山豆根组培快繁及栽培技术研究进展

刘 波,支永明,唐 虎,桂镜富

(贵州省黔西南州农业科学研究所,贵州兴义 562400)

■专题综述

山豆根组培快繁及栽培技术研究进展

刘 波,支永明,唐 虎,桂镜富

(贵州省黔西南州农业科学研究所,贵州兴义 562400)

山豆根是我国常用的中药材,临床应用广泛。近来年,山豆根药材的需求量不断增加,导致其野生资源濒临枯竭,为抢救这一中药资源,国内不少科研工作者和科研机构开展山豆根的组织培养研究,并取得一些进展。文章对山豆根快速繁殖及栽培技术的研究进展进行综述,为山豆根资源的保护、利用、野生驯化及工厂化生产提供参考依据。

山豆根;快速繁殖;栽培技术

山豆根为豆科植物越南槐(Sophora tonkinensisGagnep.)的干燥根及根茎。别名：山大豆根、黄结(《经验方》)、苦豆根(《中药材手册》)[1]。原植物广豆根又名：柔枝槐;处方名：豆根、山豆根、广豆根、南豆根、北豆根、苦豆根。主要分布于我国的西南地区的贵州、广西、广东、江西、云南等地,此外,在越南也有分布[2]。山豆根多生于阳光充足的丘陵、石灰岩及石缝中。其为我国的传统中药,早在北宋(公元973 -974)成书的《开宝本草》中就有记载,2005年版的《中华人民共和国药典》将越南槐(Sophora tonkinensisGagnep.)作为中药材广豆根的正品收载,主要的功能是清热解毒、消肿利咽等[3]。目前已从山豆根中分离提取得到生物碱类成分21种,黄酮类成分17种,被认为具有抗病毒、细胞毒活性、抗炎和抗心率失常等多方面的药理活性[4-7]。

由于山豆根资源的日益枯竭和人们对山豆根需求的不断增大,其研究和生产受到了极为广泛的关注,近年来在国内外发表了很多相关论著,内容涉及了快繁、大田栽培、化学成分、药用机理等诸多方面。根据近年来的文献信息,对山豆根快速繁殖以及栽培技术研究的进展做一简要的总结和评价,以供有关方面的参考。

1 山豆根快速繁殖研究

1.1 种苗的快速繁殖

目前,山豆根人工栽培的种苗主要来自于组织培养技术,通过组织培养条件的优化以获得再生植株。一般通过组织培养再生山豆根植株的途径有2种：种子→愈伤组织→丛生芽→生根苗;茎段→愈伤组织→丛生芽→生根苗。山豆根的组培快繁研究主要集中在以下几个方面[9-13]。

1.1.1 外植体的选择

在山豆根的组培中,外植体的选择至关重要。一般情况下,同一植株的不同部位的外植体,其生理年龄不同,内源激素含量也不同,其离体器官发生的能力也不尽相同。此外,因植株各部位生长情况不同,其自然环境裸露的时间也不同,外植体体表内外携带的微生物数量也有差异。研究发现山豆根越幼嫩的部位污染率越低;上部带腋芽茎段的外植体污染率较低,且分化能力强,适合进行离体培养,同时,不同季节取材对山豆根外植体污染率的影响也不同。试验发现,于春季选择山豆根带腋芽茎段培养,可获得污染率相对较低,分化率相对较高,在生长期和休眠期采样会因污染率、分化率、褐化率等多种原因而导致培养得不到预期的效果[8]。

1.1.2 灭菌条件的选择

由于山豆根属多年生灌木,其嫩茎密被柔毛,其外植体的消毒存在一定的难度,研究发现山豆根外植体在相同的75 %酒精处理时间下,污染率随灭菌时间的增长而不断降低,死亡率也随之上升,用0.1%升汞+吐温80处理8min和10 min,都能取得较好的灭菌效果。覃文流等将山豆根种子置于0.1%升汞溶液浸泡消毒10 min,在超净工作台上用无菌水浸洗4次,每次浸洗2min,播种于MS培养基上,发芽率高达92%[8,11]。

