文档介绍：第一章药用植物组织培养
的基本知识与操作
第一节药用植物组织培养的定义和相关概念及优越性
一、药用植物组织培养的定义
1903年,美国农业部的 Webber提出“克隆”(来自希腊语,意指适用于植物繁殖的插条或
枝条)术语,源于“Clone”的音译,用以称呼通过无性繁殖得到的植株,是一种重要的生物技术。
它既可作名词也可做动词用。当作名词用时,克隆是指一个无性繁殖系;当作动词用时,克隆
则是指利用不同方法产生无性繁殖系所进行的工作。简而言之,克隆作动词用时是指研究或
操作过程,作名词用时是指产生的结果。
克隆可根据其研究或操作的对象分为基因克隆、细胞克隆和个体克隆三大类。在植物克
隆中,应用最多的是个体克隆,即以原有的细胞或组织或生物个体作为模板,复制出多个与原
来模板完全相同的基因或细胞或生物个体来。这就有点像利用复印机复印资料一样,将母本
植物放在“复印机”中进行了“复印”。
在长期的生产实践和科学研究中,人们已经掌握了许多克隆技术。“有心栽花花不成,无
心插柳柳成荫”诗句中的“插柳”实际上就是一个“克隆”过程,即很早以前人们就知道把柳枝切
成小段,插入土中,一段时间后,它就可以长出根来,并逐渐长成一棵与原来柳树一样的小柳
树。农民种红薯时,先将一根红薯藤剪成若干小段,然后将每一小段栽插在土里,几天以后,红
薯藤就会长出根来,然后逐渐长成一株完整的红薯植株,正常的生长,开花,结实。目前人类利
用组织培养技术也能使许多植物的不同组织、细胞器官等再生成一棵完整的植株,其遗传性状
与母株一样,这种组织培养技术实际上就是一种克隆技术。
药用植物组织培养(planttissueculture)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。简言之,即将植物体的一部分,从母体分离出来,在
无菌的适宜条件下培养而使之发育成与母体植株相同的新的植物体的技术。由于培养的是脱
离植物母体的培养物,在试管内培养,也叫离体培养(invitroculture)或试管培养。根据培养
过程,先是初代培养,再是继代培养。根据培养基的状态,分为固体培养、液体培养,液体培养
又有振荡培养、旋转培养和静止培养等。根据培养对象(外植体)的不同,分为器官
培养(胚、花药、子房、根和茎的培养等)、分生组织培养、愈伤组织培养、悬浮细胞培养、原生质
体培养等。其中愈伤组织培养是最常见的一种培养方式,除茎尖分生组织培养和一部分器官
培养以外,其他几种培养形式最终都要经历愈伤组织才能产生再生植株,此外,愈伤组织还常
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常是悬浮培养的细胞和原生质体的来源。
中国野生药用植物种质资源非常丰富,目前已知我国药用植物种类涉及383科,2309属,
11146种(含亚种、变种)。已成为中药材的植物有1000余种,如人参、天麻、黄连、黄芪、杜仲、
厚朴、巴戟天、平贝母、肉苁蓉等。各种药材的数量资源丰富,仅对我国320种常用植物类药材
的统计,总蕴藏量就达850万吨左右。目前全国药材种植面积超过580万亩,药材生产基地
600多个,常年栽培的药材达200余种,药用植物资源的开发利用获得了高额利润。如从猪苓
中提取的猪苓多糖制成注射剂,用于抗癌辅助治疗,已有一个药厂年产值超过1亿元;丹参注
射液、复方丹参滴丸、得乐冲剂等也都是高产值、好疗效的产品(胡之璧和刘涤,1999)。
有些从中药中研制出来的药物,其化学结构比较简单,可以用化学合成方法大量生产,如
麻黄素、阿托品、天麻素等药物。同科属的植物往往含有化学结构相似的化学成分,因此往往
可以按植物的亲缘关系寻找代用品。如紫杉醇(taxol)是20世纪70年代从短叶红豆杉的树
皮中发现的,%~%。通过研究,在东北红豆杉、浆果红豆杉、云南红豆杉等
几种红豆杉属植物中也寻找到紫杉醇,可作为生产紫杉醇的原料。但生产1kg紫杉醇要1000
~2000棵树的树皮为原料,对生态环境破坏严重。为了解决这一问题,目前除了进行大量人
工繁殖栽培外,正在探讨用化学合成法、真菌法、组织培养和细胞培养法等生产紫杉醇的可能
性,其中植物细胞培养法已取得了明显的进展(梁光义和贺祝英,1999)。
有“活化石”之称的杜仲,其树皮要生长15年以上才能剥取,一直是紧缺统管的药材。研
究发现,杜仲各部位的化学成分类别基本相同