金线莲繁殖及栽培技术研究进展

2020-08-06苏菲黄作喜

安徽农学通报 2020年14期

苏菲黄作喜

摘要：金线莲是一种药食同源的珍贵草本植物，针对其化学成分、药理作用、临床应用等方面的研究很多，但对其快繁、栽培方面的综述报道较少。该文在探讨金线莲植物学特征和生物学特性的基础上，综述了金线莲组织培养及栽培技术，包括培养基配制、无菌繁殖体系建立、增殖生根培养、培养条件控制、栽培园地建设、栽培基质准备、管理与采收等，提出了今后金线莲繁殖与栽培技术研究的重点方向，为金线莲大规模人工种植提供参考。

关键词：金线莲;组织培养;栽培技术;研究进展

中图分类号 S567.239文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）14-0032-04

金线莲（Anoectochilus roxburghii（wal1.）Lind1.），又名金线兰、金丝绒、金线入骨消等，是一种全草可入药的兰科开唇属多年生珍稀草本植物。金线莲化学成分种类丰富，主要含黄酮类、多糖、挥发油、甾体化合物等活性成分，具有滋阴降火、清热解毒、消炎镇痛等功效。现代药理研究表明，金线莲对于降血糖、降血压、护肝等有显著疗效[1]。由于金线莲生长环境苛刻，且种子发育不完善，在自然状态下极难萌发，加上人们过度采挖，造成其野生资源日渐稀缺[2]。因此，为应对市场供求失衡现状，必须重视对金线莲人工快速繁殖和栽培的研究。笔者在前人研究的基础上，重点分析讨论了金线莲组培繁殖、人工栽培各环节的关键技术研究进展，并对金线莲未来研究的重点方向提出展望，以期为金线莲的大规模繁殖与栽培提供理论与技术依据。

1 金线莲植物学特征和生物学特性

1.1 植物学特征金线莲是多年生草本药用植物，株高8～20cm，地面有匍匐根状茎，茎上具长短不等分节，节上长有少数不分枝的根（有根毛）。叶片为前端较尖、后部较圆的互生叶，正面呈墨绿色，背面呈浅紫红色，具金黄色或白色网状叶脉。总状花序依花序轴自下而上排列，花黄色或乳白色。果实为蒴果。金线莲野外资源在国内主要分布在闽、台、两广、云贵川、江浙等省，在国外主要分布于日本、印度等国。金线莲通常生长在低矮丘陵的林下沟谷区域，陈裕等[3]对金线莲生长小环境的研究表明，通气性良好、遮阴条件好、相对湿度大、土壤肥沃的地带适宜金线莲生长。

1.2 生物学特性多种类型基质（红壤、黄壤、腐殖土、泥炭土等）适宜金线莲的生长，微酸性条件下金线莲更易生根。金线莲对温度有较好的适应能力，耐低温（1～5℃），较高温度（>34℃）时叶片易失水卷曲[4]。金线莲喜潮湿且排水性能良好的环境，积水会对根部造成严重损伤。金线莲为中阴性植物，光饱和点低，光线过弱时易滋生霉菌;反之则抑制植株生长。吴荣哲等[5]对金线莲驯化过程中植株生长量、生长速率等指标进行了测定比较，发现光强为50μmol/（m2·s）时驯化效果最优。

2 金线莲组培快繁技术

金线莲种子的微小和结构的不完整性都限制了其萌芽，在自然条件下需与某种菌根真菌共生，待其将胚细胞中淀粉转化为果糖、蔗糖、多糖等可溶性糖时才能得以萌发[6]，且萌发率极低。若采用分根或扦插繁殖，则耗时长且繁殖系数低[7]，而且与药材争夺原料，因此目前大规模种植以组培繁殖为主。