1.1.3 基本培养基的选择

山豆根组培养中常用的培养基是MS、1/2MS、改良MS (NH4NO3减半)、B5、改良B5(KNO3减半)等。基本培养基对试管苗的有效繁殖系数影响差异较大,B5、改良B5和改良MS培养基均有较好的增殖效果,有效繁殖系数均在4.0以上,而且这3种培养基的氮盐含量均较低,对山豆根品种的离体培养均表现出明显的促进增殖作用[10],而黄晓红认为MS、B5较为适合山豆根外植体腋芽的诱导,可能与山豆根外植体在初代培养时的盐分浓度的要求较高,即其腋芽的分化需要盐分的刺激和促进[8]。

1.1.4 激素与添加物

在植物组织培养中,基本培养基是组织培养的主要基质,外源激素是植物外植体不定芽分化的重要因素。由于植物种类不同,其生物学特性、遗传习性都有所差异,在离体培养过程中所需要的营养成分和对外源激素的要求也不相同。研究表明6-BA对山豆根离体繁殖有着重要的调节作用,其在一定范围能不仅能促进丛生芽增殖还能促进不定芽的伸长,当浓度超过2.0mg/L,不利于丛生芽增殖和茎的伸长,玻璃化现象比较严重[10],KT作为细胞分裂素也能对山豆根继代增殖起到一定的调节作用,随着KT浓度的不断增加,山豆根继代芽的增值率、增殖倍数也呈现出先升后降的变化趋势,高浓度的KT有抑制山豆根不定芽的分化和生长[8]。在分析各因子对丛生芽的增殖和生长影响重要性上：6-BA＞NAA＞IBA,增值率主要受6-BA浓度的影响,且添加低浓度的生长素有利于丛生芽的增殖和生长,但当生长素浓度增大呈先升后降的趋势[8,13]。

一般认为在培养基中加入天然添加物(如土豆汁、香蕉汁、椰汁、苹果汁、绿豆汁等)对山豆根幼苗的生长和根系的发育有促进作用。黄晓红在培养基中加入椰乳,山豆根继代增殖倍数显著提高[8]。实际上,不同的天然添加物中所含的有效成分和作用机理至今尚不清楚,但适当掌握其用量要比加入人工生长调节剂要好的多,而且天然添加剂价格经济实惠,便于规模化生产使用。

1.1.4 其他影响因素

1.1.4.1 培养条件

除了外植体、基础培养基、激素以及天然添加物的影响外,光照、温度、PH值等也会影响山豆根的增殖、分化和生根。

山豆根组织培养常用的温度26±2℃,光照强度1500～2000 lx,光照时间12 h/d,空气湿度为70%～85%[8,11,13]。

1.1.4.2 碳含量

在山豆根培养基中加入适量的活性炭是有必要的,它可以除去琼脂中的毒性物质或培养物中产生的芳香族代谢产物,以防止组织褐变,并刺激其增殖,但过高的活性炭含量可吸附培养基中的营养物质,使培养物营养不足,生长受阻。此外,在培养基中调整蔗糖的含量能明显促进组培苗的复壮,但蔗糖浓度过高时会导致山豆根组培苗的叶偏细长,略微弯曲,长势不佳[8]。

1.1.4.3 培养基的p H值

用于山豆根组织培养的培养基,经高温高压消毒以及培养物在培养过程中的代谢也会改变p H值,进而会影响到培养物的生长。山豆根对p H的要求比较苛刻,一般用于山豆根组织培养的培养基p H在5.8～6.0之间[8,10,13]。

1.1.4.3 继代周期

不同的继代周期对山豆根的继代增值有不同的影响,其整体变化趋势是先增大后减小。继代周期过短和过长都会对山豆根的继代增值不利,前者可能是因为组培苗复壮时间不够,后者可能是由于生长高峰期已过或培养基中营养不足所致[8,10]。

