2023年植物组织培养技术在藏药中的应用研究进展.docx
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1、2023年植物组织培养技术在藏药中的应用研究进展梁翠婷,刘 兰,刘 继,旦增顿珠,张勇仓*(1.西藏大学 医学院,西藏 拉萨 850000; 2成都市农林科学院,四川 成都 611130) 藏药作为我国四大民族药之首,发展至今已有两千多年的历史,藏药因其独特的用药风格及疗效,深受人们信赖。藏药品种丰富,据文献记载共有植物药2 685种,其中菌类50种,地衣类6种,苔藓类5种,蕨类118种,裸子植物47种,3变种,被子植物1 895种,141变种,另有动物药159种,矿物药80余种1-2。尽管我国藏药资源丰富,但近年来,随着藏医药产业发展,市场对藏药的需求量逐渐增加,致使藏药被无规划地大量采挖,
2、加之其生长环境地处高原,常年降雨量较少,气温低等原因,使得藏药具有生长缓慢、资源量少、物种分布不均等特点,因此许多藏药在市场上供不应求,甚至成为濒危物种。目前已有74种藏药被列入中国珍稀濒危植物,其中,一级濒危藏药11种,二级濒危藏药21种,三级濒危藏药42种3-4。因此,既保护好藏药的现有资源,又能满足市场需求就成为亟待解决的问题,针对这一情况,有学者提出了对藏药资源进行定期普查、就地保护、建立藏药种质资源库、开展人工种植、加强民众对藏药的保护意识等相关解决方法4-5。植物组织培养指在无菌条件下,将植物的离体器官,如根、芽、茎、叶等外植体接入至培养基中,通过人为控制生长环境,对离体器官进行培
3、养,外植体经过脱分化、再分化、诱导生根形成完整植株的一系列过程。自1920年德国植物学家Haberlandt提出细胞具有全能性学说至今,植物组织培养技术已日趋成熟,并被广泛应用于农业、花卉业、药用植物等多个领域6-7,因该技术具有繁殖系数高,缩短育种周期,快速获得目标物等优点,无疑是解决当前濒危藏药资源短缺问题的有效手段8。近年来,植物组织培养技术在藏药植物中的应用日益增多,本研究从该技术在藏药研究中的应用、藏药组织培养体系建立途径、影响因素、存在问题等方面进行综述,为今后藏药的抢救性保护和可持续发展提供参考。1.1 通过组织培养技术获得大量无菌植株藏药植物因长期适应高寒缺氧环境,形成了种群更
4、新较慢的特点,加之气候复杂多变,环境荒漠化等使其生存环境易受到破坏,造成藏药资源量减少的困境9,而组织培养技术具有繁殖系数高的优点,可在一定程度上获得大量植株10。泽仁旺姆对藏药白花秦艽进行组织培养,筛选出最好的分化培养基,繁殖系数高达2 00011。杨爽等12以一级濒危藏药鸡蛋参的嫩茎为实验材料发现,当添加ZT(玉米素)的浓度为2.0 mg/L时,鸡蛋参腋芽的增殖系数达到4.86,在继续添加了NAA 0.05 mg/L,ZT 1.0 mg/L的培养基中对腋芽进行培养,此时无菌苗增殖系数达到了5.44。曾钰婷等13在螃蟹甲的组织培养研究中发现,螃蟹甲的无菌苗在添加了不同浓度的6-BA培养基中培
5、养,单株植株可分化出37个植株,进一步诱导生根可获得生长健康的完整植株。这些研究为缓解藏药资源的稀缺状况奠定了一定基础。1.2 通过组织培养技术获得活性成分藏药材的活性成分种类丰富,但在整体植株中的占比较少,且很多藏药材资源量稀少,因而从保护性开发角度看,提高藏药材中活性成分无疑是保护藏药的又一有效途径5。近年来,众多科研人员致力于提高藏药材的活性成分,王莉等14以林芝地区的长鞭红景天为材料研究发现,以MS培养基为基本培养基,添加6-BA 5.0 mg/L,2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸) 0.1 mg/L的条件最适宜长鞭红景天细胞生物量的生长,以及次生代谢物的合成。郭志刚等15先采用固体培
