百蕊草扩繁和栽培利用研究进展_高佳慧.pdf

第 卷第期 草地学报 年 月 ：百蕊草扩繁和栽培利用研究进展高佳慧，张晓明，唐芳（内蒙古农业大学草原与资源环境学院，内蒙古 呼和浩特 ）摘要：百蕊草（）是我国重要的中草药植物，具有清热解毒功效，有“植物抗生素”之美誉。针对百蕊草半寄生性、种子深度休眠、植株生长期短、休眠期长及繁殖效率低等特点，本文综述了百蕊草寄生生物学特性、实生植株的生长、组织培养快速繁殖、栽培利用及相关基础研究进展，得出限制人工栽培种植百蕊草的因素主要有：气候、土壤类型、种子萌发和植株根部养分积累量等，并提出相关栽培方法，为深入研究百蕊草组培扩繁和栽培利用提供参考依据。关键词：百蕊草；组织培养；种子休眠；栽培利用中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，“”，：；收稿日期：；修回日期：基金项目：高层次留学人才回国工作资助项目；内蒙古自治区留学回区人员创新启动支持计划资助作者简介：高佳慧（），女，蒙古族，内蒙古兴安盟人，硕士研究生，主要从事农作物栽培与管理研究，：；通信作者 ，：百蕊草（），又名百乳草、地石榴、细须草等，属檀香科百蕊草属植物，为多年生半寄生草本植物。百蕊草广泛分布于世界各地，在我国西南、华南、华中、华北、东北及西北地区均有分布，多生于潮湿地带或草甸、沙漠等边缘地带。百蕊草是我国重要的药用植物，味微苦、性寒，具有清热解毒、抗菌消炎、补肾涩精等功能，常被用来防治发炎、流感发热及各类急性炎症等，故有“植物抗生素”的美誉，在我国中药材市场具有极高的市场价值和需求度。近些年，由于人们的过度采收、人类活动的加剧和生态环境的恶化，造成全国范围内百蕊草植株急剧减少，甚至在某些生态区消失，严重削减百蕊草产量。然而，药材厂商对百蕊草的需求却日益增多，供需矛盾更显突出。为满足百蕊草的市场需求，采取人工栽培以及组织扩繁等方式来提高百蕊草产量已迫在眉睫。但是，目前针对百蕊草的研究大多数集中在有效化学成分及药材品质方面，在人工栽培、快繁及育种等方面的研究相对较少，无法为百蕊草产业的快速可持续发展提供强有力的理论和技术支撑。近年来，国家药品监督管理局等部门颁布 全国道地药材生产基地建设规划（年）和 中药材生产质量管理规范，明确了中药材人工种植的意义及产品质量保证规范；国家林草局等部门颁布 林草中药材野生抚育通则 林草中药材生态种植通则 和 林草中药材仿野生栽培通则 等文第期高佳慧等：百蕊草扩繁和栽培利用研究进展件，重点强调扩大中药材种植途径及建立相应种植规范。因此，在国家政策和市场需求的引导下，本文梳理百蕊草寄生生物学特性、实生植株的生长、组织培养快速繁殖、栽培利用及相关基础研究进展，探讨适宜百蕊草特殊型的栽培利用模式的可行性，为摆脱对野生百蕊草的资源依赖，扩大药材资源供给，实现百蕊草药用资源的可持续利用提供新思路。百蕊草研究趋势分析对百蕊草的研究自上世纪 年代起，几乎都集中在中药材应用方面，以及为数不多的化学成分研究。通过对中国知网所有有关百蕊草文献的整理与统计发现，直到 年李育智等对百蕊草中山奈酚的成分进行分离与鉴定，在随后几年间引来一些学者对其主要化学成分、提取工艺进行研究，但仍未形成较大规模。自 年开始刊出对百蕊草种子内源抑制物的研究报道，年起对其种子方面的研究论文开始不断增加。此外，刘永松等在 年和陈培玉等在 年针对百蕊草生物、化学、药理等方面的研究进展进行了综述。由图可知，自 年开始出现有关百蕊草种子及组培方面的研究论文，至 年相关论文数量呈大幅增长，表明关于百蕊草种子、组培体系的研究已逐渐被重视，构建完善的百蕊草组培体系和栽培体系将成为今后研究的热点内容。图百蕊草发表论文数量分析 注：图中各时间段论文数为自 年起至今，所有百蕊草相关文章发表数量 ：百蕊草生物学特性研究进展中国植物志等文献记载百蕊草为多年生草本植物。宋玲珊等 通过连续多年观察百蕊草植株个体的生长发育，未发现可存活年以上的植株，表明百蕊草在长江中下游地区为二年生冷季型草本植物。