半夏块茎组培增殖技术研究

杨会苗 张 秦 张军民 刘兰英

（北京市海淀区植物组织培养技术实验室/北京市植物组织培养工程技术研究中心/北京海花生物科技有限公司 北京 100091）

半夏（Pinellia ternate）为天南星科半夏属多年生草本植物，其干燥块茎可入药，具有燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结等功效；半夏用药历史悠久，在临床上主要用于降逆止呕、镇咳、解毒抗炎、抗癌、治疗冠心病等[1-5]。 我国半夏野生资源分布广泛，除了黑龙江、吉林、内蒙古、新疆、青海、西藏外，其他地区均有分布，近年来因生态环境和人为因素影响，野生资源锐减，不能满足市场需求[6-7]。 传统人工栽培技术主要是用块茎进行繁殖，周期长，生产成本高，繁殖系数小，生产中易受病害侵染，产量品质无法保障，种源退化[8]；而利用植物组织培养技术可在短时间内快速获得大量块茎，降低生产成本，提高种苗品质和半夏药品质量。 本研究以半夏块茎为供试材料，研究了不同浓度配比的6-BA、NAA、 活性炭和蔗糖对半夏块茎组培增殖的影响， 以期对半夏种苗繁育及其相关技术研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验以半夏无菌组培块茎为供试材料，于2021-2022 年在北京市海淀区植物组织培养技术实验室进行。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 以MS 为基础培养基，研究不同浓度配比的6-BA、NAA、 活性炭和蔗糖对半夏块茎组培增殖的影响，培养基中琼脂用量均为6 g/L。

（1）6-BA 和NAA 试验： 培养基中6-BA 浓度分别为0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L，NAA 浓度分别为0.1 mg/L、0.3 mg/L、0.5 mg/L，以未加激素的培养基为对照，蔗糖用量均为30 g/L。

（2）活性炭试验： 培养基中活性炭浓度分别为0 （CK）、0.5 g/L、1.0 g/L、1.5 g/L、2.0 g/L，NAA 浓度均为0.5 mg/L，蔗糖用量均为60 g/L。

（3）蔗糖试验：培养基中蔗糖浓度分别为30 g/L（CK）、60 g/L、90 g/L、120 g/L、150 g/L，NAA 浓度均为0.5 mg/L。

以上3 个试验中每个处理3 次重复， 每个重复接种12 个直径约位0.3 cm 的半夏块茎。

1.2.2 培养条件和指标测定 培养温度为25℃，光照度2 000～2 500 lx，光照时间12 h/d，培养80 d 后统计块茎的直径、鲜重和数量。

1.2.3 数据分析 利用SPSS 17.0 软件对数据进行方差分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 激素对半夏块茎增殖和膨大的影响

激素对半夏块茎增殖和膨大的影响见表1、图1。 培养基中添加0.5～2.0 mg/L 的6-BA 时， 半夏块茎直径＜0.4 cm，鲜重为0.4～0.6 g，各处理之间差异不显著，但均显著小于对照；半夏块茎数量随着6-BA浓度的升高先增加后降低， 各处理之间差异显著，并显著高于对照。 结果表明， 添加0.5～2.0 mg/L 的6-BA 能明显促进半夏块茎增殖， 其中6-BA 浓度为1.0 mg/L 时块茎数量最多，可达19.82 个。

表1 6-BA 和NAA 对半夏块茎增殖的影响

图1 半夏在不同浓度6-BA 和NAA 培养基中的生长情况

培养基中添加0.1～0.5 mg/L 的NAA 时，半夏块茎直径和鲜重随NAA 浓度升高而降低，各处理之间差异显著；当NAA 浓度为0.1 mg/L 时，块茎直径最大为0.94 cm，与对照差异不显著，鲜重最大为0.670 g，显著大于对照；半夏块茎数量与NAA 浓度呈正比，当NAA 浓度为0.5 mg/L 时， 块茎数量最多为4.78 个，显著高于对照。 结果表明，添加0.1～0.5 mg/L 的NAA有利于半夏块茎增殖和膨大，其中最适宜半夏块茎膨大的NAA 浓度为0.1 mg/L；NAA 浓度为0.5 mg/L 有利于半夏块茎增殖，但显著小于6-BA 浓度为1.0 mg/L的块茎增殖数量。

