全 文 ：ｓｐｈｅｒｅｓａｎｄｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔｈｉｓｎｅｗｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｎｅｗｄｏｓａｇｅｆｏｒｍｓｆｏｒｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ
Ｃｈｉｎｅｓｅｍｅｄｉｃｉｎｅ（ＴＣＭ）．ＴＣＭｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｃａｎｐｅｒｆｏｒｍｓｅｖｅｒａｌｓｏｕｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｗｈｉｃｈａｒｅｃｕｒｅｎｔｌｙｕｎａｖａｉｌａｂｌｅ
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［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅｍｅｄｉｃｉｎｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ；ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ ［责任编辑 鲍 雷］
植物溶液培养及其在药用植物研究中的应用展望
曾 燕，郭兰萍，黄璐琦，孙宇章
（中国中医科学院 中药研究所，北京 １００７００）
［摘要］ 介绍了植物溶液培养的原理、方法，列举了溶液培养在农业、林业领域的研究实例，分析了运用溶液
培养法研究元素及环境胁迫影响药用植物生理、药用植物激素生理效应及其快繁、化感作用方面的可行性与优势。
指出溶液培养法将在药用植物研究中得以广泛应用。
［关键词］ 溶液培养；药用植物；应用展望
［中图分类号］Ｓ５６７ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００１５３０２（２００７）０５０３７４０３
［收稿日期］ ２００６０２０９
［基金项目］ 国家自然科学基金项目（３０６７２６１６）；国家重点基础
研究发展计划（２００６ＣＢ５０４７００）；国家科技支撑计划（２００６０３８０７７０２８）
［通讯作者］ 黄璐琦，Ｔｅｌ：（０１０）６４０１４４１１２９５５，Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｎ
ｇｌｕｑｉ＠２６３．ｎｅｔ
溶液培养又称水培，即不用固体基质（介质），将植物直
接种在营养液中的一种无土栽培方式，是最早得到应用的一
种无土栽培。至今仍然是植物生理学研究的一种重要手段。
早在１９世纪６０年代，德国科学家萨克斯就进行了溶液培养
试验。２０世纪３０年代末，美国科学家杰瑞克将这一技术应
用到农作物生产中并且获得了成功，为这一技术在农业生产
上的应用奠定了基础。
目前世界上已有许多国家把溶液培养应用到生产上，我
国有些单位已将这些方法应用于水稻育苗、花卉栽培和蔬菜
生产［１１０］。同时，应用溶液培养法对植物生长、发育等生理
方面进行研究已成为一大热点。这对于引入新方法对药用
植物进行研究是一大借鉴。
１ 溶液培养的原理
只要满足植物正常生长发育的要求（光、温、水、气、必需
元素），植物就可以在水中生长。溶液培养技术的关键是充
分提供植物的根系所需的氧和营养，溶液培养可以有效地控
制提供给植物的矿质元素的种类和数量，它可以使离子浓度
始终处于相对平衡状态，把必需矿质元素配制成培养液培养
植物，并以营养液循环流动、充氧等方法对植物进行供养。
２ 溶液培养的方法
２．１ 器材
