王升，李璇，2，周良云，林淑芳，吳志剛，郭蘭萍

（1.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京 100700；2.西南交通大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610031）

新疆紫草繁育生物學(xué)及人工栽培

王升1，李璇1，2，周良云1，林淑芳1，吳志剛1，郭蘭萍1

（1.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京 100700；2.西南交通大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610031）

新疆紫草是我國(guó)重要的藥用植物資源，因其臨床療效好、利用價(jià)值高，被大量采挖，資源嚴(yán)重破壞。本文從繁育生物學(xué)的角度出發(fā)，通過(guò)異型花柱自交不親和、果實(shí)種子敗育率高、種子發(fā)芽率低、幼苗移栽定植率低四個(gè)方面分析了新疆紫草資源短缺的原因，并提出了人工擴(kuò)大栽培新疆紫草面臨的種源和降低海拔栽培兩大困難和解決困難的方法。

新疆紫草；資源短缺；繁育生物學(xué)；人工栽培；種苗快速繁殖；降低海拔栽培

紫草（Arnebiae Radix）是我國(guó)的常用中藥材，味甘、咸，性寒，歸心、肝經(jīng)，具有涼血、活血、解毒透疹等功效。《本草綱目》曰：紫草 “治斑疹、痘毒，活血涼血、利大腸”?！吨腥A人民共和國(guó)2010藥典》收錄紫草的主要來(lái)源為紫草科（Boraginaceae）新疆紫草[Arnebia euchroma（Royle）Johnst.]或內(nèi)蒙紫草（Arnebia guttataBunge）的干燥根[1]。

新疆紫草[Arnebia euchroma（Royle）Johnst]是傳統(tǒng)中藥材紫草（Arnebiae Radix）的重要來(lái)源。新疆紫草比內(nèi)蒙紫草的萘醌類(lèi)有效成分的含量高，臨床療效好，利用價(jià)值高[2]。新疆紫草的主要有效成分為紫草素，去氧紫草素，β，β-二甲基丙烯酰紫草素，乙酰紫草素，丙酰紫草素，β-乙酰氧基異戊酰紫草素等萘醌類(lèi)化合物以及紫草多糖[3，4]。其中的紫草素類(lèi)萘醌類(lèi)化合物，具有抑制DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶[5]、抗腫瘤[6]、抗 HIV活性、抗血栓、抗生育、抗氧化、鎮(zhèn)靜、抗炎、促進(jìn)傷口愈合等藥理作用，紫草多糖具有抗病毒活性和免疫調(diào)節(jié)作用，具有促進(jìn)機(jī)體非特異性免疫和特異性的細(xì)胞免疫作用，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)[7，8]。另外，紫草素類(lèi)化合物做為一種天然色素是重要的天然化妝品原料，食品、飲料的天然無(wú)毒添加劑，天然印染化工原料等被國(guó)際上稱(chēng)為天然紅色素之王。正是由于新疆紫草具有非常重要的藥用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，近年來(lái)被大量采集，加之過(guò)度放牧和生態(tài)環(huán)境破壞等因素的影響，使本來(lái)分布狹窄、數(shù)量稀少的新疆紫草野生資源受到了嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致其野生種類(lèi)分布區(qū)域和數(shù)量迅速減少，1996年新疆紫草已經(jīng)被列為二級(jí)保護(hù)植物[9]。

