苍术组织培养研究进展

安晓宁，左静静，闫贵云，刘少翔，霍利光

（1.山西省农业科学院园艺研究所，山西太原030031；2.山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原030031）

苍术组织培养研究进展

安晓宁1，左静静2，闫贵云2，刘少翔2，霍利光2

（1.山西省农业科学院园艺研究所，山西太原030031；2.山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原030031）

苍术为菊科多年生草本植物，是使用最广泛的野生中药材之一，其茎和根均可以入药，用途广、用量大、且不可替代。目前，苍术资源已经处于濒危状态，因此研究如何快速扩繁苍术不仅仅是满足医疗上对中药材的需求问题，而且还涉及这一物种存在的问题。就目前苍术组织培养中外植体、培养基以及外源激素等方面的研究现状进行了综述，为进一步建立和完善苍术再生体系和转化体系提供参考。

苍术；组织培养；外源激素

苍术（Atractylodes japonica）为菊科苍术属多年生草本植物[1]。苍术又名关苍术，是常用的中药材之一，具有祛风散寒、燥湿健脾和明目的功效[2]，市场需求量大[3]。苍术有北苍术（华苍术）（A.chinensis（DC.）Koidz）和南苍术（茅苍术）（Atractylodeslancea（Thunb.）DC）之分[4]。茅苍术主产于江苏、安徽、湖北、河南，其中，江苏省所产茅苍术为著名的道地药材[5]。北苍术，主要分布于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、陕西、甘肃、宁夏、青海等省、自治区[6-7]，在山西省中条山和太行山一带分布着北苍术的优良资源。苍术是使用最广泛的野生中药材之一，苍术作为在中药材中用途最广、用量最大的品种之一，具有不可替代性。苍术作为中药材的年需求量在3 000～4 000 t，在日本和韩国，苍术的汉方制剂也很受欢迎。近年来，苍术价格成倍增长，而市场供应完全依赖野生，过度地挖采导致苍术野生资源日趋枯竭，江苏省已经将苍术列为省二级濒危中药材[8-9]。所以，越来越多的学者开始关注苍术的组织培养和人工栽培。2000年前后，以巢建国、刘海萍为代表的学者们开始了对茅苍术组织培养方面的研究[10]，直到2013年以刘少翔为代表的学者们才开始了对北苍术组织培养和快速繁殖方面的研究。

笔者查阅了大量相关的文献资料，结合苍术的生物学特性和植物组织培养原理，对苍术组织培养的研究进展进行了综述，旨在为苍术组织培养研究和资源的人工保护提供理论依据。

1 苍术组织培养中外植体的选择

植物组织培养时，首先要选择离体培养的材料，这些被选来的植物器官或组织的片段就是外植体。外植体的选择非常关键，影响外植体选择的主要因素有：外植体的取材部位、采样时间、发育阶段以及生长环境等因素，这些因素直接决定植物组织培养能否成功[11]。苍术组织培养中的外植体有多种选择，学者们使用过并可成功获得小植株的外植体[12-14]有胚、胚轴、胚根、叶片、叶柄、腋芽、子叶、真叶、根茎、根茎侧芽、茎尖共11种[15]。选择不同的外植体，组织培养的途径不同[16]。在苍术组织培养时，不同的外植体对应不同的组织培养分化途径，一是器官发生途径[17]，二是体细胞胚胎培养途径[18]。

1.1 器官发生途径

器官发生途径分为直接器官发生途径和间接器官发生途径2种。

1.1.1 直接器官发生途径直接器官发生途径是指组织培养中通过外植体直接形成愈伤组织，不需要先经过脱分化过程，然后再分化成器官的途径[19]。苍术组织培养时选取胚根、胚轴、子叶、真叶、根茎、腋芽、根茎侧芽、茎尖为外植体获得再生植株。

2001年，一些学者开始了对茅苍术的深入研究，刘海萍等[20]、巢建国等[21]通过直接器官发生途径获得再生植株，试验中选取的外植体有胚根、胚轴、子叶、真叶，选出最佳分化培养基MS＋6-BA 3.0 mg/L＋NAA 0.4 mg/L＋蔗糖3%和最佳生根培养基1/2 MS＋NAA0.3 mg/L＋蔗糖3%。

