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龙牙楤木繁育技术与药理活性研究进展

2023-10-15王竞晗刘冰雁

农业与技术 2023年17期
关键词:皂甙草炭珍珠岩

王竞晗 刘冰雁

(长春大学,吉林 长春 130022)

龙牙楤木(Aralia elata(Miq.)Seem.)别名刺老芽、鹊不踏、刺嫩芽等,属五加科(Arali aceae)楤木属(Aralia Linn)多年生落叶小乔木,高约1~5m。小枝多刺,刺长约1~4mm,幼枝上常有细长刺,长达1.5cm。叶为2~3回羽状复叶,叶片卵形至卵状椭圆形,长5~15cm,宽2.5~8cm,核果圆球形,浆果状,黑色,直径3~4mm。花期6—8月,果期9—10月。主要分布于我国东北辽宁和延边、桦甸等地区。龙牙楤木具有非常高的食用价值,含有大量的维生素、锌、镁、钙元素等,然而对龙牙楤木进行大量的挖采造成龙牙楤木野生资源迅速减少,市场上的龙牙楤木售价连年上涨,而且数量急剧下降,目前亟需进行人工大量繁殖,进而使龙牙楤木得到资源上的恢复。

有报道表明,龙牙楤木能够抗癌、治疗糖尿病以及心肌缺血等疾病,这说明龙牙楤木具有很高的药用价值。同时龙牙楤木的根部以及叶子中含有皂甙,其中含有齐墩果酸、挥油等,皂甙具有抗氧化作用,对心脏有保护作用以及抗衰老作用。如今国内外非常重视对龙牙楤木的栽培以及药理的研究,在徐光启的《农政全书》、陈世良的《食性本草》等书中都体现出了龙牙楤木的形态特征以及龙牙楤木的作用。

本文系统归纳整理了龙牙楤木在育苗技术领域和药理活性研究进展,为龙牙楤木产业规划和健康发展提供指导。

1 繁育技术

龙牙楤木的繁育一般分为有性繁殖和无性繁殖。有性繁殖即采用种子繁殖,龙牙楤木无性繁殖主要是采用组织培养和扦插繁殖。

1.1 种子繁殖

龙牙楤木的种子繁殖要经过漫长的等待才能出苗,在此期间需要进行大量人工管理,而且种子还未必成活,所以龙牙楤木的有性繁殖成活率极低。陈耀兵等[1]将种子经过越冬埋藏处理,成活率才达到80%。张文庆等[2]进行龙牙楤木人工栽培繁育试验,得出龙牙楤木种子发芽率为70%以上,秋天播种后第2年春季可出苗,人工育苗的技术关键是龙牙楤木种子的自然成熟期,要在适当的时间采取种子。

1.2 组织培养

1.2.1 外植体选择

龙牙楤木组织培养外植体选择多为顶芽、侧芽、叶柄、茎段等。金今松等[3]采用龙牙楤木三年生植株,以幼嫩叶柄作为诱导愈伤组织的外植体,试验最终得出用幼嫩叶柄的成活率为80%。苏世河[4]选择龙牙楤木当年生的越冬枝条,发芽后取芽中带木质部的芽进行试验。吕世友等[5]采取野外山中的嫩芽作为外植体,最终得出成活率可达70%,一个芽大约能分化2000株幼苗。秦亚平等[6]选取龙牙楤木叶片、叶柄、幼茎进行实验,最终长出幼苗的成活率为80%。陈国双等[7]采取一年生植株,以刚萌发的茎作为实验的外植体,选择天气较好的时间将嫩芽取回并进行实验,实验最终的成活率可高达92%。孙桂波等[8]使用的外植体为枝条上的芽、茎以及生长点作为实验的材料。韩建军等[9]采取带芽的枝条,除去枝条上的刺以及叶,并且要连续3d以上晴天进行采取。谢永刚等[10]采取龙牙楤木带有顶芽的枝条进行水培,约2~3周后切下顶芽进行实验。

