金线莲研究进展
2018-02-24李荣峰
李荣峰
摘 要:金线莲是我国传统的珍贵药材,该文综述了金线莲化学成分、组织培养外植体的选取、组织培养培养基的组分、生长的光照和温度条件、产品开发及产业化发展等方面研究,同时分析了存在的问题及未来研究发展方向,以期为金线莲的深入研究提供参考。
关键词:金线莲;研究进展
中图分类号 S567.239 文献标识码 A文章编号 1007-7731(2018)24-0027-3
Abstract:Anoectochilus roxburghii is a traditional precious medicinal material in China. This paper reviews the chemical constituents of Anoectochilus roxburghii,the selection of tissue culture explants,the composition of tissue culture medium,the illumination and temperature conditions of growth,product development and industrialization development. And analyze the existing problems and the development direction of future research. This can provide some reference value for the in-depth study of Anoectochilus roxburghii.
Key words:Anoectochilus roxburghii;Research progress
金線莲(Anoectochilus roxburghii)是兰科开唇兰属植物的多年生草本药用植物,因其叶脉呈金黄色而得名,是我国一种传统的珍贵草药,素有“金草”、“神草”、“药之王”、“乌人参”的美誉,全草入药,在民间治疗范围很广。金线莲主要分布于亚洲的日本、中国、印度等,在我国广西、广东、海南、四川、云南和贵州、福建、台湾等均有分布,台湾民众及畲族等群众将其当作补虚的滋补强壮品。金线莲除药用、食用外,还是一种极具观赏价值的室内观叶珍品。随着人民保健和消费需求水平的不断提高,金线莲作为悠久历史的药食两用植物之一,有专家宣称,将是下一个“冬虫草”,市场份额可达到上千亿元。近年来国内外众多专家学者对金线莲开展了多方面的研究,笔者主要从金线莲化学成分、组培外植体的选取、组培培养基的成分、生长的环境条件、产品开发及产业化发展方面进行了综述。
1 金线莲化学成分
研究发现,金线莲富含糖类成分(多糖13.326%,低聚糖11.243%,还原糖9.73%)、牛磺酸、强心甙类、酯类、生物碱、甾体、多种氨基酸、微量元素等[1-6],氨基酸和微量元素两者的含量均高于国产西洋参和野山参,与牛磺酸、多糖类具有抗衰老、调节人体机体免疫的作用。刘润东[7]通过分析不同来源金线莲植株体内各营养成分,得出组培瓶苗植株的水分含量、维生素C、粗蛋白、粗脂肪含量最高,而灰分与总糖分含量则以野生植株最高,说明组培金线莲与野生金线莲的生长环境不同,其营养成分含量也不同,因此可根据不同需求来充分利用不同来源的金线莲。肖开前等[8]通过改变光质、光照周期以及诱导期来调控福建金线莲的主要化学成分,结果显示,对总黄酮、槲皮素、异鼠李素和山柰酚的促成作用均表现为蓝光大于黄光,红光效果最差;光照周期14h/d时,其总黄酮、山柰酚、异鼠李素的含量均为最高值;接种1个月后进行诱导,其总黄酮及3个黄酮苷元的含量最高。
2 金线莲组培外植体
