植物原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)在藥用植物中的應(yīng)用

吳登宇,韋 體,高丹丹,臧榮鑫,徐紅偉,郭鵬輝*

(西北民族大學(xué)a.生命科學(xué)與工程學(xué)院;b.生物工程與技術(shù)國家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國甘肅蘭州730030)

據(jù)統(tǒng)計(jì),我國中藥種植面積達(dá)3 335×107m2,2015年我國中藥工業(yè)產(chǎn)值已達(dá)7 867億元,且以每年超過20%的速度在快速增長[1]。藥用植物產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物具有良好的藥用及保健價(jià)值,深受人們的喜愛,如黃花蒿中的青蒿素、紅豆杉中的紫杉醇及人參中的人參皂苷等,這些代謝產(chǎn)物在疾病治療與保健等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[2]。然而,自然條件下藥用植物產(chǎn)生的天然次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)量極低,無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求,導(dǎo)致許多藥用植物被過度采伐,甚至瀕臨滅絕。因此,如何采取科學(xué)有效的措施使藥用植物資源得到保護(hù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)合理的、可持續(xù)的綜合開發(fā)利用便顯得尤為重要。

植物原生質(zhì)體是指去除細(xì)胞壁后被質(zhì)膜所包圍的、具有生命力和全能性的裸露細(xì)胞,其結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)(包括各種細(xì)胞器、細(xì)胞骨架系統(tǒng)及胞基質(zhì))和細(xì)胞核等部分[3]。目前,植物原生質(zhì)體再生培養(yǎng)及懸浮培養(yǎng)等技術(shù)手段已應(yīng)用到薔薇科、紫草科、玄參科等數(shù)十個(gè)科種中,其應(yīng)用潛力巨大、技術(shù)成熟。相較于其他模式植物與作物而言,藥用植物在細(xì)胞瞬時(shí)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞融合、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、亞細(xì)胞定位及中藥品質(zhì)形成分子機(jī)制解析等方面的研究還不夠深入,技術(shù)體系還不夠完善。因此,進(jìn)一步對藥用植物原生質(zhì)體開展再生培養(yǎng)、相關(guān)功能基因解析及代謝產(chǎn)物合成機(jī)制研究等具有重要意義。同時(shí),隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展,藥用植物原生質(zhì)體在CRISPR/Cas9技術(shù)中也將得到進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展。

本文以原生質(zhì)體分離、培養(yǎng)、純化等理論為基礎(chǔ),系統(tǒng)闡述了該技術(shù)在藥用植物中的應(yīng)用和發(fā)展前景,以期為特色藥用植物資源的保護(hù)和綜合開發(fā)利用提供新的研究思路與理論支持。

1 藥用植物原生質(zhì)體分離及培養(yǎng)方法

1.1 原生質(zhì)體分離方法

原生質(zhì)體的分離是原生質(zhì)體培養(yǎng)及后續(xù)研究的關(guān)鍵步驟,其原材料一般以組織細(xì)胞較多、活力強(qiáng)及取材容易的幼嫩植物葉片為主,其分離方法主要有機(jī)械法和酶解法兩種。1892年Klercher首次通過機(jī)械法獲得了原生質(zhì)體,但此法所獲得的原生質(zhì)體存在產(chǎn)量低且獲取困難的缺陷;直到1960年Cocking通過酶解法從西紅柿的根尖部位分離出大量的原生質(zhì)體,原生質(zhì)體的研究才進(jìn)入了一個(gè)新的階段[4]。采用酶解法進(jìn)行原生質(zhì)體分離時(shí),目前廣泛應(yīng)用的酶有纖維素酶(cellulase)、半纖維素酶(hemicellulase)、果膠酶 (pectinase)、離析酶(macerozyme)、蝸牛酶(snailase)及崩潰酶(driselase)等[5]。從近幾年的研究來看,其中較為常用的酶是纖維素酶R-10、果膠酶Y-23及離析酶R-10等。2019年,王夢茹等[6]采用2%纖維素酶R-10+0.5%果膠酶Y-23+0.3%離析酶R-10組合對矮牽牛愈傷組織進(jìn)行了原生質(zhì)體的分離;2020年,姜倩倩等[7]利用1%纖維素酶R-10+0.3%離析酶R-10對多年生黑麥草進(jìn)行了原生質(zhì)體制備,并成功構(gòu)建了瞬時(shí)轉(zhuǎn)化體系。這些酶在進(jìn)行原生質(zhì)體制備時(shí)發(fā)揮著不同的作用,其中纖維素酶與果膠酶起主要作用,纖維素酶水解細(xì)胞壁中的纖維素,果膠酶則促進(jìn)細(xì)胞間隙中果膠質(zhì)的分解,而其他酶類主要對這兩種酶起到輔助作用[5]。有研究表明,纖維素酶RS的分離效果比纖維素酶R-10好,但纖維素酶RS的價(jià)格遠(yuǎn)高于纖維素酶R-10,因此多數(shù)研究仍主要采用纖維素酶R-10進(jìn)行原生質(zhì)體的分離[8]。

