药用植物组织培养

关于药用植物组织培养概念应用及发展优越性问题及对策大规模培养情况成功案例展望目录：第2页,共25页，2024年2月25日，星期天药用植物组织培养（planttissueculture）概念：即药用植物的无菌培养技术或药用植物的克隆技术，是根据植物细胞具有全能性（totipotency）的理论，利用药用植物体的离体器官、组织或细胞，如根、茎、叶、花、果实、种子、胚、胚珠、子房、花药、花粉以及贮藏器官的薄壁组织、维管束组织等，在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后分化、生长形成完整植株的过程。也称为：离体培养或试管培养第3页,共25页，2024年2月25日，星期天应用：1进行药用植物的大规模快速无性繁殖

2建立基因库,保存药用植物的优良种质资源

3培养无病的药用植物新品种,促进良种栽培

4培养单倍体植株,以获得药用植物的新品种

5生产药物活性成分

6培养产生新的化合物和转化药用成分第4页,共25页，2024年2月25日，星期天目前获得的药用植物有金线莲、白芨、番红花、铁皮石斛、绞股蓝、苦丁茶、南洋金花、海巴戟等100余种,其中大多数为珍贵的药用植物。利用组织培养法每年可获得几万至数百万倍的小幼苗,如苦丁茶每株试管苗每次继代培养繁殖5倍,按平均每40d切割继代1次计算,每年可继代9次,每株苗理论上可繁殖出将近200万株苗。第5页,共25页，2024年2月25日，星期天目前利用单倍体和多倍体培养技术培育得到新品种的药用植物有党参、黄芪、丹参、枸杞、薄荷等,其中部分品种已产生了可观的经济效益。原生质体培养在药用植物上的应用相对滞后。从目前的研究进展来看,枸杞、峨参、决明、防风、人参、龙胆、绞股蓝、川芎、前胡等已实现了以原生质体培养获得愈伤组织或再生植株。第6页,共25页，2024年2月25日，星期天目前从各种培养物中产生的药用成分已有200余种。其中药用成分含量超过或等于原植物的有30余种,包括人参皂苷、人参皂苷元、三七皂苷、甘草甜苷、甜叶菊甙、柴胡皂苷、薯蓣皂苷、川芎嗪、地奥配质、地高辛、B-甲基地高辛、熊果苷、莨菪碱、东莨菪碱、烟碱、小檗碱、阿吗碱、蛇根碱、萝芙木总碱、总异黄酮化合物、呋喃色酮、哈尔明、蒽醌、柴草宁、迷迭香酸、胰岛素、左旋四氢巴马亭、辅酶Q-10、L-谷氨酰胺、L-色氨酸、蛋白酶抑制剂等。第7页,共25页，2024年2月25日，星期天应用发展：培养的药用植物从常见的到珍稀濒危植物、民族植物：云南黑节草、延龄草、高山红景天,藏药—川西獐芽菜、莪术、水母雪莲、溪黄草、玉叶金花、辽东葱木等。从生产常用药的植物到具有抗癌、抗病毒等有效成分的植物：红豆杉、艾黄杨、狼毒、长春花、米仔兰、狗牙花和香榧等。培养用的材料也有提高，开始以草木、木本或藤本植物的根、茎、叶、花、胚、果实、种子、髓、花药等组织或器官进行培养,发展到从器官诱导到愈伤组织、冠瘿组织、毛状根进行培养,再发展为细胞培养。第8页,共25页，2024年2月25日，星期天优越性：1.快速繁殖获得植株，繁殖系数高2.不受季节限制，可周年大规模工厂化生产3.经济效益高4.所用繁殖材料少，特别是繁殖材料较少的情况下。5.种苗去除病毒、真菌、细菌等病害6.能够获得具有高度一致而同时具有优良表型的组培苗无性系7.生长快，周期短，重复性强8.药用植物生理活性物质的生产和次生代谢产物的生产第9页,共25页，2024年2月25日，星期天1.污染现象环境、培养基或外植体灭菌不彻底、操作过程不规范等，微生物则会在培养基中滋生,并使培养物的生长受到影响甚至死亡对策：严格的无菌操作在植物生长旺盛期采用外植体并进行消毒在培养基中加入适量抗生素、杀菌剂主要存在的问题及对策：第10页,共25页，2024年2月25日，星期天2.褐变现象：外植体在培养过程中切口产生的多酚类物质被氧化成褐色的醌类物质，尤以木本植物组织培养中褐变严重对策：选择适当的外植体在黑暗或弱光下进行培养,并在培养基中加入活性碳在外植体接种后1～2天，转移到新鲜培养基上,使细胞在褐化之前及时转移第11页,共25页，2024年2月25日，星期天3.玻璃化现象：组织培养过程中,有些植物的嫩茎、叶片往往会呈现半透明状，水浸状的现象。玻璃苗的分化能力低下，难以增殖生根成苗对策：选择不易玻璃化的基因型及部位做外植体采取改善氧气供应状况和通气条件,控制温度，适当低温处理,降低容器内相对湿度减少细胞分裂素及生长素第12页,共25页，2024年2月25日，星期天大规模培养情况：我国科学工作者已经建立了红豆杉、三七、三分三、人参、西洋参、三尖杉、紫草、洋地黄、长春花、丹参等十几种药用植物的液体培养系统,经过对培养基和培养条件的操作己使有效成分达到或超过原植株。在此基础上，并对红豆杉、长春花、三七、三分三、人参、紫草等进行大规模培养的探索。第13页,共25页，2024年2月25日，星期天第14页,共25页，2024年2月25日，星期天第15页,共25页，2024年2月25日，星期天药用植物的大规模快速无性繁殖

