◎ 陳 華,鄭傳奇,蘇海鋒
(1.貴州黔西南喀斯特區(qū)域發(fā)展研究院,貴州 興義 562400;2.中國(guó)科學(xué)院 重慶綠色智能技術(shù)研究院,重慶 400714)
百合為單子葉植物綱百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)多年生草本植物,是世界上著名的觀賞植物,資源種類豐富,應(yīng)用歷史悠久。藥用百合為百合科植物卷丹(L. lancifoliumThunb)、百合(Lilium browniiF. E. Brown var.viridulumBaker)、細(xì)葉百合(Lilium pumilumDC.)的干燥肉質(zhì)鱗葉,最早記載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,其性甘、微寒,歸肺、心經(jīng),具有養(yǎng)陰潤(rùn)肺、清心安神的功效,常用于治療陰虛久咳、勞嗽咳血、虛煩驚悸、失眠多夢(mèng)與精神恍惚等癥狀[1]。卷丹是中國(guó)百合屬中分布最廣的植物,花大色艷,抗性強(qiáng),為少見的三倍體品種[2-3]。其化學(xué)成分主要為營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)和生物活性成分,如氨基酸、淀粉、蛋白質(zhì)、多糖、皂苷和黃酮等[4],是一種集觀賞、食用和藥用價(jià)值為一體的重要經(jīng)濟(jì)作物及極具開發(fā)前景的藥食兩用植物[5-6],在藥品、食品、化妝品及保健品領(lǐng)域均具有開發(fā)利用價(jià)值。但是,由于近年來野生資源被大量采挖,而人工栽培周期較長(zhǎng),加之種球多為農(nóng)戶自行分栽小鱗莖,易導(dǎo)致品種退化及抗病性差等問題,嚴(yán)重影響了卷丹百合的質(zhì)量與產(chǎn)量,因此,優(yōu)質(zhì)種球繁育技術(shù)成為了當(dāng)下研究熱點(diǎn)。
百合種球繁育可以通過種子、組織培養(yǎng)、鱗片扦插、小鱗莖與珠芽繁殖等方法進(jìn)行[7],尤以優(yōu)質(zhì)鱗莖無性繁殖常見,但無性繁殖存在繁殖系數(shù)小、易感染病毒及品種退化等問題,不利于卷丹百合的可持續(xù)健康發(fā)展[8-9],而組織培養(yǎng)能提高鱗莖的繁殖系數(shù),快速提供更多優(yōu)質(zhì)的種苗,是培養(yǎng)脫毒苗和新品種的關(guān)鍵技術(shù)[10-11],成為目前百合快速繁育研究的熱點(diǎn)。
卷丹百合為多年生球莖草本植物,鱗莖白色,直徑達(dá)8 cm以上,鱗片寬卵形;莖高達(dá)1.5 cm,質(zhì)硬,具白色綿毛與紫色條紋;葉散生,深綠色,披針形或矩圓狀披針形,5~7脈,葉先端有白毛,邊緣具乳頭狀突起,上部葉腋有深紫黑色株芽;紫色花梗,長(zhǎng)6~9 cm,具白綿毛;花下垂,總狀花序,3~6朵或更多,橙紅色,披針形并反卷,于下部2/3處有紫黑色斑點(diǎn),習(xí)稱“虎皮斑”,花徑約1 cm,外輪花被片長(zhǎng)6~10 cm,寬1~2 cm,雄蕊向四面張開,淡紅色花絲長(zhǎng)5~7 cm,矩圓形花藥,紫褐色花粉,圓柱形子房,花柱長(zhǎng)4.5~6.5 cm;葉狀苞片,具白綿毛,花期7—8月,果期9—10月[12]。
利用百合的種子播種,可以在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的百合種球,但并不是所有百合都適合種子播種,如三倍體卷丹,因種子發(fā)芽后生長(zhǎng)緩慢,從出苗到開花需多年時(shí)間,因此不適合采用種子撒播繁殖。常見可以種子播種繁殖的百合有王百合、野百合、麝香百合、臺(tái)百合、二倍體卷丹、青島百合、渥丹、川百合、毛百合、湖北百合及藥百合等。
