雷祖培,余宏傲,張書潤,林瑞豐,康華靖
(1.浙江烏巖嶺國家級自然保護區(qū) 管理局,浙江 泰順 325500;2.溫州科技職業(yè)學院 園林系,浙江 溫州 325006)
浙江雪膽Hemsleya zhejiangensis為葫蘆科Cucurbitaceae雪膽屬Hemsleya多年生攀援草本,僅分布于浙江溫州泰順烏巖嶺海拔800 m以下的山谷灌叢中和竹林下,為浙江特有種[1]。浙江雪膽塊莖具有清熱解毒、消腫止痛之功效,廣泛用于治療腸炎、菌痢、冠心病、氣管炎、慢性子宮頸炎、帶狀皰疹、腫瘤等多種疾病[2-4]。因其療效好,副作用低,因而在醫(yī)學上日益受到青睞,應用前景十分廣闊。目前,對浙江雪膽的研究較少,哀建國等[5]對浙江雪膽群落學特征進行了調查研究;雷祖培等[6]對浙江雪膽體內幾種金屬元素分布及其與土壤養(yǎng)分之間的關系進行了研究;葉曉霞等[4]探討了超聲提取——分光光度法測定浙江雪膽中總皂苷含量;葉曉霞等[7]從藥用角度測定浙江雪膽塊莖中的微量元素,證明浙江雪膽中含有豐富的人體必需微量元素,且微量元素的含量明顯高于中華雪膽,這為浙江雪膽的進一步的開發(fā)利用提供了科學依據(jù)。由于浙江雪膽種群稀少,使用莖蔓扦插繁殖母本數(shù)量極少,扦插繁殖速度慢,同時容易受季節(jié)限制,嚴重阻礙了以這一新藥源植物的生產(chǎn)利用。本研究主要通過研究浙江雪膽的初代培養(yǎng)基和最佳植物生長調節(jié)物質配比對其增殖的影響,以進一步為塊莖的快速誘導和增殖打下良好的基礎,最終實施人工栽培,以解決其資源匱乏和物種的有效保護。
浙江雪膽塊莖于2008年12月采自浙江烏巖嶺國家級自然保護區(qū)內竹林下的雪膽群落,栽植于裝有腐殖質土的花盆中,待長出幼苗后,采集具芽的幼嫩莖段作為外植體。試驗于2009年2月至2010年5月在溫州科技職業(yè)學院農(nóng)生系生物工程研究所植物組織培養(yǎng)實驗室中完成。
剪取莖段,用洗滌劑涮洗后自來水沖洗1 h,再用蒸餾水沖洗3次,然后在超凈工作臺中進行操作。用體積分數(shù)為70%乙醇浸泡30 s,100.0 g·kg-1次氯酸鈉浸泡8 min進行殺菌。消毒后的幼嫩莖段用無菌水浸洗5次,剪去基部,留1 cm左右的莖段,插栽在固體MS(Murashige and Skoog)基本培養(yǎng)基(蔗糖30.0 g·kg-1,瓊脂6.0 g·kg-1,pH 5.8)中,插入深度2~3mm。 在 (25±2)℃組培室中培養(yǎng)。7 d后除去污染瓶,繼續(xù)培養(yǎng),21 d時轉接,然后進行以下植物生長調節(jié)物質和培養(yǎng)基對浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)影響的研究。
1.2.1 6-芐基氨基腺嘌呤(6-BA)對浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)的影響 以MS為基本培養(yǎng)基,附加α萘乙酸(NAA)0.02 mg·L-1,酸堿度整為pH 5.8~6.0;蔗糖為30.0 g·L-1,瓊脂作凝固劑。設置質量濃度分別為0, 0.10, 0.20, 0.50, 1.00, 2.00, 5.00 和 10.00 mg·L-1。
1.2.2 NAA對浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)的影響 以MS為基本培養(yǎng)基,附加6-BA 1.00 mg·L-1,設置質量濃度分別為 0, 0.01, 0.05, 0.10, 0.50和 1.00 mg·L-1。
1.2.3 不同質量濃度NAA和6-BA配比對繁殖系數(shù)的影響 以MS為基本培養(yǎng)基,附加6-BA和NAA,均設置5個質量濃度(2.00,1.00,0.50,0.10和0 mg·L-1)組合進行不同配比試驗。1.2.4 不同基本培養(yǎng)基對繁殖系數(shù)的影響 分別以MS,B5,N6和WPM(woody plant medium)等4種培養(yǎng)基為基本培養(yǎng)基,附加植物生長調節(jié)物質6-BA 1.00 mg·L-1+NAA 0.05 mg·L-1進行培養(yǎng)試驗。
在光照強度為2000 lx左右,光照時間為10 h·d-1的培養(yǎng)室中進行恒溫(25±2)℃培養(yǎng)35后,記錄不同處理下浙江雪膽生長情況和繁殖系數(shù)。繁殖系數(shù)是指在一次繼代培養(yǎng)中,由一個繁殖單位(嫩莖、芽、或芽叢等)產(chǎn)生的新苗 (芽)個數(shù)。以上實驗均設5個重復,求其平均數(shù)。
表1 6-BA對浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)的影響Table1 Effect on the propagation coefficient of Hemsleya zhejiangensis of 6-BA