采用酶解法對原生質(zhì)體進(jìn)行分離時(shí),除了酶的種類對分離結(jié)果產(chǎn)生影響外,酶解濃度、酶解時(shí)間及滲透壓穩(wěn)定劑等分離條件的選擇均對分離結(jié)果有較大的影響。酶解液的濃度過高容易導(dǎo)致原生質(zhì)體被酶降解,濃度過低則導(dǎo)致原生質(zhì)體分離不徹底,這兩個(gè)因素都會導(dǎo)致原生質(zhì)體產(chǎn)量低下[9]。酶解時(shí)間對原生質(zhì)體的產(chǎn)量及活力也存在重大影響,時(shí)間不足導(dǎo)致酶解不充分,影響原生質(zhì)體的產(chǎn)量,酶解時(shí)間過長則直接影響原生質(zhì)體活力,甚至破壞原生質(zhì)體的完整性[10]。同時(shí),失去細(xì)胞壁保護(hù)的原生質(zhì)體對滲透壓穩(wěn)定劑也特別敏感,原生質(zhì)體與外界滲透壓不能維持等滲狀態(tài),易發(fā)生皺縮或者破裂,常用的等滲溶劑有KCl、NaCl、蔗糖及甘露醇等[10]。

1.2 原生質(zhì)體純化

在獲取原生質(zhì)體的酶解過程中,酶解作用會產(chǎn)生很多組織殘?jiān)?如細(xì)胞碎片、破碎的原生質(zhì)體)及殘留酶解液等,這些殘留物的存在會給原生質(zhì)體的生理狀態(tài)造成不良影響,因此酶解時(shí)間結(jié)束后需要進(jìn)行原生質(zhì)體純化。原生質(zhì)體純化的方法主要有漂浮法和沉淀法。漂浮法是利用高滲蔗糖溶液比重大于原生質(zhì)體比重的原理,使原生質(zhì)體在離心的過程中漂浮在液面上層,而組織殘?jiān)瘸恋碛陔x心管底部,這種方法獲得的原生質(zhì)體的完整度與純度比較高,但是數(shù)量較少[11]。沉淀法是通過特定的細(xì)胞過濾篩將組織殘?jiān)冗^濾去除,再利用比重原理,在一定的滲透壓溶液中將原生質(zhì)體沉淀至離心管底部,這種方法在離心振蕩過程中會對原生質(zhì)體造成一定的傷害,但獲得的原生質(zhì)體數(shù)量較多。

1.3 原生質(zhì)體培養(yǎng)