多数研究者在研究金线莲组织培养与快速繁殖时,采用金线莲茎段作为外植体[9-13]。冯亦平等[14]研究表明,茎段经诱导可形成大量的丛生芽,诱导率达60%以上,培养周期也较短,适宜于规模化生产,是作为金线莲快繁外植体的最佳选择;而金线莲的叶片不适合作为其快繁的外植体,不宜用于规模化生产,无法快速繁殖。
3 金线莲组培培养基组分
刘伟和王牛柱[11]以金线莲组培苗的茎段和顶芽为外植体进行了增殖培养,在光照时间12h/d,光照强度1200Lux,温度(25±2)℃,pH值为5.8培养条件下比较了不同基本培养基、细胞分裂素、生长素、添加物等因素对金线莲生长状况的影响。研究表明,在一定范围内6-BA/NAA激素比例越高,越有利于芽分化;在添加6-BA 2.0mg/L+NAA 0.2mg/L的MS培养基中,新增株数高达60;而在6-BA、NAA低浓度和没有加激素的MS培养基中,金线莲增殖很少甚至不增殖。刘润东[7]在不同基本培养基中添加不同激素种类、浓度配比,对金线莲外植体芽丛的诱导有不同的效果,各激素配比浓度越高,越不利于芽丛的分化;在添加6-BA1.0mg/L、NAA0.1mg/L、ZT0.02mg/L的MS培养基中,芽丛诱导率最高为95.92%;而在6-BA 0.3mg/L、NAA 0.03mg/L、ZT 0.01mg/L的MS培养基中,金线莲茎、叶的分化与形成效果最好,芽径增粗明显,展开叶片多。王建明试验结果表明[15],金线莲外植体消毒处理以75%乙醇+0.1% HgCl浸泡处理8min效果较好;增殖继代培养基以MS为基本培养基添加激素6-BA/2mg·L-1+NAA/0.5mg·L-1的处理效果最优;培养基中添加20%香蕉对于芽苗的增殖及壮苗的培养均有极大的促进作用;液态培养基显著优于半液态和固态培养基;原球茎增殖倍数高且增殖速度快,但培养出来的芽苗较弱小。
4 环境条件对金线莲生长的影响
在植物赖以生存的自然环境中,如空气(氧和二氧化碳)、光、热、水和无机盐(养料)等因素是植物生长的重要因子,对绿色植物的生存缺一不可。金线莲喜阴凉、潮湿环境,要求温度20℃~32℃,光照约为正常日照的1/3,忌阳光直射,对生态环境要求较高。就金线莲而言,研究其组培中环境条件的影响,目前主要从光照和温度2个方面进行研究,湿度对金线莲组培影响的研究目前还未见报道。
4.1 光照 光是植物生长发育的基本因素之一,对植物的生长、形态建成、光合作用、物质代谢及基因表达均有调控作用。研究表明,光环境对金线莲离体材料的生长发育影响较大。陈裕等[16]从多点实地调查发现,荫蔽度为60%~80%的小环境更适合野生金线莲生长;吴坤林[17]研究光照强度对金线莲组培苗生长的影响,得出在低光照时,金线莲组培苗出现徒长、纤弱。这些报道均认为金线莲为喜阴植物,最佳光照强度是2000~3000Lux,能耐受一定的低光照,过低的光照会使植物生长受影响,但没有明确给出影响金线莲生长的光照强度下限。在生产中,一般采用建遮荫棚来调节光照强度,生产成本较高。近年有些地方开始尝试利用自然条件,如林下、地沟等进行种植,以降低成本。确定金线莲正常生长的光照强度下限及低光照对其生长的影响,将有利于利用棚外自然条件进行金线莲人工栽培。陆祖正研究表明[18],光照强度400Lux是金线莲能正常生长的最低光照强度。400Lux以上随光照强度加大,金线莲生长越健壮;低于400Lux金线莲发育不正常,出现严重徒长、干重减少等现象。试验发现,随光照强度的减弱,金线莲鲜重有所减少,但差异不显著。试验表明,在选择栽培场地时,不能只为满足湿度温度条件而选择过于阴暗、光照过低的地方,忽视了金线莲对光照条件的要求。阴凉湿潤、光照强度不低于400Lux的环境仍可以选择。也有试验表明,低强度白光对金线莲前期丛芽的诱导效果好,随着光强度的增加,对芽诱导的抑制作用越明显,特定波段的有色光对金线莲试管苗的长高有明显的促进作用。与其它绿色植物不同,金线莲其叶色紫红略带灰绿,并具有明显的金色网纹,因此其对光环境的要求也不同于其它绿色植物,而目前金线莲组培中的光环境控制却和其他植物一样,这可能是引发金线莲组培过程中生长发育缓慢的主要原因之一。
