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七叶一枝花种子引发技术研究与应用进展

2023-01-03杨树文周钰垚

农村科学实验 2022年12期
关键词:人工植株种子

孙 琴 杨树文 郑 杰 周钰垚

(怀化职业技术学院,湖南 怀化 418000)

七叶一枝花(Paris polyphylla Smith var.chinensis)是百合科草本植物,为多年生植株,其入药部位为根茎,且其野生资源逐渐匮乏,属于濒危植物。作为中国特有的药用植物,其药用历史长,可以起到镇痛、止血、镇静、抗肿瘤和调节身体的免疫等一系列作用,在消炎、咳嗽等引起疾病的治疗上,效果非常理想,同时对于人体内发生的炎症以及毒蛇的咬伤等现象都有较为突出的疗效。七叶一枝花在应用上范围非常广泛,由于其药用价值较高,诸多研究者对其进行了较为深入的研究,随着七叶一枝花的药用价值逐渐提升,被利用的范围不断扩大,在医药产业中利用率不断提升,且市场中的需求量持续增加。从七叶一枝花的利用形式来看,既可以采取传统的饮片方式来利用,还能够以其为主,制成成品药进入消费市场,例如药品市场中常见的云南白药、抗病毒颗粒等。

1.七叶一枝花概述

七叶一枝花是多叶重楼的变种之一,是重楼属的侧膜亚属,是单子叶植物,具有单子叶植物的基本特征,是多年生的草本植物,为根状茎,直立单出,叶片为全缘形,有5-8片叶在茎的顶部排成一轮,在叶轮的中央生一朵花,花梗呈直立状,花内外轮呼声花瓣及花萼,颜色为黄色或者黄绿色,化药为基部着生,子房接近球形,茹果球形,其种子内有红色的肉质假种皮,种子数量由数枚到多枚,花期为5-7月,果期为8-10月。

七叶一枝花植株的完整生长周期时间较长,且生长过程中对于外界的自然环境要求极高,目前药用七叶一枝花供应的主要来源是依靠野生的资源,而随着长时间的过度开采,其资源不断枯竭,供需逐渐失衡。七叶一枝花主要分布于四川、福建以及云贵地区,总共有19种,基本都可以作为药材被利用。在市场中其需求量持续扩大,但是其具体供应情况越来越紧张,目前的资源不断遭受滥挖滥采,且生长环境遭受不同程度的破坏。

七叶一枝花的种源之间的形状差异相对较大,但其在形态学上与其他的重楼属植物在植物形状上较为接近,不易区分,由于资源持续短缺,导致市场上供不应求,收购入药过程出现假药、伪劣药品掺杂情况,让其来源混乱情况不断出现。在植株的形态上来鉴别是植物最快速、直观的鉴别方法,但是在七叶一枝花的生长过程当中,其植株的形状变化较大,其中包括叶片形态、数量以及萼片的数量等,甚至可能出现地上部分只有一片叶的情况。七叶一枝花的整个植株高度一般为35-100cm,茎秆的具体粗细不统一,多为0.5-3cm,形态细长,抗倒伏能力弱,时常表现出茎秆弯曲甚至折断的情况,容易影响到种子的整体产量以及成熟度。

2.七叶一枝花的药理及成分研究现状

2.1 药理研究现状

有研究发现,七叶一枝花的提取物有较多的药理作用,且从其中分离出来的一系列单体也有较为明显的药性,在临床上最常用来治疗皮炎、子宫出血、外科方面的炎症以及肿瘤等,同时还可以用来调节免疫以及止血的功效。在对七叶一枝花总皂苷作用Hep G2细胞抗肿瘤的相关研究当发现,七叶一枝花的总皂苷可以调节蛋白的表达量产生药理作用,同时对Hep G2肝癌细胞能够产生抑制作用;Raviku-mar等发现重楼皂苷Ⅵ和Ⅰ都具有比较高的细胞毒性;有研究发现总甾体皂苷溶液能够在大鼠的体外诱导血液中血小板的凝集;而高浓度皂苷H溶液能够起到诱导血小板发生聚集反应的作用;同时有报道指出,七叶一枝花皂苷具有促进血小板生产的功效,还可以参与发炎组织的修复,能够增强供试小鼠的免疫能力。

2.2 化学成分研究现状

对七叶一枝花植株的化学成分研究开始于1962年,国内外的研究包括黄酮类、昆虫变态激素、三萜类等,其数量超过了200种,其中研究较多的为皂苷类化学成分,有44种皂苷被分离和鉴定;而在七叶一枝花的研究当中,含有人体所需的多种氨基酸;且对其进行无机元素测定分析研究中,表明七叶一枝花具有多种无机元素,各无机元素的含量也高低不一。