為了滿(mǎn)足紫草素的市場(chǎng)需求，細(xì)胞組織培養(yǎng)的方法已經(jīng)成為紫草素生產(chǎn)的重要手段。日本早年就建立了硬紫草的細(xì)胞培養(yǎng)體系[10]，我國(guó)也建立了特有種——新疆紫草[11]和滇紫草[12]的細(xì)胞培養(yǎng)體系，并已利用細(xì)胞懸浮體系進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)紫草素，且細(xì)胞系中紫草素的含量遠(yuǎn)高于野生原植物根中的含量。這在一定程度上緩解了非藥用紫草素的應(yīng)用對(duì)野生新疆紫草造成的壓力。但是，細(xì)胞干粉和紫草素仍不能替代中藥紫草飲片應(yīng)用于臨床，尤其是新疆紫草在臨床上具有獨(dú)特的療效，因此新疆紫草仍面臨巨大的壓力。為滿(mǎn)足藥用需求，人工栽培迫不及待。但是由于存在野生狀態(tài)下新疆紫草生境要求嚴(yán)格，結(jié)籽率低，種子發(fā)芽率低，苗期枯萎，幼苗移栽困難等問(wèn)題，人工栽培面臨著巨大的困難，尚無(wú)馴化成功和大面積人工栽培成功報(bào)道，只有新疆鶴泊和新疆天牧兩家有限公司曾進(jìn)行過(guò)溫室栽培和人工樣方栽培實(shí)驗(yàn)，目前也只是在進(jìn)行人工種植的中試放大試驗(yàn)。新疆紫草資源短缺，種群范圍不斷縮小。本文在分析新疆紫草資源短缺的繁育生物學(xué)原因的基礎(chǔ)上，提出了克服栽培過(guò)程中存在的困難的策略[13]。

1 新疆紫草繁育生物學(xué)分析

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)紫草科植物的繁育生物學(xué)研究主要集中在植物生殖生物學(xué)與進(jìn)化生物學(xué)等方面，例如紫草科植物的不同種屬的親緣關(guān)系、同種植物的不同花型、花柱二型性、自交不親和特性[14]、選擇性種子敗育[15，16]等方面的研究。而關(guān)于新疆紫草則主要集中在繁殖方式、人工種植[17]、長(zhǎng)短花柱植株的比例、花的形態(tài)特征以及胚胎發(fā)育過(guò)程等方面?？偨Y(jié)新疆紫草資源短缺的繁育生物學(xué)原因主要包括異型花柱且自交不親和、果實(shí)種子敗育率高、種子發(fā)芽率低、幼苗移栽定植率低四個(gè)方面。

1.1 異型花柱且自交不親和

異型花柱（heterostyly）是被子植物中一種特殊的花多態(tài)現(xiàn)象和雌雄異位形式，包括二型花柱（distyly）和三型花柱（tristyly）2種類(lèi)型。異型花柱植物的花部特征在避免自交、促進(jìn)準(zhǔn)確的異交傳粉以及通過(guò)降低雌雄功能干擾以提高親本適合度等方面具有重要的進(jìn)化意義[14]。新疆紫草為鐮狀聚傘花序，花柱有明顯的兩型分化現(xiàn)象，為長(zhǎng)短二型花柱，種群中有長(zhǎng)花柱和短花柱兩種表型，兩花柱類(lèi)型在自然居群中的比例為1∶1，兩花柱類(lèi)型強(qiáng)烈的自交不親和性，屬于專(zhuān)性異交的交配方式，相同花型間異交可育，但其結(jié)實(shí)率（約12%）明顯低于型間異交的結(jié)實(shí)率（約32%），說(shuō)明不同花型間花粉與柱頭的組合比相同花型間花粉與柱頭的組合具有更強(qiáng)的親和性和競(jìng)爭(zhēng)力[18-20]。