2006年，李西腾等[22]选取根茎侧芽为外植体，根茎侧芽诱导丛生芽的最佳培养基为MS＋6-BA 2.0 mg/L＋NAA 0.4 mg/L＋蔗糖3%，诱导率达90%以上；芽继代（2～3代）时，用MS＋6-BA3.0 mg/L＋NAA 0.5 mg/L＋糖3%培养基效果较好；但是当继代到8～10代时，随着继代代数的增加，激素的浓度则要逐渐降低，用MS＋6-BA 1.0 mg/L＋NAA 0.05 mg/L＋蔗糖3%的激素组合培养基较好；生根培养的最佳培养基则为1/2 MS＋NAA 0.5 mg/L＋蔗糖3%，在这种培养基中几乎100%都可以生根。

2010年，石云平等[23]以苍术的嫩茎和芽为外植体研究得出，植物生长调节剂配比的最佳组合为N68＋6-BA 1.0 mg/L＋KT1.0 mg/L＋NAA 0.5 mg/L＋IBA0.2 mg/L＋蔗糖3%。

2011年，于金玲等[24-25]以苍术的根茎为外植体，研究了苍术组织培养技术，结果得出，MS＋6-BA 0.3 mg/L＋2，4-D 1.5 mg/L＋NAA 0.5 mg/L＋蔗糖3%是根茎愈伤组织生长培养的理想培养基；MS＋6-BA 0.5 mg/L＋NAA 0.1 mg/L＋蔗糖3%是愈伤组织分化培养的理想培养基；1/2 MS＋IBA 0.1 mg/L＋IAA 0.3 mg/L＋蔗糖3%是生根培养的理想培养基。

1.1.2 间接器官发生途径间接器官发生途径是指组织培养中外植体要先脱分化形成愈伤组织，愈伤组织上再分化形成器官的途径[26]。苍术组织培养时选取叶片、叶柄为外植体获得再生植株。

2005年，刘海萍等[27]选取叶片、叶柄为外植体，对苍术进行了组织培养研究，得出以叶柄为外植体的最佳诱导愈伤培养基激素配比为2，4-D 4.0 mg/L＋KT 0.4 mg/L，诱导率可达100%；以叶片为外植体的最佳诱导愈伤培养基激素配比为2，4-D4.0 mg/L＋KT0.4 mg/L，诱导率达到89.74%；芽增殖的最佳培养基激素配比为6-BA 2.0 mg/L＋IBA0.4 mg/L或6-BA3.0 mg/L＋IBA 0.4 mg/L；生根培养则以MS＋IAA 0.5 mg/L＋蔗糖3%或MS＋NAA0.5 mg/L＋蔗糖3%配比效果较好。

2007年，袁媛等[28]通过间接器官发生途径选取根、叶片、叶柄、子叶为外植体，成功诱导出不定根，其中，根、叶片、叶柄、子叶诱导率分别为38.89%，30%，0，14.28%，根的诱导率最高，叶片次之，叶柄最低。以叶片为外植体，生长较旺盛；以根段为外植体，其诱导不定根时启动最快、长势较弱，有褐化现象；以叶柄为外植体则诱导不出愈伤组织及不定根。

1.2 体细胞胚胎培养途径

由于苍术胚的取材和胚成熟期的把握很难，因此，目前对于苍术的胚胎培养研究甚少。2007年开始，赵玉国等[29]通过试验证实，茅苍术胚诱导不定芽的最佳培养基为MS＋6-BA 1.0 mg/L＋NAA 0.2 mg/L＋蔗糖3%，且生长快；最佳增殖培养基为MS＋6-BA 2.0 mg/L＋NAA 0.2 mg/L＋蔗糖3%，通过45 d的增殖培养，增殖系数为4.5；最佳生根培养基为1/2 MS＋NAA0.5 mg/L+蔗糖3%。

