中藥防風(fēng)愈傷組織培養(yǎng)及再生體系建立研究現(xiàn)狀

陳鑫 張東向

摘? ? 要：防風(fēng)主產(chǎn)區(qū)為東北地區(qū)和華北地區(qū)，是常用的中藥材之一。由于近些年來對防風(fēng)藥理性質(zhì)的研究，導(dǎo)致防風(fēng)資源遭到嚴(yán)重破壞，如何快速繁殖和培育防風(fēng)，滿足當(dāng)前中藥市場的需求成為一大難題。通過歸納整理近年來防風(fēng)愈傷組織培養(yǎng)及再生體系建立等方面的研究進(jìn)展，為防風(fēng)的研究和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：防風(fēng);組織培養(yǎng);再生體系

文章編號：1005-2690（2021）18-0026-02? ? ? ?中國圖書分類號：S567.239? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

防風(fēng)（Saposhnikovia divaricata （Turcz.）Schischk.）為傘形科多年生草本植物，又被稱為北防風(fēng)、關(guān)防風(fēng)等[1]。通常以未開花植株的干燥根入藥，未開花的防風(fēng)根漿足而豐滿，藥用效果顯著。主要含有揮發(fā)油、色原酮、香豆素等藥用成分，具有解熱、鎮(zhèn)痛、抗腫瘤的效果[2]。防風(fēng)的根含防風(fēng)色酮醇、升麻素苷、珊瑚菜素、花椒毒素和東莨菪素等成分;防風(fēng)的根、花和葉作為中藥用具有祛風(fēng)解表、勝濕止痛、止癢止痙等功效，能治外感風(fēng)寒、偏正頭疼、風(fēng)濕痹痛、腹痛泄瀉、腸風(fēng)下血、破傷風(fēng)、小兒驚風(fēng)、風(fēng)疹瘙癢和瘡瘍等疾病。

近年來，隨著對防風(fēng)藥理作用的研究、化學(xué)成分的分析，對防風(fēng)的了解越深入，因此造成了防風(fēng)的需求量越來越大。同時(shí)由于對防風(fēng)的不合理開采，導(dǎo)致野生防風(fēng)的生存環(huán)境不斷遭到破壞，野生防風(fēng)的產(chǎn)量不能滿足市場需求，導(dǎo)致價(jià)格持續(xù)走高，而人工種植的防風(fēng)質(zhì)量、藥效達(dá)不到要求[3]。隨著組織培養(yǎng)技術(shù)的興起，開始利用此技術(shù)對一些稀缺植物進(jìn)行繁殖，在很大程度上加快育種進(jìn)程，同時(shí)可以避免外界不利條件因素的影響。在探究防風(fēng)愈傷組織活性成分含量的基礎(chǔ)上，優(yōu)化影響愈傷組織培養(yǎng)體系中的多種因素，改善再生體系條件等方面均取得了一定的進(jìn)展。因此，通過在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，對防風(fēng)愈傷組織誘導(dǎo)及再生體系建立研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為防風(fēng)的合理利用和深度研究提供參考。

1? ?防風(fēng)愈傷組織誘導(dǎo)

1.1? ?外植體的選擇

不同來源的外植體類型是影響植物愈傷組織誘導(dǎo)及生長發(fā)育的重要原因之一。在防風(fēng)愈傷組織培養(yǎng)過程中，通常選用植物的幼葉、莖、根和芽作為外植體。愈傷組織可以由多種外植體誘導(dǎo)而來，但不同來源的外植體所形成的愈傷組織在長勢及分化狀態(tài)上有明顯差異。在培養(yǎng)防風(fēng)組織時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選用莖段作為外植體時(shí)，愈傷組織的誘導(dǎo)率明顯高于其他外植體的誘導(dǎo)率，并且愈傷組織的長勢也較好，種子的誘導(dǎo)率最低[4]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，防風(fēng)幼葉作為外植體愈傷組織的誘導(dǎo)率及長勢，要優(yōu)于莖誘導(dǎo)出的愈傷組織[5]。