4.2 温度 目前,温度对金线莲影响方面的研究报道还比较少见,只有1篇有关温度对金线莲生理生化影响的研究。牛蓓等[19]研究发现,实验温度在10℃~35℃范围内,随温度升高,金线莲的相对电导率和丙二醛的含量先降后升,25℃时,金线莲细胞膜脂过氧化程度小,膜通透性小,细胞内的电解质外渗少,细胞膜的损害度最小。在35℃时,相对电导率和丙二醛的含量大,说明35℃时膜脂过氧化程度大,损害程度大;以25℃过氧化酶活性最小,10℃活性较大,35℃活性最大;金线莲可溶性蛋白和可溶性多糖含量随温度升高而先升后降,25℃处理均显著高于其它处理。
5 金线莲产业化发展
随着人们生活水平的不断提高和金线莲的营养成分不断被发现,人们保健意识也在逐渐增强,金线莲的市场需求量正以相同的比例上升,近几年,金线莲产业发展更是突飞猛进,尤其以福建市场最为火热。目前单以福建省计算,进行金线莲生产和加工的公司就有30多家。金线莲产业得到了福建省政府的大力扶植,被列为福建省十大重点种业创新与产业示范推广工程之一。尽管生产企业和生产规模连年增加,但是金线莲仍供不应求,导致金线莲的价格也逐年飙升,因此金线莲具有广阔的市场前景和巨大的经济效益。近年来,金线莲组织培养和人工种植等技术瓶颈取得突破,作为一种高端的植物保健产品,人工种植的金线莲市场火爆,产销两旺,然而处于发展初、中期的金线莲产业出现了种植技术标准缺乏、深加工产品缺乏、质量标准与市场监管缺失等众多问题。
6 金线莲产品开发
对金线莲的化学成分和药理作用的研究表明,金线莲中含有的生物碱、氨基酸、糖类、皂苷、甾体、类黄酮、微量元素等化学成分可能对人体起到药理作用。因此,许多地区都在开展金线莲种源保护和产品开发工作,目前市场上金线莲的产品有鲜品、干品和加工泡制茶3种类型,其中以干品为主。纵观国内外研究,目前有关金线莲化学成分及药理作用方面的研究很多,但有关金线莲保健产品开发方面的研究非常有限,只有少数文献报道。张赛男[20]2014年在超高压辅助提取,并经超滤纯化后得到金线莲多糖的基础上,以柠檬酸、白砂糖、蜂蜜为辅料,进行金线莲多糖口服液制备工艺研究。王文成[21]2013年以金线莲提取液量、红茶提取液量、白砂糖添加量、柠檬酸添加量为因素,通过单因素分析和正交试验来确定金线莲保健型红茶饮品的最佳调配工艺。也有研究证明,金线莲胶囊有明显抗糖尿作用,可治疗II型糖尿病[22]。现今,由于缺少“新资源食品”和“药食两用”身份的认定,金线莲产品形式单一且服用不便,只有煎煮和冲泡2种服用方式,无法进行深加工,金线莲原草加工科技含量不高,既造成了药源的浪费,在很大程度上也影响了金线莲的推广。
7 问题与展望
近年来,许多科研工作者投入了大量的时间和精力,试图通过改善培养基组成和成分配比来缩短金线莲组培中的继代时间、提高根系质量和生根效率,但始终未能获得实质性的突破[23-25]。随着金线莲规模化种植的扩大,有关金线莲研究已成为世界生物学领域的研究热点之一,其研究内容主要集中在金线莲化学成分分析、外植体筛选、培养基配方、激素配比及人工种子的生产、人工栽培条件等,但有关金线莲对光照强度和光照时间、温度、湿度栽培基质、肥料等环境因子的要求都了解甚少,所以组培苗移栽到大田还存在困难,有关金线莲产品深加工方面研究也有待进一步探索。
参考文献
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