藥用植物原生質(zhì)體的培養(yǎng)常采用MS、B5、KM8p等改良培養(yǎng)基[12～13]。其中,MS培養(yǎng)基因含有較高濃度的NH4+而對原生質(zhì)體具有一定的毒害作用,會直接影響原生質(zhì)體的生長[14];B5培養(yǎng)基是專門為大豆組織培養(yǎng)設(shè)計(jì)的,其主要特點(diǎn)是含有高鉀鹽、高硝酸鹽以及低銨鹽等成分[15]。馬鋒旺等[16]在對山桃原生質(zhì)體培養(yǎng)的過程中發(fā)現(xiàn),高濃度的NH4+會抑制原生質(zhì)體的分化,影響原生質(zhì)體的生長分裂。而KM8p培養(yǎng)基中含有豐富的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì),如有機(jī)酸、氨基酸、維生素及椰乳等,對原生質(zhì)體的分裂及細(xì)胞壁的形成具有一定促進(jìn)作用[17],蔣友燊等[18]以KM8p+0.20 mg/L 2,4-D+0.50 mg/L 6-BA+100.00 mg/L水解酪蛋白+1.00%蔗糖+0.40 mol/L甘露醇為培養(yǎng)基,對百脈根原生質(zhì)體進(jìn)行了再生壁研究,成功測定了原生質(zhì)體再生壁纖維素的含量,因此KM8p可作為百脈根原生質(zhì)體分離與培養(yǎng)的培養(yǎng)基進(jìn)行改良和利用。在原生質(zhì)體培養(yǎng)過程中,植物激素作為不可或缺的一部分,主要通過調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的生理反應(yīng)影響細(xì)胞的生長與分化。目前研究較為深入的植物激素主要包括生長素(auxin)、細(xì)胞分裂素(cytokinin)、赤霉素(gibberellin,GA)、脫落酸(abscisic acid,ABA)、乙烯(ethylene)等[19],其中生長素和細(xì)胞分裂素在植物組織培養(yǎng)過程中被廣泛使用,其主要的天然成分分別是吲哚乙酸(indole acetic acid,IAA)和玉米素(zeatin,ZT)。由于這兩種天然成分穩(wěn)定性差,為提高其穩(wěn)定性,人們通過人工合成法相繼合成了6-芐基腺嘌呤(6-benzylaminopurine,6-BA)及2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)等植物生長調(diào)節(jié)劑。表1對組織培養(yǎng)過程中常用植物生長調(diào)節(jié)劑的來源及穩(wěn)定性進(jìn)行了整理。

表1 藥用植物再生體系建立常用植物生長調(diào)節(jié)劑Table 1 Commonly used plant growth regulators for establishment of medicinal plant regeneration system

關(guān)于藥用植物原生質(zhì)體的培養(yǎng)方法,目前有很多種,但具體方法的選擇應(yīng)因材料而異。常用的培養(yǎng)方法主要有液體淺層培養(yǎng)(culture in shallow liquid medium)、固-液雙層培養(yǎng)(liquid-solid culture)、瓊脂糖包埋(agarose bead culture)及看護(hù)培養(yǎng)(nurse culture)等。范小峰等[20]采用液體淺層培養(yǎng)、固-液雙層培養(yǎng)、瓊脂糖包埋等方法對南蛇藤的原生質(zhì)體進(jìn)行了培養(yǎng)和比較,發(fā)現(xiàn)液體淺層培養(yǎng)法對南蛇藤原生質(zhì)體的培養(yǎng)效果較為理想。在此之前,李樂工[21]也采用液體淺層培養(yǎng)法對人參的原生質(zhì)體進(jìn)行了培養(yǎng),并成功獲得人參愈傷組織。另有研究報(bào)道,蕓薹屬植物的原生質(zhì)體培養(yǎng)大多采用液體淺層培養(yǎng)法和固-液雙層培養(yǎng)法,很少采用看護(hù)培養(yǎng)法[11]。

2 原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)在藥用植物中的應(yīng)用

2.1 在藥用植物快速繁殖中的應(yīng)用

目前,我國將原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)運(yùn)用于藥用植物培養(yǎng)并獲得成功的主要有前胡(Peucedanum praeruptorum Dunn)、防風(fēng)(Saposhnikovia divaricata(Trucz.)Schischk.)、黨參(Codonopsis pilosula(Franch.)Nannf.)、石刁柏(Asparagus officinalis L.)、枸杞(Lycium barbarum L.)及紅景天(Rhodiola rosea L.)等。原生質(zhì)體主要通過3種途徑進(jìn)行植株再生:一是由原生質(zhì)體分化形成愈傷組織,再繼續(xù)分化成植株;二是由原生質(zhì)體分化成胚狀體,再發(fā)育成植株;三是由原生質(zhì)體分化形成愈傷組織,愈傷組織再分化成胚狀體,最終發(fā)育成植株。王濟(jì)玫等[22]利用前胡幼苗切段誘導(dǎo)出愈傷組織,經(jīng)細(xì)胞懸浮培養(yǎng)后獲得大量具有胚性的細(xì)胞團(tuán),再經(jīng)酶解分離得到大量原生質(zhì)體,原生質(zhì)體經(jīng)液體淺層培養(yǎng)后移接至MS固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng),最終獲得完整植株。李繼勝等[23]從黨參下胚軸愈傷組織中分離出原生質(zhì)體,經(jīng)液體淺層培養(yǎng)獲得胚狀體并發(fā)育成完整植株。劉劍鋒等[24]通過組織培養(yǎng)獲得了紅景天組培苗葉,將組培苗葉進(jìn)行酶解處理得到了紅景天原生質(zhì)體,原生質(zhì)體經(jīng)淺層培養(yǎng)后獲得了愈傷組織,愈傷組織分化形成不定芽,繼而發(fā)育形成完整植株。表2對其他一些經(jīng)原生質(zhì)體培養(yǎng)獲得再生植株的物種[25～30]進(jìn)行了概括。

