植物组培在医药上的应用.doc

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题目：植物组培在医药上的应用
摘要：
巨大药用植物是整个中药事业的一个领域，引进当今高科技的生物技术，必将导致我国中草药研究和发展的重大改革。植物组织培养是药用植物技术的重要部分之一，在理论上和实践上均是研究中草药细胞学、遗传学、育种学、药物学的重要手段。故加强药用植物组织培养这一常规生物技术的研究和应用，将对我国的中药现代化事业带来的影响。而利用组织培养技术是快速繁殖植物的重要方法，特别是对那些繁殖系数低，或者很难用种子繁殖的药用植物的繁殖实际应用意义更大，利于工厂化操作。
关键词：
正文：
一、药用植物组织培养的原理
植物组织培养的理论依据是细胞的全能性。所谓的全能性，是指任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植株所必需的全部遗传信息。不管是性细胞如花粉，还是体细胞如椰肉细胞，在离体培养的条件下，这些信息可以表达，分化形成与以往植株一样的完整植株。许多研究表明，只有被培养外植体的细胞处于某种心理状态，才可能出现某种外在形态反应（韦三立，2000）。在培养过程中常有位置效应的发生，即采用同一母株上的同类外植体进行立体培养，且采用相同的方法和控制相同的环境条件，但这些外植体的分化状态还是存在较大的差异。因此在进行药用植物组织培养时，要注意在不同部位所取的外植体的培养结果存在差异。而且有许多学者正在研究植株的感受态及其“决定作用”。
植物的快速繁殖的途径和途径有许多，而植物的根、茎、叶、叶柄、花器官、孢子等均可作为外植体进行离体培养。如器官型、器官发生型、胚状体发生型、原球茎型、球茎芽型、块茎型、鳞茎型、根茎型、微小短枝扦插型、孢子型等，在植物的组织培养中只能具体情况具体分析，应用适合的培养。
二、 培养技术
植物组织培养技术不断提高，从固体、液体静态、悬浮培养，到深层大关发酵、液体连续培养和细胞固定化培养等。最近人们对 植物组织培养电刺激效应进行了探讨，应用诱导剂、稀土和体外胁迫等对植物组织培养产生药物成分进行了研究。在组织培养过程中也建立了一些相应的技术，如放射免疫测定法、复制平板技术、微滴试验、荧光显微镜技术和高效液相色谱法，对筛选和获得高产细胞株非常重要。
三、药用植物组织培养的应用
巨大药用植物是整个中药事业的一个领域，引进当今高科技的生物技术，必将导致我国中草药研究和发展的重大改革。植物组织培养是药用植物技术的重要部分之一，在理论上和实践上均是研究中草药细胞学、遗传学、育种学、药物学的重要手段。故加强药用植物组织培养这一常规生物技术的研究和应用，将对我国的中药现代化事业带来的影响。
1、药用植物的快速繁殖
利用组织培养技术是快速繁殖植物的重要方法，特别是对那些繁殖系数低，或者很难用种子繁殖的药用植物的繁殖实际应用意义更大，利于工厂化操作。
从20世纪60年代开始的我国药用植物离体培养和试管繁殖研究，取得了及其显著地成绩。当归、长春花、菊花、西洋参等多种药用植物的组织培养取得了成功。目前全世界用组织培养方法已经繁殖了122种药用植物。我国科学工作者还进行了药用植物的液体培养和大规模生产，已经建立了三七、三分三、人参、长春花等十几种药用植物的液体培养系统，经过对培养条件的操作已使有效成分达到或超过原植株。
2、 去除病毒
在生产中药用植物进行长期的无性繁殖时，体内会积累多种病毒，导致产量降低，品种退化，病虫害严重，甚至中草药中的一些有效成分也会受到影响。利用生物工程中的组织培养技术，可将药用植株体内的病毒去除，获得快速繁殖的无病毒苗，从而降低生产成本，减少化学农药的用量，取得良好的经济和社会效益。
3、 高等植物中可抗肿瘤的植株
医学上用于防病、治病的植物。其植株的全部或一部分供药用或作为制药工业的原料。广义而言，可包括用作营养剂、某些嗜好品、调味品、色素添加剂，及农药和兽医用药的植物资源。药用植物种类繁多，其药用部分各不相同，全部入药的。
1）长春花
以秋水仙碱处理药用植物长春花(Catharanthus reseus)的愈伤组织得到了突变愈伤组织。突变愈伤组织从表观特征、染色体数目、显微结构、生物产量、药用成分含量等方面都有别于普通愈伤组织。它的生长速率和药用成分含量明显高于普通愈伤组织，并且通过RP-HPLC分析，还含有普通愈伤组织没有的未知成分。所以，长春花突变愈伤组织可能成为更适用于工业化生产长春花药用成分的理想材料。
　　 以突变愈伤组织为实验材料，采用RP-HPLC测定法，围绕提高长春质碱和阿玛碱含量，重点开展了突变愈伤组织的培养条件优化、吲哚生物碱的增产处理、未知成分的鉴定和突变愈伤组织植株再生等方面的研究。
