藥用南方紅豆杉的人工培育技術(shù)研究

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目 錄中英文摘要 ……………………………………………………………………21 形態(tài)特征、生活習(xí)性……………………………………………………………………32 現(xiàn)存狀況、開發(fā)價(jià)值………………………………………………………33 人工培育技術(shù)………………………………………………………………33.1 種子繁殖…………………………………………………………………………33.1.1 種子的選育……………………………………………………………………33.1.2 種子的處理……………………………………………………………………33.1.3 育苗的管……………………………………………………………………43.2 扦插繁殖技術(shù)…………………………………………………………………43.2.1 插條的選擇………………………………………………………………43.2.2 插條的處理…………………………………………………………………43.2.3 扦插時(shí)間………………………………………………………………43.2.4 扦插基質(zhì)環(huán)…………………………………………………………………53.2.5 插后管理……………………………………………………………………53.3 組培育苗技術(shù)…………………………………………………………………54 結(jié)語………………………………………………6參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………7藥用南方紅豆杉的人工培育技術(shù)研究摘 要：南方紅豆杉是集材用、藥用、 觀賞、綠化于一體的珍稀 樹種，因其含有天然抗腫瘤成分紫杉醇而備受矚目。又由于其自然成活率很低，需求又大。對南方紅豆杉人工繁育技術(shù)應(yīng)該重視，本文就南方 紅豆杉的三種主要人工繁育技術(shù)種子繁殖、扦插繁殖和組織培育技術(shù)近幾年的研究成果做出綜述。關(guān)鍵詞：人工培育；種子繁殖；扦插繁殖；組織培育The southern taxus medicinal artificial cultivation technology research(College of Chemistry and Life Science，Neijiang Normal University，Neijiang，Sichuan 641112，China)Abstract:The stocking is harvesting, medicinal and ornamental, greening in one of the rare species, because it contains natural ingredients paclitaxel and anti-tumor attention. Due to its nature and survival rate is very low, demand and big. The artificial breeding technology of taxus should pay more attention to. Based on the three main types of the stocking artificial breeding technology seeds breeding, cutting propagation and organization cultivating techniques in recent years are reviewed.Key words: Artificial cultivation；Seed breeding；Cutting propagation；Tissue cultivation1 形態(tài)特征、生活習(xí)性南方紅豆杉為長綠喬木，葉螺旋著生，基部扭轉(zhuǎn)呈二列狀，線性，微彎呈鐮刀狀。