其余大部分地区都是一年生个体。目前，关于百蕊草其他分布区生活型的研究未见深入报道。未来需对不同气候带系统的生活型进行观察研究，为百蕊草人工种植适宜区域的选择、不同气候带种植模式和栽培方式的优化提供参考依据。宋玲珊、张晓明 等学者通过对百蕊草的物侯期进行观察，发现自然条件下百蕊草实生苗出苗期为月、营养生长期为月、休眠期自月下旬开始；百蕊草生长第年根颈处不分枝，越冬休眠过程中开始发育根颈芽。翌年早春迅速发育，营养生长期为月下旬月中旬，月开始进入花果期，果实成熟后根不能正常休眠，腐烂而死。由于百蕊草具有休眠特性且生长周期较短，故宿根苗通常会在月底进入枯萎阶段，实生苗也会在大约在月底枯萎。百蕊草在休眠期前后生物量的差异较大，株型也有不同程度的差别。探究百蕊草休眠时的生理特征、观察百蕊草的生长周期，可为人工栽培百蕊草提供科学准确的理论依据，为提高百蕊草产量和质量奠定基础。百蕊 草 寄 主 广 泛，包 括 大 豆（）、苜蓿草（）、白茅（）、夏枯草（）、牡蒿（）、加 拿 大 一 枝 黄 花（草地学报第 卷）、狗牙根（）、白茅（）、小麦（）等，共有 科 种植物。百蕊草寄生于豆科植物时生长健壮、果实较大，但通常情况下更喜欢寄生于禾本科植物。由于百蕊草属于半寄生植物，其维持植物生长发育所必需的水分全部取自于寄主，因此合适的寄主能够提高其存活率、改善其营养状况。研究表明寄主植物会显著促进百蕊草的生长发育，且不同寄主植物对百蕊草的生长发育和药材各活性成分含量产生显著影响。通过对不同寄主进行综合评比，结果表明生产百蕊草药材的优良寄主为鼠曲草（）、白茅和夏枯草。百蕊草侧根生长多个圆球形吸器，可刺入寄主根皮层至髓部与导管融合，以夺取寄主水分和养分。刘波等 利用 法鉴定百蕊草寄主夏枯草的根系分泌物成分，研究其对百蕊草吸器的诱导作用，发现，二甲氧基对苯醌（）可诱导百蕊草根系产生吸器。但是吸器的形成机制以及吸器在寄生行为中的具体作用未见深入报道。百蕊草的吸器形成及寄生行为与寄主物种、根系空间距离、相互作用强弱有关，该特性的深入了解对人工栽培百蕊草的过程中选择偏好性强、具有经济价值的寄主，提高种植效率具有指导意义。百蕊草种子研究 百蕊草种子休眠特性植物的休眠是植物在生长发育过程中生长或代谢出现停止的现象，存在于大多数植物。种子的萌发过程中，探究打破休眠的影响规律，能过有效促进种子萌发。在通常情况下，当种子进入休眠状态后需经过个季节才能萌发，并且极易在休眠期间丧失活力。百蕊草种子存在休眠特性，且萌发率较低，研究发现其浸提液能够使小麦种子萌发率显著下降，表明百蕊草种子中的内源抑制物具有很强的生物活性，可抑制种子萌发。探究打破百蕊草种子休眠的方法，探寻合适的外源添加物，对延长百蕊草生长周期、提升种子萌发率、提高实生苗成活率具有重要意义。百蕊草种子休眠的研究进展为破除百蕊草种子休眠，揭示百蕊草种子休眠的机制，已有多位科学家进行了相关研究。罗夫来等 对百蕊草种子适宜萌发条件进行研究，发现在黑暗环境下，能够有效促进百蕊草种子萌发。通过采用 处理与低温层积相结合的方法，测定百蕊草种子层积前后的糖含量、激素含量和含水量，运用高效液相色谱法分析破除种子休眠过程中的百蕊草生理变化，表明破除百蕊草种子休眠的最佳处理方法为：流水冲洗 后在 中浸泡，再用低温层积处理 。利用赤霉素处理百蕊草种子，除可打破休眠外，还可使种子萌发提前，有效提升发芽率。张成才等 通过试验得出相同结果。张成才等 研究了不同激素及抑制剂对百蕊草种子休眠的影响。通过测定不同浓度的赤霉素（）、乙烯利（）、氟啶酮（）、油菜素内酯（）浸泡百蕊草种子 后的裂壳率和发芽率，表明 处理可有效提高种子发芽率，使得百蕊草种子裂壳率增加至 、发芽率增加至 ，有效的解决了人工栽培百蕊草中种子萌发率低的问题。张成才等 研究了，个不同的变温层积处理，并测定每个处理下种子的酶活性、激素含量变化以及发芽率，结果表明破除休眠的最佳时间点是变温层积 ，此时的酶活 性 逐 渐 升 高，种 子 内 营 养 物 质 和，向生理成熟状态转化。