半夏快速繁殖技术的研究进展

花卉中药材快繁技术与生产课程论文半夏快速繁殖技术的研究进展院系：生命科技学院班级：生物103班：邢锋学号：半夏快速繁殖技术的研究进展摘要：现阶段，药用植物的研究发展快速，组织培养作为一个有效的技术手段可以解决草药稀缺、次级代产物过少的问题，能够显著推动药用植物的发展。

半夏是一种常用中药材，其相关的医药产业快速发展，导致野生资源储量急剧减少。

半夏种源缺乏，种质退化是半夏无法形成规模化种植的原因。

本文就对半夏在快繁领域的研究现状，发展趋势，存在问题等进行初步探讨。

关键词：半夏、快速繁殖、研究现状、问题引言：半夏Pinellia ternate(Thunb.)Breit.是天南星科半夏属多年生草本植物，主要分布于中东、华北以及长江流域，为中国传统常用药材。

半夏具有燥湿化痰、降逆止呕、消肿散结、抗早孕、抗肿瘤、护肝等功效，在196个处方中出现频率居于第22位，应用十分广泛，具有重要药用价值道。

自然条件下，半夏生长于溪水旁、田间杂草或林木灌丛之中，主要靠珠芽、块茎进行无性繁殖，繁殖系数低；另外，由于耕作制度的改革，尤其是旱改水和水旱轮作制的实行以及化学除草剂的使用，半夏野生资源遭到严重侵蚀，另一方面由于种源缺乏、种质退化及病虫害等原因至今尚未形成规模化种植，导致半夏资源的严重匮乏，成为以半夏为原料的医药产品做大做强的瓶颈。

随着生物技术的发展，植物组织培养技术日臻成熟，目前已在多种园林、园艺及药用植物上取得应用。

由于半夏本身较高的市场价值，科研人员针对其快速繁殖与培养体系的建立方面展开了大量研究，并取得一系列成果，同时也存在一些亟待解决的问题。

为此我以近年来有关文献资料为据，对半夏组织培养和快速繁殖技术方面进行综述，并就存在的问题进行初步探讨。

1 半夏的组织培养研究进展半夏组织培养报道始于1982年的《中国植物生理学会第三次全国会议论文摘要汇编》。

1983年，任家惠利用半夏试管苗叶片、叶柄诱导出小植株。

同年，日本的Shoyama通过块茎培养也获得成功。

自此，国外专家展开了半夏的组织培养研究。

近十年来许多学者围绕于此做了大量工作，并在下述几方面取中国移动农信通得了一定进展。

1．1 培养条件培养基大多采用MS型琼脂浓度0．6％～0．8％(有或无)；蔗糖浓度2％～3％；pH 5．8～6.0；培养温度22～30℃，以25℃左右居多；湿度70％～80％；光照强度1 500～2 000 Ix，日光灯和白炽灯均可，光照时间10～12 h，也有用自然散光的。

一般来说，诱导愈伤组织，室散光下效果较好，而在分化苗期间，光的作用比较明显。

外植体块茎、叶片、叶柄、珠芽均有。

1．2 研究成果运用叶片和叶柄作为外植体，任家惠在国最早进行了半夏组织培养的研究工作，经2个月的时间，由愈伤组织得到大量完整的植株；与此同时，日本Shoyama 通过块茎培养，也获得了成功；朱鹏飞则把外植体的围扩大到了珠芽；何奕昆在研究了半夏离体培养中小块茎的形态发生特点之后，用它制作了人工种子，并实现了半夏的茎尖培养。

利用半夏原生质体也可再生出植株。

宋佩伦、夏海武、曾令波等分别研究了半夏组织培养过程中各激素的种类、浓度不同对愈伤组织的诱导及其分化的影响，得到一些共识：诱导半夏愈伤组织的成和器官分化，单一使用生长素和细胞分裂素效果都不好，需二者适当搭配；生长素对愈伤组织形成起决定作用，2，4一D 的作用比NAA显著，但适宜于较低浓度(0．5～2．0 mg·L )，与Okazawa愈伤组织进一步发育为外源激素所促进，过高时则有抑制作用”的结论相符。

