朱 强,岑 旺,路登宇 ,唐本胜
(1.贵州盘州市沙淤农业产业园区管委员会,贵州 盘州 553537;2.贵州思源农旅综合开发有限公司,贵州 盘州 553537)
白芨因为它的属性及价值,市场需求极大,因此白芨组织培养快速繁殖的技术受到了广泛关注。白芨组培快繁技术体系的建立及完善成为了研究的热门以及发展的必然趋势。
白芨为兰科白芨属的多年生草本植物,高20~50 cm,叶4~5枚,基部互相套叠成茎状,从中央抽出花葶。别称有:紫兰、苞舌兰、朱兰、连及草等。白芨喜阴耐潮,多生于石壁苔藓层中。白芨属一共有六种,祖籍都在东亚。而白芨产于中国,却在中国的长流流域一带盛产,另外在朝鲜半岛甚至是日本都有分布。在春天将新发的萌芽,或者是秋冬季节将枯萎后的老株挖出,切成茎块来分植,经常使用分出来的枝来繁殖。分植时,每个老株可以分成3~5株,每一株都需要带着顶芽。花的颜色为紫色,还有部分为淡红色,花的直径差不多在5 cm左右,一般由三片萼片和两枚花瓣、一枚唇瓣构成;另外,花的唇瓣一般是三裂的,有褶皱;最后在花蕊的顶部还有一个重要的部分-花药。
白芨的花色鲜艳多彩,因为叶片的存在,更显的分外美丽优雅,用来做室内装饰或花坛布置都是不错的选择。另外由于白芨的茎块带有黏液质和一些淀粉之类的物质,可以作为香料和药材,作为药材的时候味道比较苦涩但带有甜味,能帮助止血和消肿。从这可以看出,白芨具有极高的生物价值,所以很容易出现供不应求的现象。
由于白芨的种子极其微小,没有胚乳供给发芽所需的养分,所以在自然环境中萌发成苗的情况极少。如今人们对白芨生物价值的不断发现,为了追求利益,人们对野生的白芨苗大量挖掘,导致白芨的数量急剧减少。随着自然环境的不断恶化,适合白芨生长的环境不断减少,白芨的分布范围逐渐缩小。再加上传统白芨的人工栽培,主要采用周期长、效率极低的分株培育法,这显然不能满足如今巨大的市场需求。因此,周期短、繁殖速度快管理方便、可人工控制培育条件的植物组培快速繁殖技术的利用,无疑是最佳选择。白芨组培快繁技术体系的建立和完善更符合当今市场的需要。
说起白芨,都知道它的种子很特殊,因为没有胚乳,但是神奇的是它的一个部位是有孔洞的。就连著名的涂美智都认为这种孔洞能让种子所需的营养物质进入进而使种子发芽。另外由于种胚非常饱满,有利于堆积营养物质,使得种子发芽就变得简单多了,所以在好的培养基上,白芨的种子具有发芽率高和发芽速度快的特点。并且由于白芨的蒴果消毒操作非常简单,所以在快繁体系中最好选择白芨的种子来进行研究。
除此之外,由于细胞具有全能型的特点,所以在进行外植体的选择时可以选择白芨的随便一个地方。然后根据这个原理,我们的研究人员依在实验中进行不同外植体白芨伤口组织的影响时发现,白芨的假鳞茎比根部和枝叶更适合伤口组织的诱导,并且其诱导率超过80%。不仅如此,还有很多的学者研究发现新鲜的白芨茎块都培养出了无菌苗,然后建立了白芨组培的快繁体系。
在进行白芨组织的培养时,首先要做的就是外植体的消费工作,在这个过程中,最重要的是如何选择消毒剂和对消毒时间的把握。具体的步骤为:首先将刚刚采摘的白芨蒴果进行切除,把花梗和花瓣柱头那些部分切掉,然后用70%纯度的酒精对蒴果进行擦拭,然后放入1 g/LHgCl2的溶液中,等待20 min;接着在工作台上(工作台选择超净工作台)用无菌水对切除后的蒴果进行清洗,清洗次数为三次或四次,如果条件不允许还可以直接用流水将蒴果清洗,然后用70%纯度的酒精来消毒1 min,再用10%纯度的次氯酸钠溶液进行消毒操作10 min,消毒完后用无菌水冲洗3~4次即可,需要注意的是,在清洗期间需要不停摇动蒴果,保证彻底消毒。最后的步骤就是在无菌环境中直接纵向把蒴果切开,取出种子放在无菌的滤纸上,待到水分吸干后再在培养基上进行种子接种。
