朱智德 吴玉强
(广西中医药大学制药厂,广西 南宁 530023)
剑叶龙血树繁育种植技术与人工诱导机制研究综述
朱智德 吴玉强
(广西中医药大学制药厂,广西 南宁 530023)
剑叶龙血树(D.cochinchinensis(Lour.) S. C. Chen)是目前国内公认的国产龙血竭的基源植物之一。由于龙血竭临床应用范围不断扩大,需求量持续增大,龙血树野生资源被大量采伐而快速减少而趋于枯竭。保护好龙血树野生资源,并合理开发利用是目前急需解决的问题。剑叶龙血树的人工繁育种植和人工诱导加速龙血竭形成是解决资源短缺的重要途径。文章系统综述了剑叶龙血树种苗人工繁育栽培技术、龙血竭形成机理与人工诱导血竭产生的研究进展,并对规范化、产业化种植高含量剑叶龙血树进行了展望。
剑叶龙血树;人工繁育;栽培技术;形成机理;人工诱导
百合科龙血树属剑叶龙血树(Dracaena cochinchinensis(Lour.) S.C.Chen)是我国龙血竭的两种主要基源植物之一[1]。剑叶龙血树的树脂,1991年由广西区药材公司申报获得国家卫生部批准为一类新药,名广西血竭。1999年将广西血竭更名为龙血竭,并公布了龙血竭国家标准:WS3-082(Z-016)- 99(Z),作为进口血竭的代用品。
剑叶龙血树分布于越南、老挝、柬埔寨及中国的广西、云南。生于海拔1700米以下的石灰岩山地中。在我国广西主要分布在龙州、凭祥、大新、崇左等地[2-3]和在云南的思茅、普洱、孟连、镇康等地[3-4]。由于龙血竭具有诸多的药理活性成分、临床应用广泛,市场需求量日益增多,而剑叶龙血树成长周期较长,龙血树野生资源日趋枯竭。在《中国植物红皮书——稀有濒危植物》中收藏,属渐危物种,列入我国三级保护物种[3],国际自然与自然资源保护联合会将其列入易受危害的物种,是佛得角红皮书中的濒危物种。如何保护好龙血树野生资源,并合理开发利用是目前急需解决的问题。人工繁育种植剑叶龙血树和人工诱导促进龙血竭形成,是解决这龙血树野生资源保护与开发矛盾的有效方法。本文系统综述了剑叶龙血树种苗人工繁育栽培技术、龙血竭形成机理与人工诱导血竭产生的研究进展,并对规范化、产业规模化种植高含量剑叶龙血树进行了展望。
1.1剑叶龙血树苗传统繁育
剑叶龙血树为强耐旱,强阳性的喜钙植物,生于地形开阔,光照充足的石灰岩峰林或孤峰顶部,属于热带、亚热带树种。可以采用的传统的插扦、种子及压条与分蘖繁殖等多种繁殖方式进行繁殖[5]。
1.1.1插扦繁殖
云南的刀祥生[6]等公开了“一种剑叶龙血树的插扦繁殖方法”发明专利。选择生长2年以上的剑叶龙血竭树枝条,将枝条上端切平,下端切成40~50度斜面,上端切面以石蜡密封,下端在生根粉水溶液中浸泡后,按常规工艺扦插及育苗即可。本方法操作简单,成本低廉,便于大规模人工栽培,但成苗率偏低。
1.1.2压条繁殖
压条繁殖是将母本的枝条培育生根成独立的新植株的繁殖方法。紫菱[7]介绍了一种龙血树的压条繁殖方法,技术关键包括母本的选择、繁殖时间、环状切剥的宽度及深度、切口上端皮层涂抹液(NAA水溶液)浓度、切口下端以生根基质环包及日常保水维护。经过 30~40d的培育有新根出现,即可从母体分离种植。压条繁殖增殖系数低,成苗规格不一致,育苗时间较长,无法满足大规模种植的需要。
1.1.3种子繁殖
云南的蔡传涛等[8]和李忠恒等[9]均公布了以剑叶龙血树种子繁育剑叶龙血树种苗的人工繁育方法的发明专利。具体步骤包括:剑叶龙血树种子采收、苗床准备、种子处理、播种、种苗培育及移苗栽培等关键步骤技术。本方法操作简单,成本低廉,但剑叶龙血树产种子率较低,且不易采集,难以大量规模化生产。
1.2组织培养繁殖
由于资源的限制和传统常规的种子、扦插或分粟繁殖方法的繁殖速率低,所需时间长,所得的种苗数量非常有限,难以实现叶龙血树大面积栽培。运用组织培养技术进行规模化育苗已成为种植业的研究新方向和热点,剑叶龙血树种苗的组培繁育技术取得了一定的成果。