2.1 外植体选择在金线莲生长时期选择长势旺盛、根系发达、无病虫害的健壮植株，通常剪取叶片、茎、不定芽等作为组织培养的外植体材料。剪取的外植体大小要适宜，选材部位一般为生长能力较强的幼嫩部位。冯亦平等[8]通过对外植体的筛选发现，将茎段切成厚度为2mm的小片（即茎片）是组培快繁的最佳外植体，诱导率高（可达到70%）、诱导周期短（约30d）、愈伤组织质优。以1～2cm带节茎段为外植体，可不经愈伤组织阶段直接诱导出不定芽，周期较短（20～40d），是多数研究者在研究组培快繁时的首选材料。以0.5cm2幼嫩叶片为外植体，即使通过大量试验筛选出了最佳培养基，但诱导率极低（仅33.8%），且脱分化形成愈伤组织的周期较长（约90d）。因此，在规模化生产中，叶片不宜作为快繁外植体的首选，与许晴等[9]的研究结果一致。但许晴等的研究结果还表明，不定芽诱导愈伤组织形成的概率最高（可达96.67%），分析其原因，可能是因为相较于叶片、茎等材料，不定芽的分生组织更发达，持续分裂能力更强。

2.2 外植体消毒野外或田间取材的外植体通常都附着各种微生物和灰尘，因此对外植体消毒是不可或缺的环节。消毒不仅要达到杀灭微生物的效果，还要保证材料的生理活性。阚世超等[10]通过比较多种消毒方法对金线莲启动培养的影响，发现氯化汞浓度及其消毒时长是决定污染及褐变程度的关键。阚世超等认为，按以下流程清洗消毒的效果最佳：先用软毛刷洁净材料表面，放入罩有纱布的烧杯，流水冲洗30min左右，取出置于超净工作台，用75%酒精消毒30s，0.15%氯化汞溶液中振荡消毒4min，最后用无菌水清洗至无处理液残留即可。

2.3 无菌繁殖体系建立将消毒后的外植体在超净工作台酒精灯火焰旁切成适宜大小。通常情况下，茎段切成2cm左右，叶片0.5cm2，再用消毒后冷却的接种工具将其转移到事先备好的培养基上。除以种子为外植体的情况外，组培快繁一般可归为3种途径：（1）以叶片、茎片、不定芽等为外植体脱分化产生愈伤组织，再诱导芽的分化和根的形成[11];（2）以茎段等为外植体，不经愈伤组织阶段直接诱导出不定芽[11];（3）一步成苗：以茎段等为外植体，在一定条件下直接培养得到达到移栽标准的完整植株，此过程无需转瓶，污染率得到有效控制。诱导愈伤组织或不定芽的基本培养基，其添加物主要分为2种类型：植物生长调节剂和天然复合物。许晴等[9]通过设计3因素（NAA、BA、KT）3水平的正交试验，极差分析得出：NAA是诱导不定芽产生愈伤组织的最关键激素，且最佳培养基为MS+0.5mg/L NAA+4.0mg/L BA+0.3mg/L KT。激动素KT能促进细胞分裂，可增强BA的使用效果，因此适量KT可明显促进愈伤组织产生。杨清林等[12]对台湾金线莲丛生芽的诱导研究表明，最适宜的外植体部位是基部茎段，其次为中部茎段，顶芽在初期（30d）仅伸长生长而不进行丛芽分化，究其原因，可能是因为不同部位茎段受顶端优势的影响程度不同，即它们在接种前已存在内源激素的差异。研究还表明，丛芽在無外源激素存在时仍可分化，但诱导倍数不及添加细胞分裂素的处理。以0.5mg/L为1个浓度梯度设置多个处理组合，起初6-BA诱导芽形成的数量随着浓度递增而升高，当其浓度达到2.0mg/L时，配合使用浓度为1.0mg/L的NAA，诱导倍数可达3倍之高，随后当其浓度再增大，丛芽诱导数量明显减少。汪佳秀[13]在组织培养试验中筛选出一步成苗的最佳培养基为：MS培养基+10mg/L IBA、100g/L香蕉泥、2g/L活性炭、30g/L白糖、4.2g/L琼脂粉，pH5.8。

