竹节参育种技术研究
胡锦华 金悦 叶怡婷 王敏琪
宁波城市职业技术学院,浙江 宁波35100
摘要:竹节参是五加科人参属的多年生草本药用植物,民间又称竹节三七、白三七或萝卜七。其自然分布广泛,涵盖中国、越南、尼泊尔、缅甸、日本及朝鲜等地。竹节参兼具南药三七的活血化瘀与北药人参的滋补强壮功效,被誉为“草药之王”。目前,关于竹节参的研究多集中于化学成分、药理作用及临床应用,而对其繁殖技术的研究相对匮乏。本文详细介绍了了竹节参的传统繁殖技术(种子繁殖与根状茎繁殖)及组织培养技术的研究进展,分析了现有技术的优缺点,并探讨了未来育种研究的方向,旨在为竹节参人工繁殖技术的优化及产业化发展提供理论依据。
关键词:竹节参;组织培养;种子繁殖;根状茎繁殖;育种技术
竹节参(Panax japonicus)作为传统中药材,具有重要的药用价值和经济价值。然而,其野生资源因过度采挖及自然繁殖率低而日益枯竭,亟需通过人工繁殖技术实现资源可持续利用。本文从植物学特征、生长习性、化学成分及药理作用入手,重点探讨竹节参的繁殖技术研究现状,以期为后续研究提供参考。
1竹节参的植物学特征与生长习性
1.1 植物学特征
竹节参为多年生草本,株高可达1米。其根茎呈竹鞭状,肉质;叶为掌状复叶,3-5轮生于茎端;伞形花序单生茎顶,果实近球形,成熟时呈红色;种子卵球形,白色,长3-5毫米[1]。
1.2 生长习性
竹节参多分布于海拔800-3800米的山坡、山谷阴湿地带或竹林下,喜冷凉湿润气候,年均气温13-21°C,年降水量700-1750毫米。其适宜土壤为偏酸性的山地黄棕壤或棕壤(pH 5.5-6.5),需避免强光直射[2]。
2竹节参化学成分和药理作用
竹节参含三萜皂苷类、甾体类、多炔、糖类等活性成分,具有抗肿瘤、保肝、心血管保护、抗炎镇痛及抗氧化等药理作用。此外,其还能促进骨细胞增殖、延缓衰老,并对糖尿病肾病具有保护效果[3]。
3竹节参繁殖技术研究
3.1 传统繁殖技术
3.1.1 种子繁殖
竹节参传统有性繁殖技术为种子繁殖,竹节参完整的有性生殖生活史至少需要三年,一般为四年。种子萌发率低是竹节参野生资源稀少的原因,为此众多学者进行了大量试验研究。竹节参选种条件一般为生长健壮、无病虫害、成熟、大颗,株龄满4年以上的果实,播种前的处理,向极钎等通过试验发现使用浓度为150mg/L-1赤霉素,在25°C下,浸泡24h种子出芽最高[4];而李小玲等在试验后证明竹节参种子通过0.5%KMnO4浸泡30min,再加入250mg/LGA3可以提高种子萌发率[5]。消毒后的种子需要经过沙藏法(于低温、湿度在60%~70%的沙子储藏),保证胚的后熟,成熟的种子才可播种。唐春梓等发现18万株/hm2的密度为最佳密度,同时随着种植年龄的增加,密度应适当减小[6]该种植密度竹节参产量和质量、经济效益角度考虑,选地可以依赖自然条件,周益权等提出可以在污染且远离污染的阔叶林或针阔混交林种植,选择坡度5~25的阴坡或者半阴坡[7]。
3.1.2 根状茎繁殖
竹节参传统无性繁殖技术为根状茎繁殖,其优点在于多节出苗率高,品质好。但是目前关于此繁殖技术的研究较少。林先明等[8]通过对不同茎段种植试验发现,竹节参所有的根茎节都能作为材料,同时切段栽培的第二年为出苗的关键期,茎段粗细,切段时间和节数多少都影响出苗的品质。周益权等[9]针对顶芽留存和育苗基质对于竹节参多芽影响的问题进行研究试验,发现顶芽会降低多芽率,同时提高基质的有机质含量可以提高多芽率。
3.2 组织培养技术