韦坤华等[10]以剑叶龙血树的种子为外植体、黄莉雅等[11]以剑叶龙血树芽为外植体、杨晓虹等[12]以剑叶龙血树剑叶龙血树的叶、花蕾、侧芽和嫩茎段为外植体,通过组培途径均成功获得了组培苗。MS+6-BA5.0mg/L+NAA0.5mg/L培养基能较好的诱导剑叶龙血树芽的形成;在培养基中添加1.0g/L的聚乙烯比咯烷酮(PVP)作为吸附剂时防褐化效果较好[11]。杨晓虹等研究认为愈伤组织诱导以花蕾为外植体效果较好[12]。其中韦坤华等的“一种剑叶龙血树的组织培养快速繁殖方法”,通过外植体(剑叶龙血树种子)的选择与消毒、种子萌发获得无菌试管苗、试管苗丛生芽快速繁殖培养、丛生芽壮苗培养、健壮植株生根培养,炼苗与移栽等步骤,得到的剑叶龙血树丛生芽增殖系数达到10~15倍,获得的组培苗生根率在95%以上,移栽苗床成活率在90%以上[10],为规模化繁育剑叶龙血树种苗提供了技术保障。剑叶龙血树种苗的组培关键技术点:首先是外植体的消毒(消毒剂的选择、浓度、消毒时间);其次为诱导培养基的配制(基础培养基的选择、植物生长调节剂种类与浓度配比);另外增殖培养基的调配和抑制外植体褐化的吸附剂选择也是成败的关键。
1.3大田栽培技术
李忠恒等[13]公开了一种剑叶龙血树大田栽培方法——剑叶龙血树栽培方法,操作方法简便、栽种的种苗成活率高(栽培初期成活率均超过95%,一年后的存活率也不低于94%),为剑叶龙血树苗的大田批量移栽种植提供了技术参数。
解决了剑叶龙血树种苗培育与种植问题,如何让剑叶龙血树成长为含龙血竭的药材尤为关键。随着对龙血树血竭形成机理方面的研究不断深入,为人工刺激或诱导剑叶龙血树成长为含龙血竭的药材提供了技术可能。
2.1龙血竭形成机理
随着人们对龙血竭形成机理的研究深入,认识也由表面的损伤产脂、真菌感染产脂机理,到植物防卫素物质、对外界胁迫响应导致的复杂生理生态过程等不断深入更新,但至今仍然不很明确。
2.1.1受损伤刺激产脂
我国植物学家蔡希陶等在资源调查中发现人为损伤剑叶龙血树树干可以刺激其树脂的积累[14]。
2.1.2微生物入侵感染产脂
损伤龙血树活体接种真菌(特别是禾谷镰刀菌龙血树变种)后可使血竭的形成量大幅提高,因此认为剑叶龙血树血竭的形成与真菌入侵感染相关[15]。另有学者认为龙血树受损伤后在微生物的侵染和(或)自然氧化作用下逐渐形成血竭[16]。实验表明9568D镰孢霉作用于死态龙血树或经灭活处理剑叶龙血树材质也可以形成血脂[17-18]。可见特异性真菌作用于活态龙血树或死态的龙血树材质均可促成血竭的形成。
2.1.3植物防卫素
诸多学者认为龙血竭是龙血树受伤后的树干被禾谷镰刀菌等真菌的侵入,使龙血树自身产生一种防卫反应而形成防卫素物质即称为血竭[15,19-20]。
2.1.4对外界胁迫和刺激响应导致的复杂生理生态过程
杨本鹏等在组培龙血树苗试验中发现,在诱导物6-BA的诱导和光照条件下的无菌龙血树幼苗会产生血竭。否定了血竭是一种植物防卫素产物的假说。因此推测血竭的形成很可能是龙血树对外界因子胁迫和刺激作用所产生的一种积极响应,是一个复杂的生理生态过程[21]。
2.1.5过氧化物酶活性影响产脂
滕建北等[22]以比色法对剑叶龙血树产脂和不产脂的剑叶龙血树进行过氧化物酶活性测定并比较,研究初步表明剑叶龙血树的过氧化物酶活性与其产树脂与否有正相关性。
2.2人工诱导产脂
2.2.1人工真菌诱导产脂
王锦亮等以禾谷镰刀菌、禾谷镰刀菌龙血树变种、禾谷镰刀菌云南变种及枝孢嗜果疮霉等真菌接种于活体龙血树获得明显的产脂效果,血竭重量高于空白对照组 67%~120%[19]。9568D镰孢霉作用于死态龙血树或经灭活处理剑叶龙血树材质也可以形成血脂[17-18]。利用真菌感染诱导剑叶龙血树增加龙血竭产量的方法存在:真菌活体的分离培养难度大,保存、运输、接种步骤多、过程长,并存在活体真菌容易变异而导致诱导效果不稳定,不易应用于实际种植生产。
2.2.2人工化学诱导剂和植物激素诱导产脂
管康林等发现植物激素乙烯利、2,4-D和硫酸铜均可诱导龙血树产脂[23]。杨晓虹[24]、郑水[25]釆用多种的化学诱导剂和植物激素对龙血树进行诱导试验,发现草酸、赤霉素、吲哚-3-乙酸(IAA)、吲哚乙酰胺(IAM)等16种不同化合物诱导剂均可促进血竭的增产,其中5种增产率达100%以上,草酸增产率最高,其次是赤霉素,生长素与赤霉素混合使用增产率为183%。同时以不同诱导剂的组合试验,发现其促进血竭增产效果不同,推测不同诱导剂在血竭形成机理的作用环节各不相同。
