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两面针Zanthoxylum nitidum(Roxb.) DC.为芸香科花椒属植物。两面针抗癌、镇痛作用的有效成分已经明确,其中的氯化两面针碱是从两面针的干燥根中提取的一种生物碱,是两面针的主要有效成分。两面针药材来源一直都是依靠采集野生资源,近年来野生资源日益减少,急需大面积栽培。两面针的研究多集中于组织培养和快繁生根技术。悬浮培养是一种十分有用的实验体系,在液体状态下便于细胞和营养物质的充分接触和交换,细胞状态可以相对保持一致,同时为植物细胞的大规模培养提供前期技术基础。
本研究首先以茎诱导的愈伤组织为材料,研究愈伤组织在固体培养及悬浮培养中的生长特点并绘制生长曲线。结果表明,固体培养的最佳收获期为27d。在悬浮培养中,愈伤的生长曲线呈“S”型,明显的分为延迟期、指数期和静止期。悬浮培养的最佳收获期为21d。
以种子萌发出的幼苗的根、下胚轴、子叶、真叶,无菌苗的叶、茎及野外植株的茎、叶为外植体进行愈伤组织诱导,观察愈伤状况,继代培养3代后进行不同来源外植体和不同培养法对愈伤生长量及总生物碱累积量的比较研究。结果如下:
对根愈伤,悬浮培养更有优势。其中MS+KT lmg·L-1+2,4-D l mg·L-l、MS+6-BA lmg·L-1+2,4-D0.2 mg-L-1是根愈伤获得更多生物碱较好的配方;对下胚轴愈伤,悬浮培养没有优势,而固体培养略具有优势。其中,MS+6-BA0.5mg·L-l+2,4-D0.5 mg·L-l的生物碱浓度和总生物碱累积量最高,是较好的配方;对子叶愈伤,悬浮培养更有优势。MS+6-BA lmg.U1+2,4-D0.5 mg·L-1的愈伤生长量(鲜、干重)较高,生物碱浓度和总生物碱累积量也较高,是较好的配方;对真叶愈伤,固体培养比悬浮培养更有优势。MS+6-BA0.5 mg·L-1+2,4-D l mg·L-1是真叶愈伤培养较好的配方;对无菌苗叶愈伤,悬浮培养更有优势,更有利于生物碱的积累,MS+6-BA0.5mg·L-l+2,4-D1 mg·L-1和MS+6-BA lmg·L-l+2,4-D O.5 mg·L-1是较好的配方;对无菌苗茎愈伤,悬浮培养更有优势,其中MS+6-BA0.5mg·L-l+2,4-D0.5 mg·L-1和MS+6-BA lmg·L-l+2,4-D0.5 mg·L-l是较好的配方;对野外叶愈伤,悬浮培养与固体培养生长效果接近。但悬浮培养更有利于愈伤生物碱的累积,较好的配方是MS+6-BAlmgoL-l+2,4-D0.5 mgoL-l;对野外茎愈伤,悬浮培养更有优势,更有利于野外叶愈伤生物碱的积累,较好的配方是MS+6-BA lmg·L-1+2,4-D0.5 mg·L-1;不同外植体诱导愈伤的总生物碱累积量从高到低排列,依次是无菌苗茎>下胚轴>无菌苗叶>根>子叶>野外茎、野外叶>真叶。
研究了不同培养代数,不同因素对根愈伤悬浮培养的影响。结果表明愈伤组织悬浮培养第3代愈伤的生长速度最快,总生物碱累积速度最快。较合适的接种量为1.5-2g·瓶-1。用IBA代替2,4-D进行悬浮培养是可行的,其中较好的配方是MS+6-BAlmg·L-l+IBA0.5 mg·L-l。三种碳源中,蔗糖对愈伤的生长和生物碱的累积效果最好,果糖次之,葡糖糖较差;当蔗糖浓度为20 g·L-l、30 g·L-l时,愈伤的生长和生物碱累积效果较好。添加低浓度(5 g·L-l)的酵母提取物有利于愈伤的生长,但高浓度(≥25 g·L-l)的酵母提取物不利于愈伤的生长。酵母提取物对愈伤的总生物碱累积没有促进作用。添加茉莉酸甲酯不利于愈伤的生长和生物碱的累积;两面针野生植株不同部位总生物碱累积量由高到低排列为根>茎>叶,且三者差异显著。