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摘 要：黄精组培繁育技术可以在短时间内繁育大量种苗，从源头上解决黄精市场供需矛盾。该文从黄精外植体灭菌、根状茎不定芽诱导、种子萌发诱导、不定芽增殖、组培苗生根培养等方面综述了黄精组培苗繁育技术的研究进展，旨在为黄精组培快繁体系的优化和完善提供参考。
关键词：黄精;组织培养;种苗繁育;研究进展
中图分类号 S567.23 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）19-0015-03
Advance of Study on Tissue Culture Seedling Breeding Technology of Polygonati rhizoma
DONG Wei et al.
（Sesame Research Center of Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， China）
Abstract： The tissue culture of polygonatum Sibiricum can breed a large number of seedlings in a short time and solve the contradiction between supply and demand in the market of polygonatum sibiricum.In this paper， the advances in studies on the propagation of polygonatum Sibiricum by tissue culture were reviewed， including explant sterilization， adventitious bud induction from rhizomes， induction of seed germination， adventitious bud multiplication， rooting of tissue culture seedlings and so on.The aim is to provide a theoretical basis for the optimization and perfection of tissue culture and rapid propagation system of polygonatum Sibiricum.
Key words： Polygonati rhizome; Tissue culture and rapid propagation; Research progress
黃精（Polygonati rhizoma）为百合科植物滇黄精（Polygonatum kingianum Coll.et Hemsl.）、黄精（Polygonatum sibiricum Red.）或多花黄精（Polygonatum cyrtonema Hua）的干燥根茎[1]。黄精具有补气养阴、润肺、健脾、滋肾等功效，是一种临床上经常使用的中药。现代药理学研究表明，黄精能增强人体T细胞的作用，因而可以使人体增强免疫力，同时还能有效预防中老年疾病。黄精不仅有着良好的药用功效，其中含大量蛋白质和维生素还能被当做蔬菜日常食用。目前，市场上对黄精的需求旺盛，随着黄精野外资源变少，很多地区开始人工种植黄精。黄精种植方式主要有种子播种、根茎繁殖和组培繁殖3种[2-4]。其中，种子繁殖和根茎繁殖存在繁殖周期长、前期投入大等缺点，而组织培养技术能有效解决黄精种苗繁育难、繁育慢等问题。本文通过对黄精植物组织培养中外植体灭菌、不定芽诱导、不定芽增殖、组培苗生根的关键因素进行系统综述，旨在为黄精植物的组织培养快速繁殖技术提供参考。
1 黄精组培苗繁育技术研究进展
1.1 外植体灭菌 黄精植物组织培养大多数都是选择黄精根状茎作为外植体，也有用种子和嫩芽作为外植体的。根状茎由于表面附着泥土，可以先用软毛刷刷去表面泥土后，多菌灵预处理后，70%～75%酒精浸泡20～30s，再用0.1%～0.2% HgCl2溶液浸泡10～30min[5-10]，也可采用HgCl2溶液重复浸泡方式降低外植体长时间与消毒剂接触造成的伤害，污染可得到有效控制[6]。黄精种子表面光滑且种皮较厚，灭菌相对较容易。使用2%NaClO消毒15min后，再使用0.1%HgCl2消毒14min，是污染率较低且发芽率最高的消毒灭菌处理方式[11]。黄精顶芽采用75%酒精15s，10%NaClO 5min，污染率仅为4%左右，黄精地下根茎污染率一般都在20%以上。造成这种差异的原因主要是由于外植体不同导致的，根茎沾染泥土，杂菌较多[12]。