3.七叶一枝花的繁殖技术研究

七叶一枝花的药用价值高,但是由于其生长速度慢,导致了消费市场中供需失衡。在对七叶一枝花进行繁殖的具体操作方式中,主要可以采取三种方式来进行,即组织培养法进行繁殖、根茎切块法繁殖以及利用种子繁殖。

3.1 组织培养法繁殖

七叶一枝花的离体快速繁殖体系出现较早,且繁殖方式较多。王岚等对供试植株进行消毒处理,获得了一系列无菌苗,说明在以浓度为0.2%氯化汞作为消毒剂时,消毒时间最佳为8min,最终存活率达到了50%。宋发军等在试验中发现,在温度条件为17℃-22℃,光照时间为12h条件下,添加 0.1mg L-1 NAA 和 0.5 mg L-16-6-BA ,诱导率能够达到57%;利用组织培养来对七叶一枝花进行人工繁殖技术也在持续突破,但是目前这方面的研究较少。利用组织培养来繁殖的方式,其繁殖的速度比较快,但是整体过程对试验条件以及作业人员的专业素质要求都较高,在繁殖的过程当中容易出现各种情况的污染,材料的污染会让诱导率大幅下降,在大面积人工种植当中并不适用。

3.2 利用根茎繁殖

根茎切块的方式是对根茎带顶芽的部分进行切取,其繁殖方式为无性繁殖,能够快速地对种苗进行繁殖,缩短整个种植周期。田邦青等将试验用七叶一枝花的块茎作为种的来源,将乔木林当中的空地作为培养地对七叶一枝花进行组织培养,获得了一系列的组培苗,并在模拟的自然状态下进行了人工栽培,最终结果显示,人工栽培的七叶一枝花的药用部位性状和野生的七叶一枝花性状保持一致,同时人工栽培的七叶一枝花在产量上比野生的有了较大幅度的提升。龚范武等发现采用根茎作为育苗的来源,在各个种植地区,都表现出了较高的发芽率和出苗率,同时发芽和出苗所需时间少,但是整体过程中需要消耗大量资源,成本总体偏高。

根茎切块的方法对于种源的整体需求量较大,需要大量的母株供应,在一定程度上造成了母株浪费,且培养过程中容易污染,对持续生产提出了较高的要求,难以满足消费市场的需求。

3.3 利用种子繁殖

七叶一枝花的种子萌发的难度高,在自然环境下,需要2年的时间才能顺利萌发并成苗,且其种子有二次休眠的特性。在种子胚休眠时期,其种子的外观已经成熟,但种胚的生理体系尚不完善,需要经过后熟过程,才能最终萌发。种子在经过变温层积之后,可以让其成苗率和成活率得到提升。蒙爱东等采收了一定量的七叶一枝花种子,然后对其进行了沙藏等方式的处理,最终结果表明,其播种到最后的出苗时间比自然状态下所需时间缩短到了一年,同时对其发芽的动态持续进行观察,结果表明七叶一枝花种子萌发的各个阶段所持续的时间长短相差较大,其花胚在发育过程中的诱因以及所需要的时间仍需要进行后续研究;彭静等对七叶一枝花的种子进行了冷藏、沙藏等一系列处理,然后对其进行控温催芽,最后结果表明这些措施能够打破种子的休眠机制,让种胚的后熟过程整体缩短,减少出苗时间,同时可以提升其成苗率以及存活率,对于七叶一枝花的规模化人工种植具有一定的意义。龚范武等对七叶一枝花的种子采取了一系列处理措施,例如冷藏、沙藏和控温催芽,结果其种子的整体出苗率高达70%-80%,且经过冷藏处理之后,其种子的出芽率高于沙藏处理后种子的出芽率,在冷藏处理之后,对种子控温催芽,其出苗率可以达到80.1%,且出苗的时间可以缩短至一年。七叶一枝花种子的繁殖过程中,由于其种子休眠特性以及育苗周期和生长周期长,但是繁殖系数较大,操作过程便捷,整体过程中没有隐患,能够在规模化种植当中利用。

3.4 外源激素的影响

外源激素对植株来说是一种生长调节剂,对于种子的萌发过程有较大的影响,有诸多研究采用了许多不同激素来对种子萌发的条件进行摸索。张旺凡等采用对植株施加激素的方式进行处理,打破了其休眠机制,其结果表明,处理措施为变温层积的方式时,温度为20℃条件下催芽60d,最终供试植株的整体发芽率高达90%以上。杨亚利等利用处理试剂为不同浓度的秋水仙素,诱导七叶一枝花植株产生多倍体,且对处理了不同时间的植株进行比较和具体分析,发现供试样品在经过秋水仙处理,当七叶一枝花种子萌发后,组培苗的整体根茎呈现出增粗的趋势,节间的距离缩短,种子表现出了胚根粗短状态,整体胚轴变长,且根尖均表现出膨大表型,其膨大率可以高达51.69%,而处理的最优时间为12h。黄珊珊等采取根茎繁殖的方式,处理方式为使用艾比蒂(ABT)生根粉,表面这种方式能够明显地加快其生长,缩短整个生长周期。