對(duì)于自交不親和的異型花柱類(lèi)群，導(dǎo)致二型花柱類(lèi)群結(jié)實(shí)率和結(jié)籽率低的原因可能有多種，其中由于氣候或者地理區(qū)域不同、傳粉者類(lèi)群變遷導(dǎo)致的花型比例的失衡最為關(guān)鍵[14]。長(zhǎng)短兩種柱型間居群大小比例的變化，例如居群花型比例嚴(yán)重偏離1∶1，無(wú)性克隆繁殖和生境片段化能對(duì)于異型花柱植物種群中花型比例失衡產(chǎn)生了直接影響。馮建菊、譚敦炎[21]在新疆紫草二型花柱植株結(jié)實(shí)特性的比較研究中發(fā)現(xiàn)3個(gè)樣地中長(zhǎng)花柱型植株的分枝數(shù)、每株花數(shù)及結(jié)實(shí)率均高于短花柱型植株。另外傳粉者的變化和減少，也有可能導(dǎo)致自交不親和的二型花柱類(lèi)群的結(jié)籽率降低，例如當(dāng)主要傳粉昆蟲(chóng)由長(zhǎng)喙變?yōu)槎锑沟臅r(shí)候，長(zhǎng)花柱型花的花粉就不能被有效地轉(zhuǎn)移到短花柱型花的柱頭上，直接導(dǎo)致短花柱花型被選擇而大量減少。新疆紫草不同花型間花粉與柱頭的組合比相同花型間花粉與柱頭的組合具有更強(qiáng)的親和性和競(jìng)爭(zhēng)能力[14]。這種現(xiàn)象在藥用牛舌草和牛舌草中已有報(bào)道，是由于牛舌草屬含有多等位基因控制的不親和系統(tǒng)，該系統(tǒng)與控制花型的位點(diǎn)不連鎖造成。新疆紫草表現(xiàn)出的這種自交不親和的交配方式的控制機(jī)制，還有待于進(jìn)一步研究。新疆紫草究竟是二等位基因控制的不親和系統(tǒng)還是多等位基因控制的不親和系統(tǒng)有待研究。如果可以找到控制紫草自交不親和的基因系統(tǒng)，并加以修飾，從而解決自交不親和的問(wèn)題，對(duì)于新疆紫草種群的快速恢復(fù)是有很大幫助的。

1.2 果實(shí)種子敗育率高

果實(shí)種子敗育是指幼果或種子在發(fā)育過(guò)程中不正?；虿怀浞职l(fā)育，導(dǎo)致不形成果實(shí)、種子或者形成不能萌發(fā)的種子。新疆紫草的果實(shí)為四分小堅(jiān)果，但是新疆紫草的結(jié)籽率很低，大部分果實(shí)都敗育或部分?jǐn)∮?，一般一個(gè)果實(shí)僅有一粒種子能成熟，少有兩粒（＜50%），罕見(jiàn)3粒，4粒都成熟的情況基本上沒(méi)有，人工栽培的居群結(jié)籽率稍高。野生居群中新疆紫草的結(jié)籽率僅10%甚至不到10%[結(jié)籽率＝每株結(jié)種子數(shù)/（每株總花數(shù)×4）×100%]。由于新疆紫草在野生條件下形成的種子少，難以收集，所以人工栽培只能挖取野生植株作為栽培的種源，進(jìn)一步加劇了新疆紫草野生資源的破壞。[19]

植物敗育的原因一般有四（1）雄性不育，包括花藥退化、花粉敗育、絨氈層細(xì)胞結(jié)構(gòu)異常等；（2）雌性器官不孕，主要表現(xiàn)為雌性器官形態(tài)結(jié)構(gòu)異常、大孢子母細(xì)胞及營(yíng)養(yǎng)器官退化；（3）授粉受精不良，主要表現(xiàn)為自交或異交不親和；（4）胚中途敗育，不同植物胚敗育的時(shí)間、敗育原因及解剖學(xué)特征各不相同[22]。新疆紫草的繁育系統(tǒng)的研究中進(jìn)行了花粉敗育率調(diào)查和柱頭可授性檢驗(yàn)。新疆紫草的花粉敗育率為20%～30%，其中長(zhǎng)花柱花粉的敗育率顯著大于短花柱花粉的敗育率，長(zhǎng)花柱花粉小而多，短花柱花粉少而大。新疆紫草在開(kāi)花一周內(nèi)柱頭都具有可授性，尤其在開(kāi)花的前3 d具有較強(qiáng)的柱頭可授性，另外長(zhǎng)花柱柱頭的柱頭可授性顯著高于短花柱柱頭，同時(shí)觀察到未得到親和花粉的柱頭可授性比得到親和花粉的柱頭可授性更強(qiáng)。由此可以推斷新疆紫草敗育的主要原因可能是授粉或受精不良和胚中途敗育[20]。

