王建明,王松良,詹巧杰,古力,康智明,張金榮,林長(zhǎng)芹
(1.福建農(nóng)林大學(xué)作物科學(xué)學(xué)院,福建 福州 350002;2.福建農(nóng)林大學(xué)中藥材GAP研究所,福建 福州 350002)
金線蓮組織培蕎的條件優(yōu)化研究
王建明1,2,王松良1*,詹巧杰1,古力2,康智明1,張金榮1,林長(zhǎng)芹1
(1.福建農(nóng)林大學(xué)作物科學(xué)學(xué)院,福建 福州 350002;2.福建農(nóng)林大學(xué)中藥材GAP研究所,福建 福州 350002)
本研究通過(guò)設(shè)置試驗(yàn)優(yōu)化金線蓮組培的條件,試驗(yàn)結(jié)果表明,金線蓮?fù)庵搀w消毒處理以75%乙醇+0.1%HgCl浸泡處理8min效果較好;增殖繼代培養(yǎng)基以MS為基本培養(yǎng)基添加激素6-BA/2mg·L-1+NAA/0.5mg·L-1的處理效果最優(yōu);培養(yǎng)基中添加20%香蕉對(duì)于芽苗的增殖及壯苗的培養(yǎng)均有極大的促進(jìn)作用;液態(tài)培養(yǎng)基顯著優(yōu)于半液態(tài)和固態(tài)培養(yǎng)基;原球莖增殖途徑增殖倍數(shù)高且增殖速度快,但培養(yǎng)出來(lái)的芽苗質(zhì)量較弱小。
金線蓮;組織培養(yǎng);激素;有機(jī)添加物
金線蓮(Anoectochilus roxborghii(wall.)lind.)為蘭科開(kāi)唇蘭屬多年生草本,又名金絲線、金耳環(huán)、烏人參等是我國(guó)傳統(tǒng)珍貴藥材,素有“金草”、“神藥”等美稱(chēng)[1]。金線蓮性喜陰涼、潮濕,尤其喜歡生長(zhǎng)在有常綠闊葉樹(shù)木的溝邊、石壁、土質(zhì)松散的潮濕地帶,一般分布在海拔300~1 200m的丘陵地。我國(guó)福建、廣東、廣西、臺(tái)灣、四川、貴州、云南均有野生金線蓮。金線蓮的藥用價(jià)值非常之廣。它具有清熱涼血、袪風(fēng)利濕、強(qiáng)心利尿、固腎、平肝等功能。常用于治療咯血、支氣管炎、腎炎、肺炎、糖尿病、風(fēng)濕病、毒蛇咬傷、急慢性肝炎等癥;近年來(lái),還被用于治療高血壓、腫瘤、心臟病、化膿性骨髓炎、口瘡、性病等[2-4]。金線蓮除藥用外,還是一種極具觀賞價(jià)值的室內(nèi)觀葉珍品[5]。
金線蓮種子微小,自然萌發(fā)率和繁殖率極低。早期市場(chǎng)上貨源主要來(lái)自于野生采挖,極其稀少。近年隨著對(duì)其藥效和臨床應(yīng)用研究的深入,及其營(yíng)養(yǎng)成分不斷被發(fā)現(xiàn),其藥用價(jià)值及觀賞價(jià)值,得到社會(huì)上更多人的關(guān)注,市場(chǎng)對(duì)于金線蓮的需求急劇上升,其市場(chǎng)價(jià)格也不斷被推高。金線蓮對(duì)生態(tài)環(huán)境要求嚴(yán)格,其自身生長(zhǎng)緩慢,產(chǎn)量極低,加之近年自然環(huán)境遭受?chē)?yán)重破壞,野生金線蓮無(wú)法滿足市場(chǎng)需求。經(jīng)過(guò)科研人員多年的研究,金線蓮組織培養(yǎng)技術(shù)取得較大的進(jìn)展,目前已實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模工廠化育苗和人工栽培。由于金線蓮生長(zhǎng)緩慢,人工育苗的質(zhì)量參差不齊,繁殖率低,生產(chǎn)成本高居不下,培養(yǎng)條件有待改進(jìn)。本研究旨在探索金線蓮組織培養(yǎng)條件的優(yōu)化,以提高芽苗增殖率及生長(zhǎng)速度及質(zhì)量,為生產(chǎn)者改進(jìn)技術(shù)措施提供參考。