1.2 栽培技术

1.2.1 组培苗的选择

组培苗在培养过程中,要不断地淘汰瘦弱的苗,种子繁殖的组培苗,其繁殖代数最好在4代内,而茎段繁殖的代数也需控制在6代以内,否则会使组培苗衰老、退化,进而降低了移栽的成活率[8,11,12]。

1.2.2 组培苗移栽

组培苗在培养室内培养所处的环境是人为控制的理想化环境,炼苗过程是它从异养到自养适应外界的温度和光照的过程,从而提高组培苗移栽大田后的生存能力。在炼苗过程中应尽可能提供与实验室相接近的条件,逐渐开放培养瓶瓶口,让组培苗慢慢与外界接触,不断提高组培苗适应外界环境的能力。炼苗时间过短,组培苗环境的骤变会导致叶片出现卷曲、发黄、干枯等症状,而炼苗时间过长,培养基受杂菌污染严重,部分幼苗移栽时,根部会出现易折断、腐烂等症状[]。

1.2.3 移栽基质的选择

移栽成活率是决定组培快繁技术是否取得成功的关键,基质的选择是决定植株成活的关键因素。山豆根是多年生药用植物,入药部位又是根部。所以应选择土层深厚、质地疏松、排水良好、光照充足的栽培基质。不同基质对山豆根组培苗后期生长存在一定的影响,以珍珠岩+泥炭作为移栽基质的山豆根组培苗在后期生长中,植株高度明显高于珍珠岩+黄沙+泥炭、泥炭+黄沙、珍珠岩+黄沙等基质,也有文献报道采用菜园土+菌渣(1：1)为基质,移栽成活率高达80 %以上,移栽于排水良好并经过消毒的沙床上,成活率达90 %[8,11]。

由于山豆根对生长环境要求较为苛刻,随着移栽时间的延长,选用不同的基质都存在成活率下降的问题,所以选择能控制温湿度、通风及光照的大棚对提高山豆根的成活率很有必要[11]。

1.2.4 田间管理

山豆根幼苗期生长比较缓慢,而且种植株距疏,容易生长杂草,每年4月份、7～8月份和11月份各除草1次。种植后每年施两次复合肥,每株25g,第1次在3～4月份除草后施肥,第2次在秋季9月份[9,12]。

1.2.5 病虫害防治

山豆根主要有两种病害：根腐病、白绢病。根腐病在发病初期可以用百菌清兑水500～800倍灌根。白绢病在发病初期可以用多菌灵兑水800倍灌根或喷雾。

山豆根主要虫害有4种：蛀茎螟、豆荚螟、红蜘蛛、蚧壳虫。蛀茎螟可用敌百虫兑水800倍喷雾或从蛀口灌入,豆荚螟可用敌百虫兑水800～1200倍喷雾,红蜘蛛可用吡虫啉1 200～1500倍喷雾,蚧壳虫克勇敌敌畏兑水1 200～1 500倍喷雾[9,12]。

2 展 望

山豆根具有很高的药用价值,近20年来,国内外学者从中发现了很多化学成分,除了生物碱和黄酮外,还有皂角、多糖、微量元素等。山豆根的市场需求不断增大,全年药厂销量在800 t左右,供求出现矛盾局面,自上世纪80年代中期广西开展重要普查时起至本世纪初,山豆根主要供医疗单位配方用药及一些中成药的生产原料用,而当时年均销量只有30～35 t之间,但是,自2003年以后,国内开始有厂家以山豆根提取氧化苦参碱用于生产抗肿瘤新药后,市上销量便明显增多,并迅速递增,2007年销量达2850 t,在5年间年均增加量为210 t,比2002年前年平均销量最高1 800 t,升幅达58.3%。年均增长11.7%,而目前市场的销量仍未能满足需求[14,15]。因此开展山豆根引种驯化栽培技术的研究对生产发展拥有较好的应用前景,但从已有的研究看,山豆根的组培苗根部所含的苦参碱和氧化苦参碱的含量略低于实生苗,但在相同的时间内,用植物组织培养方式所获得的山豆根生物量远大于以种子繁殖的方式,可弥补其生物碱含量略低的劣势[8,16],目前山豆根在组织快繁技术上虽取得较大的进展,也能成功培育出大量的试管苗,并进行大面的大田栽培,但是关于山豆根组织快繁技术方面的报道还很少,说明其快繁技术研究方面还存在一些瓶颈有待突破,比如从自然界筛选生物碱含量高的山豆根进行快繁体系的建立,山豆根继代过程中,随着培养的时间增长,激素和营养物质的增多,内生菌造成的污染问题,继代材料分化能力和生长能力下降问题,玻璃化、褐化问题等。因此,建立山豆根种质资源基因库,保护濒临枯竭的山豆根资源,在全国范围内建立稳定的无性快繁体系,从而提高人工山豆根资源的产量,从而满足人们的需求。

