分类号 S682.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）22-0120-02

Abstract Lycoris radiata is a kind of plant with ornamental，medical and economical value.Traditional ball breeding methods have been unable to meet the market demand，only using tissue culture technology can the Lycoris plants propagate better and develop faster.This paper summarized the research progress on the tissue culture technology，and the problems and prospects of plant tissue culture in Lycoris radiata were also discussed，in order to provide the valuable references for further study of Lycoris plant tissue culture.

Key words Lycoris radiate；tissue culture；research progress

石蒜[Lycoris radiata（L′Her.）Herb]为石蒜科（Amaryl-lidaceae）石蒜属（Lycoris）鳞茎类多年生草本植物，目前发现的20多种石蒜属植物中有12种为我国特有，该属植物在我国的栽培历史达1 500年之久，有“中国郁金香”之称[1-3]。石蒜鳞茎近球形，鳞茎盘上有须根，叶狭带状，伞形花序顶生，多于夏末秋初季节开花，花叶不遇，蒴果常具三棱。石蒜是一种集园林观赏[4]、医用[5-6]、化工生产[7]等价值于一体的植物，拥有极高的开发、利用潜力。石蒜有性杂交结实率很低、自然分球繁殖系数小、速度慢。因此，很多学者把注意力集中在石蒜组培研究上，并取得了一定进展。本文从外植体的选择、消毒方法、培养基种类、栽培基质及试管鳞茎膨大研究等方面阐述了石蒜组培所取得的成效，探讨了石蒜组织培养技术存在的问题。

1 石蒜属植物组织培养技术研究进展

最初对石蒜属植物的组织培养进行报道的是日本学者Koyama，我国在1986年首次报道了石蒜属植物的组织培养研究技术，目前有关石蒜属植物组织培养的技术日渐成熟，多数组培研究都集中于石蒜、忽地笑2个品种。

1.1 外植体的选择与处理

在石蒜属植物的组织培养研究中，鳞茎、叶片、花器官、种胚等都能作为外植体诱导出不定芽或愈伤组织。有学者采用换锦花的不同花器官诱导愈伤组织，表现为花梗的诱导能力最强；采用忽地笑的不同花器官诱导愈伤组织，表现为子房的诱导能力最强[8]。刘旭忻[9]研究了不同外植体对石蒜诱导再生组织的影响，结果表明，诱导能力强弱表现为鳞茎>叶片>种胚。在多数关于石蒜属植物组培的报道中，常见的外植体材料为鳞茎。在选用鳞茎为外植体时，不同的处理方法会对植物组织培养产生一定影响，有学者认为石蒜鳞茎的最佳采摘时期为生殖生长旺盛期（7—8月），且以未抽出花葶的鳞茎诱导效果最佳[9]。将采摘的鳞茎置于4～8 ℃环境下冷藏4～8周后以四分法切割鳞茎入瓶，不同层数的鳞片诱导不定芽的效果各不相同。鄭晓峰等[10]试验证明，4～5层带基盘的鳞片诱导不定芽的效果优于双层鳞片，王光萍等[11]、袁娥[12]得出类似结论。朱锦等[13]得出的结论是双鳞片法进行组培繁殖更具实用价值，表现为内层鳞片诱导效果优于中、外层鳞片。

1.2 外植体的消毒方法

石蒜属植物的鳞茎常年着生于土壤，表面附着诸多微生物，鳞茎球内亦含有大量的内生菌、多糖、淀粉、石蒜碱等物质，这些成分易使外植体创口组织褐化、加大污染程度、提升鳞片入瓶难度。因此，选择适宜的消毒方式是提高鳞茎入瓶存活率的关键环节。

常见用于石蒜属植物组培的消毒试剂有70%～75%酒精（C2H5OH）、0.1%～0.2%升汞（HgCl2）。先用洗涤剂浸泡洗刷鳞茎，再用70%～75%酒精浸泡鳞茎30～60 s，流水冲洗后再用升汞灭菌。不同的石蒜品种所需的灭菌时间存在差异，用0.1% HgCl2对换锦花和白花长筒石蒜鳞片、叶、根尖、鳞芽消毒，得出鳞片的最佳消毒时间是10～12 min，叶、根尖、鳞芽的最佳消毒时间是7 min。王清[14]以忽地笑鳞茎为外植体得出相似结论。杨曦[15]以中国石蒜和乳白石蒜鳞茎为外植体，发现用0.1% HgCl2消毒14 min效果最佳。