采摘自福建三明的福建野生金線蓮、臺(tái)灣金線蓮組培無(wú)菌苗(福建農(nóng)林大學(xué)金線蓮研究小組提供)。
1.2.1 外植體消毒 選取植株完整,生長(zhǎng)粗壯,形態(tài)特征優(yōu)良的野生金線蓮植株,先用大量的清水沖洗去表面附著的泥土腐葉等雜物,去除根、葉(保留頂部葉片)備用。
將預(yù)處理好的野生金線蓮莖先用無(wú)菌水沖洗3次,再進(jìn)行消毒處理。設(shè)置11種處理方法為:(1)75%乙醇(30 s浸泡)+2.0%次氯酸鈉(10min浸泡);(2)75%乙醇(30 s浸泡)+2.0%次氯酸鈉(20min浸泡);(3)75%乙醇(30 s浸泡)+0.1%HgCl(5min浸泡);(4)75%乙醇(30 s浸泡)+0.1%HgCl(8min浸泡);(5)75%乙醇(30 s浸泡)+0.1%HgCl(11min浸泡);(6)75%乙醇(30 s浸泡)+2.0%次氯酸鈉(10min浸泡)+0.1%HgCl(5min浸泡);(7)75%乙醇(30 s浸泡)+2.0%次氯酸鈉(10min浸泡)+0.1%HgCl(8min浸泡);(8)75%乙醇(30 s浸泡)+2.0%次氯酸鈉(10min浸泡)+0.1%HgCl(11min浸泡);(9)75%乙醇(30 s浸泡)+2.0%次氯酸鈉(20min浸泡)+0.1%HgCl(5min浸泡);(10)75%乙醇(30 s浸泡)+2.0%次氯酸鈉(20min浸泡)+0.1%HgCl(8min浸泡);(11)75%乙醇(30 s浸泡)+2.0%次氯酸鈉(20min浸泡)+0.1%HgCl(11min浸泡)。浸泡消毒過(guò)程中輕微振蕩,以提高消毒效果,浸泡處理后,用無(wú)菌水洗4次。
按小組分別將消毒處理后的材料切割成帶一個(gè)節(jié)的莖段(長(zhǎng)約1.5cm)和頂芽帶葉(長(zhǎng)約1.5cm)的外植體,分別接入誘導(dǎo)培養(yǎng)基,每瓶接一個(gè)外植體。
誘導(dǎo)培養(yǎng)基采用MS基本培養(yǎng)基,每個(gè)消毒處理接種30瓶,共330瓶。放入培養(yǎng)箱進(jìn)行黑暗培養(yǎng),培養(yǎng)溫度為25℃。期間定期進(jìn)行觀察,排查污染瓶,培養(yǎng)30d后統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
1.2.2 繼代增殖培養(yǎng)基 選擇MS、1/2MS和N6為3種培養(yǎng)基為A因素,以6-BA+NAA3種水平組合為B因素設(shè)置兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)試驗(yàn)(表1)。每升培養(yǎng)基添加瓊脂8g、蔗糖30g,pH調(diào)至5.6~5.8。接種的金線蓮無(wú)菌苗材料,全都選取生長(zhǎng)狀況相近的莖段。接種后統(tǒng)一放在同一培養(yǎng)箱里培養(yǎng),設(shè)置溫度25℃,光照度1500-2000LX,光照時(shí)間12h·d-1。培養(yǎng)時(shí)間為60d后進(jìn)行比較分析。
表1 金線蓮增殖培養(yǎng)基試驗(yàn)因素與水平
1.2.3 有機(jī)添加物 以 MS+8g·L-1瓊脂+30g·L-1蔗糖+6-BA2mg·L-1+NAA0.5mg·L-1為基本培養(yǎng)基,選擇組培中常用的有機(jī)添加物:香蕉泥、椰子汗、馬鈴薯汁、蛋白胨(配合添加活性碳)等作為添加物,分別設(shè)置兩個(gè)水平,比較各有機(jī)添加物的效果。