细胞分裂素诱导愈伤组织能力较弱；生长素诱导根的生成，细胞分裂素特别是高浓度时抑制根的生长。

生长素浓度高时抑制芽的形成，细胞分裂素特别是6-BA促进芽的分化，但浓度不宜过高，满足Skoog等提出的根芽分化理论。

与其他植物一样，半夏组织培养过程中植株再生的途径有2种：①器官发生途径：分直接发生和间接发生。

直接发生途径即从外植体直接分化出器官，见朱忠荣等“叶柄和块茎切块在培养过程中不出现明显的愈伤组织，而是直接从外植体表面产生多个球状体，然后由球状体上方长绿芽下方长出根；光胜等“块茎、珠芽经2～3周可长出许多圆形粒状物，该过程无明显的脱分化组织”以及何奕昆等“叶柄在分化培养基上可直接产生小块茎或小鳞茎。

进而分化出完整植株”。

而较常见的是通过愈伤组织的间接发生途径。

在愈伤组织形成以后，视情况，可转移到分化培养基进一步分化出根和芽，也可原培养基上分化，即通常所说的一次性成苗，在半夏一次性成苗过程中愈伤组织分的顺序总是先根后芽，且与激素配比情况和外植体类型关系不大；②胚状途经：也分为直接发生间接生途径，这方面的研究较少。

与固体培养相比，液体振荡培养条件下，组织生长快，球状体及根形成的时间均大大提前，每个外植体再生小植株数目明显增加，从接种到出瓶移栽所需的时间也大大减少。

1.3半夏人工种子的研究人工种子，就是将细胞培养中形成的体细胞胚或不定芽包裹在能提供养分的胶囊中，再在胶囊外包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜，造成一种类似于天然种子的结构。

人工种子可在一定的条件下萌发生长并形成完整植株，为生产实践提供方便，同时也是种质资源保存的重要手段之一。

植物人工种子的研制，是当前生物技术研究中活跃的领域之一。

中国在“七五”期间开始对胡萝卜、芹菜、西洋参、黄连、苜蓿、云杉、番木瓜等十几种材料进行了人工种子的系统研究。

其中胡萝卜、黄连、苜蓿、甘薯已得到大量体细胞，制作的人工种子在无菌条件下可以转换成苗。

2001年，遗传与发育生物学研究所研制出一种新的以罐式培养为核心的方法，进行马铃薯脱毒微型薯人工种子的生产。

实验结果表明该技术较常规法生产效率提高5倍，生产成本降低l/2，脱毒种薯较常规种薯增产40%以上，有较大的经济和社会效益。

半夏植株矮小，栽培密度大，如用试管苗移栽工作量很大，由此推动了半夏人工种子的研制。

1997年，何弈昆等用4%海藻酸钠包埋直径为2～3 mm半夏组织培养的再生小块茎制成人工种子，无菌条件下萌发率可达70%。

人工种皮添加适当激素可促进萌发，适当的脱水有利于人工种子的贮藏。

1998年，锋以半夏珠芽生长的茎尖诱导出小块茎并制成人工种子，成苗率98.4%；人工种子苗块茎产量是栽培苗的2.02倍，是试管苗的1.33倍，生物碱含量是栽培苗的1.62倍，是试管苗的1.12倍，是野生苗的1.17倍。

2000年以后，薛建平等进行了半夏人工种子制作技术及贮藏技术的研究，发现以3%海藻酸钠并附加部分壳聚糖为种皮基质，添加适量的GA3、苯甲酸钠、多菌灵及钴、铜、镍等微量元素制得的复合型人工种皮可获得较高的萌发率，并且在4℃下贮藏时间延长至30天。

对半夏人工种子技术的探索除了上个世纪九十年代进行了部分相关工作，近几年的研究报道较少，目前仍存在贮存时间短、萌发率较低及易感染病菌腐烂等问题，相关研究亟待开展。

与天然种子相比，人工种子具有许多显著优势：首先人工种子可以工厂化生产和贮存，具有增殖快、占地少、周期短的特点；一旦获得优良基因，可利用人工种子进行保存并多年使用，省去复杂繁琐的育种程序；在种皮制作过程中可添加各种生长调节剂、杀菌剂、除草剂、肥料等，使萌发后的种苗健康成长并避免病虫感染；保证种子出苗整齐，成熟一致，利于管理和收获等等。

