药用植物组织培养研究综述

冯婷婷 郭九峰 宋天磊

摘 要：药用植物是指已广泛应用于藏药、中药及其他民族药领域的具有一定疗效的植物。近年来，在回归自然、崇尚天然思潮下，市场对药用植物的需求量不断增加。由于物种自身繁殖条件、过度采挖及人工栽培局限性等原因，导致许多药用植物资源匮乏，甚至濒临灭绝，而植物组织培养技术为有效缓解种质资源问题、保护物种的多样性提供了技术手段。该文综述了我国药用植物资源现状及部分代表性药用植织培养研究现状，探讨了建立培养体系的影响因素，并对药用植物组织培养的发展方向进行了展望。

关键词：药用植物;资源现状;组织培养;培养条件

中图分类号 Q943.1文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）24-0023-05

Abstract： Medicinal plants refer to plants that have been widely used in Tibetan medicine， Chinese medicine and other ethnic medicine fields with certain efficacy.In returning to nature and advocating natural trends of thought， the demand for medicinal plants is gradually increasing.However， due to the fecundity of species themselves， excessivemining and limitations of artificial cultivation， some medicinal plants have scarce resources and are even on the verge of extinction.The technique of plant tissue culture provides a technical means to effectively alleviate the problems of germplasm resources and protect the diversity of species resources.This article summarized the present situation of medicinal plant resources in China and recent research on some representative medicinal plant tissue culture， discussed some factors affecting the establishment of culture system.Based on the above research， forecasted the development direction of tissue culture of medicinal plants combined with the importance of medicinal plant tissue culture.

Key words： Medicinal plants; Resources present situation; Tissue culture; Cultivation conditions

药用植物是指具有特定治疗作用的一类植物[1]，现广泛应用于科学研究和临床治疗的药用植物通常來源于野生或人工栽培。近年来，随着经济社会的发展，对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[2]。药用植物的种植，是生物技术的机遇与挑战[3]。植物组织培养技术具有繁殖周期短、成本低，可以避免农药及重金属污染等优势，已越来越广泛的应用于药用植物领域，在资源保护和可持续利用方面具有重要的作用[4]。

植物组织培养的研究始于1920年德国植物学家Haberlandt首次提出的细胞具有全能性的概念，从20世纪60年代至今一直处于迅速发展的阶段。据不完全统计，通过植物细胞培养研究的药用植物超过400种，通过植物组织培养而成功生产出药物的药用植物达200多种[5-6]。

1 我国药用植物资源现状

中国是世界上的植物大国、药材大国，药用植物资源分布广泛[7]。内蒙古自治区是药用植物资源集中的地区之一，药用植物的种类占全国药用植物总数的10.21%，其中有526种植物入蒙药。由于地域辽阔，地质地貌复杂，气候条件独特，使得其生物多样性丰富。如兴安盟白狼林业局境内野生药用植物有104科487种，其中21种为国家及自治区级重点保护野生药材;牙克石市境内有龙胆科野生植物11种，其中三花龙胆、龙胆、鳞叶龙胆等均为我国中药事业中占据比较重要地位的利用价值较大的药用植物，在医疗上具有不可替代的作用;蒙药研究的重要地区库布其沙漠，有蒙药用植物29科，49属，51种、1亚种、2变种种;包头市九峰山自然保护区药用植物资源也极为丰富，共计75科279种;巴林右旗野生药用维管植物有91科536种，占野生维管植物总数的62.91%;此外，巴彦淖尔盟和阿拉善盟境内的乌兰布和沙漠、鄂尔多斯市杭锦旗、包头等多地均为国家级药用植物生产基地[8-13]。云南省永胜县在中药资源普查中共发现中药材资源640种，隶属139科454个属，重点药用植物100个种，其他类药用植物35种[14]。江西省玉山县中药资源实地调查结果发现药用植物512种，隶属140科361属。其中，包括野生品种101种，重点调查市场品种43种，栽培品种药材9种[15]。甘肃省玛曲县现有野生藏药药用植物48科129属246种，其中重点药用植物17科20属23种[16]。在科类、种属的构成上都有着显著的多样性。然而，由于物种自身的繁殖能力、生态环境受到破坏、过渡采挖、加上人口增长过快带来大量的资源需求等问题，加上严重忽视资源繁育、保护及可持续利用的问题，导致物种多样性减少，部分传统药用植物品种储量锐减，甚至濒临灭绝[17-18]。据对濒危药用植物资源调查显示，仰天山区域的紫草、何首乌、条叶龙胆、防风、丹参等植物种类和数量越来越少，像四叶参这样的稀有药用植物已经基本消失;西藏米林县97种珍稀濒危药用植物中，Ⅰ级保护的有11种，Ⅱ级保护的有27种，其中桃儿七等药用植物由Ⅲ级变为Ⅰ级;安徽省黄山市珍稀濒危药用植物共29科33属42种，列入《国家珍稀濒危保护植物名录》的有23种，列入《国家重点保护野生植物名录》的有21种，列入《国家重点保护野生中药材名录》的有13种，其中红豆杉、野大豆、天目木姜子、延龄草等都是我国具有重要经济价值和科研价值的药用植物;江西省分宜县共有182种天然分布的国家级珍稀濒危保护植物，其中，国家Ⅰ级保护植物有7种，IUCN（珍稀濒危等级）等级为CR（极危）的植物有2种，为EN（濒危）的植物有7种[19-22]。