寬 3~4mm，長 2~3.5mm，先端漸尖，兩面中脈隆起；下面中脈兩側(cè)各有一條灰綠色或黃色的氣孔帶，中脈帶上無角質(zhì)乳頭狀突起點(diǎn)，或局部或零星分布，且色澤與氣孔帶不同。雌雄異株，球花單生葉腋，雌球花具短柄，基部數(shù)對交叉對生的苞片，頂端一胚珠。種子寬卵形或倒卵形，長 5~6cm，徑 4~5mm，微扁，生于紅色內(nèi)質(zhì)假種皮中，成熟時(shí)假種皮紅色。外種皮骨質(zhì)堅(jiān)硬，種臍橢圓形。南方紅豆杉為陰生植物，散生與海拔 500~3500m的山林中。在氣候較溫暖，雨量充沛，溫度較高的酸性黃壤、灰綜壤及黃棕壤上生長良好。苗喜陰，厭曬，過溫易染立苦病 [1]。2 現(xiàn)存狀況、開發(fā)價(jià)值南方紅豆杉有＂植物黃金＂之稱，主要是它提取的紫杉醇具有獨(dú)特的抗癌機(jī)理，是治療轉(zhuǎn)移性卵巢癌和乳腺癌的最好藥物之一，同時(shí)對肺癌食道癌也有顯著療效。不僅如此，紅豆杉還有很好的保健價(jià)值，可以作為飲料開發(fā)和日用品開發(fā)。目前紅豆杉被用來制作盆景和綠化也是體現(xiàn)了紅豆杉用途之廣 [2]。但是由于紅豆杉自然條件下生長速度慢，再生能力差，種子后熟期長，有性繁殖不容易，很難形成成片的群落。再加上提煉的紫杉醇量很少，導(dǎo)致每提煉一公斤紫杉醇會(huì)對野生紅豆杉造成大面積死亡。3 人工培育技術(shù)3．1 種子繁殖種子繁殖是應(yīng)用的最早的南方紅豆杉人工培育技術(shù)，雖然相比其他繁育技術(shù)，種子繁殖周期較長，但也是比較成熟的技術(shù)。對南方紅豆杉種子繁殖的限制因數(shù)主要有種子的選育、種子的處理和育苗的管理。3．1．1 種子的選育由于自然條件下南方紅豆杉雌雄比例為 9：1 所以在自然條件下很難找到合適培育的種子。在吳曉明 [3]對不同授粉方法對比試驗(yàn)結(jié)果表明，在花粉清水液中加入 5%硼砂和 1%糖，用噴霧器噴霧授粉的結(jié)果率可達(dá) 97%,所以幼樹處理方法很關(guān)鍵。到 10 月中旬，當(dāng)果實(shí)呈絳紅色，種子倒卵形，紅褐色，有光澤的時(shí)候是它的最佳采摘時(shí)期。3．1．2 種子的處理種子的處理是影響成苗的主要因子，是種子繁殖優(yōu)劣的關(guān)鍵 [4]。堅(jiān)硬的外種皮對吸水沒有障礙，其蠟質(zhì)和栓質(zhì)層可能是氧氣進(jìn)入的主要障礙。用 60%濃硫酸浸種 3h 或 95%乙酸浸泡 0.5h 可使種子活力爭強(qiáng)，將成熟果實(shí)混合粗砂和水搓洗，并用白酒和 40 度溫水浸泡20min 再用 500ml／kg 赤霉素浸泡 24h，可使出苗率提高到 86%以上。而且南方紅豆杉種子具有很深的休眠特性，具有胚根、胚軸雙休眠習(xí)性。如何通過物理方法或利用藥物等處理來解除休眠，使種子提早萌發(fā)，提高種子的發(fā)芽率是關(guān)鍵。張志權(quán)[5] 指出種子內(nèi)存在發(fā)芽抑制物是種子休眠的成因之一，這種抑制物經(jīng)研究可能不僅僅是aba 還有別的物質(zhì) [6]。而且利用＂25~5 度＂這種＂暖溫層積 ~低溫層積＂處理種子，可以顯著的消除種子內(nèi)發(fā)芽抑制物，但在層積前用激素做預(yù)處理效果不顯著。3．1．3 育苗的管理種子的處理對平均成苗率產(chǎn)生及其顯著的影響，在苗期管理時(shí)追肥對苗木地徑生長也有顯著影響。陳鷹翔 [7] 指出追肥處理＞積肥處理，而且試驗(yàn)表明以每 667 平方米施復(fù)合肥25kg，腐菜 200kg 的基肥，將種子與濕河砂按照 1：2 的比例混合進(jìn)行低溫層積貯藏處理，追肥以尿素 15kg／667 平方米是用南方紅豆杉種子培育優(yōu)質(zhì)壯苗的最優(yōu)水平組合。不僅如此，因南方紅豆杉是強(qiáng)陰慢長樹種，喜溫暖濕潤生態(tài)環(huán)境，在幼苗出土前應(yīng)搞好搭棚遮蔭工作，成苗后苗木分布均勻，稀密適度，做好抗旱排澇，松土修剪的工作。3．