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秦艽(GentianamacrophyllaPall.)为龙胆科龙胆属多年生草本植物,是我国重要的传统中药和国家重点保护的野生药材之一。主产于陕西、甘肃、四川、内蒙古等地。其根性辛、平,味苦,有祛风湿、清湿热、止痹痛之功效,含数种裂环烯醚萜苷,龙胆苦苷(gentiopicroside)是其主要有效成分。现代药理研究表明龙胆苦苷具有良好的保肝、健胃、利胆、抗炎、抗菌等作用。目前,龙胆苦苷已被开发为滴丸及胶丸等新药上市。近年来,由于需求量猛增,过度采挖,致使野生秦艽资源临近濒危状态,秦艽虽有栽培品种,但也因产量有限,使得产品远不能满足市场所需,价格不断上涨。因此利用现代细胞工程技术对秦艽进行组织和细胞培养已成为解决这一问题的途径之一。
本论文主要对秦艽愈伤组织的诱导条件、高效液相色谱法测定秦艽愈伤组织和细胞中龙胆苦苷的含量、愈伤组织的继代培养条件、小细胞团筛选法筛选适合悬浮培养的秦艽细胞系以及适合秦艽细胞悬浮培养的条件等相关内容进行了的研究。研究结果如下:
1.诱导秦艽愈伤组织的适宜条件为:以秦艽叶片为外植体,采用MS+2,4-D2.0mg/L+6-BA0.5mg/L为愈伤组织的诱导培养基。在此条件下愈伤组织的诱导率可达95.83%。
2.高效液相色谱法测定愈伤组织和细胞中龙胆苦苷的含量的色谱条件为:色谱柱:化学键合型十八烷基柱(SciC18色谱柱);流动相:甲醇-水(20:80);检测波长:270nm;柱温:室温;流速:1mL/min。在该条件下,龙胆苦苷的保留时间为13min,在0.096~0.48μg内线性关系良好(r=0.9995),平均加样回收率为98.81%,RSD=2.45%。
3.秦艽愈伤组织生长曲线呈“S”型,愈伤组织在第12d进入指数生长期,32d以后进入稳定期。龙胆苦苷的积累在愈伤组织的指数生长后期(28~32d)达到高峰。
4.对秦艽愈伤组织培养的研究表明,暗培养比光照培养更适合秦艽愈伤组织的生长和龙胆苦苷的积累,黑暗培养条件下,愈伤组织的鲜重、干重及龙胆苦苷的积累量分别是光照下的1.17倍、1.17倍和1.03倍。生长素和细胞分裂素结合使用有利于秦艽愈伤组织的生长和龙胆苦苷的积累,较有效的组合分别为:1.0mg/L2,4-D+0.5mg/L6-BA、0.1mg/L2,4-D+0.5mg/L6-BA、0.1mg/L2,4-D+0.5mg/LKT,以1.0mg/L2,4-D+0.5mg/L6-BA最为适宜。秦艽愈伤组织培养中蔗糖是适宜的碳源。
5.小细胞团筛选法对筛选适合悬浮培养的秦艽细胞系有一定作用。通过筛选得到的细胞的生物量比筛选前提高了118%,龙胆苦苷积累量提高了10.78%,并且得到了分散性、均一性良好,生长迅速的秦艽细胞悬浮培养体系。
6.悬浮培养的秦艽细胞生长曲线呈“S”型,细胞生长周期为28d。在悬浮细胞生长曲线的延迟期和指数生长期中龙胆苦苷的积累和细胞的增殖呈现同步趋势,均在第28d达最大值,但细胞生长进入稳定期,龙胆苦苷积累量却呈现快速降低,到培养的第40d龙胆苦苷的积累量仅为第28d的45.03%。
7.综合细胞的生长和龙胆苦苷的积累两方面考虑,适宜于秦艽细胞悬浮培养的基本培养基为MS培养基、碳源为蔗糖、其浓度为3%、培养基的初始pH值为7、钙离子浓度为3mmol/L、锌离子浓度为0.00749mmol/L、温度为25℃、摇床转速为110r/min。
通过对秦艽愈伤组织诱导条件、愈伤组织继代培养条件及秦艽细胞悬浮培养条件等相关内容的研究,建立了秦艽愈伤组织和细胞悬浮培养体系,为规模化培养秦艽细胞生产龙胆苦苷等药用成分奠定了理论基础。