蒼術組織培養研究進展

安曉寧，左靜靜，閆貴云，劉少翔，霍利光

（1.山西省農業科學院園藝研究所，山西太原030031；2.山西省農業科學院作物科學研究所，山西太原030031）

蒼術組織培養研究進展

安曉寧1，左靜靜2，閆貴云2，劉少翔2，霍利光2

（1.山西省農業科學院園藝研究所，山西太原030031；2.山西省農業科學院作物科學研究所，山西太原030031）

蒼術為菊科多年生草本植物，是使用最廣泛的野生中藥材之一，其莖和根均可以入藥，用途廣、用量大、且不可替代。目前，蒼術資源已經處于瀕危狀態，因此研究如何快速擴繁蒼術不僅僅是滿足醫療上對中藥材的需求問題，而且還涉及這一物種存在的問題。就目前蒼術組織培養中外植體、培養基以及外源激素等方面的研究現狀進行了綜述，為進一步建立和完善蒼術再生體系和轉化體系提供參考。

蒼術；組織培養；外源激素

蒼術（Atractylodes japonica）為菊科蒼術屬多年生草本植物[1]。蒼術又名關蒼術，是常用的中藥材之一，具有祛風散寒、燥濕健脾和明目的功效[2]，市場需求量大[3]。蒼術有北蒼術（華蒼術）（A.chinensis（DC.）Koidz）和南蒼術（茅蒼術）（Atractylodeslancea（Thunb.）DC）之分[4]。茅蒼術主產于江蘇、安徽、湖北、河南，其中，江蘇省所產茅蒼術為著名的道地藥材[5]。北蒼術，主要分布于黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古、河北、山西、陜西、甘肅、寧夏、青海等省、自治區[6-7]，在山西省中條山和太行山一帶分布著北蒼術的優良資源。蒼術是使用最廣泛的野生中藥材之一，蒼術作為在中藥材中用途最廣、用量最大的品種之一，具有不可替代性。蒼術作為中藥材的年需求量在3 000～4 000 t，在日本和韓國，蒼術的漢方制劑也很受歡迎。近年來，蒼術價格成倍增長，而市場供應完全依賴野生，過度地挖采導致蒼術野生資源日趨枯竭，江蘇省已經將蒼術列為省二級瀕危中藥材[8-9]。所以，越來越多的學者開始關注蒼術的組織培養和人工栽培。2000年前后，以巢建國、劉海萍為代表的學者們開始了對茅蒼術組織培養方面的研究[10]，直到2013年以劉少翔為代表的學者們才開始了對北蒼術組織培養和快速繁殖方面的研究。

筆者查閱了大量相關的文獻資料，結合蒼術的生物學特性和植物組織培養原理，對蒼術組織培養的研究進展進行了綜述，旨在為蒼術組織培養研究和資源的人工保護提供理論依據。

1 蒼術組織培養中外植體的選擇

植物組織培養時，首先要選擇離體培養的材料，這些被選來的植物器官或組織的片段就是外植體。外植體的選擇非常關鍵，影響外植體選擇的主要因素有：外植體的取材部位、采樣時間、發育階段以及生長環境等因素，這些因素直接決定植物組織培養能否成功[11]。蒼術組織培養中的外植體有多種選擇，學者們使用過并可成功獲得小植株的外植體[12-14]有胚、胚軸、胚根、葉片、葉柄、腋芽、子葉、真葉、根莖、根莖側芽、莖尖共11種[15]。選擇不同的外植體，組織培養的途徑不同[16]。在蒼術組織培養時，不同的外植體對應不同的組織培養分化途徑，一是器官發生途徑[17]，二是體細胞胚胎培養途徑[18]。

1.1 器官發生途徑

器官發生途徑分為直接器官發生途徑和間接器官發生途徑2種。

1.1.1 直接器官發生途徑直接器官發生途徑是指組織培養中通過外植體直接形成愈傷組織，不需要先經過脫分化過程，然后再分化成器官的途徑[19]。蒼術組織培養時選取胚根、胚軸、子葉、真葉、根莖、腋芽、根莖側芽、莖尖為外植體獲得再生植株。

2001年，一些學者開始了對茅蒼術的深入研究，劉海萍等[20]、巢建國等[21]通過直接器官發生途徑獲得再生植株，試驗中選取的外植體有胚根、胚軸、子葉、真葉，選出最佳分化培養基MS＋6-BA 3.0 mg/L＋NAA 0.4 mg/L＋蔗糖3%和最佳生根培養基1/2 MS＋NAA0.3 mg/L＋蔗糖3%。

