药用植物的组织培养[文献综述]

毕业论文文献综述

生物工程

药用植物的组织培养

一、前言部分

1.1药用植物及其现状

药用植物资源指在一定社会和经济条件下，被人们认识和利用的植物资源中对人体疾患具有医疗或保继作用，并对家养动物病害具有治疗作用，以及具有杀虫、杀菌、除草等功效的各类植物的总称。【1】中药是中华文明的瑰宝，为人类健康做出了巨大贡献，而药用植物资源是中药资源最重要的组成部分。随着我国“中药现代化科技产业行动，‘计划”的实施和中药产业的快速发展，对药用植物资源的需求量也越来越大。但是，由于缺乏对绝大多数药用植物资源更新规律的研究，加上药材采收的不合理，抢采、抢收、掠夺式利用现象十分严重。【2】生态经济学理论是药用植物资源可持续管理的理论基础，药用植物资源可持续管理是一种对药用植物资源的经营管理过程，在这个过程中既要实现经济的可持续增长，又要使药用植物资源的开发利用不能超过其最大生态生产量，既能使药用植物资源满足当代人最大持久的利益，又要保持其潜力以满足后代的需求”。【3】建立药用植物资源的科学采收制度和可持续利用理论与技术体系相当重要。药用植物资源的再生能力，从狭义上讲，是指药用植物资源具有不断繁殖后代的能力；从广义上讲，不仅指其繁殖后代的能力，而且还包括其自身组织和器官的再生能力。【4】植物快繁是利用体外培养方式快速繁殖植物的技术，主要应用于用其他方式不能繁殖，或繁殖效率低的植物的繁殖。为了保持某一品种的基因型稳定，避免在有性繁殖过程中发生变异，也采用植物快繁技术。快繁中利用的植物材料主要是茎尖、茎切段、叶片、胚等。快繁技术容易掌握，繁殖率高。【5】

1.2组织培养技术

植物组织培养是以植物生理学为基础发展起来的一门新生的生物技术学科。植物组织培养包括了所有类型的无菌培养技术，主要有：成熟及未成熟植物胚胎的离体培养；离体器官包括根尖、茎尖、叶原基、花器官原基或未成熟花器官各部分以及未成熟果实的培

养；从植物各种器官的外殖体增殖而形成的愈伤组织培养；能保持良好分散性的离体细胞或很小细胞团的液体培养；除去细胞壁的植物原生质体培养。这一学科的建立和发展，对植物科学的各个领域如细胞学、胚胎学、遗传学、生理学、生物化学、植物病理学、发育生物学等学科的发展均有很大的促进作用，并在科学研究和生产应用上开辟了令人振奋的多个新领域。近年来发展很快，广泛应用于植物的快速繁殖、植物品种改良、基因工程育种、种质资源保存、次生代谢产物生产等方面，对现代农业和医药等领域产生了深刻影响。【6】

植物脱毒技术往往与植物组培快繁技术结合在一起应用。植物在发育过程中不可避免地会感染病毒，解决此问题的一个重要途径就是脱毒培养。在植物体内，病毒主要通过维管束组织进行运输和扩散，茎尖新生的分生组织，没有维管束分化，病毒难以到达，因此病毒含量很低，甚至没有。所以采取茎尖培养可减少再生植株的病毒含量，连续进行几代培养，甚至可获得无病毒植株，使植物得以复壮。脱毒植株增加产量、提高品质的效应非常明显，有广阔的应用前景。然而，植物脱毒培养也存在一些技术上的问题。通常，取茎尖【7】的分生组织进行脱毒培养，尽管有高倍显微镜帮助，操作也很不易；其次，把这样小的材料培养成再生植株也不是一件容易的事。此外，有些病毒能够侵入顶端分生组织，对此材料需要用高温处理等方法来杀死病毒，更增加了组织脱毒培养的难度。在脱毒培养过程中，病毒检测是一道不可缺少的程序，常用的方法有敏感植物法、抗血清法。每种方法都有其局限性，如敏感植物法需时间较长。随着植物组培脱毒产业化的兴起，需要大量的病毒检测，所以开发出应用简便，用时少，价格低，适用于多种病毒检测的技术，具有重要意义。【8】