1.2 根状茎不定芽诱导 黄精根状茎为外植体，常用的不定芽诱导基本培养基为MS或1/2MS培养基，可选择的激素组合范围较广，一般采用较低浓度激素组合可顺利诱导出不定芽。1/2MS培养基添加1.0mg/LZT和0.2mg/LNAA诱导率可达87.9%，不定芽数2.99个[7];MS+TDZ1.0mg/L+NAA0.5mg/L+蔗糖30g/L诱导率43.3%，不定芽数4.62个[9];培养基MS+2.0mg/L6-BA+0.2mg/LNAA诱导不定芽，平均能诱导5.5个不定芽，诱导过程中也会出现不定根[13]，MS+6-BA2.0mg/L+KT1.0mg/L+NAA0.2mg/L+2，4-D0.5mg/L[14];以上培养基中都添加NAA，相反观点则在附加有2，4-D的诱导培养基上出现不定芽，并认为2，4-D比NAA更有利于多花黄精的不定芽诱导[15]。滇黄精变种大叶黄精地下根茎芽为外植体进行组培快繁体系的初步研究。结果显示：根茎芽最适宜的初代培养基为MS+6-BA0.5mg/L+NAA0.5mg/L，萌发率达35%，长势健壮[6];也有学者在黄精不定芽诱导中使用MS培养基单独添加4.0mg/L6-BA，分化率43%且芽苗健壮[16]。在此基础上又添加0.2mg/LNAA诱导出芽率高达88.0%[5]，添加低浓度NAA出芽率提高1倍的原因有可能是试验材料不同，一个为泰山野生黄精，另一个为三明野生黄精。 1.3 种子萌发诱导 滇黄精种子在不添加激素1/2MS培养基上萌发率即可达到78%，且生长正常，叶色浓绿[17]。多花黄精种子萌发建议成熟度70%的种子，此时种子内抑制胚萌发的ABA激素含量最低[18]，有利于解除种子休眠，培养基可选择MS培养基添加0.5mg/LBA，萌发率达61.33%[19]。MS添加1.5mg/L6-BA、0.2mg/LNAA和0.5mg/LGA3萌芽率为73%，在相同BA浓度基础上，GA3对萌发率的影响不大，但会将萌发时间由15d缩短到10d[20]。
1.4 不定芽增殖 黄精不定芽增殖培养中，常用激素为6-BA、KT、NAA、2，4-D等，细胞分裂素6-BA普遍添加并起重要作用[10]，添加浓度从1.0mg/L到4.0mg/L不等。多花黄精不定芽增殖中，在MS培养基中添加4.0mg/L的6-BA基础上，添加0.2mg/L 2，4-D增殖倍数可达10倍，6-BA、2，4-D、GA3组合更加有利于形成粗壮无根苗[15]。添加0.2mg/LNAA增殖率为5.67倍[18];1/2MS培养基中添加4.0mg/L6-BA和1.0mg/LIAA增值率为4.74倍[7];MS培养基中2.0mg/L6-BA和0.2mg/LNAA的组合增值率2.5，6-BA濃度超过2.0mg/L，继代苗长势弱小，不利于生根壮苗培养，达不到优质种苗要求[20]，1.0mg/L6-BA、0.5mg/LNAA和0.3mg/LIAA芽增殖系数3.2[21]，1.0mg/LBA、1.0mg/LKT和NAA0.3mg/L芽增殖率76.74%且诱导芽数为3.42个，较高浓度6-BA对黄精组培苗根有抑制作用，并能够促进芽分化，生长素2，4-D、NAA、IAA的添加促进不定芽生长。多花黄精最理想的芽分化诱导及增殖培养基为MS+6-BA1.0mg/L+GA30.2mg/L;最理想的生根培养基为MS+NAA0.3mg/L，生根率高达85%[11]。滇黄精增殖培养基为MS添加1.5mg/L6-BA和0.5mg/LNAA，健壮不定芽数3个以上[8]，并认为6-BA用量达到2mg/L以上时芽体较多、较细小，相反试验则是在MS添加4.0mg/L6-BA和0.2mg/LNAA，不定芽增殖系数达到3.85，叶色浓绿[17]，在培养条件基本相同情况下，6-BA用量差异较大，有可能是试验间的系统误差。滇黄精变种大叶黄精，不定芽分化增殖培养基为MS添加3.0mg/L6-BA和0.2mg/LNAA，平均不定芽诱导个数为4.33个[6]。以泰山野生黄精的地下根状茎芽和地上茎茎尖为试材进行组织培养。结果表明，生根培养基为改良1/2MS+0.5mg/LNAA+0.3～0.5g/L活性炭，生根率最高达55%。试管苗在适宜的环境条件下驯化炼苗，移栽成活率达90%[16]。