2006年，李西騰等[22]選取根莖側芽為外植體，根莖側芽誘導叢生芽的最佳培養基為MS＋6-BA 2.0 mg/L＋NAA 0.4 mg/L＋蔗糖3%，誘導率達90%以上；芽繼代（2～3代）時，用MS＋6-BA3.0 mg/L＋NAA 0.5 mg/L＋糖3%培養基效果較好；但是當繼代到8～10代時，隨著繼代代數的增加，激素的濃度則要逐漸降低，用MS＋6-BA 1.0 mg/L＋NAA 0.05 mg/L＋蔗糖3%的激素組合培養基較好；生根培養的最佳培養基則為1/2 MS＋NAA 0.5 mg/L＋蔗糖3%，在這種培養基中幾乎100%都可以生根。

2010年，石云平等[23]以蒼術的嫩莖和芽為外植體研究得出，植物生長調節劑配比的最佳組合為N68＋6-BA 1.0 mg/L＋KT1.0 mg/L＋NAA 0.5 mg/L＋IBA0.2 mg/L＋蔗糖3%。

2011年，于金玲等[24-25]以蒼術的根莖為外植體，研究了蒼術組織培養技術，結果得出，MS＋6-BA 0.3 mg/L＋2，4-D 1.5 mg/L＋NAA 0.5 mg/L＋蔗糖3%是根莖愈傷組織生長培養的理想培養基；MS＋6-BA 0.5 mg/L＋NAA 0.1 mg/L＋蔗糖3%是愈傷組織分化培養的理想培養基；1/2 MS＋IBA 0.1 mg/L＋IAA 0.3 mg/L＋蔗糖3%是生根培養的理想培養基。

1.1.2 間接器官發生途徑間接器官發生途徑是指組織培養中外植體要先脫分化形成愈傷組織，愈傷組織上再分化形成器官的途徑[26]。蒼術組織培養時選取葉片、葉柄為外植體獲得再生植株。

2005年，劉海萍等[27]選取葉片、葉柄為外植體，對蒼術進行了組織培養研究，得出以葉柄為外植體的最佳誘導愈傷培養基激素配比為2，4-D 4.0 mg/L＋KT 0.4 mg/L，誘導率可達100%；以葉片為外植體的最佳誘導愈傷培養基激素配比為2，4-D4.0 mg/L＋KT0.4 mg/L，誘導率達到89.74%；芽增殖的最佳培養基激素配比為6-BA 2.0 mg/L＋IBA0.4 mg/L或6-BA3.0 mg/L＋IBA 0.4 mg/L；生根培養則以MS＋IAA 0.5 mg/L＋蔗糖3%或MS＋NAA0.5 mg/L＋蔗糖3%配比效果較好。

2007年，袁媛等[28]通過間接器官發生途徑選取根、葉片、葉柄、子葉為外植體，成功誘導出不定根，其中，根、葉片、葉柄、子葉誘導率分別為38.89%，30%，0，14.28%，根的誘導率最高，葉片次之，葉柄最低。以葉片為外植體，生長較旺盛；以根段為外植體，其誘導不定根時啟動最快、長勢較弱，有褐化現象；以葉柄為外植體則誘導不出愈傷組織及不定根。

1.2 體細胞胚胎培養途徑

由于蒼術胚的取材和胚成熟期的把握很難，因此，目前對于蒼術的胚胎培養研究甚少。2007年開始，趙玉國等[29]通過試驗證實，茅蒼術胚誘導不定芽的最佳培養基為MS＋6-BA 1.0 mg/L＋NAA 0.2 mg/L＋蔗糖3%，且生長快；最佳增殖培養基為MS＋6-BA 2.0 mg/L＋NAA 0.2 mg/L＋蔗糖3%，通過45 d的增殖培養，增殖系數為4.5；最佳生根培養基為1/2 MS＋NAA0.5 mg/L+蔗糖3%。

2 蒼術組織培養中培養基及外源激素的選擇

在植物組織培養中，培養基和外源激素的選擇以及環境和營養條件的調節直接影響植物器官的變態[30]，植物器官變態的發生和發育是通過脫分化和再分化完成的。影響這一過程的因子有內因和外因2種，其中，內因是指植物的遺傳特性和生理狀態；而外因是指植物細胞的營養條件和環境[31]。

2.1 培養基

在植物離體組織培養中，培養基提供植物生長所需要的全部營養成分，因此，選擇合適的培養基是組織培養成功的必要條件[32]。在蒼術的組織培養中所用到的培養基有：N68，B5，MS，1/2 MS，1/4 MS，ER，VW，White和LS共9種。其中MS培養基主要用于誘導和繼代，1/2 MS，1/4 MS培養基則用于生根誘導[33]，N68則用于增殖培養[34]。除此之外，培養基中還需要加入植物生長必需的碳源——蔗糖以及用來固定的瓊脂，大部分學者選擇蔗糖濃度為3%，瓊脂濃度為4%～8%[35]。

