药用植物离体培养技术的研究进展及其应用前景

卢祖鸿

（广南县中医医院，云南 广南 663300）

1 药用植物离体培养技术的研究进展

1.1 愈伤组织

愈伤组织是植物细胞脱分化后形成的一种无定形状态的薄壁细胞，可以在短时间内分化形成幼苗，实现快速繁殖，从而克服药用植物人工栽培周期长、生长缓慢的难题。据统计，进行愈伤组织培养研究过的药用植物超过400种。人参自古被称为“百草之王”，具有广泛的药理作用，早在20世纪60年代，就已经有了人参愈伤组织培养的报道。但是由于人参愈伤组织生长较为缓慢，且其中的有效成分含量远低于天然植株，至今人们还在探索和优化人参愈伤诱导分化的条件，以便将其工业化生产。

1.2 细胞培养

植物细胞培养是指在细胞离开生命体的前提下，以单个细胞体或者若干个细胞体为单位进行悬浮培养。植物细胞培养技术可以优化最佳的培养条件，在较短时间内大规模培养，从而缓解药用植物资源供应的难题。从20世纪80年代至今，药用植物细胞培养一直是研究的热点，并取得一系列成果，如在人参、西洋参、紫草、红豆杉的研究上均取得了细胞悬浮培养的成功。但是，由于植物细胞生长相对较慢，次生代谢产物的合成与积累需要一个漫长的过程，这个过程容易受到培养条件如传质、传氧等的影响，导致在多次传代后出现老化的现象，因此，对优质悬浮细胞系进行筛选和优化仍是目前研究的重点。另外，细胞培养工业化的前提是合适的细胞培养反应器的制备，如何解决在细胞生长高黏度的状态下，以合适的剪切力搅拌，达到传质、传氧等最合适的植物细胞生长环境，是植物细胞培养工业化亟须解决的问题。

1.3 毛状根

毛状根又称发根，是发根农杆菌侵染植株或某一器官组织而形成的。因毛状根具有培养体系生长迅速、效率高、遗传性状稳定等优点，已成为植物组织培养的研究热点。目前，已有100多种植物的毛状根被成功诱导，通过优化培养基、光照、pH值、温度等物理因素以及添加外源激素、诱导子等化学因子，有些毛状根中的次生代谢产物含量甚至会超过原植株含量，具有重要的应用价值。我国的研究人员建立了太子参毛状根的培养体系，为利用毛状根大规模生产药用有效成分奠定了基础。人参、三七、丹参、黄芪、当归、银杏等药用植物的毛状根利用也已经获得成功。其中，人参毛状根已经实现了商业化大规模生产，且其产品大规模应用于制药、食品和化妆品行业。但是，大部分药用植物毛状根体系的研究仍处在研究阶段，这是由于毛状根经过多次继代培养后会退化，其次生代谢产物的含量降低，因此，毛状根体系的优化和筛选仍然是目前研究的主要内容。

2 药用植物离体培养技术的应用前景

2.1 利用药用植物离体培养技术生产药用植物活性化合物

药用植物的活性产物往往是其次生代谢产物，生产周期长、产量低，利用离体培养技术生产药用植物活性成分具有重要的经济效益和社会效益。据统计，近1000种药用植物的离体培养技术获得成功，提供了超过600种的活性成分，并且人参、紫杉醇、青蒿素的离体培养生产已经达到了工业化水平。研究发现，通过改变培养条件，如调整培养基的营养成分含量、调整pH值和温度、添加外源激素、进行菌体感染等生物刺激，均能有效提高离体培养材料中活性成分的含量，这些研究为药用植物中次生代谢产物生产提供了有效的途径。

2.2 药用植物快速繁殖

由于人工栽培的药用植物大多生长周期较长，而市场对名贵中药材的需求日益增加，使得药用植物资源过度开发，一些珍惜药用植物濒临灭绝。例如早些年我国蕴藏量丰富的野生甘草已经灭绝。其他名贵中药材如金花茶、人参和红豆杉已被列入国家一级保护野生植物名录，长此以往，将对传统医学造成冲击。利用离体培养技术分化成植株，可以实现药用植物的快速繁殖，从而解决濒危药用植物的资源问题。藏红花引种我国以来，多采用分球繁殖的方式，繁殖系数低、种球易受病毒侵害且易退化，限制了藏红花的大规模产业化种植。针对该问题，经过多年的摸索，目前已经建立了藏红花花柱诱导愈伤组织的初代培养技术体系。据统计，目前已有200多种药用植物经过离体培养成功获得了试管植株，实现了快速繁殖，其中绝大多数为珍贵稀有的药用植物，如人参、铁皮石斛、金线莲等。

3 结语

综上所述，由于药用植物的大量开发应用、人工栽培的困难和品质退化等原因，导致许多药用植物资源严重短缺。而采用植物细胞或器官离体培养技术，可快速积累药用植物的活性成分，为资源短缺问题的解决提供了有效手段。所以，相关研究人员需要在今后的工作中不断强化对药用植物离体培养技术的研究与应用，进而为保障我国药用植物的供给量打下良好基础。