培养基中同时添加6-BA 和NAA 时， 半夏块茎直径大部分为0.4～0.5 cm， 显著大于单独添加6-BA的直径， 显著小于对照和单独添加NAA 的直径；半夏块茎鲜重集中于0.070～0.120 g， 大部分与单独添加6-BA 的鲜重差异不显著，显著小于对照和单独添加NAA 的鲜重； 在添加6-BA 的情况下， 随着添加NAA 浓度的增加，块茎数量逐渐减少，但块茎直径和鲜重的变化不大； 当6-BA 浓度为2.0 mg/L、NAA 浓度为0.1 mg/L 时，块茎数量最多为16.44 个，显著小于单独添加6-BA 浓度为1.0 mg/L 时的块茎数量。

2.2 活性炭对半夏块茎增殖和膨大的影响

活性炭对半夏块茎增殖和膨大的影响见表2、图2。 随着活性炭浓度增加，半夏块茎的直径呈现先增加后降低的趋势， 大部分处理之间差异不显著；当活性炭浓度为0.5 g/L 时， 半夏块茎直径最大为0.71 cm， 且显著大于对照； 当活性炭浓度为2.0 g/L时，半夏块茎直径最小为0.61 cm，与对照差异不显著。 随着活性炭浓度的增加， 半夏块茎鲜重也呈现先增加后降低的趋势， 大部分处理之间差异显著；当活性炭浓度为0.5 g/L 时， 半夏块茎鲜重最大为0.409 g，显著大于对照；当活性炭浓度为2.0 g/L 时，半夏块茎鲜重最小为0.200 g，显著小于对照；活性炭浓度为1.0 g/L 和1.5 g/L 时， 半夏块茎鲜重相差不大，且与对照差异不显著。 活性炭的浓度与半夏块茎的繁殖数量呈反比， 添加活性炭显著降低了半夏块茎的繁殖数量。 结果表明，适量增加活性炭有利于块茎的膨大，当活性炭浓度为0.5 g/L 时，半夏块茎直径和鲜重最大，但活性炭不利于半夏块茎的增殖，增殖数量明显减少。

图2 半夏在不同含量活性炭培养基中的生长情况

2.3 蔗糖对半夏块茎增殖和膨大的影响

蔗糖对半夏块茎增殖和膨大的影响见表3、图3。 随着蔗糖浓度的增加，半夏块茎的直径呈现先增加后降低再增加的趋势，蔗糖浓度为60 g/L 时，半夏块茎直径最大为0.66 cm，显著大于对照；蔗糖浓度为90 g/L 时，半夏块茎直径最小为0.49 cm，显著小于对照； 蔗糖浓度为120 g/L、150 g/L 时半夏块茎直径相差不大，与对照差异不显著。 半夏块茎鲜重的变化趋势和直径相同，蔗糖浓度为60 g/L 时，鲜重最大为0.350 g，显著大于对照；蔗糖浓度为90 g/L 时，鲜重最小为0.132 g， 显著小于对照； 蔗糖浓度为120 g/L 和150 g/L 时，半夏块茎鲜重相差不大，但均与对照及其他处理差异显著。 半夏块茎数量随蔗糖浓度的升高逐渐降低，蔗糖浓度为60 g/L 时，半夏块茎数量最多为4.86 个，与对照差异不显著，但与其他处理差异显著。 结果表明，蔗糖浓度为60 g/L 时，有利于半夏块茎增殖和膨大。

表3 蔗糖对半夏块茎增殖的影响

图3 半夏在不同浓度蔗糖培养基中的生长情况

3 讨论与结论

半夏块茎既是药用的重要部分， 也是繁殖的主要材料。 通过组培的方法进行块茎的增殖，能够短时间内获得大量半夏种苗。 本研究以半夏组培苗为供试材料，探究6-BA、NAA、活性炭和蔗糖对半夏块茎增殖的影响，以期找到合适的添加物及浓度，加快半夏块茎增殖速度，为生产应用奠定基础。