1.5 以叶片为外植体 以叶片为外植体建立的多花黄精组织培养快速繁殖技术体系，首先需要诱导愈伤组织，使用培养基为MS培养基添加蔗糖20g/L、3.0mg/L 6-BA和4.0mg/L NAA，诱导率最高为53.89%。愈伤组织增殖培养的最佳培养基为MS+6-BA 2.0mg/L+NAA 3.0mg/L+蔗糖20g/L，增殖倍数7.87，生长情况相对最好;丛生芽诱导培养的最佳培养基为MS+6-BA 2.0mg/L+NAA 4.0mg/L，出芽率最高为86.11%，生长情况最好，芽高最大为1.70cm[22]。有学者使用同一种培养基进行外植体愈伤组织诱导和不定芽分化，即为1/2MS培养基添加3mg/L 6-BA、0.5mg/L TDZ和0.2mg/L NAA[12]。
1.6 组培苗生根培养 生根培养多用1/2MS培养基作为基本培养基，也有用MS培养基[17]和1/4MS培养基[7]作为基本培养基的，碳源使用20～30g/L，激素大多添加0.4[12]、0.5[7，9，17]、0.8[13]或1.0mg/L[22-24]的细胞分裂素NAA，也有学者添加细胞分裂素IBA进行生根培养[15]，或者NAA和IBA同时使用[20]。添加活性炭[6，8，14]能够使根更加粗壮，苗更加健壮。丛生芽生根培养前经MS基础培养基添加1.0mg/L
6-BA、0.5mg/LTDZ和0.5mg/LNAA增殖培养一个周期，更有利于后期生根[9]。
2 讨论与展望
黄精外植体在组织培养过程中，不同的取材时间外植体内源激素含量存在差异，外植体内源激素也会影响植物组织的发生和形成。春季3—4月萌发能力和长势均较好[5，24]，但也有研究表明9—12月份取材外植体萌发率也很高[8]，究其原因，可能是由于黄精种类不同，一个是多花黄精，另一个是滇黄精。种子的预处理方式则是直接从冷库取出后灭菌磨去种皮发芽率较高，并且能缩短发芽时间[11]。
褐化是组培过程中常常遇到的问题之一，滇黄精块茎芽先经过75%乙醇处理30s消毒表面，再用NaClO 12min加HgCl2 8min消毒的抗褐化效果最好;选用1/2MS基本培养基能有效抑制褐化;低温环境（20℃）能进一步降低褐化的发生率[25]。随着黄精市场需求的日益扩大，传统黄精种苗繁育周期长，繁育系数低的问题日益凸显，目前已经有很多学者对黄精组织培养进行了较多的研究。黄精组织培养存在的问题包括：根状茎沾染泥土杂菌较多，灭菌较困难，污染率较高;丛生芽诱导率低，繁殖系数也在黄精组织培养中普遍存在;对多花黄精组织培养研究较多，而对滇黄精和黄精研究相对较少。今后可结合市场需求和我国丰富的黄精资源，开展更多的黄精组织培养育苗研究，解决上述问题。
参考文献
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（责编：张宏民）
关键词：黄精;组织培养;种苗繁育;研究进展
中图分类号 S567.23 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）19-0015-03
Advance of Study on Tissue Culture Seedling Breeding Technology of Polygonati rhizoma
DONG Wei et al.
（Sesame Research Center of Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， China）
Abstract： The tissue culture of polygonatum Sibiricum can breed a large number of seedlings in a short time and solve the contradiction between supply and demand in the market of polygonatum sibiricum.In this paper， the advances in studies on the propagation of polygonatum Sibiricum by tissue culture were reviewed， including explant sterilization， adventitious bud induction from rhizomes， induction of seed germination， adventitious bud multiplication， rooting of tissue culture seedlings and so on.The aim is to provide a theoretical basis for the optimization and perfection of tissue culture and rapid propagation system of polygonatum Sibiricum.
