植物組織培養及其在中草藥研究中的運用（二）

　　三、材料和方法

　　從低等的藻類(lèi)到苔蘚、蕨類(lèi)、種子植物等高等植物的各類(lèi)、各部分都可采用作為組織培養的材料，一般裸子植物多采用幼苗、芽、韌皮部細胞，被子植物采用胚、胚乳、子葉、幼苗、莖尖、根、莖、葉、花藥、花粉、子房和胚珠等各個(gè)部分。

　　由于植物在自然條件下，表面常被霉菌和細菌污染，故材料必須進(jìn)行滅菌處理。一般用漂白粉溶液（1～10％）、次氯酸鈉溶液（0．5～10％）、升汞溶液（0．01％）、乙醇（70％）或過(guò)氧化氫（3～10％）等處理后，再用無(wú)菌水反復沖洗至凈，然后在無(wú)菌室內，將所取的組織迅速培養在固體培養基上。在適宜的條件下，受傷組織切口表面不久即能長(cháng)出一種脫分化的組織堆塊，稱(chēng)為愈傷組織（Callus），此種愈傷組織在適當的培養基上經(jīng)一定時(shí)間即能誘導生長(cháng)成整株植物，因此愈傷組織既可是某種植物代謝產(chǎn)物的來(lái)源，又是誘導成株的主要途徑之一。

　　在適宜的培養條件下，還可使愈傷組織長(cháng)期傳代生存下去，這種培養稱(chēng)為繼代培養。但在繼代培養中，不少植物培養的組織或細胞隨著(zhù)再培養代數的增加，分化能力就逐漸降低甚至喪失，其原因可能是由于在培養過(guò)程中原有母體中存在的、與器官形成有關(guān)的特殊物質(zhì)被逐漸消耗所致，因此可以用激素或改善營(yíng)養條件使之恢復，也有認為是組織和細胞在長(cháng)期培養中遺傳往的改變，主要是染色體的變化，出現大量多倍性或非整倍性細胞，這種改變恢復的可能住較小。不同的培養基可以使愈傷組織具有不同的生長(cháng)速度，結構也可松可緊，利用這些特性可使之分散成為單細胞或很小的細胞團。要形成單細胞培養宜在較高鹽分、高生長(cháng)素及高水解酪蛋白的培養基中進(jìn)行，然后移入液體并經(jīng)攪拌而分散成單細胞。也有用加入一些果膠酶的辦法，但一般來(lái)說(shuō)要得到純一的單細胞是很少的。

　　在培養藥用植物選材時(shí)，還應考慮到所需要的次生物質(zhì)在植物體中的合成部位，如果選材和培養方法適當，可使原植物內所產(chǎn)主的代謝物通過(guò)細胞或組織培養發(fā)生生化轉變而獲得。

　　通過(guò)組織培養可獲得有效成分，但實(shí)際上只有大量培養成功才有經(jīng)濟價(jià)值。因此在生產(chǎn)上常采用懸浮培養法來(lái)代替含有瓊脂的固體培養基。愈傷組織懸浮培養的生長(cháng)通常比靜止培養快，這是由于懸浮培養時(shí)營(yíng)養成分可較快地滲入細胞，抑制生長(cháng)的代謝廢物可較快地除去，同時(shí)供氧情況也較好，在進(jìn)行這種培養時(shí)要注意通氣與定期更新?tīng)I養液，這是保證生長(cháng)穩定，次生物質(zhì)產(chǎn)量高的關(guān)鍵之一。

　　四、有效成分的形成

　　列舉用組織培養方法合成的一些有效成分。

    利用組織培養方法產(chǎn)生藥用成分，已漸漸成為藥物生產(chǎn)的新方向之一。六十年代以來(lái)，有些國家已經(jīng)開(kāi)展了薯蕷及其他有關(guān)科屬植物的組織培養，研究薯蕷皂甙元的形成，探討其生物合成機制；已知有7種薯蕷屬植物經(jīng)組織培養后，可獲得薯蕷皂甙元或其它甾體化合物，其中三角葉薯蕷Dioscorea deltoides Wal1。經(jīng)組織培養得到薯蕷皂甙元的含量為0．3～2．5％，此外尚有魚(yú)藤酮、甘草甜素，菸堿等，例如從煙草根尖細胞懸浮培養可產(chǎn)生2．9％（干重）菸堿。

　　在通常應用的基本培養基中適當添加生長(cháng)激素、維生素或其他化學(xué)藥品有時(shí)能使代謝物增加，如白花曼陀羅組織培養時(shí)，在培養基中加進(jìn)0．1％酪氨酸可使阿托品的產(chǎn)量增加7倍多，蕓香組織培養時(shí)在培養基中添加4一羥基-2喹啉酚，可促進(jìn)白蘚堿的合成和積累，在這兩例中的添加物被認為是生物合成的前體。又如培養三分三愈傷組織時(shí)，在生長(cháng)后期供給1my/1激動(dòng)素，可使東莨菪堿的含量達到0．495％，比原植物中的含量提高很多。

　　除了培養基的組成外，環(huán)境因素也影響次生物質(zhì)的產(chǎn)生。例如石芹的組織培養在黑暗中雖也增殖，但不形成黃酮類(lèi)，而當暴露于光線(xiàn)中時(shí)，就能測出芹菜甙。組織培養應用在藥學(xué)方面的工作雖然歷史不長(cháng)，但發(fā)展很迅速，它具有如下一些優(yōu)點(diǎn)：

　　1．利用組織培養代替原植物的栽培以獲得所需的有效成分，達到產(chǎn)量高，成本低的目的，還可節約土地。

　　2．除了應用于產(chǎn)生次生物質(zhì)外，還可應用于生物轉化。例如煙草組織培養中蒂巴因去甲基后可能生成嗎啡。

　　3．從組織培養的定性分析中發(fā)現新化合物。例如在蕓香組織培養中，合成和積累了蕓香素（Rutacultin），它是一個(gè)至今尚未能從原植物或其他植物的呋喃香豆精中檢測到的化合物。因而，組織培養將是獲得新的生物活性化合物的一個(gè)來(lái)源。

　　4．一般情況下，組織培養是異養的，但也有自養的細胞系株，它們具有光合作用的能力而不依賴(lài)外界的糖類(lèi)供應。這種特性將使細胞培養技術(shù)優(yōu)越于全植物，并更為經(jīng)濟。

　　目前中國有關(guān)單位已成功地將麥角菌、靈芝、猴頭菇等真菌進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，高等植物組織培養在工業(yè)化中的應用也正在研究。

　　總之，植物組織培養這一新技術(shù)在中草藥方面應用的前途是無(wú)限廣闊的，它不僅有利于探討和闡明藥用植物生理、遺傳和成分生物合成等一系列理論問(wèn)題，而且一旦工業(yè)化生產(chǎn)問(wèn)題得到解決，將可以為防病治病做出很大的貢獻。

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