2.4 增殖、生根培养将茎段等外植体诱导出的成簇的丛生芽或愈伤组织分化出的不定芽，用镊子分离，接入增殖培养基，利用增殖芽可进行生根培养。林秀莲等[14]以茎段作为外植体，在其他成分（0.5mg/L NAA、25g/L蔗糖、6g/L 琼脂）既定的MS培养基上探究了不同浓度梯度的BA及KT配合对不定芽增殖的影响，结果显示：当BA浓度在1.5%～2.0%时，芽增殖率随KT浓度增加而增加，综合考虑芽增殖系数和植株健壮程度，认为添加2mg/L BA与1mg/L KT时丛芽增殖效果最优。增殖后的芽苗仍较矮瘦，因此壮苗环节不可忽视，此后待种苗生根方可出瓶。有研究表明[15]，高浓度的NAA有利于生根，配合一定浓度的6-BA长势更佳，确定诱导生根的最优培养基配方为MS+0.5mg/L 6-BA+2.0mg/L NAA+60g/L香蕉泥+0.1%活性炭。

2.5 培养条件在金线莲的组培微环境中，所采用光质的类型和光照强度的大小尤为重要。周锦业等[16]研究了3种光质（红、绿、蓝光）对金线莲生长的影响，发现单色光不宜作为金线莲的组培光源，红、蓝光混合或周期性交替照射适宜金线莲生长。传统光源（如日光灯、白炽灯）存在光谱广、发热量大等缺点，LED光源除可有效规避此类问题外，还具有提供不同光质的能力，适合作为人工组培的光源。光强影响植物有机物的积累，以1000～1500lx为宜，每日光照时长控制在12h左右，组培室温控制在21～25℃较为适宜[17]。

3 金线莲栽培技术

金线莲人工栽培模式主要有大棚栽培和林下仿野生栽培[18]。大棚栽培模式下，人为创造相对可控的栽培条件，全年可栽培，不受季节限制，且更方便管理和抵御不良因素的影响。林下仿野生栽培条件更接近野生状态，产品药效成分的含量及比例、药理活性的大小与野生金线莲更相仿，因而品质或许更佳。

3.1 大棚栽培技术

3.1.1 大棚搭建大棚宜搭建在水源充足、林木茂盛且冬季避风能力较强的山沟。若搭建温室大棚，则通常选用抗风能力较强的钢架大棚，大棚南北走向，棚长25～30m、宽15～20m、高5～6m，肩高3～4m[19]。棚身依次拉盖双层黑色遮阳网和单层塑料薄膜，保证棚内透光度冬春为40%～50%，4～10月可减少到30%～40%[20]。若条件允许，可添置空调、抽风机等设备，便于灵活调控棚内温度、通风等栽培条件[19]。根据栽培条件的差异，可以搭建简易钢架大棚或插地棚、竹棚等，通风透气、遮阴和水源清洁是主要的考虑因素。

3.1.2 栽培基质选择及配制栽培金线莲所用土壤须洁净、肥沃、保水、透气。李月芬等[20]研究表明：人工栽培定植基质宜按沙性红壤或黄壤土∶泥炭土或珍珠岩∶木糠=6∶3∶1的比例混合充分，定植时基质刚好浅覆过根系即可。何荆洲等[21]以野生金线莲为材料，研究不同栽培基质对其驯化的影响，发现椰糠作为基质栽培的效果最佳，与甘金佳等[22]的研究结果相吻合，分析认为椰糠属于酸性基质，稳定性高且透气保水，因此宜作为基本基质。

3.1.3 炼苗移栽种植人工栽培金线莲一般采用组培苗，组培苗在培养时处于理想环境，为适应大棚环境，需进行出瓶前的炼苗，实现从异养到自养的转化。首先将金线莲瓶苗置于培养室与室外通风处，室内温度控制在15～25℃，采取3步炼苗法进行为期14d的处理（不开盖3d、拧松4d、开盖7d），使其逐步适应外界环境，待其叶片舒展、生长健壮时即可出瓶[23]。苗木出瓶后需做好清洗及消毒工作，洗苗使用清水即可，注意洗净附着于根部的培养基。采用0.5‰高锰酸钾溶液全株消毒2min左右，洗净残留处理液，再以0.1%的植物氨基酸溶液处理约2min[17]。消毒后种苗按健壮度、大小分级，合理密植于提前备好的基质中。按株行距2cm×5cm种植，每个种植托盘（25cm×45cm）移栽145株左右[24]。