植物组织培养技术作为现代育种技术,具有繁殖速度快、繁殖系数大,不受季节控制,保持品种的优良性状的优点。目前学术界对于竹节参组织培养技术研究并不深入,只有少数学者研究且深入发展。朱蔚华[10]等在三个不同生长激素浓度条件的MS培养基下,以竹节参的根茎作为外植体进行培养,成功培育出带有不定根和胚状体的愈伤组织,但是再生植株移栽后未能存活。日本学者藤冈尚美[11]等用竹节参的花芽、茎、叶、根茎做为外植,进行愈伤组织的诱导和不定胚的继代培养,最终培育成成型植株。他发现所有部位都能诱导出愈伤组织,但是使用叶部培养出来的不定胚不能进行增殖。同时在进行不定胚的发芽实验中,他们发现添加GA、BAP各1PPm的1/2MS培养基适合成熟胚发芽。刘贤旺[12]在研究中发现,竹节参愈伤组织的诱导最高是在2.4-D1,NAA1,6-BA0.1的MS培养基中发芽率最高,同时浓度以NAA3mg/L的B4基本培养基最为有利。罗正伟[13]等运用正交的方法,建立了竹节参离体培养以及植株再生体系,以竹节参的种子、胚、茎、叶作为外植体,探究在黑暗条件与光照条件下,不同消毒方法和不同激素水平对于诱导竹节参的芽和根的影响,总结出各个部位最佳消毒方法,在光照条件下,不同部位愈伤组织诱导的最佳培养基配方、丛芽诱导最佳培养基配方和生根最佳培养基配方,同时于移栽实验中发现壮苗可以提高移栽存活率。
4小结
竹节参传统育种方式是目前竹节参繁殖的主要方式,其繁殖使用的种子多为野生竹节参的果实,但由于野生资源日渐枯竭,种子的获取难度增加,同时两种繁殖方式缺点明显,短时间内难以克服,使占主导地位的传统繁育技术难以填补现代市场空缺。而组织培养技术虽然能有效弥补以上缺陷,但是并未形成大规模的产业,研究较少,产量有限。本文旨在总结各个育种方式,为未来竹节参的育种研究提供便利。同时希望现代生物技术能够不断发展和进步,弥补以上方式的缺陷,以更好的发展竹节参种植产业,形成完整的竹节参种植产业链。
参考文献
[1]林先明,由金文,郭杰,等.珍贵中药材竹节参生物多样性研究[J].中药研究与信息,2005,(12):30-32.
[2]丁国瑜,杨发建,王洪云,等.珍稀民族药材竹节参在云南保山的资源调查[J].福建茶叶,2019,41(10):178-179.
[3]龚传明,刘辰旺,张玉莹,等.竹节参化学成分、药理作用及临床应用研究进展[J/OL].陕西中医药大学学报,1-12.
[4]向极钎,杨永康,覃大吉,等.竹节参人工栽培技术研究[J].中药研究与信息,2005,(05):26-28.
[5]李小玲,周武先,李大荣,等.濒危药用植物竹节参种子形态特征与萌发特性研究[J].园艺与种苗,2023,43(08):28-32.
[6]唐春梓,林先明,由金文,等.竹节参种苗移栽密度研究[J].安徽农业科学,2007,(18):5417.
[7]周益权,潘瑞,叶成娟,等.竹节参林下栽培技术[J].农业与技术,2018,38(15):25-26+56.
[8]林先明,刘海华,郭杰,等.竹节参生物学特性研究[J].中国野生植物资源,2007,(01):5-7+38.
[9]周益权,潘瑞,叶成娟,等.多芽竹节参种苗无性繁殖技术研究[J].现代农业科技,2020,(21):95-96.
[10]朱蔚华,李新兰,胡秋,等.竹节参的组织培养与植株再生[J].植物生理学通讯,1986,(06):53.
[11]藤冈尚美,岳沛华,王雁春.竹节参组织培养的研究(第一报)用花芽和根茎分化不定胚的增殖[J].中国林副特产,1988,(04):34-37.
[12]刘贤旺.竹节人参组织培养研究初报[J].江西中医学院学报,1993,(02):4-5.
[13]罗正伟,张来,吕翠萍,等.竹节参离体培养及植株再生[J].中药材,2011,34(12):1818-1823.
基金项目:宁波城市职业技术学院校级学生科技创新项目(046001814)