2 扦插繁殖技術(shù)3．2．1 插條的選擇嫩枝扦插育苗可以解決種子育苗時(shí)間長，不能穩(wěn)定的保持母本優(yōu)良遺傳特性色問題。在枝條的選擇對育苗的優(yōu)劣會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。當(dāng)選擇插條穗長 12cm，徑粗 0.5~1.0cm 時(shí)，插穗發(fā)根的最快，生根率也高達(dá) 75%,徑粗 1.0cm，長 9~12cm 時(shí)的插穗發(fā)根最快，生根率可達(dá) 80%[8]。在樹冠不同部位采集插穗對扦插成活率也有影響。在其他因子基本相同的條件下，采集樹冠中、上部的插條成活率高，下部成活率較低。不同徑級母樹上采集插條，在其他條件基本相同，在中徑級母樹上采集的插條扦插成活率最高，小徑次之，大徑母樹最低 [9]。胡德活等 [10] 又比較同一枝條不同部位扦插成活率，條件是在離頂芽梢 30cm 處的主干上剪取插條，以 10cm 長為一段平分為梢段，二段和三段，各段都保留 3~5 片葉子。研究得出生根率高低為二段＞側(cè)枝＞三段＞梢段。3．2．2 插條的處理激素處理對南方紅豆杉插苗發(fā)根和枝葉生長有顯著的影響。傅瑞樹等 [12] 指出相同濃度不同促根劑對插條的效果有很大區(qū)別。研究得出 4 種促根劑對扦插條生根效果為促根劑 A3＞A2＞A1＞萘乙酸，它們在同一水平的濃度下結(jié)果是一致的。不同濃度同一促根劑對插條的生根作用不同，對大規(guī)模扦插來說，穗條速蘸扦插優(yōu)于穗條浸泡處理。[南方紅豆杉扦插繁殖試驗(yàn)]也指出植物催根劑處理對扦插成活率有影響，使用植物催根劑處理后插穗成活率較高，相反則較低。在扦插條之前用激素處理可以提高其枝葉的生長量。王濟(jì)虹等人 [17]又發(fā)現(xiàn)不同激素處理對新梢年生長量影響不同，四年生扦插苗經(jīng)修剪，然后用 20mg／l 的 ABT1 水溶液涂抹或噴施一、二年生插條類型的扦插苗，處理后能顯著的提高枝葉單位面積的年生長量。3．2．3 扦插時(shí)間溫度、濕度、空氣和水肥等因素對南方紅豆杉扦插和生長發(fā)育有一定的限制作用。所以有效的把握扦插時(shí)間可以極大的提高南方紅豆杉扦插成活率。根據(jù)自然條件下溫度對扦插成活率影響，在 6 月份溫度事宜，成活率可達(dá) 81%，8 月份溫度較高時(shí)，發(fā)根很快，但易染病，成活率只有 41%，11 月份的時(shí)候溫度低，生長周期較長，成活率為 62%。我們可以在溫室大棚內(nèi)控制溫度在 25~30 度，濕度控制在 75%~85%。根據(jù)一天不同的溫差，高溫時(shí)，中午搭建遮蔭網(wǎng)，晚上揭開通風(fēng)透氣。當(dāng)?shù)蜏?，則可以蓋塑料薄膜，苗床上鋪蓋地膜，以提升溫度 [7] 而且在不同地方南方紅豆杉扦插時(shí)間也不同，在廣州地區(qū)，2 月中旬到 3 月中旬為最事宜的扦插季節(jié)，早春和冬季，氣溫偏低，插條生根比較晚，雨水較多，插條容易發(fā)霉腐爛，不利于生根 [9]。3．2．4 扦插基質(zhì)環(huán)境對南方紅豆杉扦插環(huán)境特別是生境對插條生根和扦插苗的生長研究表明不同的環(huán)境對插條有不同影響。胡德活等 [9]研究了不同基質(zhì)扦插的效果，在用河沙和紅泥沙作為基質(zhì)效果比較，不同季節(jié)也有所不同，但總的來說，沙床上穗條生根率大于泥床。傅瑞樹等 [10] 研究指出基質(zhì)對南方紅豆杉扦插生根率影響，結(jié)果河沙和珍珠巖按 8：2 混配苗床的基質(zhì)最佳，可使其生根率達(dá)到 84.3%，成苗率達(dá)到 81 .7%在其選擇的基質(zhì)中比較得到生根率和其他對插條影響因素的大小為河沙和紅燒土按 5:5 混配> 黃土>單一河沙。