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一、绪论

中医药是一个伟大的宝库,是我国人民几千年来同疾病作斗争所积累的宝贵财富,对中华民族繁荣昌盛和人民健康的保障起着巨大的作用。中药材是中医药的物质基础,其中大部分来源于植物。我国是药用植物资源最丰富的国家之一,但大部分资源蕴藏量有限。

随着中医药现代化的发展和中药材产业规模的扩大,中药材需求量逐年攀升。由于生境变化及市场需求的急剧增加,药用植物野生资源蕴藏量大幅度降低,多种中药资源濒临枯竭,野生中药资源已经不能满足国内外市场的需求,中药材特别是珍稀濒危野生药用资源价格节节攀升。

目前应用于科学研究和临床治疗的药用植物通常来源于野生或人工栽培。近年来,随着经济社会的发展,药用植物的需求量大大增加,野生药用植物资源的数量已远远无法满足科研和医疗的需求。与此同时,虽已有药用植物人工栽培成功,但也面临着栽培粗放、质量不稳、农药污染等一系列问题。随着国家对野生中药资源保护力度的增加,作为现代科学技术中最重要、最活跃的技术之一,药用植物组织培养技术具有加速育种、改良品质、不受地区季节限制、便于工厂化育苗等突出优点,在解决中药资源短缺、保存优良种质及推动我国中药资源可持续发展等方面具有不可替代的作用,同时它还是应用最广泛的生物技术,被称为农业发展史上的第四次绿色革命,在中药资源保护、药用植物次生代谢产物生物合成及新品种选育中发挥重要作用。

(一)药用植物组织培养的基本概念

药用植物组织培养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,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。

(二)药用植物组织培养常用术语和定义

药用植物组织培养过程中,常涉及相关术语。下面选择部分常用术语进行介绍,以便更好地在药用植物组织培养中应用。

植物组织培养:简称植物组培,是指在无菌条件下,将离体的植物器官(如根、茎、叶、花、果实、种子等)、组织(如形成层、胚乳、皮层等)、细胞(体细胞和生殖细胞)或原生质体等,在人工配制的培养基上进行培养,在一定的光照和温度等条件下,使之生长、分化并发育成完整小植株的培养技术。

细胞全能性:细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性。在多细胞生物中每个细胞的细胞核具有个体发育的全部基因。在一定条件下,每个细胞的细胞核都可发育成完整的个体。

外植体:用于无菌培养的植物活体,包括完整植株、胚胎或从植物体上切取的器官、组织等一切材料。

培养材料:生长在培养容器内培养基上的植物材料。

植物生长物质:调节植物生长发育的物质,包括植物激素和植物生长调节剂。

培养基:在植物组培过程中,由人工配制的提供培养材料生长所必需的营养元素和某些植物生长物质的基质。

接种:将灭菌后的外植体或培养材料在无菌条件下接入培养容器内培养基中的过程。

初代培养:将灭菌后的外植体接种在无菌培养基中进行第一代培养的过程。

诱导培养:将灭菌后的外植体或培养材料接种到诱导不定芽、愈伤组织等器官的培养基中进行培养的过程。

丛生芽:由植物器官和愈伤组织发育出来的群体丛生芽苗,大多是多细胞形成,双极性,结构完整,可直接形成小植株,成苗率高,去分化容易,再分化中等。

不定芽:在高等植物正常的个体发育中,芽一般只从茎尖或叶腋等一定位置生出。这种像顶芽、腋芽、副芽等均在一定部位生出的芽,称为定芽。与此相反,凡是从叶、根或茎节间或是离体培养的愈伤组织等通常不形成芽的部位生出的芽,则统称为不定芽。

继代培养:培养过程中将培养材料经过周期性地分株、切割等操作后,转接入新鲜培养基中继续培养的过程。

增殖培养:继代培养材料产生出不定芽或新的组培苗的过程。

繁殖系数:一个培养周期内不定芽增殖的倍数,即培养一个周期后增殖的不定芽数/接种时的不定芽数。

壮苗培养:将增殖的丛生芽接种到壮苗培养基中进行培养,使幼苗长高长粗壮。

生根培养:把不定芽转移到生根诱导培养基中诱导生根,形成完整植株的过程。

组培苗:在培养容器中生长且已达移栽标准的根、茎、叶俱全的完整植株。

愈伤组织:外植体在离体培养条件下,细胞经脱分化等一系列过程,改变了它们原有的生长特性而转变成一种能迅速增殖的无特定结构和功能的细胞团。

玻璃化:植物组培过程中特有的一种生理失调和生理病变,表现为组培苗生长异常,幼叶和嫩梢呈半透明、水浸状,整株矮小肿胀、失绿,叶片皱缩卷曲,脆弱易断。

褐变:在离体培养中,由于培养组织中的多酚氧化酶被激活,细胞的代谢发生变化,酚类物质被氧化为棕褐色的醌类物质,使培养物及培养基变成褐色的现象。 aYPXuLQ/PGcWBkZ9nbGT8Eh1zVEVA/61veaoP8LxACMZZYkk2rtY850JRGFDXNU5

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