2.2 外源激素

在植物生命活動中，激素是一種不可或缺的活性物質，它不僅可以調節植物細胞生長發育，而且也是植物細胞新陳代謝產物形成的主要物質[36]。蒼術組織培養中不同的蒼術品種及選取不同的外植體，在其形態建成過程中所需的激素種類、濃度以及培養條件各不相同[37]。在外源激素的選擇上，學者們用到的激素有6-BA，NAA，IBA，IAA，2，4-D和KT共6種[38-40]。不同的激素配比在蒼術組織培養中的作用如表1所示。

表1 培養基和外源激素在蒼術組織培養中的作用

近年來，對蒼術藥材的供求不平衡導致天然蒼術資源嚴重不足，甚至瀕臨滅絕[41]。因此，通過組織培養手段來解決蒼術的需求問題也越來越受到關注，但這方面的研究還不夠深入，且大都集中在對茅蒼術的研究上。目前，對于茅蒼術的研究，學者們則大多集中在快速繁殖和擴大繁殖系數方面，研究范圍比較狹窄。山西是北蒼術的主要產區之一，在山西境內分布著優質的北蒼術資源，但目前對北蒼術的研究甚少，因此，特別要關注北蒼術的研究。今后蒼術組織培養中應加強研究：（1）蒼術的生理性研究。為了解決蒼術資源匱乏的問題，學者們應加強對蒼術生長發育的研究，包括蒼術生長發育所需的營養、新陳代謝規律、最佳生態環境，并將這些指標與蒼術的田間栽培緊密結合起來。（2）選育優良的蒼術品種。通過生物技術的應用，進行蒼術優良品種的選育和提純復壯，選育出高品質的蒼術品種，保護種質資源。（3）建立蒼術快繁體系。建立一套完善、實用、有效的快速繁殖體系，實現蒼術優良植株或優良種子的規?；?、商品化生產。

綜上所述，研究蒼術組織培養、選育蒼術優良品種和建立蒼術快速繁殖體系應當成為科學技術工作者今后研究的方向和重點。

［1］南京中醫藥大學.中藥大辭典（上冊）[M].上海：上?？茖W技術出版社，2006：1482-1486．

［2］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典（一部）[M].北京：中國醫藥科技出版社，2010.

［3］江蘇新醫學院.中藥大辭典[M].上海：上?？茖W技術出版社，2010：23366-23369．

［4］中華本草編委會.中華本草精選本[M].上海：上?？茖W技術出版社，1998：1885-1893.

［5］張全垂，徐連明，陳剛，等.中藥茅蒼術研究進展及存在問題[J].時珍國醫國藥，2004，15（11）：781.

［6］馬元俊，萬定榮.湖北省藥用植物資源調查研究[J].武漢植物學研究，1985，3（3）：289-296.

［7］中國科學院植物研究所.中國高等植物圖鑒（第四冊）[M].北京：科學出版社，1975：601.

［8］丁立威.蒼術缺口大，行情節節高：蒼術市場走勢分析與后市預測[J].中國現代中藥，2006，8（2）：45-46.

［9］He S A，He H S，Lu Y.The conservation and utilization of atractylodesLancea（Thunb.）DC[J].Plant Res Environ，1993，2（1）：1.

［10］巢建國，談獻和，張瑜，等.茅蒼術快速繁殖[J].中藥材，2001，24（7）：473-474.

［11］福田達男.術の生產と資源[J].現代東洋醫學（日），1995，16（2）：250-254.

［12］林先貴.土壤微生物研究原理與方法[M].北京：高等教育出版社，2010：236-238．

［13］郭蘭萍，黃璐琦，閻洪，等.基于地理信息系統的蒼術道地藥材氣候生態特征研究[J].中國中藥雜志，2005，30（8）：565-569.

［14］周佳宇，賈永，王宏偉，等.茅蒼術葉片可培養內生細菌多樣性及其促生潛力[J].生態學報，2013，33（4）：1108-1117.

［15］Endo K，Taguchi T.Antiinflammatory principles of atractylodes rhizomes[J].Chem Pharm Bun，1979，27（12）：2954-2958.

［16］石鑄.中國植物志[M].北京：科學出版社，1987：83.

［17］樸錦，具紅光，樸鐘云.關蒼術花部綜合特征與繁育系統的研究[J].廣西植物，2015，35（2）：166-172.

［18］Yosioka I，Tani T，Hirose M，et al.Diacetylatractylodiol，a new acelylenic compound from Atractylodes japonica Koidzumt[J].Chem PharmBull，1974，22（8）：1943-1945.