王海珍 [16]等通過9 種不同基質(zhì)對南方紅豆杉 6 月齡小苗木生長的圃地育苗試驗(yàn)研究，結(jié)果表明用草炭+蛭石按照 1：1 比例 [1]混合作育苗基質(zhì)的南方紅豆杉苗木的苗高、須根數(shù)、地上部分鮮重的測量的表現(xiàn)較好，采用草炭+鋸末+ 土+牛糞按照 2：2：2：1 的比例 [1]混合基質(zhì)時(shí)南方紅豆杉苗木的地徑、全株鮮重、地下部分鮮重 3 個(gè)生長指標(biāo)表現(xiàn)較好。若掌握好育苗基質(zhì)配方則可以在南方紅豆杉育苗生產(chǎn)中起著重要的推動(dòng)作用。有關(guān)報(bào)道比較好的扦插基質(zhì)有：紅心土一細(xì)河沙按照 7：3 比例 [18]，善土一蛭石按照1：1 比例 [19]，珍珠巖一河沙按照 2：1 比例 [20]，河沙一珍珠巖按照 8：2 比例 [10]，在黃心土中加入河沙或煤渣等。從這些可以看到結(jié)構(gòu)透氣、疏松和保水保肥性比較好的都適合做南方紅豆杉扦插育苗的基質(zhì)。此外，叢插苗木的生長情況要優(yōu)于單插苗木。還有研究表明拌種小麥或黃豆的生物措施也對南方紅豆杉插條生根和扦插苗的生長有利，這可能與叢插苗木生長的整合效應(yīng)有一定的關(guān)系，提供了相應(yīng)的蔭蔽作用和根際效應(yīng)作用。3．2．5 插后管理在紅豆杉人工培育中，插后的管理措施對南方紅豆杉能否大規(guī)模的生長和存活顯的 尤為重要，對在南方紅豆杉生長過程中的影響因素控制是對南方紅豆杉插后管理的關(guān)鍵所在。傅瑞樹等 [14~15]研究了兩者的根系、葉綠素含量根呼吸強(qiáng)度等生理因素做了比較。研究得出，由于實(shí)生苗較扦插苗根系發(fā)達(dá)，葉綠素總含量高葉片內(nèi)吲哚乙酸、綠原酸、N、P、K 及游離氨基酸等含量指標(biāo)均高，導(dǎo)致扦插苗光合速率低生長水平不如實(shí)生苗。因此，在大規(guī)模繁育時(shí)扦插苗生根后的水肥管理和苗期營養(yǎng)水平和合理配套栽培顯的尤為重要。噴施葉面肥有利于南方紅豆杉扦插苗生長以及增加葉片葉綠素含量，用不同濃度的Ca、Mg 噴灑可提高南方紅豆杉中紫杉醇和 10 一 DAB 的含量，但是其作用只能持續(xù)一段時(shí)間；自行配置的含鑭、鈰和釤 3 種稀土元素的混合肥可明顯提高紫杉醇和 10 一 DAB含量并且可達(dá)到長時(shí)間的持續(xù)作用，而透光度對它們的影響恰恰相反。因此在插后管理中適當(dāng)?shù)貒娛┤~面肥并遮蔭有利于插條的生長和提高紫杉醇含量。在溫室扦插南方紅豆杉的時(shí)候，因其適宜的條件可提高插苗的成活率，但其條件也帶來了另一個(gè)影響的因素——病蟲，所以在溫室栽培管理中對病蟲的防治很重要，在傅瑞樹等人的 [13]研究得出用一定量高效、低毒的化學(xué)農(nóng)藥防治病蟲害可有效控制病蟲害的發(fā)生，并強(qiáng)調(diào)運(yùn)用非化學(xué)農(nóng)藥防治技術(shù)及生態(tài)防治、物理防治、生物防治及消毒技術(shù)為主要手段綜合技術(shù)體系防治是以后研究的方向。3．3 組培育苗技術(shù)南方紅豆杉的種子繁殖、扦插育苗和組培微繁技術(shù)都是要解決南方紅豆杉快速、大量獲得可培植植株。相比另兩種常規(guī)繁殖技術(shù)。組培育苗技術(shù)具有可控性強(qiáng)、繁殖速度快、植物材料利用少等突出優(yōu)點(diǎn)，還可用于脫毒苗繁殖及新品種選育。目前組織培養(yǎng)技術(shù)主要集中于愈傷組織誘導(dǎo)及培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)以及外界條件改變對紫杉醇含量的影響等方面。紅豆杉的組織培養(yǎng)包括兩個(gè)層面的技術(shù)：一是通過愈傷組織或細(xì)胞懸浮大量培養(yǎng)直接提取紫杉醇成分并用于藥物生產(chǎn)；二是利用組培微繁技術(shù)生產(chǎn)大量的組培苗以滿足人工栽培需求。近年來許多研究對后者進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并在組培微繁關(guān)鍵技術(shù)如溫度、光照、pH調(diào)控，以及外植體選用和激素配比等方面取得了長足進(jìn)展。