药用植物黄精人工繁殖技术研究进展[1]

药用植物黄精人工繁殖技术研究进展[1]

瞿云苹，郭盛磊，梁静茹，石善凯，梁依依，徐艺萌，丁常宏*

（黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

摘要：黄精具有较高的药用价值、食用价值和经济价值，近年来需求量不断增加，野生黄精的产量难以满足市场需求,所以人工种植黄精成为解决这一矛盾的有力手段。黄精的种子具有休眠性且发芽率低，是黄精人工种植仍面临的技术难题。基于此，本文对黄精的繁殖技术、黄精种子休眠的破除方法等方面的研究成果进行综述，通过分析，探讨了各种繁殖方法的优势和不足，比较了破除种子休眠的方法，为建立更加高效的黄精繁殖技术体系提供了理论基础和基本方法。

关键词：黄精；繁殖技术；休眠破除技术

随着研究的不断开展，人们对黄精有了更深入的认识和了解，其药用价值日益凸显[1]。近年来，黄精的市场需求急剧上升，买卖价格逐年攀升，导致野生黄精被大量的采挖，自然环境遭受迫害，黄精的产量也在无序的开采下逐渐下降。目前解决野生药材供给不足最好的方法就是人工种植，现阶段人们已经在保证黄精药用价值的前提下开展了其高效种植的研究。本文对近年来黄精人工栽培技术形成的研究成果进行了归纳总结，以期为黄精的资源保护和产业发展提供一定的参考。

1 黄精发展历史

1.1 黄精概述

黄精（Polygonatum sibiricum）是我国历史悠久的常用中药材，在国内主要分布在黑龙江、吉林、辽宁等地区，朝鲜、蒙古和苏联西伯利亚等国外地区也有分布[2]。黄精最早记载在《名医别录》当中，食之性味甘甜、爽口，具有治疗脾胃虚弱、体倦乏力等多种功效，其根茎含有糖分、脂肪、蛋白质等多种营养成分，可生食和炖服[3-4]。黄精一般生长在林下、灌丛和山坡阴处等地区，海拔约800-2800m。野生黄精高约50-90cm，人工种植可高达2m，花期5-6月。

1.2 种植历史

黄精种植技术早在《本草纲目（明1552）》中就有详细记载[5]，直至现代,黄精栽培和研究仍然集中在根茎繁殖、种子繁殖、林下栽培等方面。建国前，主要以药用和食用为主；建国后，由于黄精的药用需求量增加，政府通过商业化的种植模式以满足黄精供给，1970年后，一些农户开始种植部分黄精解决温饱问题。2000年后，黄精种植专业户不断增多，种植规模也因此逐渐增大。

1.3 发展现状

由于无序采挖，现在野生黄精供给量已较小，因此，目前市场上买卖的主要为人工种植的黄精。黄精的人工种植主要集中在湖南、云南和贵州三个省份，三个地区黄精种植总面积占全国的较大比例，至目前分别达4667hm2，10900hm2，3629.4hm2。黄精的加工和销售则主要集中在安徽、湖南等地，这些省份先后成立了可以进行黄精种子培育、产品研发等技术的研究机构。

2 黄精繁殖技术

2.1 繁殖方式

2.1.1 黄精的无性繁殖

黄精的无性繁殖技术主要有传统根茎繁殖和现代的组织培养两种方式[6]。根茎繁殖采用生长2年及以上健康植株的块茎幼嫩部位栽种。由于组织培养是一种可以克服季节因素的栽培方式，可以满足植物反季节生产和工厂化生产的需求，因此对黄精组织培养技术的研究逐渐增多，其外植体多选用带芽的根茎，也可选用地上部分的幼嫩茎、叶片和种子。

这两种无性繁殖技术尽管可以大量并快速繁殖黄精，保持其优良性状，但是这些繁殖方式成本较高，品种容易退化，影响药材的产量与质量，不利于大面积推广。

2.1.2 黄精的有性繁殖

黄精的有性繁殖即种子繁殖。选择生长3-4年且发育健壮的植株，在8-9月采摘其成熟的果实进行密封收集种子。层积等提高黄精种子发芽率的技术处理后，沙质壤苗床上开行距约15cm，深3-5cm的种沟，种子浸水吸胀12h后撒播入沟内盖2-3cm厚度的火烧土，按时浇水并覆碎秸秆以控制土壤湿度，苗高6-10cm时适度间苗，必要时搭遮阳网遮阴，1年后移栽。