培养罐、通气设备（鱼泵或无油气泵）、ｐＨ计、黑纸、贮
液瓶、量筒、移液管、海棉或棉花等。
２．２ 营养液
营养液是无土栽培的核心部分，它是将含有各种植物必
需营养元素的化合物溶解于水中所配制而成的溶液。至今
为止已研究出了２００多种营养液配方，其中以Ｈｏａｇｌａｎｄ研究
的营养液配方最为常用，以该配方为基础，稍加调整就可演
变形成许多的营养液配方。
２．３ 方法与步骤
２．３．１ 准备工作 幼苗准备：种子用漂白粉溶液灭菌０５
ｈ，用灭菌水洗数次，然后放在干净的湿石英砂中发芽，加以
蒸馏水培养长至一定高度。选择生长势相同的植株进行实
验。容器准备：选择相同的培养罐，培养罐的罐盖上要有孔，
大孔供插放植株，小孔供安放通气管，通气管头上装一大孔
针头，通气管要一一连接在连通气泵的气管上。开启气泵调
节通向每罐液体的气量，罐体和罐盖上要注标记。
２．３．２ 培养和管理 培养罐中放满培养液，将培养好的幼
苗，茎基部用海绵或棉花包扎，固定在培养罐盖的孔中，根系
浸没在溶液中。置温室或塑料大棚或室内光照充足处培养。
培养期注意：①经常加蒸馏水或去离子水，以保持罐内培养
液的体积，注意调整 ｐＨ值，使所培养植株生长在合适的环
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境中。②定期更换培养液，苗小时可２～３周更换一次，苗长
大后１～２周更换一次。③每天通气数次，尤其是苗大根系
多时要多通气。④定期记录植株生长发育情况，实验结束
时，即各处理的差异明显时，对植物进行彩色照相，考苗等工
作，称取植株鲜重，烘干重，必要时可增加植株成分与含量分
析等指标。
３ 溶液培养在药用植物研究中的应用展望
溶液培养在中药研究领域中虽然刚起步，但在农业、林
业等领域已开展了广泛的研究应用，这对中药的研究将是一
个很好的借鉴。运用溶液培养法开展药用植物栽培方面的
研究，如不同营养成分对药材化学成分的影响，药用植物化
感作用，逆境条件下药用植物的生理变化等都有广阔的应用
前景。
３．１ 元素影响药用植物生理的研究
溶液培养是研究植物矿质营养最基本和最有用的方法。
它在阐明植物的必须元素以及奠定施肥的理论基础方面起
着重要的作用。在植物的生理研究中，当要了解某种元素是
否为植物必需时，只要有意识地配制缺乏该种元素的培养
液，根据植物在该培养液中所表现出来的症状，便可了解该
元素的作用以及对植物生长发育的必要性。
运用溶液培养可根据研究目的简便而精确地调节植物
生长所需的各种因子，如养分的形态和浓度、元素比例、溶液
的ｐＨ等，因而在研究植物根系对养分的吸收和运转、养分
间的相互关系、植物对养分缺乏或中毒的反应等领域得以广
泛应用。郜红建等［１］以水稻为材料，用溶液培养法研究了稀
土镧对水稻根系分泌物中氨基酸和有机酸含量的影响，以探
讨水稻在单一稀土镧处理条件下根系分泌氨基酸和有机酸
组分的变化，得出在水培条件下镧对水稻安全生长的临界质
量浓度为５０μｇ·ｍＬ－１，这为稀土农用的安全性评价提供科
学依据。胡莹等［２］用水溶液培养法研究钒对水稻生长的影
响，得出不同浓度钒对水稻的生长变化以及其对磷吸收的变
化。王海华等［３］以水稻幼苗为材料，采用溶液培养法研究了
镍对水稻幼苗生长的影响，结果表明，一定浓度镍处理下，水
稻幼苗的生长表现出明显的抑制，处理浓度愈大，抑制愈明
显。严红等［４］用溶液培养方法研究不同水平硼与小麦体内
磷的积累关系。结果发现硼不足反而促进磷的积累。借鉴
溶液培养法在植物营养机理研究中的应用，可将其应用于药
用植物栽培的研究中。
３．２ 环境胁迫影响药用植物生理的研究
应用溶液培养法研究环境胁迫对植物生理的影响已有
不少报道，农业上已有过很多相关的研究，这也是开展药用
植物研究的一条重要思路。