用開(kāi)花后套袋法檢測(cè)，自花后第3 d后依次套袋至花期結(jié)束結(jié)實(shí)率均高于50%，自花開(kāi)第2 d套袋至花期結(jié)束結(jié)實(shí)率低于50%，但長(zhǎng)花柱與短花柱的結(jié)實(shí)率沒(méi)有顯著差異，第2 d結(jié)實(shí)率低于50%可能是由于昆蟲(chóng)授粉率較低所致，說(shuō)明新疆紫草可能存在授粉不良的情況。在新疆紫草花期，中午以后絕大多數(shù)是陰雨天，甚至有雪和冰雹，氣溫急劇下降，此時(shí)花朵生長(zhǎng)停滯，直至天氣轉(zhuǎn)晴，不利天氣一方面減少了訪花者，另一方面推遲花藥的開(kāi)裂或影響花粉的生活力，使柱頭在可授期內(nèi)不能及時(shí)接受到花粉，從而影響了傳粉的成功率。地理及氣象因素可能還會(huì)影響生境昆蟲(chóng)區(qū)系，從而影響新疆紫草訪花者的種類(lèi)和數(shù)量，昆蟲(chóng)的訪花行為、訪花頻率和傳粉效果。但是，新疆紫草單花的開(kāi)放時(shí)間以早晨屬多可有效地避免 “洗花”，是新疆紫草在進(jìn)化過(guò)程中形成的對(duì)其惡劣生長(zhǎng)環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果。同時(shí)，新疆紫草的傳粉昆蟲(chóng)多在早晨至中午活動(dòng)，下午以后以及陰雨天很少有昆蟲(chóng)活動(dòng)，早晨開(kāi)花有利于傳粉昆蟲(chóng)采集和傳遞花粉，也是新疆紫草與其傳粉昆蟲(chóng)相適應(yīng)的表現(xiàn)[19，23]。

關(guān)于新疆紫草胚發(fā)育過(guò)程的研究較少，尚不清楚新疆紫草的幼胚在發(fā)育過(guò)程中是否存在發(fā)育障礙，現(xiàn)有的研究推斷新疆紫草部分胚敗育的原因可能是資源限制和配置問(wèn)題。在同一花序內(nèi)，距離花序軸越近，結(jié)實(shí)率和結(jié)籽數(shù)≥2的花的百分率越高，而不結(jié)籽的花百分率越低，這可能是由于越靠近花序軸的花越具有頂花的資源優(yōu)勢(shì)。從植株水平來(lái)看，位于低海拔的新疆紫草植株開(kāi)花時(shí)間較高海拔的早，其植株的結(jié)實(shí)率明顯高于高海拔地區(qū)，從而形成更多的果實(shí)，這可能是因?yàn)檩^早開(kāi)的花可以獲得更多的光、熱等資源用于發(fā)育果實(shí)和種子。從人工栽培和自然居群植株結(jié)實(shí)格局的比較可見(jiàn)，結(jié)兩粒種子的花百分率在很大程度上依賴(lài)于資源的有效性，在資源貧乏條件下敗育的胚珠在較高資源條件下有可能發(fā)育成熟，即使是資源較高的地方發(fā)育成熟的種子也只有1～2粒，幾乎沒(méi)有成熟4粒種子的花，說(shuō)明其種子的敗育格局可能還是部分受遺傳控制[24]。解決這方面的問(wèn)題應(yīng)該首先從表面性狀上觀察胚的發(fā)育過(guò)程，通過(guò)電鏡觀察，活力測(cè)定等方法觀察從受精到胚發(fā)育成熟過(guò)程中是哪個(gè)步驟出現(xiàn)了發(fā)育障礙?？赡艽嬖趩?wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)有很多，例如花粉管的萌發(fā)或延伸，受精過(guò)程障礙，原胚形成、球形胚、心形胚、魚(yú)雷形胚或者成熟胚形成過(guò)程停止發(fā)育，或者胚乳發(fā)育不足等等。每個(gè)發(fā)育過(guò)程都有相應(yīng)的機(jī)制，相應(yīng)的基因控制。對(duì)新疆紫草的幼胚的發(fā)育過(guò)程的觀察研究可以將目標(biāo)鎖定在某一個(gè)發(fā)育階段，進(jìn)而深入到某一組調(diào)控基因，從根本上闡述和解決種子敗育的問(wèn)題。

