山药组织培养研究进展

河北农业科学，２００９，１３（９）：５１—５３
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尧俊英，刘苏萌，冯昕，薛建平（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州４５０００２）
摘要：从外植体选择、植物生长调节剂使用、究的进展，并对今后的工作提出了建议。

关键词：山药；组织培养；研究进展
中图分类号：Ｑ９４３．１文献标识码：Ａ组织培养条件和褐化控制等方面，综述了近几年山药组织培养研文章编号：１００８．１６３ｌ（２００９）０９枷５１旬３
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山药（Ｄ洒∞瑚唧∞溉）是薯蓣科薯蓣属的攀缘性草本肉质根状块茎植物。

以其块茎和零余子入药，有“主治伤中，补虚赢，除寒热邪气，补中益气力，长肌肉。

久服耳聪目明，轻身不饥延年”等功能…；除药用外，还可食用，是营养丰富的蔬菜，为食药双跨品种旧。

药用山药以种植于河南省北部、山西省中南部的怀山药为代表，药用和滋补价值最高，因而成为许多中药的主要原料和重要的滋补食品。

当前生产上种植的山药缺乏综合性状优良的品种。

如太谷山药易感炭疽病和白涩病，减产幅度一般在１０％以上，病害重发年份，减产达５０％以上；铁棍山药被称为怀山药中的珍品，但产量较低ｐｏ。

随着医药卫生事业的发展，用药量不断增加，全国年需求量达１０１３１３万ｋｇＨ。

，且其产品畅销国内外，尤其是东南亚一带。

现在山药生产越来越受到重视，但由于山药长期营养繁殖，造成品种退化，产量降低，某些优良品种几乎濒临灭绝＂１。

因此，改善品质，提高产量，并使其优良品种迅速推广种植，已成为山药生产中亟待解决的１个重要问题。

而采用组织培养快繁技术，不仅能保持品种的优良特性，还可不受外界条件的影响，周年繁殖，在较短的时间内繁育出大批种苗ＭＪＪ。

因此，组织培养技术对山药繁殖具有很高的经济价值和广阔的市场前景¨一１。

从外植体选择、植物生长调节剂使用、组织培养条件和褐化控制等方面，对近几年山药组织培养的研究概况进行综述，并就今后相关研究提出一些建议。

收稿日期：２００９旬８旬８
基金项目：河南省科技攻关项目（０６２４０５００２１）
作者简介：尧俊英（１９８０一），女，河南安阳人，助教，硕士，从事植物细胞工程研究。

１外植体的选择
外植体是指从植物组织或器官上切割下来并用于组织培养的原始体小块。

目前组织培养已经获得成功的植物，外植体几乎包括了植物体的各个部位。

但是不同种类的植物以及同种植物不同的器官，对诱导条件的反应不同，有的部位诱导成功率高，而有的部位很难脱分化；有时，即使脱分化，再分化频率也很低，或者只分化出芽而不长根，或者只长根而不长芽¨ｏ。

因此，选择外植体是组织培养中非常重要的一环。

王红娟等¨驯认为，怀山药的茎蔓、块茎和零余子均能诱导出不定芽，从而获得无菌苗，这就为一年四季培养无菌苗提供了条件。

通过茎蔓形成零余子再生长成苗，变异率较低，有利于保持品种的稳定性；通过零余子或块茎脱分化后形成愈伤组织，再分化成幼苗，利用脱分化过程中的变异，选出优良植株，有利于加快育种步伐。

因此，为了保持品种的稳定性，宜选茎蔓作外植体；为了选育新品种，则宜选零余子和块茎作外植体，以达到预期的研究目标。

梁方刚等¨川认为怀山药不同外植体（叶片、茎段、零余子）均能诱导产生愈伤组织，但叶片、茎段的出愈率低于零余子（在ＫＴ２ｍｇ／Ｌ＋ＮＡＡ２ｍｇ／Ｌ和６．ＢＡ２ｍｇ／Ｌ＋ＮＡＡ２ｍｇ／Ｌ上，其出愈率高达１００％），而且叶片仅能分化出根而不能分化出苗，茎段成苗率也远远低于零余子，成苗速度也不及零余子速度快。