龙血竭的形成机理尚不十分明确,高效产脂诱导技术处于初步研究阶段,至今无论微生物(真菌)诱导或化学诱导剂与植物激素人工诱导龙血树增产龙血竭的技术方法均尚处于研究试验阶段,尚未实际应用于剑叶龙血树规模化种植。鉴于真菌诱导剑叶龙血树增加龙血竭产量存在的诸多缺点,因此筛选出安全、稳定、高效的非活性诱导剂(化学诱导剂和植物激素诱导),是促进高产龙血树种植业发展的可能途径。如何实现高产剑叶龙血树化规模化种植,首先需要解决两个关键问题:(1)掌握增殖系数大、成活率高的成熟稳定种苗组织培养繁育技术;(2)筛选出稳定、高产、安全、操作性强的血竭形成诱导剂(非生物诱导剂或复合诱导剂)。两大技术难关一旦攻克,即可实现高产剑叶龙血树规范化、产业化种植,促进剑叶龙血树自然资源的保护和龙血竭产业的健康发展。
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The research summarizes of D.cochinchinensis about breeding cultivation technology and artificial induction mechanism
Dracaena cochinchinensis (Lour.) S. C. Chen(DC.) was recognized as one of the original plant of dragon's blood in our country. With the wide range of clinical applications of dragon's blood, the wild DC. reduced quickly and tended to dry up by a large number of the cutting. To protect the wild resources of DC. and reasonable utilization was an urgent problem. Artificial breeding and planting of DC. and artificially induced accelerated dragon's blood formation is an important way to solve the shortage of resources. In this article, we reviewed the DC. seedling cultivation technique of artificial breeding, dragon's blood formation mechanism and research progress of artificial induction of producing dragon's blood, and the standardization and industrialization in planting high content of DC. were discussed.
Dracaena cochinchinensis; artificial breeding; cultivation techniques; formed mechanism; artificial induction
R93
A
1008-1151(2015)12-0099-03
2015-11-10
广西科技计划项目资助(桂科重1355001-5-10)。
朱智德(1974-),男,广西中医药大学制药厂副教授,博士研究生,研究方向为中药资源研究开发。
吴玉强(1970-),男,广西中医药大学制药厂教授级高级工程师,中药学硕士,研究方向为中药资源研究与新产品开发。