培养基选择合适的培养基是组织培养最关键的一步。MS[3|、N6[5I、B5[8]及KCll9]等基本培养基，均可用于石斛属植物的离体组织培养，但效果不同。MS和1／2MS是离体培养最有效和最常用的基本培养基b'7’11。，1／2MS培养基则适宜生根l9|。王国梅等驯以野生金钗石斛茎段诱导长出的原球茎为材料，比较了MS、1／2 MS、B5、Miller 4种不同基本培养基在4个不同培养周期中金钗石斛原球茎生长增殖的情况，筛选出最佳增殖培养基

B5。【9】不同的培养目的，所对应的培养基也不同。张治国等研究了6种不同基本培养基对铁皮石斛原球茎增殖的影响，结果表明，基本培养基对铁皮石斛原球茎增殖作用影响很大，不同器官的适宜培养基不同，1／2MS适宜原球茎增殖；MS适宜种子萌发、茎段和叶片培养；5／6适宜种子萌发、叶片培养；改良VC]aite、KC适宜茎段培养。【10】曾宋君等发现N6培养基对石斛胚的萌发和生长最好，而以茎尖作为培养材料，N6培养基诱导愈伤组织能力明

显不如Ms。【11】朱艳等以铁皮石斛茎段诱导丛生芽作为目的，筛选出1／2MS诱导丛生芽的效果好，生成的苗粗壮。在石斛的组织培养中，以蛋白胨和白糖代替蔗糖进行试验，大大降低了快繁生产中的成本【12】Mitra等利用可控制的c02气体作为碳源，根长与叶子的数量与含2％蔗糖培养基中的相等，组培苗的干重和鲜重都高于含蔗糖培养基的组培苗，但是

C02对发根影响不大。

增殖与分化原球茎是石斛试管苗繁殖的关键，其增殖与分化情况直接影响着试管苗培养的成功与否。目前多以原球茎诱导、增殖、分化苗形成与生长、试管苗移栽等培养条件的研究为主_11，16J。添加植物激素Ⅺ和2，4．D对促进霍山石斛试管苗生长和继代增殖的效果最佳口o；NAA对金钗石斛原球茎的增殖效果明显好于IBA，在不同激素6-BA和NAA 配比组合正交试验中，处理6-BA0．5mg／L+NAA0．2mg／L的配比为最佳激素组合…20。NAA和6一BA有利于鼓槌石斛组培幼苗的生长与分化u90；铁皮石斛原球茎诱导以1／2 MS为培养基，添加BA和NAA为佳，原球茎分化以1／2MS添加BA和NAA为佳。适宜浓度的Ge02(5．00 mg／L)能够显著增加铁皮石斛原球茎的鲜重L26J。培养基中加入天然提取物，对组织器官的形成及生长也有影响。齿瓣石斛胚培养的最适培养基为改良N6，添加椰乳可以提高胚的萌发率，并增加繁殖系数，香蕉汁可以加速幼苗的生长及促进生根-50；铁皮石斛以添加椰乳对芽的增殖效果最好。【13】

二、主题部分

2.1药用植物组织培养

药用植物组织培养是现代生物技术在药用植物学领域中研究与应用的一个重要组成部分，指在无菌和人为控制的营养(培养基)及环境条件下对药用植物器官、组织或细胞进行培养，用来生产药用活性成分或进行药用植物无性快速繁殖的技术。【14】随着大规模药用植物组织培养技术的成功，药用植物组织细胞培养技术在中药领域得到了更深的研究和应用，可利用组织细胞培养物来代替全植物提取的有效活Jl生成分，给中药资源可持续发展带来了广阔的前景。【15】药用植物组织培养的优点主要有以下三点：

1可以人为地选择和控制药用植物组织培养能够完全在人工条件下进行，可以排除病虫害与农药残留量的困扰，且能够严格控制药材的质量，便于进行大规模工业化生产。

2繁殖效率高、生长周期短，节省人力和物力药用植物组织细胞培养可以在人为提供的一定温度、光照时间、湿度、营养激素等条件下进行科学培养生产。