因此，怀山药外植体脱分化与再分化能力以零余子最强，茎段次之，叶片最弱。

可以说，零余子是研究怀山药脱分化和再分化的１个良好的培养系统。

南怀林等¨引研究了以山药茎尖为外植体诱导形成试管苗的情况，结果表明，用长０．３～２．０ｍｍ的茎尖培养时，成苗率与茎尖长度呈正相关；不同来源的茎尖，成苗率没太大区别，但以大
万方数据
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田茎尖形成的试管苗质量最好。

Ｍ．Ｔｏｒ等¨”研究了山药原生质体的培养，结果表明，在合适的培养条件下，山药生长早期叶片（长度＜１．０ｃｍ）可以诱导出生产量和存活力都较高的原生质体。

２植物生长调节剂的使用
在山药组织培养中，使用的生长素类有ＮＡＡ和２，４．Ｄ，细胞分裂素类有６－ＢＡ、ＫＴ、ＢＡＰ和２ｉｐ等哺１，但最常见的是将生长素ＮＡＡ和分裂素６－ＢＡ组合使用。

王红娟等【１引研究了激素配比对怀山药不同外植体诱导不定芽的影响，结果表明，茎蔓培养以ＭＳ＋６一ＢＡ１．０ｍｇ／Ｌ＋ＮＡＡ０，５ｍｇ／Ｌ培养基不定芽形成率最高，为３５．４８％；零余子培养以Ｍｓ＋６．ＢＡ２．０ｍｇ／Ｌ＋ＮＡＡ０．５ｍｇ／Ｌ培养基不定芽形成率最高，为１１．１１％；块茎培养以ＭＳ＋６－ＢＡ２．Ｏｍｇ／Ｌ＋ＮＡＡ０．５ｍｇ／Ｌ培养基不定芽形成率最高，为２５．８６％。

李明军等¨４１认为，在愈伤组织诱导过程中，在没有或单独使用１种激素的培养基上均不能诱导愈伤组织的形成，而细胞分裂素和生长素二者配合使用则可以诱导形成愈伤组织。

植物激素种类、浓度和配比不同，出愈率也不同，这说明植物激素按一定比例进行组合是诱导愈伤组织形成的关键因子。

南怀林等¨２ｏ认为在不含任何生长调节剂的Ｍｓ培养基上，茎尖的成苗率较低，有些茎尖虽然能形成小绿点，但生长速度极慢，最终不能再生成功；６．ＢＡ和ＮＡＡ浓度相同的条件下，加入ＧＡ，可使茎尖生长加快，且成苗率提高。

唐君等¨副研究了几种细胞分裂素对怀山药离体快繁的影响。

结果表明，ＫＴ、ＢＡＰ和２ｉｐ对怀山药的２个品种淮山药和凤山药腋芽诱导培养的效果各有不同，但尤以ＢＡＰ的影响效果显著，ＢＡＰ抑制怀山药腋芽生长，而促进凤山药形成从生芽，这可能是不同基因型怀山药腋芽的内源激素水平存在一定差异。

一般认为器官分化的倾向是取决于内源细胞分裂素（ＣＫ）和生长素的平衡，由于植物的外植体中原有的内源激素种类和浓度不同，为达到这种平衡，需要补加的激素种类及浓度也就不同。

这一结果也说明怀山药腋芽诱导培养及植株再生，受品种基因型和培养基中激素配比双重因素的制约，品种间对外源激素有较强的选择性。

３培养条件的影响
培养条件是组培试验成败的关键因素。

因为山药的生长要求温暖气候，２５—２８℃为生长最适宜温度，所以培养室温度一般为２５℃，模拟其生长的最适温度，结果表明在该温度下组培苗生长良好。

山药组织培养受光暗条件影响较大，不同外植体在光、暗条件下愈伤组织的诱导情况不同。

李明军等¨刮认为，在暗处有利于零余子的诱导，而在光下则有利于叶片的诱导。

对零余子和叶片来说，光下褐化严重，而在暗处则褐化较轻或无褐化。

作者在研究中也发现，在黑暗与光照条件下，块茎愈伤组织的诱导率有明显区别，黑暗条件下的诱导率高于光照条件下的诱导率。

同时，研究中还发现黑暗条件下外植体褐化较轻，这可能是因为在组织培养中光能促进外植体中酚的氧化¨引，产生更多的酚类物质，从而使褐化更加严重。

这充分说明光暗条件不但影响了培养物的生长速度，而且影响了其形态建成。

４褐化的控制
褐化是指在植物组织培养过程中，由培养材料向培养基中释放褐色物质，以致培养基逐渐变成褐色，培养材料也随之进一步变褐而死亡的现象。

由于组织中多酚氧化酶被激活，使细胞中的代谢发生变化，酚类化合物被氧化后产生醌类化合物，这类物质呈棕色，它们会逐步扩散到培养基中，抑制其他酶的活性，毒害整个外植体组织，导致组织代谢紊乱，生长受阻，最终逐渐死亡。