1.2.2 外植体的消毒处理

对龙牙楤木消毒处理的目的是把龙牙楤木的嫩芽、嫩枝条、叶柄、叶片、茎段的表面细菌或微细胞细菌杀死,这样龙牙楤木才能在培养基中无菌的环境下生长,同时,对于龙牙楤木的消毒除了用酒精外,还会使用升汞、不同浓度的次氯酸钠等消毒方法,具体使用情况要根据龙牙楤木消毒部位来决定。陈国双等[7]将外植体用水冲洗1遍,然后用70%的无水乙醇浸泡30s,无菌水冲洗3遍后用5%的次氯酸钠浸泡7~8min,再用无菌水进行冲洗,用滤纸把芽上的水分吸干,然后接种在培养基里。孙桂波等[8]选取龙牙楤木上生长状态良好的嫩枝条进行实验,嫩枝条进行冲洗后用70%的酒精进行浸泡,浸泡30s后用无菌水冲洗3遍,放入0.1%的氯化汞中进行消毒,消毒3min后放入超净工作台中,选用的外植体是茎段,将枝条切成小段,约0.5~1cm即可,把茎段竖直插入培养基。秦亚平等[6]采取出小芽后10d的嫩叶片、叶柄、叶茎,将取好的外植体用清水冲洗后,用75%的酒精浸泡30s,放入超净工作台,用0.1%的汞浸泡7min,用滤纸吸干上面水分,将叶片或茎段剪成2cm左右的小方片或小段,将其放入培养基中进行接种。韩建军等[9]将侧芽的嫩枝剪掉叶片和刺,用清水冲洗20min后放入0.1%的升汞中进行灭菌,每100mL升汞加10滴吐温-80,不断振荡,用无菌水冲洗约10次,吸干材料的水分进行接种。谢永刚等[10]用水培培养2~3周的龙牙楤木顶芽进行实验,用清水冲洗数次,用70%的酒精浸泡30s,用0.1%的升汞消毒7min,立即用无菌水冲洗4~5次,用无菌滤纸吸干。在龙牙楤木上采取嫩叶柄,用无菌的小刀切成0.5cm左右,进行接种。

1.2.3 培养基

培养龙牙楤木的培养基有MS培养基、WHITE培养基、WPM培养基等,但大多数以MS培养基为主进行培养。金今松等[3]用MS加2,4-D 1mg·L-1,蔗糖30g,琼脂粉7g作为初代培养基,继代培养基为MS加2,4-D 1mg·L-1加6-BA 0.1mg·L-1,蔗糖30g,琼脂粉7g。陈国双等[7]用MS加NAA 1.0mg·L-1加BA 0.3mg·L-1加GA30.2mg·L-1培养基进行培养,继代培养基仍然用这个可获得大量的不定芽,当继代培养基出现约1.5~2.5cm的叶或茎时转接到生根培养基中用1/2 MS培养基进行培养,配方为1/2 MS加BA 0.1mg·L-1加IBA 0.5mg·L-1,其生根率可以达到92%。孙桂波等[8]使用不同种的培养基进行培养,主要是以插入茎段为主的培养基,MS加NAA 0.0~1.0mg·kg-1加BA 0.5~1.5mg·kg-1加GA30.2mg·kg-1;MS加6-BA 1~5mg·kg-1加IAA 0.1~0.5mg·kg-1。以上都是使用8g·L-1琼脂,30g·L-1蔗糖。生根培养基使用MS加NAA 0.0~1.0mg·kg-1加BA 0.5~1.5mg·kg-1加GA30.2mg·kg-1;MS加6-BA 1~6mg·kg-1加2,4-D 1~6mg·kg-1加IAA 0.1~0.6mg·kg-1。生根培养基用1/2 MS加IAA 0.1~0.4mg·kg-1;1/2 MS加NAA 0.02~0.2mg·kg-1加IBM 0.5mg·kg-1加3g活性炭,活性炭的作用是抑制菌的进入。秦亚平等[6]得出,对龙牙楤木生长最有利的培养基是MS加6-BA 2.0mg·L-1加2,4-D 1.0mg·L-1,并且加入5g·L-1活性炭可以有效防止褐变,加入抗生素可以有效抑制细菌的滋生。继代培养基用MS加6-BA 1.0mg·L-1加2,4-D 1.5mg·L-1效果最好。韩建军等[9]初代培养基用MS加IBA 0.5mg·L-1加KT 1mg·L-1,蔗糖30g,琼脂粉7g;继代培养基用MS加IBA 0.5mg·L-1加KT 2mg·L-1,蔗糖30g,琼脂粉7g。谢永刚等[10]培养基胚状体用MS加2,4-D 1mg·L-1,琼脂粉9g·L-1,蔗糖30g·L-1,活性炭1.5g·L-1;嫩芽的培养基用MS加NAA 0.02mg·L-1加6-BA 2.0mg·L-1,30g·L-1蔗糖加7~8g·L-1琼脂;茎段的培养基是MS加GA 0.03mg·L-1加IBA 0.01mg·L-1加20g·L-1蔗糖加7~8g·L-1琼脂。

1.2.4 激素

植物进行组培需要一定量的激素以及适合植物生长的激素,这样才能促进植物生长、促进植物生根、促进植物形成愈伤组织等,植物在生长过程中需要一些外界物质进行刺激。吕世友等[5]研究表明,2,4-D浓度为1mg·L-1、6-BA 1.0mg·L-1生长率是最佳的。陈国双等[7]实验中发现,NAA浓度为1.0mg·L-1时效果最佳。秦亚平等[6]研究表明,2,4-D浓度为1mg·L-1、6-BA 2.0mg·L-1效果是最好的,生长旺盛,不褐化、紧实,诱导率可达37.1%。谢永刚等[10]实验中发现2,4-D为1mg·L-1的时候植物生长最好,诱导率可高达85%。