百合生長(zhǎng)1年后,其地下部能形成新的鱗莖,繁殖時(shí)將鱗莖進(jìn)行分割,先縱切成數(shù)塊后,再分切成每2個(gè)鱗片為1個(gè)單元的小塊,鱗片上應(yīng)帶有莖盤。種植后,雙鱗片的腋芽可萌發(fā)成幼芽,莖盤能長(zhǎng)出多個(gè)小鱗莖,在挖取老鱗莖時(shí),收集健康無病害的小鱗莖,按株、行距5 cm×25 cm播種,即可再形成完整的植株。但是采用小鱗莖繁殖時(shí),隨著種植年限增加,種球容易退化,根腐病、炭疽病等病害易加重,且鱗莖作種因需求量大,成本較高,不宜作為卷丹百合規(guī)?;a(chǎn)繁殖技術(shù)。
珠芽是卷丹百合繁殖的重要器官之一,著生于莖葉腋處,病毒少。繁殖方法為:珠芽采收前,先將花蕾及早除去,便于珠芽增大,至8月上旬珠芽顏色由綠轉(zhuǎn)黑后采收,采收后的珠芽與清潔沙混合置于干燥處,9月中下旬至10月上旬移植。選擇土層深厚、排水好的沙質(zhì)壤做苗床,每平方米苗床施用1 kg左右的餅粕,再加一些草木灰做基肥,與深翻后的土壤拌勻后開行距12~15 cm的淺溝,并于床苗上挖10~15 cm寬,3~4 cm深的坑播珠芽,等長(zhǎng)出鱗莖小球后移栽,3年后即可收獲種球[13]。此外,還有研究者對(duì)影響卷丹百合珠芽發(fā)育的因素進(jìn)行了研究,如張恪等[14]通過不同溫度積層處理卷丹百合珠芽,結(jié)果表明,5 ℃處理的珠芽發(fā)芽率高、發(fā)芽早、發(fā)芽勢(shì)強(qiáng)。張慧等[15]研究表明,添加赤霉素有利于卷丹百合珠芽生長(zhǎng)發(fā)育。
鱗片是無性繁殖中最常用的組織及繁殖系數(shù)最高的部位,鱗片扦插是百合種球繁育的重要方式,張金云剝?nèi)【淼ぐ俸现袑喻[片,采用1 000倍液KMnO4浸泡10 min,再用150 mg·kg-1NAA浸泡2 min后,將鱗片凹面朝上扦插在配好的6種基質(zhì)中(蛭石+珍珠巖、泥炭+蛭石、沙+泥炭、沙+珍珠巖、蛭石+沙、泥炭+珍珠巖,基質(zhì)配比用量均為1∶1),結(jié)果表明泥炭+沙或泥炭+蛭石兩種混合基質(zhì)較好[7]。周秀玲等[16]采用研究6-芐基氨基嘌呤(6-BA)、吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、5-吲哚丁酸(5-IBA)、二氯苯氧乙酸(2,4-D)5種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)卷丹百合埋片繁殖的影響,通過剝?nèi)≈袑喻[片,用0.3%的KMnO4溶液消毒15 min后沖洗晾干放入調(diào)節(jié)劑中浸泡2 h后扦插,發(fā)現(xiàn)2,4-D對(duì)卷丹百合鱗片繁殖和生根的效果優(yōu)于其他調(diào)節(jié)劑。徐麗萍等[17]采用蛭石、青海草炭、鋸末三種基質(zhì),通過一定的配比,將40%福爾馬林溶液浸泡30 min后的卷丹鱗片插入基質(zhì)中,結(jié)果表明,鋸末誘導(dǎo)產(chǎn)生的小鱗莖數(shù)量最多。蔡鵬等[18]總結(jié)前人研究百合鱗片扦插的優(yōu)缺點(diǎn),認(rèn)為單一的調(diào)控激素、基質(zhì)、溫度來促進(jìn)鱗片的生長(zhǎng),都有一定的局限性,從而設(shè)計(jì)出采用懸空海綿水培法進(jìn)行鱗片扦插育苗的方法,結(jié)果表明,懸空海綿組與盆栽組中加入活性炭高度為0.2~0.3 cm時(shí),鱗片生長(zhǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu);而在基質(zhì)相同時(shí),懸空海綿組的鱗片生長(zhǎng)狀況優(yōu)于盆栽組,且懸空海綿操作簡(jiǎn)單、鱗片生長(zhǎng)好,增殖多,是鱗片扦插育苗的一種新方法。顏范悅等[19]研究不同消毒劑對(duì)百合埋片繁殖的影響,結(jié)果表明,嘧酶胺1 000倍液+代森錳鋅800倍液與福美雙700倍液有利于百合鱗片生成較多籽球。