2 药用植物组织培养的研究进展

植物组织培养技术的应用，为药用植物资源保护与可持续和深度利用提供了有效的技术手段，在药用植物研究及生产领域中起着重要的作用。与传统的繁殖技术相比，植物组织培养技术的人为可控性更高，繁殖周期更短、繁殖系数更大，更有利于药用植物的繁殖与生产[23-24]。同时，在组织培养中建立更有生理意义的细胞模型，是推进医学研究的必要条件[25]。

2.1 姜花（Hedychium coronarium Koen.） 它是一种很有价值的药用植物，在化妆品和香水行业中也有广泛的应用。Shashikanta Behera等[26]结合对再生体进行遗传和生化保真度分析，建立了一种改进的、高效的姜花植物的再生方案。通过对不同类型、不同浓度和不同植物生长调节剂组合的MS培养基进行研究，发现初步培养时根状茎在添加0.8mg/LTDZ的MS培养基上培养21d，对芽的誘导效果最好。后期培养为在含1.0mg/L GA3的MS培养基上培养28d，此外还利用原生离体嫩茎节段进行植株的扩繁。通过这一方法，在98d内从单个外植体获得了540株植株，且其中约95%的苗已成功驯化。利用简单序列重复序列（ISSR）和单形显带技术，对已建立的微繁植株和母株进行了遗传逼真度分析，证实再生体的遗传一致性。通过植物化学定量分析和高效薄层色谱法（HPTLC）验证了组织培养物的生化保真度。

2.2 金铁锁（Psammosilene tunicoides） 为石竹科金铁锁属，国家二级保护植物。杨耀文等[27]研究发现，实现金铁锁快速增殖的最优化培养条件：培养基MS+BA0.5mg/L+KT0.1mg/L+IA A0.1mg/L +NAA0.2mg/L+2，4-D0.5mg/L。曹磊等[28]选取带芽茎段于培养基MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.1mg/L+KT1.0mg/L中培养，得愈率、芽丛分化率均达100%。试管苗于生根培养基1/2MS+6-BA0.05mg/L+NAA2.0mg/L中培养，生根率达97.50%。李岩等[29]研究表明，2，4-D对金铁锁愈伤组织的诱导和生长影响效果相对显著，且最佳愈伤组织诱导激素组合为2，4-D0.5mg/L