2 苍术组织培养中培养基及外源激素的选择

在植物组织培养中，培养基和外源激素的选择以及环境和营养条件的调节直接影响植物器官的变态[30]，植物器官变态的发生和发育是通过脱分化和再分化完成的。影响这一过程的因子有内因和外因2种，其中，内因是指植物的遗传特性和生理状态；而外因是指植物细胞的营养条件和环境[31]。

2.1 培养基

在植物离体组织培养中，培养基提供植物生长所需要的全部营养成分，因此，选择合适的培养基是组织培养成功的必要条件[32]。在苍术的组织培养中所用到的培养基有：N68，B5，MS，1/2 MS，1/4 MS，ER，VW，White和LS共9种。其中MS培养基主要用于诱导和继代，1/2 MS，1/4 MS培养基则用于生根诱导[33]，N68则用于增殖培养[34]。除此之外，培养基中还需要加入植物生长必需的碳源——蔗糖以及用来固定的琼脂，大部分学者选择蔗糖浓度为3%，琼脂浓度为4%～8%[35]。

2.2 外源激素

在植物生命活动中，激素是一种不可或缺的活性物质，它不仅可以调节植物细胞生长发育，而且也是植物细胞新陈代谢产物形成的主要物质[36]。苍术组织培养中不同的苍术品种及选取不同的外植体，在其形态建成过程中所需的激素种类、浓度以及培养条件各不相同[37]。在外源激素的选择上，学者们用到的激素有6-BA，NAA，IBA，IAA，2，4-D和KT共6种[38-40]。不同的激素配比在苍术组织培养中的作用如表1所示。

表1 培养基和外源激素在苍术组织培养中的作用

近年来，对苍术药材的供求不平衡导致天然苍术资源严重不足，甚至濒临灭绝[41]。因此，通过组织培养手段来解决苍术的需求问题也越来越受到关注，但这方面的研究还不够深入，且大都集中在对茅苍术的研究上。目前，对于茅苍术的研究，学者们则大多集中在快速繁殖和扩大繁殖系数方面，研究范围比较狭窄。山西是北苍术的主要产区之一，在山西境内分布着优质的北苍术资源，但目前对北苍术的研究甚少，因此，特别要关注北苍术的研究。今后苍术组织培养中应加强研究：（1）苍术的生理性研究。为了解决苍术资源匮乏的问题，学者们应加强对苍术生长发育的研究，包括苍术生长发育所需的营养、新陈代谢规律、最佳生态环境，并将这些指标与苍术的田间栽培紧密结合起来。（2）选育优良的苍术品种。通过生物技术的应用，进行苍术优良品种的选育和提纯复壮，选育出高品质的苍术品种，保护种质资源。（3）建立苍术快繁体系。建立一套完善、实用、有效的快速繁殖体系，实现苍术优良植株或优良种子的规模化、商品化生产。

综上所述，研究苍术组织培养、选育苍术优良品种和建立苍术快速繁殖体系应当成为科学技术工作者今后研究的方向和重点。

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Research Advance on Tissue Culture ofAtractylodes japonica

ANXiaoning1，ZUOJingjing2，YANGuiyun2，LIUShaoxiang2，HUOLiguang2
（1.Institute of Horticulture，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Institute of Crop Sciences，Shanxi Academy o fAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Atractylodes japonica is asteraceae perennial herbaceous plants,and it is an famous wild medicinal herbs.It's rhizoma and root widely are used to be traditional Chinese medicine.The Atractylodes japonica resources are endangered now,so research advance in tissue culture of Atractylodes japonica not only solves the problem of requirement for traditional Chinese medicine,but aslo protects species.The paper reviews the current research situation and advance of tissue culture of Atractylodes japonica.Efficient systems of the Atractylodes japonica embryo culture and transformation will remarkably promote Atractylodes japonica genetic engineering improvement and functional genomics study.

Atractylodes japonica;tissue culture;exogenous hormone

S567.21＋1

A

1002-2481（2016）11-1743-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.11.39

2016-08-16

山西省科技攻关项目（20140313010-4）

安晓宁（1984-），男，山西晋中人，助理研究员，硕士，主要从事生物技术与园艺种苗研究工作。左静静为通信作者。