表2 藥用植物原生質(zhì)體培養(yǎng)概況Table 2 An overview of protoplast culture of medicinal plants

隨著植物組培技術(shù)的發(fā)展,植物原生質(zhì)體的研究工作越來越受到重視,其相關(guān)研究在國內(nèi)外不斷開展并取得了巨大成就,主要體現(xiàn)在越來越多的植物種類通過原生質(zhì)體實(shí)現(xiàn)了植株再生,突破了常規(guī)育種的限制。因此,深入研究如何利用該技術(shù)加快育種進(jìn)程、解決藥用植物組培快繁難等問題,對藥用植物品種改良和種質(zhì)資源保護(hù)具有重要意義。

2.2 在有效成分分離提取方面的應(yīng)用

目前,全世界約有千余種植物可通過細(xì)胞懸浮培養(yǎng)產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物。藥用植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)產(chǎn)生的天然產(chǎn)物可應(yīng)用于藥品、香料、色素、食品、化妝品等產(chǎn)品的開發(fā)。原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)在藥用植物有效成分提取方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值,很多藥用植物的原生質(zhì)體已完成了實(shí)驗(yàn)室階段的研究,走向了大規(guī)模生產(chǎn)階段,如人參(Panax ginseng C.A.Meyer)、紅豆杉(Taxus wallichiana var.chinensis(Pilg.)Florin)、紫草(Lithospermum erythrorhizon Sieb.et Zucc.)、黃芪(Astragalus propinquus Schischkin)等。

紫杉醇作為目前較為有效的抗癌藥物,被廣泛應(yīng)用于各類癌癥治療,如卵巢癌、乳腺癌、肺癌等,其生產(chǎn)方式主要有化學(xué)合成法、半合成法、人工種植栽培法及細(xì)胞培養(yǎng)法,在這些方法中細(xì)胞培養(yǎng)法是最具有潛力的方法。該法首先以紅豆杉為原材料進(jìn)行其愈傷組織的誘導(dǎo)和馴化,并篩選出適合于植物細(xì)胞培養(yǎng)的細(xì)胞株,然后進(jìn)行細(xì)胞懸浮培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇,目前其生產(chǎn)已完全實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,質(zhì)量濃度在100 mg/L以上[31]。紫草素為萘醌類化合物,具有抗炎、降膽固醇及抗腫瘤等作用,1983年日本率先成功地進(jìn)行了紫草寧衍生物的工業(yè)化生產(chǎn)[32]。人參皂苷是從人參細(xì)胞中分離出的三萜類化合物,具有抗疲勞、提高記憶力、增強(qiáng)免疫等功效。研究表明,通過人參愈傷組織誘導(dǎo)并采用13萬L發(fā)酵罐進(jìn)行細(xì)胞發(fā)酵培養(yǎng),已能夠基本滿足人們對于人參藥用有效成分的需求[33]。

2.3 在膜侵染方面的應(yīng)用

由于酶解液的作用,原生質(zhì)體失去細(xì)胞壁的保護(hù),更利于接受外源基因,也更易于進(jìn)行細(xì)胞融合等操作。原生質(zhì)體不僅可以用于研究植株再生、懸浮培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物,同時(shí)還是開展病毒侵染機(jī)理、膜轉(zhuǎn)運(yùn)及融合等基礎(chǔ)研究的理想材料。陳雅寒等[34]以抗煙草花葉病毒(tobacco mosaic virus,TMV)活性為指標(biāo),對馬藍(lán)、玉簪、鴉膽子等13種常見中草藥進(jìn)行了抗病毒活性篩選,結(jié)果顯示被TMV侵染的煙草原生質(zhì)體在加入0.5 μg/mL馬藍(lán)醇提取物后仍可以維持細(xì)胞完整性。