对于培养基的选择要考虑选择的培养基能否促进白芨外植体的正常发育,毕竟对于外植体来说,培养基就是其重要的营养物质来源。另外对于激素的选择要考虑白芨快繁体系中常用的激素,比如MS、ZW、KC和花宝一号等等,而且在不同的培养阶段中,使用激素的浓度和成分的配比也是不同的。
有研究显示:白芨组织在MS、1/2MS、KC、花宝一号和花宝二号这几种培养基上均能正常萌发,但很多研究者在研究时会选用MS、1/2MS、KC作为基本培养基,其中MS为白芨种子萌发中最常用的培养基,因为在这些基本培养基上萌发的种子具有萌发率高、萌发速度快、生长正常的特点。
对于白芨组织的继代培养需要注意的是,初代培养出的白芨原球茎可以进行分化,分化主要是通过增殖来分化芽,所以研究的工作者可以通过这一点来进行增殖研究,进行白芨组织继代培养。同时,原球茎在MS+1.0 mg/L 6-BA+0.15 mg/L NAA、MS+1.0 mg/L 6-BA+0.15 mg/L NAA 及 MS+1.0~2.0 mg/L BA+2.0 mg/L KT+0.5 mg/L NAA+4.0 g/L 琼脂 +15 g/L魔芋粉中的增值状态也极佳。
石云平认为,白芨愈伤组织的最佳增殖培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L+3.0 mg/L2,4-D,芽分化使用的最佳培养基为MS+1.0 mg/L6-BA+2.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/LTDZ。
另外在白芨的生根环节的研究中,可以发现对白芨MS、1/2MS的培养基增加合适的6-BA和NAA可以帮助白芨根部的发育,效果还非常的明显。在白芨生根的环节中,适量的GA3也是非常重要的物质,可以保证根部进行成长,保证苗的物质吸收。而且研究人员认为加入适量的番茄汁也是非常有效的,可以促进白芨进行生根和苗的成长,有非常显著的促进功能。在实验过程中,将没有根的白芨幼苗放入有番茄汁的培养基中进行培养,可以明显的看到白芨株体会长得特别好,另外根系也会多而茂盛,所以基于这一点,番茄汁的加入对于白芨的炼苗和移栽有着非常重要的作用。
最后在进行炼苗的步骤时,首先要在炼苗的棚中放入培养瓶来进行过渡培养15 d,然后在3~4 d的时候打开培养瓶的盖子,把白芨苗取出,同时将洗干净的培养基准备好,将白芨分株。然后在移栽的时选择混合了碎砖、碎碳和蕨根等混合土质进行移栽培养,移栽好之后浇一点水定根就完成了,为后期的白芨养育做好了准备工作。
综上所述,白芨的观赏价值以及药用价值极高,市场对白芨的需求不断增长。如今,白芨组织培养技术体系的建立已经有很大的成效,但还未做到真正的完善。目前从商业角度来说,对白芨人工栽培的研究关注度不够,所以对白芨的研究过于单一。目前虽然已经解决了白芨种苗的来源问题,可幼苗移栽后的成药采收还有时间长、投资大的问题存在,白芨的工厂化普遍发展还不可以实现。在未来,在不影响药效的基础上,缩短白芨的采收时间是对白芨组培快繁技术的切实要求及目标。