如夏云剑等［５］运用溶液培养法对“甜研３号”玉米进行
耐盐碱性研究，用含一定浓度梯度的 Ｎａ２ＣＯ３的完全营养溶
液培养“甜研３号”甜玉米幼苗，定时观察并记录幼苗生长
情况，６０ｈ后测定幼苗的叶片相对含水量、叶绿素含量、根系
活力、脯胺酸含量等生理指标，并恢复用不含Ｎａ２ＣＯ３的完全
营养溶液培养，统计玉米幼苗的存活率。结果显示，２０ｍｍｏｌ
·Ｌ－１以下的Ｎａ２ＣＯ３溶液对甜玉米幼苗的伤害很轻微，幼苗
存活率较高；３０ｍｍｏｌ·Ｌ－１以上的 Ｎａ２ＣＯ３溶液对玉米幼苗
的伤害严重，属不可逆胁变。安华明等［６］以野生川梨为材
料，采用溶液培养的方法，研究了缺铁胁迫对其生理的影响。
研究得出了铁营养生理指标。结果表明，缺铁使川梨叶绿素
ａ、叶绿素ｂ和叶绿素总量明显降低；光合速率显著下降，而
且光合速率的降低先于叶绿素含量的减少。川梨在介质供
铁质量浓度低于２５μｇ·Ｌ－１时才发生失绿症状。在缺铁胁
迫下，叶内ＰＯＤ和ＣＡＴ活性降低，但降低幅度和时间不尽相
同，而且 ＣＡＴ比 ＰＯＤ与叶绿素的相关性更显著。缺铁叶内
各营养元素含量高于正常供铁处理，并表现出不同的变化规
律；活性铁分别与叶绿素、光合速率呈极显著正相关，可作为
铁营养生理诊断指标。李延等［７］采用溶液培养方法研究了
缺镁胁迫对龙眼苗期氮代谢的影响。最后对结果做统计分
析表明，缺镁胁迫下，龙眼桉酸和蛋白质含量下降是其合成
受阻、分解加剧以及活性氧毒害综合作用的结果。黄小凤
等［８］借助溶液培养方法分别对甘蔗幼苗和愈伤组织进行缺
磷处理，研究不同基因型甘蔗保护酶系统对缺磷反应的差异
性和规律性，并探讨甘蔗保护酶系反应的差异性和规律性和
甘蔗保护酶系统对缺磷胁迫的反应在细胞水平和植株水平
是否具有一致性，为利用组织培养技术进行甘蔗的磷素营养
特性的研究提供依据。因此，应用溶液培养法研究环境胁迫
对药用植物代谢生理、尤其是胁迫时化学成份的积累规律是
个简捷有效的方法。
３．３ 药用植物激素生理效应研究
植物激素是植物新陈代谢产生的一系列天然化合物，如
吲哚乙酸（ＩＡＡ）、赤霉素（ＧＡ）、细胞分裂素（ＣＴＫ）、脱落酸
（ＡＢＡ）、乙烯等，它能以极微量的浓度影响植物细胞的分化、
分裂、伸长、发育及植物整体形态的建立、生理生化活动等。
因此在药用植物的培养液中，加入某种一定浓度的外源
植物激素，将发芽的种子或幼苗移入培养液中，使根部同时
吸收养分和外源植物激素。外源植物激素的用量可以控制
得非常精确，观察也比较方便，是一种药用植物激素生理效
应研究的好方法。如黄羌维［９］研究了 ＰＰ３３３和 ＧＡ对龙眼
ＤｉｍｏｃａｒｐｕｓｌｏｎｇａｎａＬｏｕｒ．成花的作用及其与内源激素的关
系。结果表明：ＰＰ３３３处理后，ｉＰＡ含量明显高于 ＧＡ的处
理，而ＧＡ含量则呈现由高到低逐渐下降的趋势；ＧＡ处理正
好相反；ＰＰ３３３处理后芽中的ＡＢＡ含量明显低于ＧＡ处理。
表明高含量的ＧＡ和 ＡＢＡ不利于花芽分化，而高含量的细
胞分裂素则有利于花芽分化。外施 ＰＰ３３３可缩短花序长
度，提高着果率和增加产量。药材质量好坏与其次生代谢关
系密切，而植物激素对药用植物产生的代谢产物有着密切的
关系，因此如果用溶液培养法对药用植物进行激素水平研
究，这将是研究药用植物的一个好方法。
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３．４ 药用植物的快繁研究
使用溶液培养法可在人工控制的环境里不断供给植物
正常生长发育所需的各种营养和各种所需的适宜条件，从而
缩短植物的生长发育周期，使植物快速生长。因此应用溶液
培养法对中药进行快繁，对于解决一些紧缺的中药是很好的
方式。林春等［１０］用灯盏花种子，采用培养基培养和溶液培
养相结合的技术，在２５℃的温度下进行发芽试验，幼苗经