+NAA0.5mg/L+KT0.1mg/L，继代的最佳激素组合为6-BA1.0mg/L+2，4-D0.5mg/L+NAA0.5mg/L+KT0.3mg/L。

2.3 铁皮石斛（Dendrobium officinale） 为兰科石斛属，国家重点保护药用植物，种子离体培养被最早、最广泛的应用于铁皮石斛组织培养研究中。至今，已有多位学者进行了相关研究，组织培养技术完备，并达到了产业化生产水平[30]。Shiau，YJ.[31]研究提出铁皮石斛离体培养达最高存活率、可用于大规模种植的茎段培养方式：授粉后120d的种子首先在附加30g/L蔗糖半浓度的MS培养基上培养。4个月后，用相同的培养基附加1mL低糖、80g/L土豆汁、2g/L活性炭对幼苗进一步培养。继代周期为50d，成苗率可达100%，平均根数5.4，繁殖系数5.6。

2.4 斑叶兰（Goodyera schlechtendaliana） 为兰科斑叶兰属，是一种高山地区珍稀药用植物。高丽等[32]以高斑叶兰茎段为外植体对高斑叶兰的组织培养进行了研究，结果表明，芽诱导培养基采用MS+6-BA0.5mg/L+NAA0.05mg/L，10d左右诱导出幼芽，增殖培养基采用1/2MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.2mg/L+100g/L椰汁，40d为1个继代增殖周期，生根培养基采用1/2MS+IBA1.0mg/L+NAA0.5mg/L+0.5g/L活性炭。王爱斌等[33]筛选以五府山斑叶兰去根植株作为外植体采用75%酒精50s+0.1%氯化汞7min的消毒方式更有利于建立无菌体系，初代培养基选择MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.3mg/L，芽增殖培养基选择MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.1mg/L，生根培养基选择1/2MS+NAA0.3～0.5mg/L，试管苗移栽驯化方式采取MS+0.6mg/L

PP333每天早晚浇灌1次。

2.5 贝母属（Fritillaria） 为百合科贝母属药用植物。王伟等[34]以川贝母鳞茎外表基部为材料，研究了激素、暗处理时间与低温处理温度对鳞茎诱导效果的影响，结果表明，低温暗处理或赤霉素处理可明显的加快分化速度，同时，诱导愈伤组织的最佳激素配比为6-BA1mg/L+NAA2mg/L+GA3 1mg/L，低温暗处理诱导效果最佳的组合为4℃+5d，愈伤组织诱导率最高为80.2%，不定芽诱导率最高为79.3%。张淑梅等[35]以新疆野生伊贝母鳞茎和茎段为试验材料，筛选出外植体最佳消毒方法：鳞茎经过70%乙醇、0.5%次氯酸钠和2%次氯酸钠分次消毒，茎段以70%乙醇+2%次氯酸钠一次消毒。MS培养基添加6-BA2.0mg/L

+NAA0.2mg/L为鳞茎诱导芽的较优激素组合培养基;MS培养基添加6-BA1.0mg/L+NAA 0.2mg/L为茎段诱导芽的较优激素组合培养基，建立了伊贝母组织培养再生体系。

2.6 糙叶丰花草（Spermacoce Hispida L.） 它是一种治疗上重要的药用植物，广泛应用于印度医学体系、民间医学。K.V.Deepak等[36]选取子叶、茎尖、下胚轴和节间外植体，采用器官发生和体细胞胚胎发生的方法，对糙叶丰花草的植株再生进行了研究，结果表明，节间外植体在添加2.0mg/dm3BAP的MS培养基上，通过直接器官发生获得最高芽再生率（72%）和芽数（10.5±0.3）。此外，含0.5mg/dm3 2，4-D的MS培养基对下胚轴段愈伤组织的诱导率较高（86.25%）。下胚轴愈伤组织中观察到间接器官发生的最佳再生反应（69.5%）为在添加1.0mg/dm3运动素强化的MS培养基上，每个愈伤组织有6.1个芽。从添加2.0mg/dm3BAP和0.8mg/dm3运动素的MS培养基的节间外植体中记录了通过体细胞胚胎发生的最高再生率（68%）。茎尖和节段不诱导器官发生（间接），而节段在含有BAP或BAP与运动素的MS培养基中通过器官发生（直接）和体细胞胚胎发生表现出较好的再生能力。所述再生方案可有效地用于大规模增殖、种质保存、药理和遗传操作的研究。