1.3 基本培养基及激素对植物组织培养的影响

基本培养基中的营养物质是促进离体植物组织生长发育的基础养料。迄今为止，能够诱导出石蒜愈伤组织及不定芽的培养基有MS及改良MS培养基、N6培养基、Monnier′s培养基等，其中MS培养基更受研究者们的青睐。在MS基本培养基中添加不同种类配比的激素还能有效促进小鳞茎的诱导、增殖和分化。

在石蒜属植物组培中，常用细胞分裂素6-苄基腺嘌呤（6-BA）与生长素萘乙酸（NAA）搭配形成的激素组合加入MS培养基进行石蒜小鳞茎的诱导，其中6-BA的适宜添加浓度为1.0～5.0 mg/L，NAA的适宜添加浓度为0.1～0.5 mg/L。以1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA的配比和5.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA的配比为最佳组合，小鳞茎诱导率最高可达100%[11，15-17]。在小鳞茎增殖培养基中，常采用的激素组合为6-BA+NAA、6-BA+2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）。在6-BA+NAA组合的MS培养基中，适宜的6-BA浓度为3.0～5.0 mg/L，适宜的NAA浓度为0.5～1.0 mg/L，以5.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA的组合增殖效果较好，增殖系数可达7.17[18]；在6-BA+2，4-D的配比组合中，以0.5 mg/L 6-BA +1.0 mg/L 2，4-D的组合增殖效果较好，增殖系数最高可达17.6[15]。诱导小鳞茎生根的MS培养基一般只需添加单一的生长素，如NAA或吲哚丁酸（IBA）。加入的生长素为NAA时，浓度应控制在0.5～3.0 mg/L之间；加入的生长素为IBA时，浓度最佳为0.1 mg/L，以上方法均可使生根率达100%[13，19]。

1.4 栽培基质对试管苗移栽成活的影响

将带根的石蒜试管苗移栽出无菌培养环境后，一般需要炼苗数天，再将试管苗上的琼脂洗净种植于培养土中。石蒜试管苗对移栽基质的要求较低，基本均能成活。将石蒜小鳞茎置于蛭石∶黄沙质量比为1∶1的基质中或含有30%～40%河沙的的土壤基质中，成活率高于90%；有研究表明，30%蛭石营养土也有利于试管苗的成活[20-22]。

2 石蒜试管苗鳞茎膨大的研究进展

石蒜属植物的试管苗虽然在瓶内比较容易生根，甚至在初代培养基中就能长出不定根，但是将此类鳞茎矮小的幼苗进行移栽，其成活率不高。近年来，如何培育出鳞茎健壮的试管苗已成为学者们的研究重心。只有通过继代培养促使石蒜属植物试管苗鳞茎膨大，并诱导其长出健壮发达的根系，才能为后期的栽培繁殖提供成活率较高的优良植株。

在石蒜试管苗鳞茎膨大的探究性试验中，学者们一般调控蔗糖浓度来测定蔗糖对石蒜鳞茎膨大的影响。朱锦[13]研究表明，在含有60 g/L蔗糖的培养基中石蒜鳞茎可增重6.79倍，在含80 g/L蔗糖的培养基中鳞茎直径增长量最大。王光萍等[11]研究表明，促进长筒石蒜小鳞茎膨大和植株生长发育的适宜蔗糖浓度范围为4.5%～6.0%。确定促进石蒜鳞茎膨大的最佳蔗糖浓度时，还要兼顾蔗糖对植物正常生长的影响，过高的蔗糖浓度会引起植株玻璃化。

有研究表明，在培养基中加入适宜含量的活性炭，对石蒜鳞茎的发育有一定的成效[23]。刘旭忻[9]在探究石蒜试管苗鳞茎膨大研究时，采用大量元素、蔗糖和活性炭设计3因素3水平正交试验，测定三者的综合效应对鳞茎膨大的影响，结果表明，较好的鳞茎增重配方为MS+40 g/L蔗糖+1.0 g/L活性炭，鳞茎增重6.62倍，鲜重0.86 g，直径1.00 cm，高度1.24 cm。