０１％Ｈｇ溶液灭菌３ｍｉｎ后接种于 Ｍｓ培养基上培养２０ｄ，
再转植于１／８倍Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液中进行培养，不仅有利于生
根，还有利于成苗，提高植株成活率，加快繁殖速度。
３．５ 药用植物化感作用的研究
化感作用的英文为 ａｌｅｌｏｐａｔｈｙ，源于希腊语 ａｌｅｌｏｎ（相
互）和ｐａｔｈｏｓ（损害、妨碍）。它是指植物或微生物的代谢分
泌物对环境中其他植物或微生物的有利或不利的作用。近
年来，随着药用植物栽培的大面积推广，药用植物连作障碍
日益突出，化感作用作为连作障碍产生的重要作用之一，已
引起人们的高度重视［１１，１２］。
溶液培养可根据需要来研究某些植物的直接化感作用。
对于研究植物分泌到根际土中的化感物质，首先要从土壤中
提取分离出化学物质进行进行化感鉴定，有人直接用土壤样
品进行提取分离，步骤繁琐且提取不完全，如将研究植株幼
苗置于溶液中培养，则植株根分泌的化学物质直接进入培养
液中，把培养液取出再进行化感物质的分离鉴定就相对简单
了；对化感物质进行化感活性鉴定时，可把植株的培液配成
含有不同浓度的化感物质，从而易于观测化感作用的影响。
刘秀芬等［１３］利用溶液培养法研究了根际区化感物质对小
麦、玉米等作物种子萌发及幼苗生长抑制的作用，从分离鉴
定出的５０多种化合物中，重点研究了有代表性的３种化合
物对植物的化感作用，得到了一些很有意义的结果。
４ 小结
溶液培养法是当今流行的新趋势，世界上许多国家都在
研究和发展溶液培养技术。虽然溶液培养也有其自身的一
些缺点，如需营养液循环设备，投资及耗能较多，溶液的缓冲
性能较小，另外由于植物对养分的不平衡吸收，溶液的 ｐＨ
和养分浓度会发生急剧变化，使得对研究结果的解释更加复
杂，特别对微量元素的研究影响更大。但溶液培养的诸多优
势及其在农业、林业等领域的应用已取得很大的成功，将溶
液培养技术应用于珍稀贵重药材的快繁、药用植物的生理生
化研究将会有广阔的应用前景，可带来不可估量的科学价值
和巨大的经济效益。
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ＺＥＮＧＹａｎ，ＧＵＯＬａｎｐｉｎｇ，ＨＵＡＮＧＬｕｑｉ，ＳＵＮＹｕｚｈａｎｇ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅＭａｔｅｒｉａＭｅｄｉｃａ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７００，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｍａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃｓ．Ｓｏｍｅｅｘａｍｐｌｅｓｏｆｓｔｕｄｉｅｓｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄｆｏｒｅｓｔｒｙ
ｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｔｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｈｏｒｍｏｎｅｓｏｎｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙｏｆｍｅｄｉｃｉｎａｌｐｌａｎｔｓｂｙｕｓｉｎｇｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃｓｗｅｒｅ
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