藥用植物組織培養(yǎng)

關(guān)于藥用植物組織培養(yǎng)概念應(yīng)用及發(fā)展優(yōu)越性問題及對策大規(guī)模培養(yǎng)情況成功案例展望目錄：第2頁,共25頁，星期六，2024年，5月藥用植物組織培養(yǎng)（planttissueculture）概念：即藥用植物的無菌培養(yǎng)技術(shù)或藥用植物的克隆技術(shù)，是根據(jù)植物細胞具有全能性（totipotency）的理論，利用藥用植物體的離體器官、組織或細胞，如根、莖、葉、花、果實、種子、胚、胚珠、子房、花藥、花粉以及貯藏器官的薄壁組織、維管束組織等，在無菌和適宜的人工培養(yǎng)基及光照、溫度等條件下，能誘導出愈傷組織、不定芽、不定根，最后分化、生長形成完整植株的過程。也稱為：離體培養(yǎng)或試管培養(yǎng)第3頁,共25頁，星期六，2024年，5月應(yīng)用：1進行藥用植物的大規(guī)?？焖贌o性繁殖

2建立基因庫,保存藥用植物的優(yōu)良種質(zhì)資源

3培養(yǎng)無病的藥用植物新品種,促進良種栽培

4培養(yǎng)單倍體植株,以獲得藥用植物的新品種

5生產(chǎn)藥物活性成分

6培養(yǎng)產(chǎn)生新的化合物和轉(zhuǎn)化藥用成分第4頁,共25頁，星期六，2024年，5月目前獲得的藥用植物有金線蓮、白芨、番紅花、鐵皮石斛、絞股藍、苦丁茶、南洋金花、海巴戟等100余種,其中大多數(shù)為珍貴的藥用植物。利用組織培養(yǎng)法每年可獲得幾萬至數(shù)百萬倍的小幼苗,如苦丁茶每株試管苗每次繼代培養(yǎng)繁殖5倍,按平均每40d切割繼代1次計算,每年可繼代9次,每株苗理論上可繁殖出將近200萬株苗。第5頁,共25頁，星期六，2024年，5月目前利用單倍體和多倍體培養(yǎng)技術(shù)培育得到新品種的藥用植物有黨參、黃芪、丹參、枸杞、薄荷等,其中部分品種已產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益。原生質(zhì)體培養(yǎng)在藥用植物上的應(yīng)用相對滯后。從目前的研究進展來看,枸杞、峨?yún)?、決明、防風、人參、龍膽、絞股藍、川芎、前胡等已實現(xiàn)了以原生質(zhì)體培養(yǎng)獲得愈傷組織或再生植株。第6頁,共25頁，星期六，2024年，5月目前從各種培養(yǎng)物中產(chǎn)生的藥用成分已有200余種。其中藥用成分含量超過或等于原植物的有30余種,包括人參皂苷、人參皂苷元、三七皂苷、甘草甜苷、甜葉菊甙、柴胡皂苷、薯蕷皂苷、川芎嗪、地奧配質(zhì)、地高辛、B-甲基地高辛、熊果苷、莨菪堿、東莨菪堿、煙堿、小檗堿、阿嗎堿、蛇根堿、蘿芙木總堿、總異黃酮化合物、呋喃色酮、哈爾明、蒽醌、柴草寧、迷迭香酸、胰島素、左旋四氫巴馬亭、輔酶Q-10、L-谷氨酰胺、L-色氨酸、蛋白酶抑制劑等。第7頁,共25頁，星期六，2024年，5月應(yīng)用發(fā)展：培養(yǎng)的藥用植物從常見的到珍稀瀕危植物、民族植物：云南黑節(jié)草、延齡草、高山紅景天,藏藥—川西獐芽菜、莪術(shù)、水母雪蓮、溪黃草、玉葉金花、遼東蔥木等。從生產(chǎn)常用藥的植物到具有抗癌、抗病毒等有效成分的植物：紅豆杉、艾黃楊、狼毒、長春花、米仔蘭、狗牙花和香榧等。培養(yǎng)用的材料也有提高，開始以草木、木本或藤本植物的根、莖、葉、花、胚、果實、種子、髓、花藥等組織或器官進行培養(yǎng),發(fā)展到從器官誘導到愈傷組織、冠癭組織、毛狀根進行培養(yǎng),再發(fā)展為細胞培養(yǎng)。第8頁,共25頁，星期六，2024年，5月優(yōu)越性：1.快速繁殖獲得植株，繁殖系數(shù)高2.不受季節(jié)限制，可周年大規(guī)模工廠化生產(chǎn)3.經(jīng)濟效益高4.所用繁殖材料少，特別是繁殖材料較少的情況下。5.種苗去除病毒、真菌、細菌等病害6.能夠獲得具有高度一致而同時具有優(yōu)良表型的組培苗無性系7.生長快，周期短，重復(fù)性強8.藥用植物生理活性物質(zhì)的生產(chǎn)和次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)第9頁,共25頁，星期六，2024年，5月1.污染現(xiàn)象環(huán)境、培養(yǎng)基或外植體滅菌不徹底、操作過程不規(guī)范等，微生物則會在培養(yǎng)基中滋生,并使培養(yǎng)物的生長受到影響甚至死亡對策：嚴格的無菌操作在植物生長旺盛期采用外植體并進行消毒在培養(yǎng)基中加入適量抗生素、殺菌劑主要存在的問題及對策：第10頁,共25頁，星期六，2024年，5月2.褐變現(xiàn)象：外植體在培養(yǎng)過程中切口產(chǎn)生的多酚類物質(zhì)被氧化成褐色的醌類物質(zhì)，尤以木本植物組織培養(yǎng)中褐變嚴重對策：選擇適當?shù)耐庵搀w在黑暗或弱光下進行培養(yǎng),并在培養(yǎng)基中加入活性碳在外植體接種后1～2天，轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基上,使細胞在褐化之前及時轉(zhuǎn)移第11頁,共25頁，星期六，2024年，5月3.玻璃化現(xiàn)象：組織培養(yǎng)過程中,有些植物的嫩莖、葉片往往會呈現(xiàn)半透明狀，水浸狀的現(xiàn)象。玻璃苗的分化能力低下，難以增殖生根成苗對策：選擇不易玻璃化的基因型及部位做外植體采取改善氧氣供應(yīng)狀況和通氣條件,控制溫度，適當?shù)蜏靥幚?降低容器內(nèi)相對濕度減少細胞分裂素及生長素第12頁,共25頁，星期六，2024年，5月大規(guī)模培養(yǎng)情況：我國科學工作者已經(jīng)建立了紅豆杉、三七、三分三、人參、西洋參、三尖杉、紫草、洋地黃、長春花、丹參等十幾種藥用植物的液體培養(yǎng)系統(tǒng),經(jīng)過對培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件的操作己使有效成分達到或超過原植株。在此基礎(chǔ)上，并對紅豆杉、長春花、三七、三分三、人參、紫草等進行大規(guī)模培養(yǎng)的探索。第13頁,共25頁，星期六，2024年，5月第14頁,共25頁，星期六，2024年，5月第15頁,共25頁，星期六，2024年，5月藥用植物的大規(guī)模快速無性繁殖