Key words： Polygonati rhizome; Tissue culture and rapid propagation; Research progress
黃精（Polygonati rhizoma）为百合科植物滇黄精（Polygonatum kingianum Coll.et Hemsl.）、黄精（Polygonatum sibiricum Red.）或多花黄精（Polygonatum cyrtonema Hua）的干燥根茎[1]。黄精具有补气养阴、润肺、健脾、滋肾等功效，是一种临床上经常使用的中药。现代药理学研究表明，黄精能增强人体T细胞的作用，因而可以使人体增强免疫力，同时还能有效预防中老年疾病。黄精不仅有着良好的药用功效，其中含大量蛋白质和维生素还能被当做蔬菜日常食用。目前，市场上对黄精的需求旺盛，随着黄精野外资源变少，很多地区开始人工种植黄精。黄精种植方式主要有种子播种、根茎繁殖和组培繁殖3种[2-4]。其中，种子繁殖和根茎繁殖存在繁殖周期长、前期投入大等缺点，而组织培养技术能有效解决黄精种苗繁育难、繁育慢等问题。本文通过对黄精植物组织培养中外植体灭菌、不定芽诱导、不定芽增殖、组培苗生根的关键因素进行系统综述，旨在为黄精植物的组织培养快速繁殖技术提供参考。
1 黄精组培苗繁育技术研究进展
1.1 外植体灭菌 黄精植物组织培养大多数都是选择黄精根状茎作为外植体，也有用种子和嫩芽作为外植体的。根状茎由于表面附着泥土，可以先用软毛刷刷去表面泥土后，多菌灵预处理后，70%～75%酒精浸泡20～30s，再用0.1%～0.2% HgCl2溶液浸泡10～30min[5-10]，也可采用HgCl2溶液重复浸泡方式降低外植体长时间与消毒剂接触造成的伤害，污染可得到有效控制[6]。黄精种子表面光滑且种皮较厚，灭菌相对较容易。使用2%NaClO消毒15min后，再使用0.1%HgCl2消毒14min，是污染率较低且发芽率最高的消毒灭菌处理方式[11]。黄精顶芽采用75%酒精15s，10%NaClO 5min，污染率仅为4%左右，黄精地下根茎污染率一般都在20%以上。造成这种差异的原因主要是由于外植体不同导致的，根茎沾染泥土，杂菌较多[12]。
1.2 根状茎不定芽诱导 黄精根状茎为外植体，常用的不定芽诱导基本培养基为MS或1/2MS培养基，可选择的激素组合范围较广，一般采用较低浓度激素组合可顺利诱导出不定芽。1/2MS培养基添加1.0mg/LZT和0.2mg/LNAA诱导率可达87.9%，不定芽数2.99个[7];MS+TDZ1.0mg/L+NAA0.5mg/L+蔗糖30g/L诱导率43.3%，不定芽数4.62个[9];培养基MS+2.0mg/L6-BA+0.2mg/LNAA诱导不定芽，平均能诱导5.5个不定芽，诱导过程中也会出现不定根[13]，MS+6-BA2.0mg/L+KT1.0mg/L+NAA0.2mg/L+2，4-D0.5mg/L[14];以上培养基中都添加NAA，相反观点则在附加有2，4-D的诱导培养基上出现不定芽，并认为2，4-D比NAA更有利于多花黄精的不定芽诱导[15]。滇黄精变种大叶黄精地下根茎芽为外植体进行组培快繁体系的初步研究。结果显示：根茎芽最适宜的初代培养基为MS+6-BA0.5mg/L+NAA0.5mg/L，萌发率达35%，长势健壮[6];也有学者在黄精不定芽诱导中使用MS培养基单独添加4.0mg/L6-BA，分化率43%且芽苗健壮[16]。在此基础上又添加0.2mg/LNAA诱导出芽率高达88.0%[5]，添加低浓度NAA出芽率提高1倍的原因有可能是试验材料不同，一个为泰山野生黄精，另一个为三明野生黄精。 1.3 种子萌发诱导 滇黄精种子在不添加激素1/2MS培养基上萌发率即可达到78%，且生长正常，叶色浓绿[17]。多花黄精种子萌发建议成熟度70%的种子，此时种子内抑制胚萌发的ABA激素含量最低[18]，有利于解除种子休眠，培养基可选择MS培养基添加0.5mg/LBA，萌发率达61.33%[19]。MS添加1.5mg/L6-BA、0.2mg/LNAA和0.5mg/LGA3萌芽率为73%，在相同BA浓度基础上，GA3对萌发率的影响不大，但会将萌发时间由15d缩短到10d[20]。