具體方法:香蕉去皮后稱(chēng)取所需質(zhì)量加適量水用家用攪拌機(jī)打成香蕉漿,和煮化的瓊脂、蔗糖共同加熱后加入配制好的基本培養(yǎng)基,定容分裝后高壓滅菌;椰子汁以新鮮的椰子取汁,使用經(jīng)過(guò)高溫高壓滅菌的溶劑過(guò)濾器和經(jīng)過(guò)75%酒精消毒的超濾膜真空抽濾除菌,用滅過(guò)菌的量筒量取所需量加入己滅菌冷卻但尚未凝固的培養(yǎng)基中并搖勻,最后分裝到經(jīng)過(guò)高壓滅菌的組培瓶中冷卻凝固;馬鈴薯汁選用質(zhì)量良好的新鮮馬鈴薯塊莖去皮后稱(chēng)取所需質(zhì)量,切片后加適量水煮熟,用粗紗布過(guò)濾,薯汁加入培養(yǎng)基定容分裝后高壓滅菌;蛋白胨添加以稱(chēng)取所需質(zhì)量,和瓊脂、蔗糖共煮后加入基本培養(yǎng)基,分裝滅菌后待用。
接種材料為無(wú)菌叢生苗,每個(gè)處理接種30瓶。培養(yǎng)環(huán)境:溫度25℃,光照2000-3000LX,光照時(shí)間 12h·d-1。培養(yǎng)時(shí)間 60d。
1.2.4 瓊脂添加量 以MS+6-BA2mg·L-1+NAA0.5mg·L-1+30g·L-1蔗糖為基本培養(yǎng)基,以瓊脂添加量為處理,設(shè)置3個(gè)水平8g、4g、0g,考察固態(tài)、半液態(tài)和液態(tài)培養(yǎng)基對(duì)叢芽培殖的影響。接種材料為無(wú)菌叢生苗。培養(yǎng)環(huán)境:溫度25℃,光照2000-3000LX,光照時(shí)間12h·d-1。培養(yǎng)時(shí)間60d。
1.2.5 原球莖和叢生芽增殖比較 金線蓮組培苗的增殖方式通常有圓球莖增殖和叢生芽增殖兩種途徑,本實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種途徑的增殖效果及芽苗質(zhì)量進(jìn)行比較。
以 MS+6-BA2mg·L-1+NAA0.5mg·L-1+30g·L-1蔗糖為基本培養(yǎng)基(不添加瓊脂,液態(tài)),分別以圓球莖和無(wú)菌叢生芽為接種材料。培養(yǎng)環(huán)境:溫度25℃,光照2000-3000LX,光照時(shí)間12h·d-1。培養(yǎng)時(shí)間30d。
外植體消毒處理后,經(jīng)過(guò)1個(gè)月時(shí)間培養(yǎng),其中部分出現(xiàn)污染,未污染的外植體有一部分萌發(fā)出新芽,形成無(wú)菌苗;還有一部分未出現(xiàn)污染,但也不萌發(fā),這部分材料呈永久休眠狀態(tài)。具體情況見(jiàn)表2。
表2 金線蓮?fù)庵搀w消毒處理效果情況統(tǒng)計(jì)/瓶
試驗(yàn)可知,第(4)組75%酒精(30 s浸泡)+0.1%HgCl(8min浸泡)的萌發(fā)率最高,達(dá)到50%,優(yōu)于其它參試組。外植體消毒不徹底易產(chǎn)生污染,消毒處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可使金線蓮?fù)庵搀w因其毒害使幼芽出現(xiàn)死亡或進(jìn)入永久休眠狀態(tài)。0.1%HgCl與2.0%次氯酸鈉配合消毒也可提升消毒效果,減少污染瓶數(shù),但由于較長(zhǎng)時(shí)間的浸泡處理,易引起對(duì)外植體的毒害作用,最終結(jié)果并不理想。
不同基本培養(yǎng)基及激素組合,培養(yǎng)90d,每個(gè)組合隨機(jī)抽取10瓶,分別計(jì)算其增殖倍數(shù),對(duì)結(jié)果進(jìn)行方差分析(見(jiàn)表3)。
表3 金線蓮繼代增殖試驗(yàn)結(jié)果的多重比較(增殖倍數(shù))
由表3可見(jiàn),MS基本培養(yǎng)基增殖倍數(shù)顯著優(yōu)于1/2MS和N6培養(yǎng)基,說(shuō)明MS較適合作為金線蓮組培的基本培養(yǎng)基;激素組合以6-BA/2mg·L-1+NAA/0.5mg·L-1較好,增殖倍數(shù)最高。其中以 MS為基本培養(yǎng)基添加激素 6-BA/2mg·L-1+NAA/0.5mg·L-1的處理培殖倍數(shù)最高,達(dá)到6.6倍,極顯著優(yōu)于其他處理(見(jiàn)表4)。