［19］吉林省延邊朝鮮族自治州民族醫藥研究所.中國民族藥志[M].延邊：延邊人民出版社，1995：494-497．

［20］劉海萍，巢建國.藥用植物茅蒼術的組織培養[J].現代中藥研究與實踐，2005，19（5）：11-13．

［21］巢建國，劉海萍，陶燕，等.茅蒼術快速繁殖研究[C]//2006海峽兩岸暨CSNR全國第七屆天然藥物資源學術研討會論文集.武漢：中國自然資源學會，2006.

［22］李西騰，吳沿友.茅蒼術的組織培養和快速繁殖[J].廣西熱帶農業，2006（2）：33-34.

［23］石云平，黃寧珍，付傳明，等.羅田蒼術增殖培養基的優化[J].安徽農業科學，2010，38（36）：20635-20636.

［24］于金玲，粱穎.關蒼術的研究進展[J].中國野生植物資源，2002，21（1）：12-14.

［25］于金玲，梁穎，楊策，等.關蒼術組織培養的研究[J].江西農業學報，2011，23（4）：60-61．

［26］吳學，韓榮弼，羅惠善，等.關蒼術化學成分的研究[J].延邊大學學報：自然科學版，2004，30（1）：29-34.

［27］劉海萍，巢建國.蒼術類藥材生物學與質量研究進展[J].中醫藥學刊，2005，23（12）：2179-2180.

［28］袁媛，呂冬梅，黃璐琦，等.蒼術不定根誘導培養的研究[J].中國中藥雜志，2007，32（1）：65-67.

［29］趙玉國，吳沿友，桑小花.茅蒼術胚培養與快速繁殖[J].亞熱帶植物科學，2007，36（3）：64.

［30］楊秀平，劉莉麗.植物組織培養常用基本培養基的數量分析[J].西北林學院學報，2010，25（1）：97-100.

［31］陳最光.園藝植物離體培養學[M].北京：中國農業出版社，1996：84.

［32］張冶圍，嚴霄，王風仙，等.正交設計在植物組織培養基研究中的應用[J].植物生理學通訊，1985（5）：46-48.

［33］張德炎，李喜文，李建民，等.正交設計法在白三葉組織培養中的應用[J].東北師大學報；自然科學版，1998（1）：41-45.

［34］肖尊安，熊紅.不定根發生機理的研究進展[J].生物技術通報，2002（3）：31．

［35］楊斌.植物組織培養的影響因素[J].科技信息，2006（9）：191.

［36］戴梓茹，黎繼烈.激素對植物細胞懸浮培養代謝產物的影響研究進展[J].中國生物工程雜志，2007，27（6）：118-122.

［37］徐友貴，田中聯，王小明，等.茅蒼術生物學特性研究初報[J].中國中藥雜志，1992，17（1）：18.

［38］樸錦，具紅光.正交設計優化PEG引發關蒼術種子萌發的最優處理方案[J].中國農學通報，2015（7）：62-66.

［39］宋剛，沈菲，王慶濤，等.茅蒼術無菌培養體系的構建[J].江蘇農業科學，2013（11）：41-43.

［40］楊東方，姚雪峰，蔡翠芳.蒼術組織培養與栽培技術研究進展[J].山西中醫，2012（4）：37-39.

［41］宋剛，曹正，宋金耀.茅蒼術愈傷組織誘導及其分化培養研究[J].安徽農業科學，2015，43（27）：82-85.

Research Advance on Tissue Culture ofAtractylodes japonica

ANXiaoning1，ZUOJingjing2，YANGuiyun2，LIUShaoxiang2，HUOLiguang2
（1.Institute of Horticulture，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Institute of Crop Sciences，Shanxi Academy o fAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Atractylodes japonica is asteraceae perennial herbaceous plants,and it is an famous wild medicinal herbs.It's rhizoma and root widely are used to be traditional Chinese medicine.The Atractylodes japonica resources are endangered now,so research advance in tissue culture of Atractylodes japonica not only solves the problem of requirement for traditional Chinese medicine,but aslo protects species.The paper reviews the current research situation and advance of tissue culture of Atractylodes japonica.Efficient systems of the Atractylodes japonica embryo culture and transformation will remarkably promote Atractylodes japonica genetic engineering improvement and functional genomics study.

Atractylodes japonica;tissue culture;exogenous hormone

S567.21＋1

A

1002-2481（2016）11-1743-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.11.39

2016-08-16

山西省科技攻關項目（20140313010-4）

安曉寧（1984-），男，山西晉中人，助理研究員，碩士，主要從事生物技術與園藝種苗研究工作。左靜靜為通信作者。