3.1.4 移栽后管理移栽后管理工作尤为繁杂，涉及多个方面，且重要性不容小觑，对苗木存活率有决定性作用。通过调节遮阳网将光照强度控制在5000～8000lx，温度调控在25℃左右，夏天通过遮阳网、喷雾、通风、抽风机等方法降温，避免温度过高危害植株;冬天采取拉盖双层内拱膜、添置加温设备等措施保温，防止温度过低抑制金线莲生长[25]。瓶苗移栽30d内，空气相对湿度宜保持在85%左右，30d后可适当降低5%左右;栽培基质含水量保持在50%为宜，天气干旱时可早晚喷雾，雨水充沛时要及时排水。瓶苗移栽后需合理施肥，约15d后用氨基酸液体肥料1000倍液喷施1次，30d后用花宝或磷酸二氢钾1000倍液每隔15d喷1次，采收前20d停止施肥[25]。熊飞[26]研究发現，猝倒病和软腐病为金线莲大棚栽种的主要病害，主要防控措施包括选择抗病品种、控制棚内环境、做好土壤消毒和及时施药防治。

3.1.5 采收金线莲种苗定植栽培120～180d后，若株高达10cm以上、具根2条以上、具叶5～6片、叶面积达6～9cm2、叶背呈紫红色、叶面呈墨绿色且金黄脉网明显时即可采收。采收时连根拔起，除去根部泥土，再用清水洗净植株，置于塑料筐中控干水分后暴晒或烘干，制成干品[25]。

3.2 林下仿野生栽培技术

3.2.1 建园规划依据金线莲喜好温暖湿润环境的生长习性，金线莲林下仿野生栽培宜选坡度为20°～30°的缓坡建园，山林以郁闭度为75%的常绿阔叶林最佳，林下植被覆盖度以40%较好，能为金线莲营造通风、凉爽、光照适宜的环境，附近还需有充足水源，如溪涧、瀑布等。为保证金线莲顺利越冬，所选栽培地区年平均气温须达到20℃左右。土壤酸碱度须呈弱酸性，优选疏松透气的森林腐殖土或风化后的红壤[27]。由于金线莲易遭受虫害及鸟害，栽培地点确定后，须对园地进行消毒和防护处理。消毒流程一般为：地面除草并焚烧枯枝落叶，杀灭虫卵及病菌，再喷洒药剂，翻土暴晒，处理残留病菌。一般采取搭设拦网的方式防止鸟雀进入破坏。场地消毒完成后，根据地形条件划分地块，于林下沿等高线且顺着坡度和地势的地带进行整畦，浅翻土壤7～8cm，设定适宜的畦高、畦长及畦宽。在园内开辟宽约1m用于管理的小道，在园地外围适当开凿一些便于排水的梯状竹节沟[28]。

3.2.2 栽培基质选择及配制栽培基质的优劣是决定金线莲林下栽培存活率的关键因素，基质的组成及配比对金线莲产量、品质、有效药用成分等皆有显著影响。甘金佳等[29]进行了金线莲林下栽培基质的筛选试验，发现呈弱酸性、富含有机质且保水透气良好的林下腐殖土最适合金线莲生长，按腐殖土∶珍珠岩=2∶1混合的基质成活率也较高，二者混合后的理化性质接近腐殖土，但持水性有所下降，透气性有所增加。朱小鹏[30]对林下栽培基质进行了选择研究，结果表明使用腐殖土、泥炭土、蛭石和树皮这几种基质更利于金线莲栽培成活，综合考虑栽培成本和效果，选择泥炭土和树皮为最优基质组合，按泥炭土∶树皮∶其他原料=14∶5∶1的比例混合使用，既能保持肥力，又能保持较好的持水性与透气性。