百蕊草的组织培养及快速繁殖研究 构建百蕊草组培体系的必要性植物的组培技术又称为离体培养，通过消毒、杀菌、筛选适宜培养基以及适当的植物激素，在无菌条件下对植株各部分组织进行培育，以此产生愈伤组织，再分化形成再生植株。目前，国内外对植物组织培养的应用研究已扩大到单倍体育种、细胞育种、胚胎育种等方面，并获得了较多研究成果。植物组织培养不仅可以解决远缘杂交中不亲和性障碍问题，还能够通过培养得到单倍体及其他多倍体。此外，利用植物组织培养方式大规模生产植物次生代谢产物，已成为生产一些植物源药剂的重要途径。袁艺等 在 年对野生百蕊草与其组培苗中山萘素含量进行研究，结果显示二者山萘素含量相差不大，且发挥药效基本一致。随后袁艺等 对百蕊草野生与组培苗进行了抑菌抗炎的研究，结果表明不论是野生百蕊草，还是组培百蕊草的抑菌和抗炎作用几乎相等。可见，百蕊草组培苗可以代替其野生品种。因此构建完善的百蕊草组培体系十分第期高佳慧等：百蕊草扩繁和栽培利用研究进展重要，为大规模生产百蕊草提供依据，缓解市场需求，实现其野生资源的替代。百蕊草组织培养可通过愈伤组织培养、丛生芽诱导和生根培养等系列过程获得大量植株，是实现百蕊草规模化种植和可持续开发利用的关键技术。目前国内外已有一定数量的学者对百蕊草组织培养进行了研究，但总体上存在着诱导率低、实验周期长、扩繁系数低等问题，迫切需要建立稳定、高效的百蕊草离体培养技术。百蕊草组织培养研究进展目前我国对百蕊草组培快繁方面的研究主要集中在外植体选择、外植体消毒时间、不同培养基的激素配比及浓度、不同外援添加物及浓度等对百蕊草组织 培 养 体 系 的 影 响。相 关 成 果 归 纳 总 结 于 表中。在进行组培实验时，目前的相关研究大多选取百蕊草的茎和叶作为外植体。刘向阳等 在对外植体消毒时，首先将叶片经自来水冲洗干净后用 的氯化汞溶液消毒 ，再用无菌水冲洗次。吴峰等 则采用：酒精浸泡，无菌水清洗次。再用 的升汞溶液消毒 ，无菌水浸洗次后，再用无菌水浸泡 ，清洗次。黄浩等 的消毒方式为：流水冲洗，然后用洗衣粉水和低浓度 消毒水的混合液浸泡 ，并同时用毛刷轻轻地刷洗芽基部，之后用流水冲洗 。罗查梅等 经过相关实验得出最佳消毒方式为：先用流水冲洗净，再用 酒精溶液 涮洗，后用无菌水洗次，再置于 氯化汞溶液中浸泡 ，之后统一用无菌水清洗次。由于实验目的、消毒方式、激素选择的不同，所得出的最佳诱导培养基的配方也存在差异。为了探究不同激素对百蕊草愈伤组织产生的影响，刘向阳等通过 在 基 础 培 养 基 中 添 加 不 同 浓 度 的，和，连续培养 后测定愈伤组织鲜重、增重及增殖率，最终得出百蕊草愈伤组织诱导的最佳培养基。有研究者设置了种不同激素浓度的培养基，经过 后统计分析诱导率，得出最适培养基配方为 ，。通过研究不同 浓 度 和 种 类 的 激 素 配 比，确 定 为愈伤组织最适诱导培养基。此外，在对百蕊草离体快繁体系技术优化的实验中，通过将 浓度设置为个不同梯度，得出结论 为最适诱导愈伤培养基。罗查梅等通过将愈伤组织转接到不同 和配比的 培养基中，培养 后得到最适丛生芽培养基为 。赵 维 萍 等 为 了 研 究 噻 苯 隆（）对百蕊草丛生芽诱导的影响，将百蕊草愈伤组织接种于不同浓度的 培养基中，培养 后发现 为最适诱导丛生芽培养基；在进行诱导生根实验时，确定最适生根培养基为加入 生根粉，浸泡。江芹等 通过诱导丛生芽和生根实验，发现诱导丛生芽的最佳培养基是 ，；此外，添加 可使生根率达到 。黄燕芬等 为了建立百蕊草悬浮细胞培养体系，探究了不同营养物质对该体系的影响。通过选取生长度相似的淡黄色百蕊草的愈伤组织为材料，接种于配置好的液体培养基中，设置 值浓度为 ，在温度为、转速 条件下暗培养天后转为弱光培养。研究表明最适于百蕊草细胞的悬浮培养条件为以 为基本培养基，的氮浓度，的磷酸盐浓度。在百蕊草愈伤组织培养影响因素的相关研究中，通过设置不同 值及添加不同浓度的蔗糖和葡萄糖至百蕊草愈伤诱导培养基中，结果表明，