3.5 外界环境影响因素

在外界环境中,病虫害的防治以及土壤中有机物质含量和营养元素种类对七叶一枝花繁育植株也有较大的影响。氮、磷、钾和一些微量元素对七叶一枝花植株中的有效成分有着不同的影响。在人工栽培过程中,还需注意栽培的密度、模式以及合理的营养施肥,同时当地气候、地形等都会对人工繁殖造成一定程度的影响。

4.环境条件对七叶一枝花种苗繁育的影响

在植株的生长过程中,需要外界提供适宜的温度、光照以及水分条件。而外源激素是植株在生长过程中的调节剂,能够影响植株的新陈代谢,对整个植株的生长发育周期都有一定的影响。

4.1 温度的影响

梁娟等利用了盆栽方式进行试验,结果表明不同的温度对于七叶一枝花植株生长中的光和特性以及皂苷含量都有明显的影响,比较适宜的生长温度范围在18℃-24℃,最佳的适于其生长的温度为22℃左右。

4.2 光照的影响

郑顺林等研究了在不同光照下七叶一枝花整体光合水平指标,并进行了分析,结果表示最佳的遮光范围是40-60%,当遮光部分超过了整体的80%之后,其光合作用的各项指标均会下降。王岚等选取了3年生长的植株为实验材料,对其整个生理健康相关指标和光合作用对整个植株影响进行了测定和分析,最终结果说明在移栽的过程当中,最佳的遮阴度为60%。

4.3 水分的影响

梁娟等对七叶一枝花的盆栽植株当中,具体测量了光合作用中各项具体参数和皂苷含量,并对土壤中水分的不同含量对整个植株的影响进行了分析,结果表明在人工栽培的条件下,在其进行营养生长的整个过程中,植株对于土壤中水分含量有一定的需求,但是在生长的后期,对其采取干旱处理,能够有效地提升整个植株中的有效成分。

4.4 林地

龚范武等对七叶一枝花进行了林下的人工栽培试验,对阔叶林、灌木林和针叶林下培育的植株进行了各项指标的比较和分析,结果表明在阔叶林较为合适,成功率较高,同时整体植株的质量和土壤中所含的营养元素也存在关联。

4.5 外源激素影响

王岚等对七叶一枝花施用外源激素后,测定植株的生理特性,结果说明IAA能够提升七叶一枝花植株中叶绿素、蛋白质以及可溶性糖的含量,且增加效果最显著的处理条件是 20d,IAA 浓度为 60 mg L-1。

4.6 其他影响条件

在七叶一枝花的培育中,病虫害的防治技术以及田间管理对于整个植株的发育也比较重要,采取的主要措施为除草、施肥等,同时需要防治叶枯病、茎腐病和蚜虫、刺蛾等侵害,保证植株的生长环境。

5.种子标准研究现状

在中药现代化的过程中,需要完成中药的标准化,只有建立了精准的评价标准,才能在市场中对中药的质量进行有效把控,保障中药的生产、使用安全性。其中,中药植株的种子对于整个植株的生产起到了非常重要的作用,因此在大规模繁殖过程中,需要对药材的种子质量提出明确的要求,让其能够控制种子的质量,在实际生产中避免劣质种子的流通。随着我国中药产业的迅速发展,出现了一些质量参差不齐等问题,因此在制定种子质量标准时,需要结合实际情况制定对应的标准以及检测方法。目前对于七叶一枝花种子的生产及使用还未有统一的标准,其种子采收方式多为直接对野生种苗进行采集,或者将其移栽以后再对其进行人工驯化,再对其采集。而七叶一枝花在我国的分布范围较广,适宜其生长的地域较为分散,且各地域直接的栽培方式有所不同,其效果也有差别,缺乏统一、合理的评价系统。同时各地域的种子生理特性也有差别,对自然环境等条件有不同的要求,同时储存的方式也并不统一。

6.小结

七叶一枝花作为重楼的主要来源植物,急需对其进行人工繁殖,目前七叶一枝花人工繁殖技术仍然缺乏系统性。由于七叶一枝花具有较高的药用价值,但是其野生资源逐渐匮乏,而在自然状态下,其生长速度非常缓慢,随着市场需求的持续增加,野生资源供应减少和持续增加的消费市场之间的矛盾越发突出,人工繁育方式当中,繁育技术在持续改进,目前最佳的大规模人工繁育方式是通过种子来进行繁育。为了保障人工繁育植株维持其药性,需研究分析野生植株和人工种植植株之间的具体差异,加快人工繁育评价体系的建设,构建完善、科学的质量评价体系,保障其药材的品质,实现七叶一枝花的持续发展。

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