这种高效快速的繁殖方式可以在短时间获得大量优质种源，即使长时间生产也不会导致种质退化；而工厂化的生产可以降低人工种子的成本，从而提高其市场竞争力，为农民带来可观的经济效益。

随着技术的不断进步及生产规模的扩大，可以说人工种子将是解决半夏资源匮乏的首选办法之一，甚至引发一场农业技术的革命，为其他药用植物及作物生产提供广阔的发展空间天。

2 存在的主要问题2.1 污染一是自身带菌造成的污染。

半夏栽培时本身的病虫害很严重，在建立快繁体系过程中因为半夏本身带菌导致的污染约占8O﹪，有的甚至达到100﹪。

1997年4月经省农业科学院植物保护研究所对采集的西和县半夏病样进行镜检和分离，直接镜检半腐烂和腐烂块茎，见大量腐生线虫、少量寄生线虫、害螨、根蛆及大量镰刀菌小孢子，携带寄生线虫、害螨和根蛆的块茎占所镜检块茎的78．3 ﹪；采用常规分离方法共分得真菌菌株28个，包括镰刀菌、丝核菌、青霉菌、炭疽菌和交链孢菌等。

这些病虫害不但导致了半夏根腐病的严重发生，造成减产甚至绝收，而且给组培工作造成了严重的影响。

二是人为因素导致的污染。

这种污染主要包括培养基灭菌不彻底；镊子、剪刀、无菌水等消毒不严格；人工操作没有严格按照操作规程进行等。

人为因素造成的污染表现为污染类型一致，污染时间同步，而其原因往往是因为某个环节操作错误而导致全部污染。

2.2 退化随着继代次数的增加不但会造成生菌的污染，而且会导致组培苗严重退化。

主要表现是：产生大量的非胚性愈伤组织、玻璃化、褐化等，幼苗容易发黄、苗弱、分化率低等。

如果将非胚性愈伤、玻璃化、褐化的愈伤组织转接，会严重降低试管苗的分化率甚至导致污染。

2.3 倒苗试管苗在移栽过程中，因其特别细嫩娇弱，成型的小块茎颗粒不多，如果操作不当极易造成倒苗，严重影响工厂化生产中小球茎的产出期限和产量，造成资源浪费和运作成本的增加。

2.4 病虫害严重半夏移栽到大田后易受病虫为害。

大田病害主要以茎腐病、缩叶病为主。

茎腐病多在高温多湿季节发生，危害地下块茎，造成腐烂，随即地上部分枯黄倒苗死亡。

缩叶病是由病毒引起的一种病害，多在夏季发生，发病后小叶皱缩扭曲，植株变矮、畸形。

虫害主要有蚜虫、菜青虫、红天蛾等，对半夏的危害仅次于病害。

这些病虫害给组培块茎和大田原种繁殖造成了很大的障碍，如果采取的防治措施不得当，将给以后的扩繁环节造成严重的影响。

2.5两种来源小块茎的结构差何奕昆认为无论从愈伤组织还是从外植体直接形成植株，都是通过小块茎途径完成的并对小块茎的形态建成进行了阐述。

另外，从愈伤组织得来的小块茎比从外植体直接得到的小块茎分化出根和芽的时间较短，这表明两种来源的小块茎结构上存在差异。

3 半夏在药用方面的发展趋势中药是祖国传统医药的宝库，在世界围得到了普遍认可，特别是在抗癌、抗病毒方面具有独特优势。

市场对中药的需求量与日俱增。

但是，天然药物资源面临着严重的枯竭问题，大面积无计划的采挖，破坏自然环境，使一些药用植物濒危灭绝。

《中国植物红皮书》中收载398种濒危植物，其中药用植物168种，占42%。

这说明，药用植物资源短缺已经成为限制中草药发展的主要因素。

因此，植物组织培养技术就显得非常重要，能够利用药用植物大规模繁殖，提取有效药用成分。

目前通过各种培养物中产生的药用成分已600多种，其中40多种化合物在数量上超过或等于原植物中的含量。

然而，药用植物组培研究仍存在许多问题，如有的单子叶植物和裸子植物发根难以诱导，生产转化系统相对独立，没有模式系统，高产细胞系稳定性差。