不同外植體的內(nèi)源激素種類和含量有所不同，這也就導(dǎo)致在誘導(dǎo)愈傷組織的過程中誘導(dǎo)率的不同。在一定的生長素濃度范圍內(nèi)，生長素的含量越多，愈傷組織的誘導(dǎo)率越高。所以在誘導(dǎo)愈傷組織形成的過程中，應(yīng)盡量選取幼嫩時(shí)期的防風(fēng)幼苗，并選取生長素含量較高的部分，來提高愈傷組織誘導(dǎo)率。

1.2? ?培養(yǎng)基的選擇

培養(yǎng)基供給離體外植體重要的營養(yǎng)成分及生長所需的各種外源激素，在愈傷組織誘導(dǎo)過程中，基礎(chǔ)培養(yǎng)基要根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康膩磉M(jìn)行選擇。張家菁等在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，MS培養(yǎng)基的誘導(dǎo)率最高，并且褐化率也相對較低[6]。付航等在進(jìn)行培養(yǎng)基對防風(fēng)組織誘導(dǎo)的影響研究中的發(fā)現(xiàn)與其相同[7]。所以可以初步認(rèn)為，MS為防風(fēng)愈傷組織誘導(dǎo)過程中的最適培養(yǎng)基。

1.3? ?不同激素濃度對防風(fēng)愈傷組織誘導(dǎo)的影響

植物組織培養(yǎng)過程中，最重要的一個(gè)因素就是植物生長調(diào)節(jié)劑的類型和濃度。不同的植物生長調(diào)節(jié)劑對愈傷組織的誘導(dǎo)能力有所不同，在組織培養(yǎng)過程中往往需要多種激素相互配合，才能達(dá)到最高的誘導(dǎo)率。前人在對防風(fēng)進(jìn)行愈傷組織誘導(dǎo)時(shí)發(fā)現(xiàn)，2，4-D和NAA同時(shí)使用和NAA單獨(dú)使用時(shí)，雖也能夠誘導(dǎo)出愈傷組織，但愈傷組織長勢差，后期分化困難，當(dāng)兩類激素配合使用時(shí)，可以促進(jìn)愈傷組織的誘導(dǎo)[8]。

不同類型的激素濃度組合，對防風(fēng)愈傷組織的誘導(dǎo)也起著主導(dǎo)作用，其中生長素和細(xì)胞分裂素是植物組織培養(yǎng)過程中調(diào)控細(xì)胞生長和分化的兩種重要的植物激素。已有研究證實(shí)，生長素和細(xì)胞分裂素對于細(xì)胞生長與分化具有協(xié)同作用，它們的量與比值的不同配合對細(xì)胞分化起著重要的調(diào)節(jié)作用。在防風(fēng)愈傷組織誘導(dǎo)過程中，通過調(diào)整培養(yǎng)基中 2，4-D 和 NAA 的濃度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低濃度的激素對防風(fēng)愈傷組織的誘導(dǎo)有促進(jìn)作用，但激素濃度過高時(shí)對愈傷組織的生長有抑制作用。

在愈傷組織誘導(dǎo)的過程中往往需要多種激素共同作用，其中主要分為生長素類和細(xì)胞分裂素類兩種激素。有研究表明，過高濃度的激素會(huì)抑制愈傷組織的誘導(dǎo)過程，相對低濃度的外源激素可以促進(jìn)愈傷組織誘導(dǎo)。

1.4? ?愈傷組織的繼代培養(yǎng)