不同研究者的培養(yǎng)條件有差異,如田山君等[20]培養(yǎng)野生卷丹的條件為:光照培養(yǎng)箱內(nèi)以白天45 ℃、夜間26 ℃交替處理1個(gè)月,光照強(qiáng)度為1 500 Lx,培養(yǎng)出來的卷丹百合長(zhǎng)勢(shì)較優(yōu)。鐘燦等[10]對(duì)卷丹百合鱗莖進(jìn)行離體再生研究的培養(yǎng)條件為溫度(26±1)℃、光 強(qiáng) 2 000 Lx、 濕 度 80%、 光 照 時(shí) 間 14 h·d-1, 培育出的卷丹百合長(zhǎng)勢(shì)較好。陳貴華等[21]對(duì)卷丹百合鱗片組織培養(yǎng)的光照強(qiáng)度為3 000 Lx,培養(yǎng)溫度(25±2)℃,光照時(shí)長(zhǎng)14 h·d-1。通過總結(jié)發(fā)現(xiàn),卷丹百合培養(yǎng)條件范圍為光照強(qiáng)度2 000~3 000 Lx,培養(yǎng)溫度(25±2)℃,光照時(shí)間14~16 h·d-1,相對(duì)濕度70%~80%時(shí),均能培育出長(zhǎng)勢(shì)較好的卷丹百合。
百合培養(yǎng)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基有MS、B5、N6以及White等培養(yǎng)基,卷丹百合以MS培養(yǎng)基報(bào)道較多,在初代培養(yǎng)及增殖培養(yǎng)中,都以MS為主,而生根培養(yǎng)則是以1/2 MS較多,如源朝政[22]研究表明適宜的生根培養(yǎng)基為1/2 MS+0.2 mg的大分子中性氨基酸(LNAA),趙春曉等、BO等研究表明1/2 MS+0.1 mg的LNAA為最適合生根的培養(yǎng)基[23-24]。
3.3.1 外植體的選擇
研究表明,百合組織培養(yǎng)的外植體可以選擇種子、珠芽、鱗片、葉片、莖段及花藥等,因百合鱗片內(nèi)部存儲(chǔ)有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及水分,容易誘導(dǎo)出不定芽,因此以百合鱗片為最優(yōu)。有研究表明,卷丹百合中層鱗片分化率最強(qiáng),分化率順序?yàn)橹袑喻[片>內(nèi)層鱗片>外層鱗片[25]。
3.3.2 消毒方法
百合組織培養(yǎng)過程中,污染是阻礙培養(yǎng)進(jìn)展以及造成經(jīng)濟(jì)損失的重要因素,百合組織培養(yǎng)污染以真菌與細(xì)菌污染為主,污染后培養(yǎng)基表面出現(xiàn)霉變、有黏液、形成發(fā)酵泡沫等[26]。因此,消毒劑及消毒時(shí)間研究是卷丹百合組織培養(yǎng)的重要部分。
卷丹百合外植體消毒常用自來水沖洗后,用75%酒精預(yù)滅菌30~60 s,再加0.1% HgCl2滅菌8~15 min。也有文獻(xiàn)報(bào)道,卷丹百合外植體消毒不用HgCl2而用NaClO,或HgCl2與NaClO同時(shí)用,如田山君研究表明用75%的乙醇浸泡30 s后,再用10% NaClO消毒20 min,可達(dá)到40%的最低污染率[20];鐘燦研究用8%NaClO消毒15 min配合0.1% HgCl2消毒15~20 min后,消毒效果較好,鱗片成活率高[10]。
一定量的細(xì)胞分裂素及植物生長(zhǎng)素有利于卷丹百合鱗片誘導(dǎo)出不定芽,并能促進(jìn)不定芽的增殖及生根。常用的細(xì)胞分裂素有6-BA和噻苯?。═DZ),植物生長(zhǎng)素有NAA、2,4-D、IAA和3-吲哚丁酸(IBA)。卷丹百合組織培養(yǎng)過程中,常用6-BA與NAA配合使用,認(rèn)為6-BA在不定芽的誘導(dǎo)及增殖中起主要作用,而NAA則促進(jìn)根的分化。