2.4 在原生質(zhì)體融合方面的應(yīng)用

自1972年Carlson將原生質(zhì)體融合技術(shù)應(yīng)用于煙草體細(xì)胞并獲得第1株雜種植株后,該技術(shù)便開始被廣泛應(yīng)用于藥用植物的原生質(zhì)體融合[35],例如:霍麗云等[36]將紫外線照射后的柴胡原生質(zhì)體與石防風(fēng)原生質(zhì)體進(jìn)行融合,得到了34個(gè)雜種細(xì)胞系;江莉[37]利用原生質(zhì)體融合技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了獐牙菜與柴胡的體細(xì)胞遠(yuǎn)緣雜交,且研究結(jié)果表明,獐牙菜與柴胡的遺傳物質(zhì)在雜交植株中均有表達(dá)。原生質(zhì)體融合技術(shù)不僅克服了種間不親和的缺點(diǎn),還能高效地將外源遺傳物質(zhì)成功導(dǎo)入受體細(xì)胞,為物種改良、遺傳育種提供了重要理論基礎(chǔ)[38～39]。雖然原生質(zhì)體間可以自發(fā)融合,但頻率很低,聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)誘導(dǎo)法是目前在植物中誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合最廣泛的方法,具有誘導(dǎo)融合頻率高、無種屬特異性要求、不需要特殊的儀器、操作簡單等特點(diǎn)。彭章等[40]以酶解法分離出茶樹原生質(zhì)體,通過40% PEG-6000誘導(dǎo)融合,其融合率達(dá)10%。目前,介導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法不僅有PEG法,還有硝酸鈉法、高濃度Ca2+高pH值法、電融合法及聚集微束激光法等。

2.5 在分子細(xì)胞生物學(xué)研究中的應(yīng)用

植物原生質(zhì)體瞬時(shí)轉(zhuǎn)化體系是研究基因功能與亞細(xì)胞定位的快速途徑,轉(zhuǎn)化方法包含PEG轉(zhuǎn)化法、電擊轉(zhuǎn)化法及顯微注射法等[41]。通過遺傳轉(zhuǎn)化法分析藥用植物有效成分相關(guān)合成基因的功能,不僅可為藥用植物的遺傳改良提供有效的基因資源,也可為藥用植物的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有利途徑。胡添源等[42]對藥用植物雷公藤進(jìn)行了原生質(zhì)體分離,并通過PEG轉(zhuǎn)化法成功構(gòu)建了其遺傳轉(zhuǎn)化體系,為雷公藤基因編輯及合成生物學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。Patra等[43]利用電擊轉(zhuǎn)化法對長春花葉肉原生質(zhì)體中參與茉莉酸代謝和長春堿代謝相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了瞬時(shí)轉(zhuǎn)化,并通過qRT-PCR對各個(gè)轉(zhuǎn)錄子的表達(dá)情況進(jìn)行了檢測。

在植物原生質(zhì)體培養(yǎng)過程中,受到外界環(huán)境及培養(yǎng)條件的影響,細(xì)胞在生長過程中有時(shí)會出現(xiàn)突變體。由于自發(fā)變異程度低,人們可通過物理、化學(xué)及生物等處理手段定向誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生變異,得到變異基因型細(xì)胞,從而為植物新品種的選育提供更多的選擇。相關(guān)研究報(bào)道,萵苣原生質(zhì)體在誘導(dǎo)形成再生植株的過程中發(fā)生了變異,再生植株呈現(xiàn)不同的性狀表型,如有的長勢好;有的成熟期不同;有的育性降低等[44]。

2.6 在中藥品質(zhì)形成分子機(jī)制中的應(yīng)用

目前,藥用植物原生質(zhì)體的研究主要集中于原生質(zhì)體的分離獲取、瞬時(shí)轉(zhuǎn)化等方面,在中藥品質(zhì)形成分子機(jī)制方面的研究還有很大的空間,而中藥品質(zhì)形成分子機(jī)制解析是中藥資源研究中的重點(diǎn)和難點(diǎn)[45]。上述細(xì)胞融合、細(xì)胞瞬時(shí)轉(zhuǎn)化及原生質(zhì)體再生等研究的不斷深入,可為中藥品質(zhì)形成分子機(jī)制的探究提供理論依據(jù)。