增殖培養(yǎng)基添加不同有機(jī)物質(zhì),培養(yǎng)90d,每個(gè)組合隨機(jī)抽取10瓶,分別計(jì)算其增殖倍數(shù)及觀察瓶苗生長(zhǎng),對(duì)結(jié)果進(jìn)行方差分析(見(jiàn)表5、表6)。
表5 有機(jī)添加物培養(yǎng)瓶苗增殖倍數(shù)差異比較
由表5可見(jiàn),培養(yǎng)基中添加香蕉泥、椰子汁能提高增殖倍數(shù),且均達(dá)到顯著水平,其中添加香蕉泥的培養(yǎng)基其增殖倍數(shù)達(dá)到極顯著水平。
由表6可以看出,培養(yǎng)基中添加香蕉泥、蛋白胨,其瓶苗明顯比其他處理更為粗壯,且根系發(fā)達(dá)。其中添加香蕉泥的處理,其增殖倍數(shù)高,而且瓶苗粗狀,是各處理中綜合表現(xiàn)最優(yōu)秀的培養(yǎng)基。
由表7可見(jiàn),減少瓊脂添加量,使培養(yǎng)基呈液態(tài)或半液態(tài),均有利于瓶苗的增殖及生長(zhǎng),其中液體培養(yǎng)基增殖倍數(shù)最高。液態(tài)培養(yǎng)基適宜用于叢芽或原球莖的增殖培養(yǎng),接入的種芽或原球莖不能被液體培養(yǎng)基淹沒(méi),因此,對(duì)于個(gè)體較小的叢芽或原球莖要求液體培養(yǎng)基裝瓶量較淺。
表6 有機(jī)添加物培養(yǎng)瓶苗生長(zhǎng)狀況比較
表7 瓊脂添加量對(duì)叢生芽增殖的影響
由表8可見(jiàn),原球莖增殖擴(kuò)繁倍數(shù)遠(yuǎn)高于叢生芽的增殖倍數(shù),但原球莖增殖產(chǎn)生的芽苗較為弱小,要形成壯苗,還要經(jīng)過(guò)一代促壯培養(yǎng)才能獲得優(yōu)質(zhì)種苗。
表8 原球莖和叢生芽增殖效果比較
獲得無(wú)菌系是組培工作的基礎(chǔ),野生金線蓮生長(zhǎng)在陰暗潮濕的自然環(huán)境中,除了繁多的伴生真菌與細(xì)菌外,還有大量的內(nèi)生菌,這些微生物不易清除,給金線蓮的組培工作帶來(lái)極大的困難;金線蓮肉質(zhì)莖脆弱,化學(xué)清毒過(guò)程對(duì)金線蓮?fù)庵搀w存在較大的傷害,處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng),易造成外植體死亡或誘發(fā)其永久休眠,而處理時(shí)間不夠則不易徹底消除微生物,從而影響無(wú)菌系的獲得[7]。本研究中,采用75%乙醇浸泡30 s結(jié)合1%HgCl浸泡8min,獲得較好的消毒效果。
不同的基本培養(yǎng)基和激素濃度水平對(duì)金線蓮的繼代增殖培養(yǎng)存在顯著的影響,本研究中MS培養(yǎng)基的培養(yǎng)效果顯著優(yōu)于1/2MS和N6培養(yǎng)基。添加激素能顯著促進(jìn)芽苗的增殖與生長(zhǎng),以MS為基本培養(yǎng)基添加激素6-BA/2mg·L-1+NAA/0.5mg·L-1的處理效果最優(yōu),能獲得較高的增殖倍數(shù),且培養(yǎng)的芽苗較為粗壯,同時(shí)誘導(dǎo)芽苗生根,可實(shí)現(xiàn)增殖和生根一步完成(因此本研究中不再進(jìn)行根系誘導(dǎo)的試驗(yàn))。
不同有機(jī)添加物對(duì)金線蓮組培苗生長(zhǎng)效果存在顯著的差異。試驗(yàn)結(jié)果表明,培養(yǎng)基中添加香蕉對(duì)于金線蓮芽苗的增殖及壯苗的培養(yǎng)均有極大的促進(jìn)作用。同時(shí)添加激素和香蕉的培養(yǎng)基增殖倍數(shù)高于不添加激素的香蕉培養(yǎng)基,但不添加激素的香蕉培養(yǎng)基獲得的組培苗更為粗壯,對(duì)于由原球莖誘導(dǎo)分化出來(lái)的較細(xì)弱而又?jǐn)?shù)量繁多的叢芽的促壯培養(yǎng),使用不添加激素的香蕉培養(yǎng)基效果更佳。