1.3 扦插繁殖

扦插分为插条、插枝、插根、插苗等。是指将剪下来的枝条、苗、根插入土壤中,使其生长,形成一个独立生长的植株。陈国双等[7]发现,珍珠岩加落叶松腐蚀土1∶1效果最好,能加快苗的生长。孙桂波等[8]的方法是将培养基里的苗移栽到已经灭完菌的蛭石和珍珠岩中,比例是1∶1,然后用小型塑料薄膜围上,温度保持在18~20℃,湿度控制在适当范围,种植后7d就可以通风拿到露地上生长。张美萍等[11]研究不同植物生长剂对植物出苗的影响,经过实验证明,使用108生根粉对龙牙楤木的成活有着明显的效果,能达到99.3%,用杜根素(60mg·L-1)生长剂效果良好,不处理或用吲哚丁酸、奈乙酸生长剂的成活率很低。程桂兰等[12]用龙牙楤木根段进行实验,把根部浸泡在2000倍海藻素溶液中,浸泡10min左右,待龙牙楤木根段彻底晾干后进行沙藏,将根段平放在珍珠岩加草炭1∶1、珍珠岩加草炭1∶2、单独珍珠岩、单独草炭这4种类型的基质中,最终得出,珍珠岩加草炭1∶2成活率最高,可达到74%,珍珠岩加草炭1∶1成活率良好,可达到70%以上,而单独的草炭和珍珠岩中的根段成活率较低,只能达到40%左右。

2 主要化学成分——皂苷的研究概况

龙牙楤木主要含有的化学成分有三萜皂甙、生物碱、香豆精、挥发油、鞣质、脂肪油、多糖等。根据研究在各类化学成分中最多的是龙牙楤木皂苷类成分,目前已分离鉴定出近200种皂苷,其苷元大多属于常春藤素、齐墩果酸及其衍生物等五环三萜类皂苷元[13]。

龙牙楤木的皂甙测定方法有很多种,如薄层扫描法、以齐墩果酸为标准品比色测定龙牙楤木皂甙的含量等。龙牙楤木皂甙的测定是非常难的,直到现在没有一种方法能够直接测出龙牙楤木的皂甙,崔树玉等[14]采用CS-930双波长扫描法,最终得出的结论是用CS-930薄层扫描法测定龙牙楤木根皮皂甙的含量,方法简单、快速并且准确。王丽君等[15]用齐墩果酸测龙牙楤木皂甙含量,使用浓硫酸、香草醛、甲醇、乙醚、正丁醇,然后用722型分光光度计测吸光度,齐墩果酸标准溶液和龙牙楤木样品溶液最大吸收值在540nm处显现出来。实验最后得出龙牙楤木根和叶中含有大量的皂甙,根段中的皂甙含量为6.2%,而龙牙楤木叶中的含量要高于根中的含量,可达到8.62%,并认为齐墩果酸这种方法简单可行,可以进行大量实验。崔贞淑等[16]用索氏提取器对龙牙楤木进行测定,得出龙牙楤木根皮中含有的皂甙含量为20.6%,国外测得枝芽萌发至叶形成期和孕蕾期皂甙含量为8.4%~9.5%,在根皮中测出皂甙含量为14.7%。

3 药理作用

龙牙楤木根部含有大量的皂甙,对心脑血管具有保护作用,刘建华等[17]用龙牙楤木对患有心肌氧化损伤的小白鼠进行实验,发现能够大大改善小白鼠心肌缺氧的问题。2004年,Tomatsu M等[18]对龙牙楤木的幼嫩的愈伤组织进行深层次的研究,发现龙牙楤木可以抗癌,可以使癌细胞迅速死亡。刘纪成等[19]用小白鼠进行实验,对龙牙楤木皂苷的抗炎镇痛进行了测定,龙牙楤木中的皂苷能够明显缓解小白鼠发炎的部位,得出龙牙楤木的皂甙具有较强的抗炎镇痛效果。宋少江等[28]经对兔子进行实验发现,龙牙楤木中的皂甙能够使具有高血糖的兔子降低血糖。同时,龙牙楤木还含有大量的维生素、钙、铁等,能够补充人类体内的微量元素。

4 展望

目前龙牙楤木繁殖的方式有所欠缺,在种子繁殖方面发芽率非常低,可以在技术以及种子挑选上作进一步加强;同时组织培养的激素浓度、使用量对龙牙楤木的成活率都有影响,组培育苗难度较高,应该选用健康的嫩芽、新鲜的叶片以及鲜活的茎进行实验;此外移栽苗成活率非常低,希望在此能够有所突破;扦插技术上土壤要能保证给予植物足够的营养,使植物正常生长,以及土壤使用上的比例对于植物成活率有很大影响,在扦插上运用的激素浓度能够显著提高成活率,满足人们的需求以及实验的需求。

目前测皂甙的仪器以及方案也不是很成熟,方法很传统,同时测龙牙楤木皂甙的方法不准确,希望在未来有所改进,在龙牙楤木药理作用上能够对其进行精细的研究,在对癌症等方面治疗上、使用量上的问题能够得到精准的改善。

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