本研究发现6-BA 和NAA 对半夏块茎组培增殖具有重要作用，培养基中单独添加1.0 mg/L 的6-BA可使块茎的增殖数量达到最大（19.82 个）；单独添加0.1 mg/L 的NAA 可使块茎直径达到最大（0.94 cm），鲜重达到最大（0.67 g）；在6-BA 存在的情况下，NAA浓度与块茎数量呈反比， 但对块茎直径和鲜重影响不大。 其他研究者对半夏组培增殖也做了许多工作，也证明了6-BA 和NAA 对半夏组培增殖的重要作用。 陈红艳等[9]以野生旱半夏为供试材料，研究了不同外源激素对野生旱半夏组培快繁的影响， 认为添加6-BA 2.0 mg/L 和NAA 0.2 mg/L 最适合增殖；陶米林等[10]以野生半夏块茎为供试材料，对不定芽的分化条件进行了研究， 发现块茎不定芽分化最佳条件为6-BA 1.0 mg/L 和NAA 0.2 mg/L；房海悦[11]以旱半夏块茎为材料，研究了旱半夏组织培养体系最优激素配比，发现最佳的不定芽分化条件为6-BA 0.8 mg/L和NAA 0.4 mg/L。 对比发现，半夏块茎不定芽的分化增殖均使用6-BA，大多添加有NAA，但浓度配比不同，可能与半夏品种、培养基种类、试验条件等不同相关。董涛等[12]对半夏不同等级株芽进行萌发试验和生产性能评价研究， 发现直径为0.8～1.0 cm 的珠芽适宜于大田栽培；张明等[13]对不同大小半夏块茎进行种植对比试验， 发现直径为1 cm 左右的半夏块茎生理活性较强， 抗性较强， 作为种源产量较高， 在经济上也更实用。 本试验获得的半夏块茎直径可达0.94 cm，能直接用于移栽，可以提高种苗的成活率，实现半夏种苗的快速繁育和高效优质生产。

本试验探究了活性炭对半夏块茎增殖的影响，发现活性炭浓度为0.5 g/L 时， 半夏块茎直径和鲜重最大，随着活性炭浓度的增加，半夏块茎直径、鲜重和数量均降低， 试验结果与其他研究者的试验结果类似。 刘庆等[14]以旱半夏为供试材料，研究了活性炭对半夏增殖的影响，发现活性炭浓度越高增殖越慢；王晓丽等[15]以垂花百合鳞茎为供试材料，探究了活性炭对鳞茎膨大影响， 发现一定量的活性炭对百合鳞茎膨大具有显著作用，但随着浓度升高，直径和鲜重也随之降低。 孙静秋[16]和张彦妮[17]在大岩桐和毛百合的试验中发现同样的规律。 分析原因可能是与活性炭的吸附作用有关，活性炭浓度增加吸附能力增强，不仅吸附培养基和外植体产生的生长抑制物质、琼脂中的杂质及蔗糖经高温产生的有害物质， 还吸附培养基中的生长调节物质或有机物等[18]。

本试验发现半夏块茎增殖适宜的蔗糖浓度为60 g/L，高于此浓度，半夏块茎的直径、鲜重和数量均降低。 王家福[19]、孙静秋[16]、张彦妮[17]、张延龙[20]分别在对百合、大岩桐、毛百合、东方百合的试验研究中发现，适当提高蔗糖浓度有利于直径增加，高于一定浓度时有抑制作用；孙静秋[16]的研究中还发现适当提高蔗糖浓度对鲜重有促进作用，而浓度太高，鲜重则降低，这与本试验中得到的结果一致。 分析原因可能是蔗糖不仅作为碳源，促进多糖物质的合成和贮藏，还起到调节渗透压作用， 浓度过高会影响渗透压从而抑制植株生长。