1.3 種子發(fā)芽率低

新疆紫草的繁殖方式有分根繁殖和種子繁殖兩種。由于新疆紫草的藥用部位為根，野生新疆紫草資源被掠奪式采挖的同時(shí)又鮮有人工種植，所以實(shí)際上新疆紫草的繁育幾乎僅靠種子繁殖，極少通過(guò)分根繁殖。種子繁殖過(guò)程中種子發(fā)芽率則是繁殖力的瓶頸，結(jié)籽率高、發(fā)芽率高的植物繁殖力則強(qiáng)。

影響種子發(fā)芽率的因素主要包括內(nèi)部因素，種子的完好性、種子胚的活性等和外部因素，光照、水分、溫度、濕度等。新疆紫草種子的發(fā)芽率低，內(nèi)部因素影響很大，即使在最佳溫度、濕度、芽床、浸種處理?xiàng)l件下最高發(fā)芽率亦只能達(dá)到67.33%，但是在野生條件下由于最佳發(fā)芽條件得不到控制，種子的萌發(fā)率更低，這也是新疆紫草種群得不到恢復(fù)的重要原因[25，26]。適時(shí)收集種子，控制種子的發(fā)芽條件，提高種子的發(fā)芽率，確定播種的最佳時(shí)期，進(jìn)行種子種苗的集中生產(chǎn)等可以較好的解決這方面的問(wèn)題。新疆紫草種子的完好性和種子的胚的活性的研究比較少，研究主要集中在新疆紫草種子發(fā)芽的最佳條件的摸索。李曉君等[25]等通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新疆紫草種子萌發(fā)適宜溫度為20～30℃，25℃時(shí)發(fā)芽率最高；清水浸種最佳，最佳浸種時(shí)間為24h；50 mg/L的IAA在一定程度上有利于種子萌發(fā)；紫草種子發(fā)芽率因發(fā)芽床而異，砂床較佳，砂間優(yōu)于砂上。

1.4 幼苗移栽定植率低

幼苗移栽、緩苗到成功定植是新疆紫草種植過(guò)程中面臨的一個(gè)重要的問(wèn)題，移栽成活率的提高是擴(kuò)大栽培的前提。由于當(dāng)?shù)刈匀粴夂?，社?huì)條件等方面的原因，幼苗的移栽擴(kuò)大種植存在較大的困難。新疆海拔2 000 m以上的區(qū)域植物生長(zhǎng)季為4～9月份，氣溫在5～10℃之間；7～8月是一年中最熱地表蒸發(fā)量最大的月份，平均氣溫18℃；8月底至9月初植物停止生長(zhǎng)，全年無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期。移栽時(shí)間段新疆溫差大，地表蒸發(fā)量大，灌溉不成規(guī)模等問(wèn)題是幼苗定植不成功的主要原因。另外，新疆紫草適宜生長(zhǎng)的海拔2 000 m以上的區(qū)域，耕地面積小，大多為無(wú)人區(qū)荒漠，給種植過(guò)程中勞動(dòng)者的操作和田間管理帶來(lái)較大的困難。