張改娜等[46]以秦艽愈傷組織為材料制備原生質(zhì)體,構(gòu)建了高效、穩(wěn)定的培養(yǎng)體系,為秦艽細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)及秦艽的品質(zhì)改良工作奠定了基礎(chǔ)。此外,Ren等[47]對中藥紅花進(jìn)行了原生質(zhì)體分離研究,構(gòu)建了原生質(zhì)體的轉(zhuǎn)化體系,并解析了紅花中有效成分類黃酮在合成過程中的一些功能基因啟動子的活性,為其后續(xù)品質(zhì)形成分子機(jī)制研究奠定了理論基礎(chǔ)。

3 存在的問題

自原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用于植物研究以來,其在植物細(xì)胞融合、天然產(chǎn)物提取、蛋白質(zhì)互作等方面取得了很多重要的進(jìn)展[48],同時(shí)也存在很多問題。將原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用于諸多藥用植物當(dāng)中,只有少數(shù)藥用植物成功構(gòu)建了再生體系,如人參、紅景天等,大部分藥用植物的原生質(zhì)體分離及培養(yǎng)存在較大困難,導(dǎo)致該方面研究很難有重大突破,尤其是近年來,人們對在植物中構(gòu)建穩(wěn)定的原生質(zhì)體分離及培養(yǎng)體系不夠重視,致使該技術(shù)無法在中藥中進(jìn)行規(guī)?；瘧?yīng)用。另外,雖然利用原生質(zhì)體培養(yǎng)獲取藥用植物次生代謝產(chǎn)物在藥用植物資源利用上具有良好的優(yōu)勢,但是目前只有少量藥用植物達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)的程度,主要原因在于其培養(yǎng)成本高于大田培養(yǎng),且產(chǎn)物不穩(wěn)定、不能進(jìn)行商品化,其次是植物原生質(zhì)體分裂繁殖能力遠(yuǎn)低于微生物,且由于其特殊性,不能完全適應(yīng)生物反應(yīng)器培養(yǎng)。因此,應(yīng)從實(shí)際出發(fā),將原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)與其他前沿生物技術(shù)(如基因編輯)結(jié)合應(yīng)用于難以進(jìn)行人工培育且野生資源短缺的藥用植物,在保護(hù)其種質(zhì)資源的同時(shí),對其次生代謝產(chǎn)物進(jìn)行充分利用,滿足人們的需求。

4 展望

藥用植物是天然藥物的重要來源,也是我國中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),目前其研究工作主要集中在有效成分分析和藥理作用探討等方面,但在藥材品質(zhì)控制、特色瀕危植物保護(hù)、人工組培快繁體系構(gòu)建以及次生代謝產(chǎn)物規(guī)?；a(chǎn)等方面的研究起步較晚,尤其是通過植物組培技術(shù)對藥用植物進(jìn)行人工馴化、選育以及次生代謝產(chǎn)物的規(guī)?；a(chǎn)方面仍然存在著許多亟待解決的科學(xué)問題。首先,在藥用植物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種的人工馴化和選育方面,其木質(zhì)化程度往往較為嚴(yán)重,導(dǎo)致組培苗在培養(yǎng)過程中發(fā)生褐化或者玻璃化而難以成活;其次,受到生長環(huán)境和技術(shù)條件的限制,許多藥用植物的天然有效活性成分的合成途徑與調(diào)控機(jī)制仍不清楚,極大地制約了藥用植物資源的進(jìn)一步開發(fā)利用與可持續(xù)發(fā)展。原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)具有生長速度快、培養(yǎng)條件易于控制的典型特征,不僅克服了傳統(tǒng)藥用植物在種植栽培過程中對環(huán)境條件的過度依賴,而且在基因功能研究和天然活性成分生產(chǎn)方面也有著巨大的應(yīng)用潛力,但針對藥用植物原生質(zhì)體培養(yǎng)過程中的次生代謝產(chǎn)物不穩(wěn)定、成本高且技術(shù)操作難度高等問題,還需進(jìn)一步研究和探討。