不同6-BA質量濃度對浙江雪膽組培苗的繁殖系數(shù)影響較大,不同質量濃度之間差異都達到顯著水平 (表1)。 在質量濃度 0.1~10.00 mg·L-1范圍內,浙江雪膽組培苗的繁殖系數(shù)隨6-BA質量濃度的升高而呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢,在0.50 mg·L-1時其繁殖系數(shù)最大,達到10.80;其次為1.00 mg·L-1,其值達到 6.80;再次為 0.20 mg·L-1和 2.00 mg·L-1; 其余質量濃度下浙江雪膽組培苗的繁殖系數(shù)較低。
浙江雪膽組培苗的繁殖系數(shù)在NAA質量濃度為0 mg·L-1時,組培苗的繁殖系數(shù)為1.0;在低質量濃度(小于0.20 mg·L-1)下,其繁殖系數(shù)隨著NAA質量濃度的升高而增大,在0.20 mg·L-1時其值最大,達到5.6(表2);當NAA質量濃度增加至0.50 mg·L-1時,浙江雪膽組培苗的繁殖系數(shù)開始受到抑制。
不同質量濃度的NAA和6-BA配比對浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)的影響結果見表3。試驗表明:最適宜于浙江雪膽組培快繁的芽分化誘導培養(yǎng)基配方為MS+6-BA 1.00 mg·L-1+NAA 0.02 mg·L-1和MS+6-BA 1.0 mg·L-1+NAA 0.05 mg·L-1。2種配方下的浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)無顯著差異。
表2 NAA對浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)的影響Table2 Effect on the propagation coefficient of Hemsleya zhejiangensis of NAA
表3 6-BA和NAA不同質量濃度配比對浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)的影響Table3 Effect on the propagation coefficient of Hemsleya zhejiangensis of 6-BA and NAA
以WPM,B5,N6和MS為基本培養(yǎng)基對浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)的影響見表4。不同培養(yǎng)基下浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)均較高,其中以MS培養(yǎng)基的效果最佳,其繁殖系數(shù)達到16.80,與其他3種培養(yǎng)基相比,其差異達到了顯著水平。
表4 不同培養(yǎng)基對浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)的影響Table4 Effect of basic medium on the propagation coefficient of Hemsleya zhejiangensis
試驗表明:在沒有植物生長調節(jié)物質處理下,浙江雪膽組培苗繁殖系數(shù)均為1.00;不同6-BA和NAA質量濃度對其組培苗繁殖系數(shù)有較大影響,最佳質量濃度分別為0.50 mg·L-1和0.20 mg·L-1,其繁殖系數(shù)分別為10.80和5.60;6-BA對浙江雪膽叢生芽分化的促進作用顯著高于NAA。不同質量濃度的NAA和6-BA配比的最佳配方為MS+6-BA 1.00 mg·L-1+NAA 0.02 mg·L-1和 MS+6-BA 1.0 mg·L-1+NAA 0.05 mg·L-1, 2 種配比下組培苗繁殖系數(shù)分別為19.30和18.10,與單一植物生長調節(jié)物質最佳質量濃度下相比,其差異也均達到了顯著水平。
通過試驗觀察,25~35 d為1個繼代周期是較為適宜的,因為這個時期誘導的效果可以充分表現(xiàn)出來,而培養(yǎng)基的成分還沒有完全變化到影響組織的生長,并且可為轉接提供較大量的材料。浙江雪膽對組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分的要求并不嚴格,基本培養(yǎng)基MS,B5,N6和WPM均可作為組織培養(yǎng)的基本培養(yǎng)基,都可滿足浙江雪膽生長的需要,就快速繁殖而言,MS和B5培養(yǎng)基是比較適宜的培養(yǎng)基。