　　 培养条件的优化研究发现：光培养既有利于突变愈伤组织生长又有利于长春质碱、阿玛碱的积累；pH6.5的培养基最适于突变愈伤组织的生长和长春质碱、阿玛碱的积累；综合生物产量和吲哚总碱含量两方面考虑，蔗糖较葡萄糖更适合作为碳源，且40 g·L-1蔗糖处理的突变愈伤组织中长春质碱达到65.53μg·g-1FW，是对照的6倍多；随继代次数的增加，吲哚生物碱呈现出先上升后下降的变化趋势。
　　 植物生长物质2，4-D的存在对于突变愈伤组织的生长和吲哚生物碱的积累有一定的抑制作用；KT对突变愈伤组织生长和药用成分积累的作用优于6-BA；ABA抑制了突变愈伤组织的生长，但有利于吲哚总碱包括阿玛碱和长春质碱的积累；乙烯利对生物产量和吲哚生物碱的积累都有促进作用。
　　 吲哚生物碱合成的前体物质色氨酸、钙和锌离子、有机化合物NAE12和NAE18对吲哚生物碱积累均有不同程度的正向调节作用。其中1mg·L-1的NAE18对吲哚生物碱的积累有明显的促进作用，长春质碱的含量是对照的7倍。
　　 利用RP-HPLC分离纯化了未知成分，通过HPLC-MS分析检测未知成分的分子量是239，并通过二级碎片分析，含有一个分子量为161的基团，由于抗癌药物的前体之一文多灵中也含有一个分子量为161的基团，推断未知成分可能与文多灵有一定的关系。具体的结构有待进一步证明。通过改变激素水平对长春花突变愈伤组织进行植株再生实验，得到了绿色带有突起的突变愈伤组织，为获得四倍体再生植株奠定了一定的实验基础。
2）人参果
人参果组培快繁技术的研究结果表明,促进人参果试管苗枝叶等营养生长效果最佳,并对提高试管苗增殖倍率最佳的培养基配方为MS+KT2mg/L+NAA0.2mg/L(3%糖+0.9%琼脂),月增殖倍率为5.17倍,年增殖率可达3.6×10~7倍。促使试管苗产生优质根系的最佳生长素配方为1/2MS+NAA1.0mg/L(1.5%糖+0.9%琼脂),这种培养基,不但发根多,而且根系短而粗壮,生理活性旺盛,移栽成活率可高达100%。而生根试管苗出瓶移栽时,以珍珠岩与泥炭按1∶1(v/v)的比例均匀混合的基质效果最佳,移栽成活率最高,达84.6%,明显高于其他各组的成活率。试管苗由驯化栽培转向大田栽培时,注意浇足定根水,适当通风并给予充足光照,即可保证较高的定植成活率。
四、我国植物组织培养的研究进展
从20世纪50年代我国植物组织培养创始人之一罗士韦教授在中国科学院上海植物生理研究所开展了组织培养的研究以来，植物组织培养技术已有丰硕的研究成果。在近10多年来其发展更为迅速,全国各地许多农业科研院所和高校都开展了植物组织培养研究工作,对农作物、观赏植物、园艺作物、经济林木等上千种植物进行组织培养研究并取得了成功,同时在实践中总结出很多有益的经验,如郑文静等较好地总结了植物组织培养中的常见问题和具体解决方法;吴毅明等,用通透性好的化学纤维、纸卷、蛭石、沙子等代替琼脂作培养基,可有效地改善根际环境,促进小植物生根;刘思九采用的暴露培养法,即在敞口培养器中用特制的粉沫状灭菌材料覆盖培养基和外殖体,使其不受污染,肖玉兰等研究的无糖箱式培养法(培养基不放糖,在培养瓶内用特殊装置注入2,然后加强光照3～5倍,小植物能进行光合作用自给养分),使植株生长量成倍增长,有效地降低了生产成本。
组织培养设施不断改进,规模不断扩大随着植物茎尖培养脱病毒技术以及离体快繁技
术日趋成熟,20世纪90年代以来全国各地相继建立试管苗繁育的试管苗生产体系,产生了良好的经济效益和社会效益,形成了我国香蕉产生了主产区的香蕉组培苗栽培总面积达18万,2000年全国香蕉组培苗商品量达1亿株左右,占全国商品组培苗总量的2/3。马铃薯作为重要的经济作物,脱毒种苗的生其脱毒苗增产可达60%产也越来越被知名企业看好,许多公司投资在中国农业科学院建立的脱毒种薯组培生产车间。据不完全统计目前我国约有2000多家组培室,在上千种植物中建立了组培再生技术,年产组培苗几亿株。同时随着规模不断扩大,国内比较大的一些组培公司如新会组培育苗厂、海南热带植物组织培养研究中心、海南万恒种苗公司、杨凌农业高新技术开发区新建的组培中心等设施不断改进。目前新会组培中的生产线已达半自动化,万恒种苗公司也从国外引进了高新技术和设备。这些组培厂年产种苗数千万株,积极的满足市场的需求。
积极寻求开展同国内外组培技术的交流合作对外开放以来,我国各农业科研院所、高等院校和组培中心，在组织培养技术领域积极开展了对外的技术交流与合作,借鉴和学习荷兰、美国、加拿大、英国等组培产业发达国家的成功经验,从而使国内的组培产业得到了较大的发展。农业部工作组建了上海园艺培训师范中心，定期开设组培专业技术和管理知识等培训课程，组织专家访问美国加洲的植物实验室公司总部,参观学习其现代化生产技术、先进管理水平和崭新的经营理念;安排有关人员出国学习农业高新技术;引进品种资源和组培管理等,这些措施有效的推动力我国组培技术的发展
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