在最初形成愈傷組織之后且在細(xì)胞老化現(xiàn)象未見明顯之前，應(yīng)該及時(shí)將愈傷組織和外植體分離，轉(zhuǎn)移至傳代培養(yǎng)基中再次進(jìn)行替換性培養(yǎng)。因?yàn)槭Ｓ嗟耐庵搀w在死亡過程中會(huì)產(chǎn)生一定的毒物，使愈傷組織發(fā)生老化、粘連和異常分化現(xiàn)象。與愈傷組織誘導(dǎo)過程相同，繼代培養(yǎng)也離不開植物外源激素。有研究表明，MS+1.0 mg/L 6BA+1.0 mg/L NAA為最適合防風(fēng)愈傷組織繼代培養(yǎng)的培養(yǎng)基[9]。利用響應(yīng)面分析法預(yù)測出最佳繼代培養(yǎng)基為MS+0.5 mg/L 6BA+0.5 mg/L 2，4-D+ 0.4 mg/L KT[10]。

2? ?防風(fēng)再生體系的建立

2.1? ?不定芽的誘導(dǎo)

將生長良好的繼代愈傷組織進(jìn)行分化培養(yǎng)，是培養(yǎng)試管苗的第一步。以MS+0.5 mg/L AgNO3為基礎(chǔ)培養(yǎng)基的培養(yǎng)條件，發(fā)現(xiàn)當(dāng)6BA濃度為1.0 mg/L、NAA濃度為0.1 mg/L時(shí)，愈傷組織形成不定芽的能力最強(qiáng)。當(dāng)誘導(dǎo)不定芽時(shí)，在MS+1.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA培養(yǎng)基下培養(yǎng)時(shí)，再生苗的分化率最高，玻璃化率較低[11]。

2.2? ?不定根的誘導(dǎo)

在研究中發(fā)現(xiàn)1/2MS+0.5 mg/L NAA+0.2 mg/L 6BA是防風(fēng)不定芽適宜的生根的最佳培養(yǎng)基。黑暗條件下MS+1.0 mg/L NAA+0.6 mg/L KT 為最佳不定根誘導(dǎo)培養(yǎng)基[12]。在一定范圍內(nèi)，NAA濃度與生根率呈正相關(guān)，但當(dāng)NAA達(dá)到0.6 mg/L 時(shí)，生根率開始降低[13]。

根據(jù)前人的研究可以看出，在對防風(fēng)帶芽莖段誘導(dǎo)不定根的研究上，還存在一定的差異性，不同的研究者所得出的結(jié)論大有不同。在后續(xù)的研究中，可以針對不定根誘導(dǎo)做更深一步的探究。

2.3? ?試管苗移栽

當(dāng)組培苗長到一定高度時(shí)，要對其進(jìn)行移栽，以保證防風(fēng)組培苗可以盡快適應(yīng)外界環(huán)境[14]。移栽前需要對組培苗進(jìn)行煉苗，待組培苗適應(yīng)自然光后再進(jìn)行移栽。將組培苗種植于滅菌的田園土中，14 d組培苗的成活率達(dá)80%以上。定植30 d 后，平均成活率達(dá)到94%以上。對成活的試管苗進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)試管苗前期生長緩慢，但在后期生長迅速，長勢良好。更有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在腐殖土和蛭石（5∶2）混合的移栽基質(zhì)中，移栽后的防風(fēng)植株生長良好且成活率高達(dá)99.5%[15-16]。

3? ?小結(jié)與展望

防風(fēng)是我國使用廣泛、歷史悠久的傳統(tǒng)中藥，是一種具有開發(fā)價(jià)值的中藥材資源。目前開發(fā)具有抗腫瘤作用的藥物已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來，由于野生防風(fēng)的開采嚴(yán)重，出現(xiàn)供不應(yīng)求現(xiàn)象。如何建立長期穩(wěn)定的防風(fēng)再生體系，成為科研工作者最重視的問題。雖對防風(fēng)組織培養(yǎng)技術(shù)研究取得一定成果，但如何提高防風(fēng)試管苗的移栽成活率、獲得高質(zhì)量的防風(fēng)，仍需開展進(jìn)一步的研究。

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