黄精种子具有发芽率低和出苗率低、休眠等特征，种子繁殖有一定的困难，但是与黄精无性繁殖相比，其有性繁殖成本更低、更易操作，能更好的发挥黄精的经济价值，因此黄精的有性繁殖技术也是近年来科研人员关注的重点。

2.2 黄精繁殖的影响因素

黄精繁殖受土壤肥力、病虫草害、种子繁殖力等因素影响。培育阶段可以分为种子培育阶段和种植阶段，从当前情况来看，种子培育是黄精繁殖的关键，也是黄精人工种植技术目前的难点。要提高种植效率、增大种植规模，最可行的方式是在有性繁殖上取得突破。而有性繁殖又受黄精种子休眠等因素影响，因此，目前关于黄精种子休眠方面开展了一系列相关研究。刘佳等[7]研究发现黄精种子休眠是综合性因素导致的，包括种子结构、内源抑制物等。安瑞朋[8]对黄精种子休眠的破除方法进行了研究，指出破除其种子休眠的方法可分为五类，并通过实验得出高温层积最有利于黄精种子萌发。

3 黄精种子休眠的原因

3.1 种胚对黄精种子休眠的影响

种胚休眠是较为常见的休眠方式，需要一定的技术手段促进黄精种子生理后熟才能具有萌发的能力。张玉翠

[9]的研究表明黄精种子休眠的主要原因是黄精的种胚存在形态后熟，黄精的种子虽然已经离开母体，但是种胚发育不成熟，播种后无法在短期内萌发或无法萌发。所以黄精种子在种植前，需要通过层积等方式处理才能萌发。

3.2 种皮对黄精种子休眠的影响

种皮休眠有物理性种皮休眠、机械性种皮休眠和化学性种皮休眠等三种休眠方式[10]。物理性种皮休眠一般指由于种胚外围的包裹物质太过致密，使外面物质无法顺利进入种子内部，种胚缺乏萌发所必需物质，抑制萌发的物质无法通过种皮快速排出，导致种子处于休眠状态。机械性种皮休眠是黄精种皮过于坚硬，种胚具有萌发的能力，但胚芽和胚根无法穿透种壳，形成休眠。化学性种皮休眠是种皮或胚乳内含有抑制萌发的醛类、酚类等化学物质，导致种子萌发受到影响，胚生理休眠。一些针对黄精种子的细胞、种皮等的研究结果表明，黄精种皮中含有木质化的细胞，胚乳结构致密而导致种子吸水较慢，种子萌发受到较大影响，产生一定的休眠期。

4 黄精种子休眠破除的方法及优势

4.1 物理方法

黄精种子休眠破除的物理处理方法较多，常见的有机械处理、种子提前采收、温水浸泡、发酵处理、层积处理等，这些处理方法对黄精萌发的提升率略有差距。

4.1.1 机械处理

机械处理方式是通过破坏种皮、切除部分胚乳等方式来提高种子萌芽率，同时能够在一定程度上缩短发芽时间，1-4天即可发芽且萌发率达到67%。黄精种子可以采取切除部分种皮和大量胚乳的方式能够减轻种子萌发的机械障碍，且少量胚乳所含有的淀粉等种子萌发的营养物质足以满足种子萌发需求[11]。王剑龙的研究也指出，超声20分钟可以提高黄精种子的萌发率，使种子的萌发率提高到85.71%[12]。

4.1.2 种子提前采收

种子提前采收一般是针对采收后能够使用后熟技术的种子，且种子未成熟时休眠性较低。黄精种子在未成熟时休眠性较低，易于后熟技术操作。目前黄精种子的适宜采收期为八月中旬，而且中、下部种子成熟度和质量优于上部，黄精种子提早采收能较好地阻止种子内抑制物质的形成，降低种子内萌发抑制物的含量，从而在成熟技术处理后，能够提高黄精种子的发芽率并缩短发芽时间。

4.1.3 温水浸种处理

温水浸泡处理方式是黄精种子萌发率最高的机械处理方法，萌发率可高达93.33%。因为黄精种子在经温水浸泡后，其中酶的活性得到较大的提高，种子内物质代谢速度加快，抑制萌发的物质被分解，从而提高了萌发率，浸泡水温最佳为40℃[13]。