6、养基诱导藏红花愈伤组织,再将愈伤组织转移至液体培养基中快速合成藏红花素,该方法克服了愈伤组织形成过程中,藏红花素抑制细胞生长的缺点,又实现了藏红花素的快速生物合成。研究发现,通过添加壳聚糖、壳寡糖、茉莉酸甲酯、水杨酸等对藏红花中藏红花素合成的影响发现,添加了100 mol/L的茉莉酸甲酯组藏红花素的含量达到28.57 mg(1 g干细胞计)16。2.1 间接器官发生途径间接器官发生指通过对外植体进行愈伤组织诱导,再经过脱分化形成不定芽,通过不定芽的增殖,进一步诱导生根,驯化形成完整植株的过程17-18。濒危藏药自身材料较难获得,而间接器官的发生途径不局限于某个外植体,可选任何组织进行培养诱导,
7、这极大降低了取材困难程度,因此在濒危藏药组织培养中,多数以间接器官进行培养。李展等19通过以藏药纤毛婆婆纳的顶芽为材料,MS为培养基,在添加6-BA 0.5 mg/L和NAA 1 mg/L时纤毛婆婆纳愈伤组织诱导率达95%。李茜茹等20在当药的组织培养中,以嫩芽为外植体,MS为培养基,通过添加ZT 0.3 mg/L、2,4-D 2.1 mg/L,愈伤组织诱导率达83%。陈序昉等21以多刺绿绒蒿的嫩叶为外植体,以MS为基础培养基,添加NAA 0.1 mg/L和6-BA 1 mg/L为诱导多刺绿绒蒿愈伤组织的最适宜组合。霍丽云等22以高寒藏药白花假龙胆的胚轴、幼叶及未成熟种子为外植体诱导愈伤组织发
8、现,添加了2,4-D 3.0 mg/L和KT 0.5 mg/L的MS培养基中愈伤诱导率达到最高,将愈伤组织进行继代培养,再经过诱导生根等可获得无菌苗。直接器官发生是通过对具有生长点的外植体进行诱导,直接形成不定芽,不经过脱分化形成愈伤组织的步骤。直接器官发生建立组织培养体系较快,可直接获得不定芽,通过不定芽的增殖,达到组织培养过程中增殖系数倍增的目的17。毕丽伟等23以鸡蛋参的茎段为外植体,1/2 MS为基本培养基,通过添加6-BA 0.5 mg/L和IBA 0.2 mg/L直接诱导出芽,再接入生根培养基诱导生根,从而获得鸡蛋参的无菌苗。泽仁旺姆等24以拉萨夺底沟的藏紫草茎尖为材料,在MS培养
9、基中添加了6-BA 0.5 mg/L与IBA 0.5 mg/L,此时藏紫草的不定芽增殖系数为5,再对不定芽进行继代和生根培养,可获得藏紫草的完整植株。徐文华等25以马尿泡芽为外植体,在MS培养基中添加6-BA 2 mg/L和NAA 1 mg/L时芽的分化率为100%,继续进行生根培养即获得完整植株。3.1 外植体选择不同植物所选择的外植体部位有所不同,外植体是否诱导成功,是组织培养能否顺利进行的关键。徐文华等26在对唐古特大黄进行组织培养的研究中发现,唐古特大黄的子叶、下胚轴、胚根和幼根均可进行分化。钟世浚等27在添加了ZT的MS培养基中对红花龙胆的叶片及带节茎段进行筛选,发现白花龙胆的叶片严
10、重褐化,但带节茎段则可进行增殖产生不定芽。王慧春等28对濒危藏药独一味进行了组织培养研究发现,在以嫩芽、子叶、幼根为外植体时,幼根在添加了2,4-D 1.0 mg/L、6-BA 0.5 mg/L、NAA 0.5 mg/L的MS培养基中的诱导率高达93.5%。作者对现有文献进行了整理,将藏药中常用外植体的部位,以及所需的培养基与激素种类归纳见表1。表1 外植体类型及培养条件3.2 消毒方法虽已有研究人员进行了开放式培养研究,但绝大多数植物组织培养仍需无菌条件。而藏药的生存环境复杂,一般在野外获取,通常携带有大量的微生物或内生菌,如何将外植体携带的病原微生物清除干净,是组织培养的关键,综合相关文献
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