褐化在植物组织培养过程中普遍存在，对诱导外植体的脱分化和再分化产生重大影响，以至对一些植物组织培养能否取得成功起到决定性作用Ⅲ－。

在山药的组织培养过程中，常出现褐化现象，影响培养物的生长发育，导致培养物部分组织死亡，甚至整个培养物死亡。

山药化学成分分析结果表明，叶片组织中含有大量的酚类及蒽醌类物质。

克服或减轻褐化的方法很多，如选择生长发育旺盛的培养物，其褐化程度明显小于生长发育弱的；在培养基中加抗坏血酸和活性炭、抗氧化剂，如聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）、复合氨基酸、水解酶蛋白等；适时切除培养物的褐化部分；适时转接，提高转接次数，随继代次数增多，使褐化逐渐减轻以至不影响组织生长和芽分化ｍ１。

还有人认为，可以通过降低培养温度和光照强度加以解决。

当然，影响褐变的因素很多，如外植体的生理状态、基因型、培养基成分、培养条件等也会影响褐变的发生，所以在取材时，为了防止褐变的发生，要考虑来自多方面因素的影响。

５小结与展望
山药组织培养是解决山药种苗来源的１个新途径，可以解决山药繁殖系数低以及长期营养繁殖所造成的病毒病和品质退化等问题，也是实现山药产业化生产的基础。

虽然目前多数山药品种的组织培养已获得成功，但对这些品种的外植体选择、培养基设计、植物生长调节物质和培养条件的控制等方面，还有待进一步研究，以提高山药的繁殖率和存活率。

另一方面，山药的组织培养还仅限于试验研究和小规模生产，需要探索组织培养条件的控制，实现山药种苗生产工厂化、自动化，才能满足产业化需求。

最后，还应把山药的组织培养与基因工程、细胞工程结合起来，以创造新的山药品种，改善山药产品质量。

万方数据
第９期尧俊英等：山药组织培养研究进展・５３・
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（６）加强农田水利应用基础研究。

土壤水与作物关系问题的研究是农田水利研究的基础，今后的研究应从均质走向非均质，从点的研究走向面（或区域）的研究，从理论研究推进到应用研究。

土壤水运移机理研究应重点放在优先流、土壤水参数的测定和确定、土壤水参数的空间变异性、土壤水分运动的随机模型等几个方面。

应加强灌排自动化、ＧＩＳ、ＧＰｓ、ＲＳ、水情自动测报系统等技术的研究。

水平畦田灌、波涌灌溉、地下滴灌、控制性分根交替灌溉是新发展起来的节水灌溉新技术，应进一步开展其节水增产的机理研究。

（７）从宏观上在全国范围内研究节水农业发展的规模、类型、标准、潜力、效益和政策等问题，为决策提供系统的科学依据。

各种节水农业措施都有其一定的适用范围，应根据当地的自然条件、社会经济情况而定。

（８）制定我国节水农业指标体系。

当前我国大规模发展节水农业的计划正在起动，为指导全国节水农业的健康发展，保证节水农业工程的质量，制定我国节水农业指标体系是当务之急。

（９）工程节水技术与非工程节水技术相结合，形成高度集成的综合节水技术体系是当前节水农业技术发展的方向，也是许多国家研究的热点。

２方面的技术措施相互配合、相互补充，形成覆盖从水源治理，经输水、配水，到作物吸收利用并转化为最终收获物的整个水分利用过程的节水技术体系，才能最大限度地提高水的利用率及利用效率。

（１０）将发展节水农业的全过程纳入产业化的轨道。

即实行规模生产、企业化治理，将发展节水农业的全过程纳入产业化的轨道，按市场经济的规律来发展，促进我国节水农业设备生产上档次、上规模、增效益，确保２１世纪中国农业的可持续发展。

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万方数据。