3 石蒜属植物组织培养展望

石蒜属植物广泛应用于植物景观配置和药用生产，市场需求广泛。我国对石蒜属植物的快繁技术研究已近40年，研究体系相对成熟，但仍存在一些亟待改进的环节，如外植体消毒方式单一、消毒剂升汞毒性极强、试管苗鳞茎膨大技术未获取长足进展等[24]。今后在推进石蒜属植物快繁体系构建中，应改良外植体进瓶的消毒方法，结合菌种及其含量，有针对性地选择化学药剂，靶向性解决外植体进瓶难题，大幅度降低消毒剂对环境的污染，减少对人体的伤害。在探索植物试管苗鳞茎膨大的有益方法时，不应仅局限于改变蔗糖浓度、活性炭含量，可考虑其他因素，如更换培养基状态，添加水杨酸、茉莉酸甲酯、赤霉素等外源激素，调节室内温度和LED光质、光照时间等条件[25-26]。

4 参考文献

[1] 殷培峰，汪美英.安徽琅琊山石蒜属植物分布及开发应用[J].资源开发与市场，2008，24（9）：823-824.

[2] 秦卫华，周守标，汪恒英，等.石蒜属植物的研究进展[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2004，26（4）：385-390.

[3] 邓传良.石蒜属植物系统学及长筒石蒜遗传多样性研究[D].南京：南京林业大学，2005.

[4] 江生泉，姜自红，薛正帅.石蒜属植物栽培繁殖技术及园林应用研究[J].佛山科学技术学院学报（自然科学版），2017，35（2）：76-79.

[5] CHEN D Z，JIANG J D，ZHANG K Q，et al.Evaluation of anti-HCV acti-vity and SAR study of（+）-lycoricidine through targeting of host heat-stress cognate 70（Hsc70）[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters，2013，23（9）：2679-2682.

[6] CAO Z，YU D，FU S，et al.Lycorine hydrochloride selectively inhibits hu-man ovarian cancer cell proliferation and tumor neovascularization with very low toxicity[J].Toxicology Letters，2013，218（2）：174-185.

[7] 张帆，周守标，李宁，等.亲水胶体对石蒜淀粉糊特性的影响[J].食品科学，2018，39（4）：37-42.

[8] 佘琳芳，陈菁珏，常乐，等.两种石蒜属植物花器官愈伤组织诱导及其亚显微结构观察[J].核农学报，2014，28（10）：1798-1805.

[9] 刘旭忻.石蒜组织培养及试管鳞茎膨大研究[D].南昌：江西农业大学，2015.

[10] 郑晓峰，黄刚.不同激素配比对金花石蒜鳞茎诱导的影响[J].贵州农业科学，2009，37（2）：11-12.

[11] 王光萍，陈英，周坚，等.长筒石蒜鳞片诱导和植株再生[J].植物生理学通讯，2006，41（4）：457-460.

[12] 袁娥.石蒜属植物快速繁殖技术研究与综合评价[D].南京：南京林业大学，2003.

[13] 朱锦，诸葛强，余水生，等.石蒜组培繁殖技术的研究[J].浙江林业科技，2002，22（4）：45-48.

[14] 王清.黄花石蒜的离体培养研究[D].長沙：湖南中医药大学，2007.

[15] 杨曦.乳白石蒜与中国石蒜组培繁育体系建立及工厂化育苗方案设计[D].杭州：浙江农林大学，2013.

[16] 幸宏伟，黄振霖，黄荔.石蒜组培快繁技术研究[J].安徽农业科学，2010（3）：1144-1146.

[17] 穆红梅.中国石蒜的组织培养研究[C]//中国植物生理学会组织培养与生物技术专业委员会.全国“植物生物技术及其产业化”研讨会论文摘要集.广州：中国植物生理学会，2007：74.

[18] 常乐.石蒜属植物小鳞茎繁殖及基于转录组学的基因发掘研究[D].杭州：浙江大学，2011.