-----紅豆杉的大規(guī)模培養(yǎng)第16頁,共25頁，星期六，2024年，5月紅豆杉的胚培養(yǎng)

胚培養(yǎng)前，將種子在4℃下貯藏4~6個月，取出種子，將種子去假種皮，用蒸餾水浸泡3h，70%酒精滅菌2min，5%次氯酸鈉滅菌30min，無菌水沖洗4~5次后，在無菌濾紙上剝離胚，接種于培養(yǎng)皿中。（一）外植體的預(yù)處理與接種第17頁,共25頁，星期六，2024年，5月紅豆杉的胚培養(yǎng)

接種在培養(yǎng)基上的胚先進行25℃暗培養(yǎng)，萌發(fā)后移至光照條件下（12h/d）,待芽長至2cm以上時,轉(zhuǎn)移至試管內(nèi)培養(yǎng)。

胚接入培養(yǎng)基后1d顏色變白；2~3d后增大；5~7d少數(shù)胚軸開始伸長，子葉顏色變綠并伸長，開張；10d后大部分胚均萌發(fā)變綠，此時可移至光照條件小培養(yǎng)，2周后將芽較長者移至試管內(nèi)繼續(xù)培養(yǎng)，20~30d后根長可達5cm，大部分長出側(cè)根，同時長出嫩芽，形成完整幼苗。（二）試管苗形成第18頁,共25頁，星期六，2024年，5月

種子發(fā)芽后，將淡綠色并生長至0.5~1.0cm長的種胚轉(zhuǎn)入誘導愈傷組織形成的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。幼胚培養(yǎng)6d后，愈傷組織的發(fā)生率為100%，愈傷組織早期生長迅速，培養(yǎng)30d直徑可達0.6cm，之后生長停止。（三）愈傷組織的誘導紅豆杉的胚培養(yǎng)第19頁,共25頁，星期六，2024年，5月成功案例：留蘭香生根培養(yǎng)增殖培養(yǎng)瓶內(nèi)開花第20頁,共25頁，星期六，2024年，5月洋甘菊生根培養(yǎng)增殖培養(yǎng)移栽第21頁,共25頁，星期六，2024年，5月薰衣草生根培養(yǎng)莖段莖增殖第22頁,共25頁，星期六，2024年，5月牛至生根培養(yǎng)莖增殖瓶內(nèi)開花煉苗移栽第23頁,共25頁，星期六，2024年，5月

展望在現(xiàn)有人工選種和雜交育種的基礎(chǔ)上，單倍體、多倍體、細胞雜交、輻射等育種方法將在培育新品種方面起更大作用。組織培養(yǎng)為藥用植物的工業(yè)化生產(chǎn)提