椰子汁也是金線蓮組培中常用的有機(jī)添加物,對(duì)芽苗的增殖有較好的效果。但添加椰子汁的培養(yǎng)基對(duì)于培育壯苗效果較差,而且配制椰子汁培養(yǎng)基程序復(fù)雜,操作過(guò)程極易造成培養(yǎng)基的批量污染。
添加蛋白胨的處理雖然增殖倍數(shù)不理想,甚至低于對(duì)照,但其瓶苗生長(zhǎng)粗壯,能夠獲得特別粗壯的單株帶根無(wú)菌苗,為后繼移到瓶外栽培提供理想的壯苗,因此也是一種較為理想的培養(yǎng)基添加物。
瓊脂添加量主要影響培養(yǎng)基的硬度及形態(tài),目前很少人研究其對(duì)金線蓮組培的影響。常用的培養(yǎng)基瓊脂添加量為8g,培養(yǎng)基為固態(tài);瓊脂添加量減少至4g時(shí),培養(yǎng)基呈半液態(tài);不添加瓊脂的培養(yǎng)基則為液態(tài)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于叢生芽或原球莖的增殖培養(yǎng),液態(tài)培養(yǎng)基優(yōu)于半液態(tài)和固態(tài)的培養(yǎng)基,其原因可能是液態(tài)或半液態(tài)培養(yǎng)基與芽苗接觸面大,且營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素易于流動(dòng)而利于芽苗吸收利用。
原球莖增殖和叢生芽增殖是金線蓮組培的兩種增殖途徑,原球莖增殖倍數(shù)遠(yuǎn)高于叢生芽的增殖倍數(shù)。原球莖自身增殖速度較快,又能在較短的時(shí)間內(nèi)分化成數(shù)量繁多的幼苗,這對(duì)于工廠化育苗有較大的實(shí)用意義。原球莖增殖途徑能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲得大量的無(wú)菌苗,但這些苗通常較為細(xì)弱,要培養(yǎng)成為適合移栽的壯苗還要經(jīng)過(guò)促壯促根培養(yǎng)。
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關(guān)于召開(kāi)“中藥材GAP發(fā)展論壇”暨中國(guó)藥材GAP研究促進(jìn)會(huì)(GAPA)第三次理事會(huì)的通知(第一輪)
1998年11月,國(guó)家藥品監(jiān)督管理局邀請(qǐng)國(guó)家科委、經(jīng)貿(mào)委、中醫(yī)藥局等同志及專(zhuān)家共同商討并提出在我國(guó)推行〈中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GAP)》的命題,隨即成立GAP起草專(zhuān)家組,2002年3月國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局通過(guò)了《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GAP)》(試行),并于同年6月1日發(fā)布實(shí)施。
迄今,我國(guó)實(shí)施GAP已走過(guò)10年風(fēng)雨征途,中國(guó)藥材GAP研究促進(jìn)會(huì)(GAPA)成立12周年,為了回顧和總結(jié)10年來(lái)中藥材GAP實(shí)施成果,展示中華醫(yī)藥文化的豐富內(nèi)涵,汲取有用的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),更加信心百倍地為中藥標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化和國(guó)際化而繼續(xù)奮斗,為中國(guó)和世界人