龐克堅(jiān)等[27]研究不同遮蔭對(duì)新疆紫草育苗的影響，發(fā)現(xiàn)不同強(qiáng)度的遮蔭處理對(duì)原生苗的葉面積、成活率、地下生長(zhǎng)量影響顯著。適度遮蔭可以增加葉面積和地下生長(zhǎng)量，提高幼苗成活率，30%遮蔭率的遮蔭處理能夠同時(shí)滿(mǎn)足增加生長(zhǎng)量和提高成活率的要求，同時(shí)避免了葉片先端的日灼傷害。龐克堅(jiān)等[28]還在移栽試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)移栽時(shí)間對(duì)新疆紫草移栽成活率有極顯著影響，實(shí)驗(yàn)證明從5月中旬至8月初，定植成活率逐漸下降；8月中旬至9月下旬，定植成活率逐漸升高，并在9月下旬達(dá)到峰值。在實(shí)驗(yàn)區(qū)域，5月初至6月中氣溫和地溫還比較低，蒸發(fā)量不大，對(duì)新疆紫草的移栽成活率有一定的幫助。6～8月份，溫度雖適宜，但地表蒸發(fā)量大，晴天的氣溫較高，常常造成幼苗基生葉的灼傷甚至死亡。進(jìn)人9月份后，溫度逐漸下降，地表蒸發(fā)量降低，有利于移栽成活率的提高。早春或秋季移栽可顯著提高移栽成活率。苗齡對(duì)新疆紫草的移栽成活率影響不大，一年生苗在早春或秋季移栽可以同樣達(dá)到成活率的要求。依據(jù)種植地區(qū)的土壤水分條件及蒸發(fā)量，適度補(bǔ)給土壤水分可以提高移栽成活率，使土壤相對(duì)含水量保持在田間最大持水量的60%～70%，移栽成活率可在80%以上。這些研究都給新疆紫草移栽提供了有力的技術(shù)支持。

2 新疆紫草的人工擴(kuò)大栽培

新疆有很多高海拔的礫石山地，都適宜新疆紫草的生長(zhǎng)[29]，充分利用新疆較大面積的、未被利用的高海拔山地優(yōu)越的光、溫等自然條件，人工大面積種植新疆紫草，不僅能夠合理而持續(xù)地利用自然資源，還能取得環(huán)境改善與經(jīng)濟(jì)效益的同步發(fā)展。

新疆紫草具有野生自然資源極度匱乏、種子繁殖率低、適應(yīng)生長(zhǎng)區(qū)海拔較高等特點(diǎn)，在人工擴(kuò)大栽培過(guò)程中，種苗的快速高效獲得和高海拔適生區(qū)向低海拔生長(zhǎng)區(qū)的適應(yīng)性馴化是實(shí)現(xiàn)新疆紫草的GAP生產(chǎn)，制定種植標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程SOP兩大瓶頸問(wèn)題。

2.1 種苗的快速繁殖

目前在解決藥用植物種苗繁殖問(wèn)題的主要方式有二，其一是集中采種育苗，其二是利用無(wú)性快繁的方式獲得大量的組培苗。

新疆多種藥用植物的種植都是采用采種育苗的方式進(jìn)行種苗的培育后移栽，目前技術(shù)比較成熟的有紅花、甘草、紅景天、雪蓮等。采種育苗的方式主要適應(yīng)于容易獲得種子的植物的種苗批量繁殖。近年新疆紫草被掠奪式地挖掘，資源日漸枯竭，加之新疆紫草種子繁殖緩慢，生長(zhǎng)五年才開(kāi)花、結(jié)果，獲得大量種子十分困難。對(duì)于新疆紫草而言種子的來(lái)源、種子發(fā)芽率、出苗率和幼苗成活率都是采種育苗過(guò)程中需解決的難題。龐克堅(jiān)、王曉東、王玉春[30]應(yīng)用種子包衣技術(shù)提高了新疆紫草育苗的成活率，研究發(fā)現(xiàn)新疆紫草種子經(jīng)包衣處理后能夠顯著提高育苗的成活率有效促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育，經(jīng)以非豆科牧草種衣劑包衣處理后種子的出苗率、保苗率和當(dāng)年的生長(zhǎng)量分別提高14.25%，46.31%和42.02%，在一定程度上解決了新疆紫草育苗的困難。另外，育種過(guò)程中注意長(zhǎng)短花柱類(lèi)型新疆紫草的比例，可以提高育種的效率。