3.2.3 种植与管理金线莲林下仿野生栽培一般选用炼苗后的组培苗，主要在冬末春初和夏末秋初开始种植，合理密植至关重要。牛欢等[31]通过设置不同林下种植密度对比研究，发现在林下种植密度为4cm（行距）×4cm（株距）时，林下栽培金线莲的生物量和有效成分等各项指标达到最优。定植时，用手指在基质上挖一小洞放入种苗，将其根系理顺埋入地表腐殖层中，种植深度只要满足气生根露出土层即可，最后轻轻按压土层，浇水定根[27]。

林下种植的金线莲生长要避免阳光直射，照射主要通过林间散光进行，按“三阳七阴”分配。林下栽培金线莲不能直接通过控温设备调节温度，拉盖遮阳网、适量浇水是调节温度的有效途径。金线莲喜湿怕水，因此在种植前期需要做好保湿工作，尽量不浇水，天气干燥时可适量浇水，若遇降雨天气要及时遮盖。金线莲林下种植30d后便可开始施肥，最好施用农家肥，可适当添加对叶片起保色作用的硫酸亚铁。施肥后可喷洒适量清水，既可保持土壤湿度，又可避免叶片被肥料污染。金线莲长势旺盛的前期，追肥以14d为1个周期进行，保证充分的营养供给。林下仿野生栽培的金线莲极易受到蜗牛、蚜虫及红蜘蛛的侵害，可在栽培园地周围设置防虫网，并辅以人工捕杀，如可用富含汁液的白菜叶等覆盖栽培床，诱捕蜗牛和红蜘蛛。金线莲在炎热的夏季易发生猝倒症状，此时应立即拔除病株，并喷洒杀菌药剂[32]。为避免林下栽培的金线莲受冻，可在霜冻前利用林间落叶或人工安插带叶树枝对金线莲进行保护性遮盖，待立春天气回暖后人工清除枯叶[33]。

3.2.4 采收牛欢等[31]研究发现，于不同时期收获的金线莲在产量及品质方面存在较明显差异，移栽180d后采收，金线莲株高、鲜重、药效成分等各项指标达到最佳。于晴天采收金线莲，主要收获方法分为全采和留根采（全采是指将金线莲植株连根拔起的采收方式，留根采是指割茎留根再生的采收方式[27]）。之后将植株用清水洗净，于塑料筐中沥干水分，暴晒或烘干杀青，尽量保持其原有色彩，可用真空包装保存[34]。

4 展望

4.1 研究重点金线莲的组培繁殖具有重要经济价值和环境保护意义[11]。组织培养繁育种苗是解决金线莲市场供求失衡的有效途径，同时可缓解金线莲野生资源所面临的开采压力，保护生态环境。但金线莲的组培快繁技术在取得显著突破的同时也存在一些亟待解决的问题：（1）研究者更侧重对金线莲最优培养基配方的探究和最佳外植体的筛选，而对金线莲最适培养条件的研究不够深入;（2）目前金线莲主要以不定芽、原球茎为外植体，存在繁殖周期长、稳定性差、整齐度低等问题，为攻克此类问题，研究者应致力于提高种苗品质、获得优良无性母苗的研究，这将是未来解决实际生产问题的重点之一。为此，需要在金线莲组培行业内建立有关组培条件和母苗质量的统一标准，确保金线莲组培种苗质量 [11]。

4.2 发展方向金线莲的大棚栽培和林下仿野生栽培统称为田间栽培，其栽培过程中，从种苗下种到收获需120～180d，但生长量却有限，如高生长仅8～12cm。黄作喜等[35]研究发现，于培养瓶内，以合适的有机附加物替代激素直接培养金线莲，经90～120d生长可达到田间栽培的产量，节省了田间栽培的人力和大量农资，且不受季节气候的限制。所以，金线莲无激素容器化栽培可能是未来的重点发展方向。此外，相关研究表明，金线莲组培苗经炼苗后于林下栽培成活率较高，能否扩大其栽培规模或尝试家庭种植也是值得探索的重要内容[14]。

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