1.4 不定芽增殖 黄精不定芽增殖培养中，常用激素为6-BA、KT、NAA、2，4-D等，细胞分裂素6-BA普遍添加并起重要作用[10]，添加浓度从1.0mg/L到4.0mg/L不等。多花黄精不定芽增殖中，在MS培养基中添加4.0mg/L的6-BA基础上，添加0.2mg/L 2，4-D增殖倍数可达10倍，6-BA、2，4-D、GA3组合更加有利于形成粗壮无根苗[15]。添加0.2mg/LNAA增殖率为5.67倍[18];1/2MS培养基中添加4.0mg/L6-BA和1.0mg/LIAA增值率为4.74倍[7];MS培养基中2.0mg/L6-BA和0.2mg/LNAA的组合增值率2.5，6-BA濃度超过2.0mg/L，继代苗长势弱小，不利于生根壮苗培养，达不到优质种苗要求[20]，1.0mg/L6-BA、0.5mg/LNAA和0.3mg/LIAA芽增殖系数3.2[21]，1.0mg/LBA、1.0mg/LKT和NAA0.3mg/L芽增殖率76.74%且诱导芽数为3.42个，较高浓度6-BA对黄精组培苗根有抑制作用，并能够促进芽分化，生长素2，4-D、NAA、IAA的添加促进不定芽生长。多花黄精最理想的芽分化诱导及增殖培养基为MS+6-BA1.0mg/L+GA30.2mg/L;最理想的生根培养基为MS+NAA0.3mg/L，生根率高达85%[11]。滇黄精增殖培养基为MS添加1.5mg/L6-BA和0.5mg/LNAA，健壮不定芽数3个以上[8]，并认为6-BA用量达到2mg/L以上时芽体较多、较细小，相反试验则是在MS添加4.0mg/L6-BA和0.2mg/LNAA，不定芽增殖系数达到3.85，叶色浓绿[17]，在培养条件基本相同情况下，6-BA用量差异较大，有可能是试验间的系统误差。滇黄精变种大叶黄精，不定芽分化增殖培养基为MS添加3.0mg/L6-BA和0.2mg/LNAA，平均不定芽诱导个数为4.33个[6]。以泰山野生黄精的地下根状茎芽和地上茎茎尖为试材进行组织培养。结果表明，生根培养基为改良1/2MS+0.5mg/LNAA+0.3～0.5g/L活性炭，生根率最高达55%。试管苗在适宜的环境条件下驯化炼苗，移栽成活率达90%[16]。
1.5 以叶片为外植体 以叶片为外植体建立的多花黄精组织培养快速繁殖技术体系，首先需要诱导愈伤组织，使用培养基为MS培养基添加蔗糖20g/L、3.0mg/L 6-BA和4.0mg/L NAA，诱导率最高为53.89%。愈伤组织增殖培养的最佳培养基为MS+6-BA 2.0mg/L+NAA 3.0mg/L+蔗糖20g/L，增殖倍数7.87，生长情况相对最好;丛生芽诱导培养的最佳培养基为MS+6-BA 2.0mg/L+NAA 4.0mg/L，出芽率最高为86.11%，生长情况最好，芽高最大为1.70cm[22]。有学者使用同一种培养基进行外植体愈伤组织诱导和不定芽分化，即为1/2MS培养基添加3mg/L 6-BA、0.5mg/L TDZ和0.2mg/L NAA[12]。
1.6 组培苗生根培养 生根培养多用1/2MS培养基作为基本培养基，也有用MS培养基[17]和1/4MS培养基[7]作为基本培养基的，碳源使用20～30g/L，激素大多添加0.4[12]、0.5[7，9，17]、0.8[13]或1.0mg/L[22-24]的细胞分裂素NAA，也有学者添加细胞分裂素IBA进行生根培养[15]，或者NAA和IBA同时使用[20]。添加活性炭[6，8，14]能够使根更加粗壮，苗更加健壮。丛生芽生根培养前经MS基础培养基添加1.0mg/L
6-BA、0.5mg/LTDZ和0.5mg/LNAA增殖培养一个周期，更有利于后期生根[9]。
2 讨论与展望
黄精外植体在组织培养过程中，不同的取材时间外植体内源激素含量存在差异，外植体内源激素也会影响植物组织的发生和形成。春季3—4月萌发能力和长势均较好[5，24]，但也有研究表明9—12月份取材外植体萌发率也很高[8]，究其原因，可能是由于黄精种类不同，一个是多花黄精，另一个是滇黄精。种子的预处理方式则是直接从冷库取出后灭菌磨去种皮发芽率较高，并且能缩短发芽时间[11]。
褐化是组培过程中常常遇到的问题之一，滇黄精块茎芽先经过75%乙醇处理30s消毒表面，再用NaClO 12min加HgCl2 8min消毒的抗褐化效果最好;选用1/2MS基本培养基能有效抑制褐化;低温环境（20℃）能进一步降低褐化的发生率[25]。随着黄精市场需求的日益扩大，传统黄精种苗繁育周期长，繁育系数低的问题日益凸显，目前已经有很多学者对黄精组织培养进行了较多的研究。黄精组织培养存在的问题包括：根状茎沾染泥土杂菌较多，灭菌较困难，污染率较高;丛生芽诱导率低，繁殖系数也在黄精组织培养中普遍存在;对多花黄精组织培养研究较多，而对滇黄精和黄精研究相对较少。今后可结合市场需求和我国丰富的黄精资源，开展更多的黄精组织培养育苗研究，解决上述问题。
参考文献
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（责编：张宏民）