-----红豆杉的大规模培养第16页,共25页，2024年2月25日，星期天红豆杉的胚培养

胚培养前，将种子在4℃下贮藏4~6个月，取出种子，将种子去假种皮，用蒸馏水浸泡3h，70%酒精灭菌2min，5%次氯酸钠灭菌30min，无菌水冲洗4~5次后，在无菌滤纸上剥离胚，接种于培养皿中。（一）外植体的预处理与接种第17页,共25页，2024年2月25日，星期天红豆杉的胚培养

接种在培养基上的胚先进行25℃暗培养，萌发后移至光照条件下（12h/d）,待芽长至2cm以上时,转移至试管内培养。

胚接入培养基后1d颜色变白；2~3d后增大；5~7d少数胚轴开始伸长，子叶颜色变绿并伸长，开张；10d后大部分胚均萌发变绿，此时可移至光照条件小培养，2周后将芽较长者移至试管内继续培养，20~30d后根长可达5cm，大部分长出侧根，同时长出嫩芽，形成完整幼苗。（二）试管苗形成第18页,共25页，2024年2月25日，星期天

种子发芽后，将淡绿色并生长至0.5~1.0cm长的种胚转入诱导愈伤组织形成的培养基中培养。幼胚培养6d后，愈伤组织的发生率为100%，愈伤组织早期生长迅速，培养30d直径可达0.6cm，之后生长停止。（三）愈伤组织的诱导红豆杉的胚培养第19页,共25页，2024年2月25日，星期天成功案例：留兰香生根培养增殖培养瓶内开花第20页,共25页，2024年2月25日，星期天洋甘菊生根培养增殖培养移栽第21页,共25页，2024年2月25日，星期天薰衣草生根培养茎段茎增殖第22页,共25页，2024年2月25日，星期天牛至生根培养茎增殖瓶内开花炼苗移栽第23页,共25页，2024年2月25日，星期天

展望在现有人工选种和杂交育种的基础上，单倍体、多倍体、细胞杂交、辐射等育种方法将在培育新品种方面起更大作用。组织培养为药用植物的工业化生产提供了新