[1] 李希新.山豆根的研究概况[J].山东中医药大学学报,2000,24 (3)：235.

[2] 国家药典委员会.中华人民共和国药典[M].北京：中国医药科技出版社,2009：25-26.

[3] 江苏新医学院.中药大辞典,上册[M].上海：上海人民出版社, 1997.

[4] 邓银华,徐康平,章为,等.山豆根化学成分研究[J].天然产物研究与开发,2005,17(2)：172-174.

[5] 方立琼,郭济贤.中药山豆根的研究进展[J].天然产物研究与开发,1992,4(2)：94-106.

[6] Zhang JP,Zhang M,Zhou JP,et al.Antifibrotic effects of matrine on in vitro and in vivo models of liver fibros is in rats.Acta Pharmacol Sin,2001,22(2)：183-185.

[7] 杨桂芳,郝桂兰,孟淑芹,等.苦参生物碱的药理学研究进展[J].黑龙江医药,2004,17(1)：41-42.

[8] 黄晓红.药用植物广豆根组培快繁体系的建立[D].南宁：广西大学,2012.

[9] 凌征柱.山豆根栽培及其化学成分与药理研究概况[J].时珍国医国药,2008,19(7)：1783-1784.

[10] 姚绍嫦,凌征柱,蓝祖栽,等.山豆根组培快繁技术优化的研究[J].北方园艺,2011(06)：136-139.

[11] 覃文流,凌征柱,许鸿源,等.山豆根组织培养获得再生植株[J].中国中药杂志,2005,30(4)：303-304.

[12] 覃文流,凌征柱,吴庆华,等.山豆根野生变家种研究[J].时珍国医国药,2006,17(9)：1668-1669.

[13] 李文轩,韦坤华,唐美琼,等.正交试验优化山豆根组织培养条件[J].中药材,2012,35(4)：514-517.

[14] 沈亮,罗苑,张平刚,等.山豆根资源现状及其质量标准研究进展[J].大众科技,2011(5)：145-146.

[15] 陈善旦.山豆根销势趋热,银杏叶价格大跌[J].农村新技术, 2009,17：59.

[16] 韦坤华,等.山豆根组培苗的质量分析[J].中草药,2012(13)： 185-187.

Recent Progress of Rapid Propagation and Cultivation Technique of Sophora tonkinensis Gapnep

LIU Bo,ZHI Yong-ming,TANG Hu,GUI Jing-fu
(Oianxinan Academy of Agricultural Sciences,Xinyi,Guizhou 562400,China)

Sophora tonkinensisGapnep.has been used as a valuable medicinal herb in China for a long time.Recently,the demand ofSophora tonkinensisGapnep.keeps growing,which already caused the wild resources to dry up.In order to protect the resources of traditional medicinal herb in China,research and production of this medicinal plant have made significant progress. The present attempts to make a brief view,based on domestic and foreign document information to provide reference for the protection,utilization,wild domestication,modern scale production ofSophora tonkinensisGapnep.

Sophora tonkinensisGapnep.;apid propagation;cultivation technique

2014-10-10

黔西南州科技计划项目(2013-67)：山豆根资源调查及引种驯化技术研究

刘 波(1986-),男,研究实习员,从事微生物研究工作。