如蔣瑤等[27]研究表明,卷丹最佳不定芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+1.5 mg·L-16-BA+0.3 mg·L-1NAA;增殖培養(yǎng)基為MS+1.0 mg·L-16-BA;生根培養(yǎng)基為1/2 MS+1.0 mg·L-1NAA。符勇耀等[28]研究表明卷丹外層鱗片在 MS+1.5 mg·L-16-BA+0.2 mg·L-1NAA+30 g·L-1蔗糖中進(jìn)行組培效果最佳;不定芽在MS+2.5 mg·L-16-BA+0.3 mg·L-1NAA+30 g·L-1蔗 糖 中增殖效果最好??v觀國(guó)內(nèi)外近年來的文獻(xiàn),卷丹百合組培時(shí)細(xì)胞分裂素與植物生長(zhǎng)素的量有所差異,各研究者所得出的結(jié)論各不相同,但是6-BA應(yīng)用濃度范圍在 0.5~ 3.0 mg·L-1,NAA 濃度在 0.1~ 1.0 mg·L-1時(shí)均能培育出小鱗莖,且有較高的分化率。
幼苗根長(zhǎng)至5 cm左右時(shí),可以進(jìn)行室外移栽,但移栽之前要放置于溫室內(nèi)進(jìn)行煉苗,方法為:將生根的培養(yǎng)瓶移到室外遮蔭棚內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)光閉瓶煉苗5~15 d,遮蔭度為60%左右,然后松開培養(yǎng)瓶蓋培養(yǎng)1 d,再部分開蓋培養(yǎng)2 d,最后完全揭去瓶蓋放置5 d左右后,將苗用自來水徹底沖洗附著的培養(yǎng)基,假植到已滅菌的基質(zhì)中?;|(zhì)種類對(duì)百合移栽的存活率有很大的影響,可以選擇的基質(zhì)有蛭石、沙土、泥炭土、腐殖土∶鋸末=1∶1的混合基質(zhì)土等。趙春曉等[23]統(tǒng)計(jì)卷丹再生植株在3種不同基質(zhì)(營(yíng)養(yǎng)土∶珍珠巖=1∶1、園土∶珍珠巖=1∶1、營(yíng)養(yǎng)土∶園土∶珍珠巖=1∶1∶1)中的成活率,結(jié)果營(yíng)養(yǎng)土∶園土∶珍珠巖=1∶1 ∶1時(shí),存活率最高(85%),且再生植株顏色較綠,葉片大。張旭紅[29]研究了21種野生百合再生體系的建立,將卷丹組培苗植于河沙∶草炭=1∶2的混合基質(zhì)中,2個(gè)月后其成活率達(dá)90%以上,且植株生長(zhǎng)健壯,長(zhǎng)勢(shì)一致。
卷丹不僅是三大食用百合之一,而且還是入藥典的三大百合之一,具有潤(rùn)肺止咳、清心安神的功效,其適應(yīng)性強(qiáng),產(chǎn)量高,是極具開發(fā)價(jià)值的藥食同源的經(jīng)濟(jì)作物。但是在傳統(tǒng)的栽培模式中,容易導(dǎo)致品種退化、抗病性差等問題,因此,研究卷丹百合種球繁育技術(shù)及組織培養(yǎng)技術(shù)是提高百合的品質(zhì)與產(chǎn)量的重要手段。
組織培養(yǎng)技術(shù)可以效地解決優(yōu)良種源性狀穩(wěn)定和快速繁殖的難題,是規(guī)?;a(chǎn)優(yōu)質(zhì)、無毒種苗的有效途徑。目前,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),已有200多種藥用植物經(jīng)過組織培養(yǎng)技術(shù)成功獲得了植株苗,提高了藥材的質(zhì)量與產(chǎn)量,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著[30]。組織培養(yǎng)優(yōu)點(diǎn)明顯,但是也存在缺點(diǎn),如組培成本相對(duì)較高、移栽成活率較低等,而鱗片扦插在生產(chǎn)中常用,不僅成本低且操作方便。因此,可以考慮利用組培苗培育原種后,再用其鱗莖進(jìn)行扦插繁殖,這樣不僅能提高繁殖速度還能節(jié)約成本,是一種健康可持續(xù)的育種方法之一,后續(xù)研究者可以往此方面作深一步的研究。