技术领域
本发明涉及一种植物技术领域的培养方法,特别是一种太子参不定根的诱导 及组织培养方法。
背景技术
太子参为石竹科植物孩儿参(Pseudostellaria heterophylla(Miq.)Pax ex Pax ex Hoffm)的干燥
块根,是《中国药典(第五版)》收载的常用补益类中药, 具有益气健脾、生津润
肺之功效,临床常用于
治疗脾虚体倦、食欲不振、病后虚 弱、气阴不足、自汗口渴和肺燥干咳等。民间常用作强壮滋补品,尤其用于治疗 小儿脾虚而食欲不振。现代化学和药理学研究表明,太子参主要含有环肽类、三 萜皂苷类、多糖及游离
氨基酸等成分,具有抗应激、抗疲劳、耐缺
氧和延缓衰老 等功能。太子参中具有重要生理活性的一类物质是环肽类化合物,已鉴定结构的 共有12种环肽。文献报道Pseudostellaria B具有显著地抑制酪氨酸激酶活性 从而阻止黑色素的生成作用,环肽能形成限制性构象,与相应的线性肽相比具有 更好的抗酶解和抗化学降解的能
力,因此该类化合物在
生物医药和
化妆品等行业 中具有重要应用前景。近年来,太子参的市场需求日益扩大,而野生资源遭到人 为掠夺性采挖,导致市场价格不断上涨,影响了相关产业,如医药、化妆品等的 应用发展。
不定根是由植物愈伤组织诱导分化产生的离体植物器官,不定根培养是近 年来发展起来的一项组织培养新技术。与药用植物的悬浮培养细胞相比,不定根 有效成分含量稳定;和大田栽培的植物相比,不仅有效成分含量高且稳定、生长 速度快,而且节省土地资源,因此不定根培养适合于药用植物尤其是根类药材如 太子参的组织培养,以获得组织培养物或其有效成分。
经对
现有技术的查新,目前尚无有关太子参不定根的组织培养及其有效成 分生产方法的文献报道和应用,而仅有的太子参悬浮细胞培养体系30天仅增长 5倍。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种太子参不定根的诱导及组 织培养方法,使其具有简便易行,不定根诱导率高、液体培养基中生长速度快的 特点,所获得的太子参不定根生长速度可以达到18天增长46.1倍。
本发明是通过下述技术方案实现的,本发明包括以下步骤:
(1)太子参愈伤组织的诱导与培养:取太子参不同部位外植体,经消毒洗 涤后,无菌条件下将外植体切割,置愈伤组织诱导培养基上,于无菌避光条件下 诱导愈伤组织。小心剥离生长快速、色泽淡黄的愈伤组织,置相同培养基上扩增 培养,扩增的愈伤组织用于诱导不定根;
(2)太子参不定根的诱导与培养:取来自不同部位生长快速、色泽淡黄的 愈伤组织,置于含吲哚丁酸、
萘乙酸、激动素中的一种或一种以上植物
激素的 1/2 MS固体培养基上,于无菌避光条件下诱导不定根;
(3)太子参不定根液体培养:取步骤(2)获得的不定根,置含有吲哚丁 酸、萘乙酸中的一种或一种以上植物激素的1/2MS液体培养基中培养。
步骤(1)中所述的外植体是指野生太子参的茎、
叶片、块根和须根中的任 一种。
步骤(1)中所述的消毒洗涤是指经75%(v/v,下同)
乙醇浸泡消毒30秒和 1%(w/v,下同)
次氯酸钠(有效氯含量)浸泡消毒15~30分钟,无菌
水洗涤5 次。
步骤(1)中所述的将外植体切割是指将茎和须根切段(1cm)、叶片切片(1 cm×1 cm)和块根切块(0.5 cm×0.5 cm×0.3 cm)。
步骤(1)中所述的愈伤组织诱导培养基是指:含1.0mg/L~3.0 mg/L2,4- 二氯苯氧乙酸和0.1mg/L~0.5 mg/L激动素的MS固体培养基,所述MS固体培养 基由MS液体培养基添加5g/L琼脂制成,pH 5.8。
步骤(1)中所述的无菌避光条件下诱导愈伤组织,是指于20℃~25℃无菌 避光条件下培养18天-28天诱导愈伤组织。
步骤(2)中所述的1/2 MS固体培养基(MS固体培养基中
硝酸铵浓度减半 的培养基,下同),是指含0.1mg/L~5mg/L吲哚丁酸、0.1mg/L~3 mg/L萘乙酸、 0.1mg/L~0.5mg/L激动素中的一种或一种以上植物激素的培养基。
步骤(2)中所述的无菌避光条件下诱导不定根,是指于20℃~25℃无菌避 光条件下培养25天-35天诱导不定根。
步骤(3)中所述的培养基,是指含有0.1mg/L~5 mg/L吲哚丁酸和0.1mg/L~ 3 mg/L萘乙酸中的一种或一种以上植物激素的1/2MS液体培养基(MS液体培养 基中硝酸铵浓度减半的培养基,下同)。
步骤(3)中所述的培养,是指在摇床转速为80 r/min~120 r/min、
温度 20℃~25℃条件下培养15天~21天。