組織培養(yǎng)無(wú)性快繁技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的栽培苗，縮短育種周期，解決新疆紫草的種源問(wèn)題。我國(guó)已有通過(guò)現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行種苗的快速繁殖解決瀕危藥用植物種源的案例，如石斛。石斛是我國(guó)珍稀瀕危的藥用植物之一，也曾經(jīng)面臨過(guò)度采挖瀕臨滅絕的境地。石斛具有生態(tài)適應(yīng)性差、生境獨(dú)特，種子極其微小，胚具有后熟現(xiàn)象，自然條件下種子難以萌發(fā)（一般萌發(fā)率低于5%），無(wú)性繁殖成活率低、速度慢等生物學(xué)特征[31]。近年來(lái)，在大批學(xué)者的共同努力下，利用無(wú)性快繁技術(shù)實(shí)現(xiàn)了組培種苗的批量化生產(chǎn)，解決了石斛的繁育問(wèn)題，逐步實(shí)現(xiàn)了石斛的大規(guī)模人工種植[32]。目前利用無(wú)性快速繁殖解決種子種苗的稀缺問(wèn)題，研究較多的藥用植物還有番紅花、地黃、盾葉薯蕷、半夏、百合等。因此，實(shí)現(xiàn)新疆紫草的大面積種植，建立新疆紫草無(wú)性快繁體系，解決新疆紫草種苗問(wèn)題就顯得必要而具有現(xiàn)實(shí)意義[33]。新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的計(jì)巧玲[34-36]等建立起了新疆紫草無(wú)性繁殖系，通過(guò)誘導(dǎo)新疆紫草的愈傷組織生成不定芽和誘導(dǎo)細(xì)胞懸浮系生成胚狀體發(fā)展成為幼苗兩種方式，建立起來(lái)的新疆紫草的無(wú)性繁殖系穩(wěn)定可用。新疆紫草的無(wú)性快繁雖然已經(jīng)取得階段性的成功，但是快速繁殖的效率還不能達(dá)到規(guī)?；乃剑谛陆喜萆a(chǎn)實(shí)際中實(shí)現(xiàn)無(wú)性快繁還需要進(jìn)一步的努力。另外，對(duì)于組織培養(yǎng)獲得新疆紫草實(shí)生苗，還需要解決提高試管苗復(fù)壯移栽成活率的問(wèn)題才能運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。

2.2 降低海拔栽培

高海拔地區(qū)植物生長(zhǎng)的環(huán)境氣溫、土溫都較低，光照強(qiáng)度大且紫外線強(qiáng)，氧氣稀薄，生育期相對(duì)較短。由于高海拔地區(qū)大規(guī)模種植作物人工管理困難，所以常常需要將高海拔植物引種馴化到相對(duì)低海拔種植。從高海拔向低海拔地區(qū)引種，氣溫由低到高，紫外線由強(qiáng)到弱，光照強(qiáng)度降低，生育期相應(yīng)延長(zhǎng)。目前，雪蓮、紅景天、川貝母等高海拔藥用植物從高海拔向低海拔地區(qū)的引種已經(jīng)獲得成功[37-39]。降低海拔栽培的首要問(wèn)題是種子或幼苗的處理，并采取措施縮小引種地和原產(chǎn)地之間的環(huán)境條件的差異。