4.1.4 发酵处理

新采收的果实装入封闭的桶内25天后用清水揉搓淘洗种子，自然风干后25℃温水浸种3天，发芽率可达到85.71%，大大提高了黄精种子的萌发率[14]。

4.1.5 层积处理

层积处理使黄精种子在适宜的温度、湿度等条件下完成了一系列的生理变化和后熟过程，降低乃至消除了种子萌发抑制物，提高了酶的活性，同时也降低了种胚对脱落酸的敏感度，解除了种子休眠。研究表明黄精种子经过25℃恒温层积发芽率达到87.33%，经过30℃/20℃变温层积发芽率达到70%。这两种层积方法显著提高了黄精种子的萌发率，恒温层积的效果是显而易见的[15]。

4.2 化学方法处理

4.2.1 化学试剂处理

化学试剂处理可以较好地改变种皮结构，提高种皮的透气性和透水性，易于物质交换的进行，提高了种子的萌发率。经研究发现13.8mg/L的水杨酸、1.0g/L的壳聚糖和0.005mg/L的油菜素内酯浸种24小时可以促进黄精种子的萌发，使黄精种子发芽率分别达到84.44%、91.11%和91.11%[13]。

4.2.2 激素处理

植物激素处理可以打破一些植物种子的休眠，一些特定的激素可以诱导产生水解酶，将种子中的贮藏物质从大分子水解为小分子，成为胚可以直接利用的营养。通过研究发现150mg/L的GA3和100mg/L的6-BA浸种24小时可以显著提高黄精种子的萌发率，萌发率分别为91.11%和84.44%[13]。

4.3 综合方法处理

综合处理方法结合物理处理法和化学处理法的优势，高效的提高了黄精种子萌发率并缩短了种子萌发时间。如采用10mg/L的赤霉素对黄精种子进行浸泡3小时，4℃砂藏层积处理98天极大的提高了种子的萌发率，有助于黄精种子打破休眠状态[16]。

5 展望

随着时代的变化，现代医疗模式已从治疗为主逐渐转向预防与治疗相结合，因此一些具有预防和保健功能的中药越来越受到青睐。黄精作为一味历史悠久的药食同源的中药，需求量巨大。人工种植既保护野生生态环境，又满足人类大健康事业的要求。

人工种植的关键在于种植技术的突破，以便于以较低的成本推进规模化种植，满足市场需求。可以加强对黄精的遗传基因研究，找到黄精繁殖的关键基因，同时结合更有效的物理和化学处理方法，高效地进行黄精种植，保证其药理性质和食用价值。也可利用黄精内生菌打破黄精种子休眠来促进黄精种子在短期内萌发。黄精种子繁殖技术的突破，将会为实际生产带来巨大收益，在带动黄精产业更好发展同时，推进我国中药种植业高质量发展。

参考文献：

[1]中国科学院植物志委员会.中国植物志:第五十四卷[M].北京:科学出版社,1978:78.

[2]国家药典委员会.中华人民共和国药典:一部[S].中国医药科技出版社,2020:319-320.

[3]李亚霖,周芳,曾婷,等.药用黄精化学成分与活性研究进展[J].中医药导报,2019,25(05):86-89.

[4]仉劲,李国清,李景宇,等.泰山黄精栽培研究进展[J].山东林业科技,2021,51(01):87-91.

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[8]安瑞朋.中药材黄精种子萌发条件与休眠机制探究[D].河北农业大学,2020.

[9]张玉翠.黄精种子的萌发特性及生理研究[D].西安,西北农林科技大学,2011.

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[13]朱伍凤.药用植物黄精繁殖技术探究[D].西北农林科技大学,2013.

[14]李勇刚.黄精生物学特性及种子休眠特性的研究[D].西北农林科技大学,2009.

[15]安瑞朋,王冬梅,祁建军,等.温度层积对黄精种子萌发及出苗的影响[J].华北农学报,2020,35(S1):220-226.

[16]薛晨阳.黄精种子萌发及组织培养体系的建立[D].吉林农业大学,2020.

[1] 【基金项目】黑龙江省自然科学基金联合引导项目（LH2020H093），2021年度黑龙江中医药大学大学生科技创新项目（2021-17），2021年黑龙江中医药大学大学生创新创业训练计划项目（X202110228001) ，

【通讯作者】丁常宏，教授，研究方向：中药资源学；Tel:(0451)51065796, E-mail：598808726@qq.com

【第一作者】 瞿云苹，在读本科生，