南方紅豆杉的組培育苗方面已經(jīng)取得了一定的研究進(jìn)展，采用 B 與 Ms 結(jié)合的培養(yǎng)基以及用適宜濃度的激素(2，4 一 D，6～BAtGA3)處理離體胚的休眠被解除，使胚萌發(fā)，再將培養(yǎng)物轉(zhuǎn)入成苗培養(yǎng)基上，形成健壯完整的種胚苗的離體胚培養(yǎng)法 [22]；采用 BLG2／1和 mB 這 2 種基本培養(yǎng)基，以成熟種胚為試驗(yàn)材料，誘導(dǎo)出愈傷組織后在適當(dāng)?shù)臈l件下培養(yǎng)產(chǎn)生體細(xì)胞胚的體細(xì)胞胚發(fā)生法 [22]；在 3 月份采集處于旺盛生長期的嫩枝首先在DCR+0．1 mgLIBA+0．05 mLBA 培養(yǎng)基上培養(yǎng)，待腋芽萌發(fā)，苗長出后轉(zhuǎn)入White+0．2 mg／LIBA 生根培養(yǎng)基上培養(yǎng)。當(dāng)根長約 0．5 cm 時(shí)，移栽至營養(yǎng)缽中．30 d 后即可移栽。最后結(jié)果表明 3 月份采集的處于旺盛生長期的嫩枝最適宜腋芽的增殖培養(yǎng)，腋芽萌發(fā)及生長的最佳培養(yǎng)基為 DCR+0．1 mg／L 3 一吲哚丁酸(IBA)+0．05 mg／L 芐基腺嘌呤(BA) ，最佳的生根培養(yǎng)基為 White+0．2 mg ／L IBA ；當(dāng)根長約 0．5 cm 時(shí)，移栽至營養(yǎng)缽中，在溫度 25℃ ，相對濕度 75％以上栽培 30 d 左右，逐漸加大光照強(qiáng)度，植株成活率可達(dá) 90．1％ [24]。由此可以看出組培微繁誘苗過程中不同外植體誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基選取、效果差別和優(yōu)化、植物生長調(diào)節(jié)劑濃度和生理碳源、配比、光條件和小分子添加劑等因素的影響是組培的關(guān)鍵因素，何康等 [25]曾對南方紅豆杉的組織培養(yǎng)研究進(jìn)展作過綜述，闡述了，從細(xì)胞次生代謝誘導(dǎo)和生物反應(yīng)器應(yīng)用兩方面總結(jié)了細(xì)胞懸浮培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇的研究現(xiàn)狀。4 結(jié)語由于南方紅豆杉在自然條件下很難大規(guī)模的種植，其紫杉醇是有效的自然抗癌藥物，是不可多求的自然藥物。但其在南方紅豆杉中含量又少，這又制約了我們對其的開發(fā)。我們有兩個(gè)途徑對紅豆杉的開發(fā)一是利用南方紅豆杉進(jìn)行提取，二是經(jīng)過化學(xué)途徑合成。化學(xué)合成的技術(shù)有待開發(fā)，先階段主要是大規(guī)模的種植紅豆杉是主要的來源，所以對紅豆杉的人工培育技術(shù)的研究還有待深入，對其在各種培育方法中的限制性因素應(yīng)深入探究以達(dá)到大規(guī)模優(yōu)良繁殖的目的。參考文獻(xiàn)[1] 謝志慧，杜玲玲，李效賢，等．南方紅豆杉研究新進(jìn)展[J]．中國藥業(yè)，2009，(15)：3-5.[2]廖朝陽．植物黃金——南方紅豆杉[J]．湖南農(nóng)業(yè)，2008，(11)：23.[3] 吳曉明，葛世魁．南方紅豆杉幼樹人工授粉技術(shù)研究[J]．江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，(12)：50-51.[4] 謝紅梅 ，張曉文．南方紅豆杉播種繁殖試驗(yàn)[J]．中國園藝文摘，2009，(7)：46-47.[5] 張志權(quán)，廖文波．南方紅豆杉種子萌發(fā)生物學(xué)研究[J]．林業(yè)科學(xué)研究，2000，(3)：280-285. 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