高海拔地區(qū)生長(zhǎng)的植物在自然狀態(tài)下冬天需經(jīng)歷一個(gè)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的低溫，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間低溫覆蓋的種子在來(lái)年開(kāi)春后萌發(fā)成健康的實(shí)生苗。降低海拔栽培后的自然低溫不能滿(mǎn)足種子生理后熟的需要，容易導(dǎo)致實(shí)生苗夭折。馬曉匡[39]在川貝母降低海拔的栽培研究中采用了滿(mǎn)胚種子（1～2℃，60 d）低溫處理，模擬高海拔地區(qū)冬季的自然低溫完成種子的形態(tài)和生理后熟，能夠提高種子的發(fā)芽率和實(shí)生苗的成活率。新疆紫草在育苗過(guò)程中也可以借鑒這種處理方式提高低海拔栽培育苗的成活率。

降低海拔栽培過(guò)程中，針對(duì)高、低海拔地區(qū)氣候不同，可以采取以下措施縮小引種地和原產(chǎn)地之間的環(huán)境差異，如遮陰、適時(shí)灌水、高畦、畦面覆蓋等措施，降低低溫，保持土壤濕潤(rùn)，增加散熱，保水、減少地表蒸發(fā)[38，39]。

另外，為了克服新疆紫草由高海拔地區(qū)到低海拔地區(qū)人工種植不易成活的困難，可以選擇性從海拔最低的適生地將新疆紫草向低海拔的種植區(qū)引種，以提高引種的成功率。亦可以采用逐步遷徙或進(jìn)行多代的定向連續(xù)培育，在實(shí)生苗中選擇適應(yīng)性最強(qiáng)的植株的種子，再播種、培育、選擇，不斷積累，加強(qiáng)對(duì)引種地環(huán)境的適應(yīng)性。

針對(duì)新疆紫草進(jìn)行試管苗無(wú)性快繁的情況，可以進(jìn)行 “試管苗馴化”[40]，即引種馴化工作不在自然狀態(tài)下進(jìn)行，而在可以人工控制的試管中開(kāi)展?！霸嚬苊珩Z化”是既能夠?qū)崿F(xiàn)新疆紫草的定向培育，又能夠縮短育種周期，是適合引種馴化新疆紫草組培實(shí)生苗的一種方式。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，已知了新疆紫草致危的主要繁育生物學(xué)原因，但是新疆紫草二型花的形態(tài)發(fā)生、開(kāi)花及傳粉生物學(xué)特點(diǎn)、結(jié)實(shí)格局、種子敗育水平與方式、種子萌發(fā)特點(diǎn)等與致危原因之間的關(guān)系相關(guān)理論方面還有待于進(jìn)一步深入研究。新疆紫草的野生資源呈逐年銳減的趨勢(shì)，除了上文分析的繁育生物學(xué)方面的原因之外，更重要的是人們對(duì)新疆紫草自然資源的過(guò)度利用、新疆生態(tài)環(huán)境的變化如草甸區(qū)荒漠化、氣候干旱等。為了保護(hù)這一珍稀藥用植物資源，開(kāi)展遷地保護(hù)和人工種植迫在眉睫。從事新疆紫草保護(hù)和開(kāi)發(fā)的工作者們，目前工作的重點(diǎn)應(yīng)該是探究和解決新疆紫草種植過(guò)程中面臨的問(wèn)題，制定出合理的種植標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程SOP，實(shí)現(xiàn)新疆紫草的GAP規(guī)范化種植，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)道地中藥材，以滿(mǎn)足社會(huì)需求，保護(hù)日益瀕危的野生資源，維持產(chǎn)區(qū)的生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的共贏。

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國(guó)家自然科學(xué)基金（81130070，81072989），國(guó)家中醫(yī)藥管理局行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（201107009），國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2009ZX09502-026，2009ZX09301-005）；中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院課題ZZ20090302.發(fā)改辦高技 【2010】1196.

*郭蘭萍，Tel：（010）64011944，E-mail：glp01＠126.com

2011-10-31）