植物組織培養(yǎng)再生小植株一般有3條途徑:一是外植體先形成愈合組織,愈合組織分化出不定芽,由不定芽再發(fā)育成小植株;二是由外植體表面直接誘導產(chǎn)生小鱗莖或小芽,再由小鱗莖或不定芽發(fā)育成小植株;三是由組織表層和內層一些特化了的胚性細胞經(jīng)多次分裂發(fā)育成胚狀體而形成小鱗莖,小鱗莖再形成小植株。本實驗采用第1種途徑,該方法較易進行,但繁殖周期較長。本實驗發(fā)現(xiàn)除了以上3種增殖方式外,浙江雪膽的組培苗在初代培養(yǎng)(2009年2月)中不經(jīng)生根階段就可形成微型塊莖(2009年9月)(圖1),且該微型塊莖可直接發(fā)育成新個體。此法如能和莖尖培養(yǎng)結合起來,將為浙江雪膽脫毒種塊莖的繁育建立很好的體系。但是第2年(2010年)繼代培養(yǎng)則未發(fā)現(xiàn)微型塊莖的形成,推測與取樣時間和部位相關,具體原因尚需進一步研究。
圖1 分別為浙江雪膽的花、塊根、初代培養(yǎng)幼苗和愈合組織Figure1 Hemsleya zhejiangensis: flower, tuber, initial culture seedling and callus
[1]胡紹慶,丁炳揚,陳征海.浙江省珍稀瀕危植物物種多樣性保護的關鍵區(qū)域[J].生物多樣性,2002,10(1):15-23.HU Shaoqing, DING Bingyang, CHEN Zhenghai.The critical regions for conservation of rare and endangered plant species diversity in Zhejiang Province [J].Biodiversity Sci, 2002, 10 (1): 15-23.
[2]施亞琴,楊培金,王化遠,等.巨花雪膽中的兩種皂甙[J].華西藥學雜志,1995,10(2):90-92.SHI Yaqin, YANG Peijin, WANG Huayuan, et al.Two saponins isolated from Hemsleya gigantha [J].West China Pharmaceut Sci, 1995, 10 (2): 90-92.
[3]陶朝陽,易楊華,林厚文,等.雪膽根抗腫瘤活性成分研究[J].第二軍醫(yī)大學學報,1999,20(5):337-339.TAO Zhaoyang, YI Yanghua, LIN Houwen, et al.Study of activity component to antineoplastic in Hemsleya sinesis’s root[J].Acad J Sec Mil Med Univ, 1999, 20 (5): 337-339.
[4]葉曉霞,丁立生,黃可新.超聲提取-分光光度法測定浙江雪膽中總皂苷含量[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2006,18(4): 631-633, 662.YE Xiaoxia, DING Lisheng, HUANG Kexin.Studies on determination of the total saponins in Hemsleya zhejiangens[J].Nat Prod Res Dev, 2006, 18 (4): 631-633, 662.
[5]哀建國,俞琳,章麗英,等.浙江雪膽群落學特征研究[J].浙江林學院學報,2007,24(6):706-710.AI Jianguo, YU Lin, ZHANG Liying, et al.Plant community properties in a Hemsleya zhejiangensis habitat in Wuyanling Nature Reserve, Zhejiang Province [J].J Zhejiang For Coll, 2007, 24 (6): 706-710.
[6]雷祖培,張書潤,康華靖,等.浙江雪膽幾種金屬元素分布及其與土壤養(yǎng)分之間的關系 [J].中國野生植物資源,2010, 29 (4): 48-52.LEI Zupei, ZHANG Shurun, KANG Huajing, et al.Element distribution and its relationship with soil nutrients of Hemsleya zhejiangensis[J].Chin Wild Plant Resour, 2010, 29 (4): 48-52.
[7]葉曉霞,蔣絳雪,艾常春,等.ICP-AES法測定浙江雪膽中的微量元素[J].廣東微量元素科學,2005,12(9):26-29.YE Xiaoxia, JIANG Jiangxue, AI Changchun, et al.Determination of trace elements in Hemsleya zhejiangensis[J].Guangdong Trace Elem Sci, 2005, 12(9): 26-29.