民的健康事業(yè)作出更大的貢獻(xiàn),中國(guó)藥材GAP研究促進(jìn)會(huì)擬于2013年第三季度召開(kāi)中藥材GAP發(fā)展論壇暨GAPA第三次理事會(huì)擴(kuò)大會(huì)議,請(qǐng)GAP專(zhuān)家組成員,GAP文本起草小組成員,GAPA理事及會(huì)員屆時(shí)出席會(huì)議,并熱烈歡迎廣大醫(yī)藥工作者,有關(guān)中藥農(nóng)業(yè)、中藥工業(yè)、中藥醫(yī)療,中藥資源教育及臨床等中醫(yī)藥業(yè)各界人士參與研討,共謀發(fā)展。
會(huì)議籌備聯(lián)系人:
夏少杰:025-86612510 13151070912 E-mail:cpuxsj@163.com
金久寧:025-84347019 13915940171 E-mail:jinjn@m(xù)ail.cnbg.net
地 址:南京市中山門(mén)外南京中山植物園
郵 編:210014
Study on Condition Optim ization of Tissue Culture for Golden Thread Lotus(GTL)
WANG Jian-ming1,2,WANG Song-liang1,ZHAN Qiao-jie1,GU Li2,KANG Zhi-ming1,ZHANG Jin-rong1,LIN Chang-qin1
(1.College of Crop Science,F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University,F(xiàn)uzhou 350002,China;2.Institute of GAP for Chinese Medicinal Materials,F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University,F(xiàn)uzhou 350002,China)
This study focused on optimizing tissue culture medium conditions for Golden Thread Lotus.The results showed that:(1)it is better to process the explants of Golden thread lotus by dealing with 75%ethanol for30 sec and then soaking in 0.1%HgCl for 8 minutes than other treatments;(2)it is the bestmedium to be cultured on MS+6-BA/2mg·L-1+NAA/0.5mg·L-1for the proliferation of Golden thread lotus;(3)the MSmedium with 20%banana contributed to the proliferation of bud seeding and strong seedling;(4)the effect of liquid medium was better than semi-liquid and solid medium for culture;(5)it is better both in multiples and speed through protocorm proliferation pathway than other pathways,but the bud seeding obtained wasweak.
Golden thread lotus(GTL);Tissue culture;Hormone;organic additive
2012-09-18)
*[通訊作者]王松良,wsoloedu07@126.com