本发明诱导与培养方法简单、效率高,其中野生太子参的茎和叶片外植体的 不定根诱导率均在90%以上;本发明诱导的不定根生长速度快,液体摇瓶18天 增长率达46倍以上;不定根产物的
收获简单,只需经过简单过滤冲洗即可。
具体实施方式
下面对本发明的
实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下 进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限 于下述的实施例。
本发明实施条件为:诱导愈伤组织的较优外植体为茎和叶片,经75%乙醇消 毒30秒后再经1%次氯酸钠消毒15分钟~20分钟,置含1.5mg/L~2.0 mg/L2,4- 二氯苯氧乙酸和0.2mg/L~0.5 mg/L激动素的1/2 MS固体培养基(pH 5.8)上无 菌避光培养25天;所获得的愈伤组织置含1mg/L~3 mg/L吲哚丁酸和0.1mg/L~ 0.3mg/L激动素的1/2 MS固体培养基上培养25天~28天诱导形成不定根;选取 诱导的不定根置含1mg/L~3 mg/L吲哚丁酸和1 mg/L萘乙酸的1/2 MS液体培养 基中无菌避光震荡培养,摇床转速120 r/min,温度22~24℃,培养时间为18 天。
实施例1:
取太子参须根外植体,经75%乙醇浸泡消毒30秒,无菌水冲洗5次,再经 1%次氯酸钠(有效氯含量)浸泡消毒20分钟,无菌水洗涤5次,于无菌条件下 将须根外植体切段(1cm),置于含1.0 mg/L2,4-二氯苯氧乙酸和0.1mg/L激动 素MS固体培养基上(pH 5.8),于20℃无菌避光诱导28天获得生长快速、色泽 淡黄的愈伤组织。小心剥取愈伤组织,置相同培养基上继续培养,扩增的愈伤组 织置添加5 mg/L吲哚丁酸、0.1 mg/L萘乙酸和0.1 mg/L激动素的1/2 MS固体 培养基上,于20℃无菌避光条件下诱导28天生成不定根。取上述诱导的不定根, 转入含5mg/L吲哚丁酸和0.1mg/L萘乙酸的1/2 MS液体培养基中,80 r/min、 20℃无菌避光培养21天,即获得快速繁殖的太子参不定根液体培养体系。
实施效果:愈伤组织诱导率达61%,不定根诱导率达90%,不定根短且多分 支,无愈伤化现象。
实施例2:
取太子参茎外植体,经75%乙醇浸泡消毒30秒,无菌水冲洗5次,再经1% 次氯酸钠(有效氯含量)浸泡消毒15分钟,无菌水洗涤5次,于无菌条件下将 茎外植体切段(1cm),置于含2.0 mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸和0.2mg/L激动素的 MS固体培养基上(pH 5.8),于22℃无菌避光诱导25天获得生长快速、色泽淡 黄的愈伤组织。小心剥取愈伤组织,置相同培养基上继续培养,扩增的愈伤组织 置添加3 mg/L吲哚丁酸和0.3 mg/L激动素的1/2 MS固体培养基上,于22℃无 菌避光条件下诱导25天生成不定根。取上述诱导的不定根,转入含3mg/L吲哚 丁酸和1mg/L萘乙酸的1/2MS液体培养基中,120r/min、22℃无菌避光培养18 天,即获得快速繁殖的太子参不定根液体培养体系。
实施效果:愈伤组织诱导率达80%,不定根诱导率达100%,不定根呈米白色、 较长且多分支,无愈伤化现象。
实施例3:
取太子参茎外植体,经75%乙醇浸泡消毒30秒,无菌水冲洗5次,再经1% 次氯酸钠(有效氯含量)浸泡消毒15分钟,无菌水洗涤5次,于无菌条件下将 茎外植体切段(1cm),置于含1.5 mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸和0.1 mg/L激动素 的MS固体培养基上(pH 5.8),于25℃无菌避光诱导18天获得生长快速、色泽 淡黄的愈伤组织。小心剥取愈伤组织,置相同培养基上继续培养,扩增的愈伤组 织置添加2 mg/L吲哚丁酸和0.1 mg/L激动素的1/2 MS固体培养基上,于25℃ 无菌避光条件下诱导25天生成不定根。取上述诱导的不定根,转入含2 mg/L 吲哚丁酸和1 mg/L萘乙酸的1/2 MS液体培养基中,120 r/min、25℃无菌避光 培养15天,即获得快速繁殖的太子参不定根液体培养体系。
实施效果:愈伤组织诱导率达75%,不定根诱导率达90%,不定根呈米白色、 长且多分支,无愈伤化现象。
实施例4:
取太子参块根外植体,经75%乙醇浸泡消毒30秒,无菌水冲洗5次,再经 1%次氯酸钠(有效氯含量)浸泡消毒30分钟,无菌水洗涤5次,于无菌条件下 将块根外植体切段(1cm),接种在含3.0 mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸和0.5 mg/L 激动素的MS固体培养基上(pH 5.8),于20℃无菌避光诱导28天获得生长快速、 色泽米黄的愈伤组织。小心剥取愈伤组织,置相同培养基上继续培养,扩增的愈 伤组织置添加0.1 mg/L吲哚丁酸、3 mg/L萘乙酸和0.5 mg/L激动素的1/2 MS 固体培养基上,于20℃无菌避光条件下诱导35天生成不定根。取上述诱导的不 定根,转入含0.1 mg/L吲哚丁酸和3 mg/L萘乙酸的1/2 MS液体培养基中, 100r/min、20℃无菌避光培养18天,即获得快速繁殖的太子参不定根液体培养 体系。
实施效果:愈伤组织诱导率达45%,不定根诱导率达80%,不定根色泽淡黄、 较长且分支较少,无愈伤化现象。
实施例5:
取太子参叶片外植体,经75%乙醇浸泡消毒30秒,无菌水冲洗5次,再经 1%次氯酸钠(有效氯含量)浸泡消毒15分钟,无菌水洗涤5次,于无菌条件下 将叶片外植体用打孔器切圆片(1cm×1cm),置于含1.5 mg/L 2,4-二氯苯氧乙 酸和0.2 mg/L激动素的MS固体培养基上(pH 5.8),于25℃无菌避光诱导25 天获得生长快速、色泽淡黄的愈伤组织。小心剥取愈伤组织,置相同培养基上继 续培养,扩增的愈伤组织置添加3 mg/L吲哚丁酸,1mg/L萘乙酸和0.1mg/L激 动素的1/2MS固体培养基上,于25℃无菌避光条件下诱导25天生成不定根。取 上述诱导的不定根,转入含3mg/L吲哚丁酸的1/2MS液体培养基中,120r/min、 25℃无菌避光培养15天,即获得快速繁殖的太子参不定根液体培养体系。
实施效果:愈伤组织诱导率达90%,不定根诱导率达90%,不定根呈白色、 较长且多分支,无愈伤化现象。
实施例6:
取太子参叶片外植体,经75%乙醇浸泡消毒30秒,无菌水冲洗5次后,再 经1%次氯酸钠(有效氯含量)浸泡消毒15分钟,无菌水洗涤5次,于无菌条件 下将叶片外植体用打孔器切圆片(1cm×1cm),置于含2 mg/L 2,4-二氯苯氧乙 酸和0.1mg/L激动素的MS固体培养基上(pH 5.8),于22℃无菌避光诱导21天 获得生长快速、色泽淡黄的愈伤组织。小心剥取愈伤组织,置相同培养基上继续 培养,扩增的愈伤组织置添加3 mg/L吲哚丁酸和0.2 mg/L激动素的1/2MS固体 培养基上,于22℃无菌避光条件下诱导28天生成不定根。取上述诱导的不定根, 转入含3 mg/L吲哚丁酸和3 mg/L萘乙酸的1/2MS液体培养基中,100 r/min、 22℃无菌避光培养18天,即获得快速繁殖的太子参不定根液体培养体系。
实施效果:愈伤组织诱导率达80%,不定根诱导率达100%,不定根呈白色、 长且多分支,无愈伤化现象。
实施例7:
取实施例2获得的摇瓶震荡培养14天的太子参不定根,以每250mL容量锥 形瓶装75mL液体培养基计算,分别按0.2%(即0.2g新鲜不定根/100mL培养液, 下同)、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.5%和2%接种新鲜不定根,按实施例2中的 培养条件培养18天,结果发现:(1)随着接种量的增加,不定根的收获量也增 加,但是当接种量超过1%(1g新鲜不定根/100 mL)后,不定根的收获量反而降低, 因此1%接种量获得不定根的最大收获量;(2)随着接种量的增加生长指数(收 获量/接种量)逐渐下降,最低接种量即0.2%获得最高的生长指数。综合考虑, 选择0.2%接种量为最佳接种量。
取实施例2获得的液体培养的生长14天的太子参不定根,以1/2MS液体培 养基(pH 5.8)为基本培养基研究吲哚丁酸和萘乙酸两种激素对太子参不定根生 长的影响,两种激素的浓度均设定0.1、1、3和5 mg/L以及空白对照,接种量 均为0.2%,其它条件同实施例2,培养14天后进行统计,结果发现不定根生长 对萘乙酸更为敏感,1 mg/L的萘乙酸使太子参不定根在14天内增长33.7倍, 比5 mg/L吲哚丁酸所引起的32.1倍增长率还高。因此选择1 mg/L萘乙酸为基 本激素,并进一步研究组合添加0.1、1、3和5 mg/L吲哚丁酸及空白对照(不 含吲哚丁酸)对太子参不定根生长的影响,结果发现1mg/L萘乙酸与1~3 mg/L 吲哚丁酸的结合在14天内获得38.3倍增长率,18天得到46.1倍的最高增长率。