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金龙胆草(Conyza blinii H.Lév.)为我国西南地区所特有的民间中草药,属菊科白酒草属两年生药用草本植物。作为道地中药材,金龙胆草具有清热解毒、止咳平喘、截疟消炎、止血凉血等功效。苦蒿素是金龙胆草中含量最多的一个二萜,仅存在于金龙胆草中,同时也是其特征性次生代谢产物,可作为专属性指标评估其药材品质。近年来的研究表明,苦蒿素能显著抑制大鼠胃溃疡形成并减少溃疡面积,同时降低胃黏膜组织中MDA的水平。因此,苦蒿素有望成为一种新型抗溃疡药物。
随着对金龙胆草各项研究的深入,致使野生金龙胆草被长期大量采挖,加之生长环境的改变及人类活动的影响,最终导致野生金龙胆草资源迅速减少,几近枯竭。为保护并丰富野生金龙胆草种质资源,提升药材品质,满足市场需求,本研究以野生金龙胆草叶片为实验材料,探索了金龙胆草组培快繁体系建立的条件,测定组培苗品质。研究了组织培养过程中各阶段的影响因素,确定了从外植体选择与灭菌到组培苗炼苗与移栽过程中的最适条件,最终成功建立了金龙胆草组培快繁体系,并借助荧光定量PCR技术对不同生长时期组培苗GGPPS基因表达量进行了分析,利用高效液相色谱技术对相应时期的苦蒿素含量进行了检测,最终确定了组培苗苦蒿素含量最高的时期。本研究的主要内容及研究结果如下:
1.外植体的选择及灭菌。选择金龙胆草幼嫩叶片为外植体,最适消毒灭菌方法为:70%酒精浸泡并震荡10s后立即用大量无菌水冲洗5次,然后再用0.1%升汞浸泡并震荡8min后,再用大量无菌水冲洗5次。
2.培养温度及抗褐化剂浓度的选择。金龙胆草愈伤组织的诱导、分化及分化苗的生根过程中,最适培养温度为20℃。金龙胆草愈伤组织的诱导及分化过程中抗褐化剂为Vc的最适浓度为5.0mg/L。
3.愈伤组织的诱导及继代培养。金龙胆草愈伤组织诱导的最适培养基为MS+6-BA0.1mg/L+2,4-D1.0mg/L+Vc5.0mg/L,诱导率为94.44%。金龙胆草愈伤组织的继代培养基与诱导培养基保持一致。
4.愈伤组织的分化及继代培养。诱导金龙胆草愈伤组织分化为不定芽的最适培养基为:MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.1mg/L+Vc5.0mg/L。金龙胆草不定芽增殖继代培养基为MS+Vc5.0mg/L。
5.分化苗的生根培养。诱导金龙胆草分化苗生根的最适培养基为1/2MS+0.1mg/L IBA+0.1mg/L GA3。最快生根时间为5d。
6.组培苗的炼苗与移栽。组培苗炼苗的最佳方式为,室温自然光闭瓶放置7d,半开瓶放置2d并保持湿度,揭去瓶盖继续放置3d并保持湿度,逐渐降低湿度放置2d。移栽前用1∶1000的多菌灵泡根,移栽基质为腐殖质∶珍珠岩=2∶1,同时用1∶2000的多菌灵拌匀。移栽后保持湿度7d,逐渐降低湿度放置7d,移栽成活率为96.7%。
7.组培苗的鉴别。利用SCAR引物及其方法,提取金龙胆草组培苗基因组DNA进行PCR扩增反应,琼脂糖凝胶电泳结果显示,在500bp左右的位置与野生样有同样大小的特异性条带,表明通过组织培养得到的再生植株是金龙胆草。
8.组培苗GGPPS基因表达量分析及苦蒿素含量测定。提取不同生长时期组培金龙胆草叶片总RNA,利用荧光定量PCR对GGPPS基因相对表达量进行分析,结果表明,GGPPS基因相对表达量大小依次为,移栽3个月>5个月>7个月>1个月>炼苗14d>未炼苗。同时,提取不同生长时期组培金龙胆草叶片苦蒿素,利用高效液相色谱仪对其含量进行检测分析,结果表明,苦蒿素含量大小依次为,移栽3个月>5个月>7个月>1个月>炼苗14d>未炼苗。说明金龙胆草苦蒿素含量最高的时期是移栽种植3~5个月之间。
随着对金龙胆草各项研究的深入,致使野生金龙胆草被长期大量采挖,加之生长环境的改变及人类活动的影响,最终导致野生金龙胆草资源迅速减少,几近枯竭。为保护并丰富野生金龙胆草种质资源,提升药材品质,满足市场需求,本研究以野生金龙胆草叶片为实验材料,探索了金龙胆草组培快繁体系建立的条件,测定组培苗品质。研究了组织培养过程中各阶段的影响因素,确定了从外植体选择与灭菌到组培苗炼苗与移栽过程中的最适条件,最终成功建立了金龙胆草组培快繁体系,并借助荧光定量PCR技术对不同生长时期组培苗GGPPS基因表达量进行了分析,利用高效液相色谱技术对相应时期的苦蒿素含量进行了检测,最终确定了组培苗苦蒿素含量最高的时期。本研究的主要内容及研究结果如下:
1.外植体的选择及灭菌。选择金龙胆草幼嫩叶片为外植体,最适消毒灭菌方法为:70%酒精浸泡并震荡10s后立即用大量无菌水冲洗5次,然后再用0.1%升汞浸泡并震荡8min后,再用大量无菌水冲洗5次。
2.培养温度及抗褐化剂浓度的选择。金龙胆草愈伤组织的诱导、分化及分化苗的生根过程中,最适培养温度为20℃。金龙胆草愈伤组织的诱导及分化过程中抗褐化剂为Vc的最适浓度为5.0mg/L。
3.愈伤组织的诱导及继代培养。金龙胆草愈伤组织诱导的最适培养基为MS+6-BA0.1mg/L+2,4-D1.0mg/L+Vc5.0mg/L,诱导率为94.44%。金龙胆草愈伤组织的继代培养基与诱导培养基保持一致。
4.愈伤组织的分化及继代培养。诱导金龙胆草愈伤组织分化为不定芽的最适培养基为:MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.1mg/L+Vc5.0mg/L。金龙胆草不定芽增殖继代培养基为MS+Vc5.0mg/L。
5.分化苗的生根培养。诱导金龙胆草分化苗生根的最适培养基为1/2MS+0.1mg/L IBA+0.1mg/L GA3。最快生根时间为5d。
6.组培苗的炼苗与移栽。组培苗炼苗的最佳方式为,室温自然光闭瓶放置7d,半开瓶放置2d并保持湿度,揭去瓶盖继续放置3d并保持湿度,逐渐降低湿度放置2d。移栽前用1∶1000的多菌灵泡根,移栽基质为腐殖质∶珍珠岩=2∶1,同时用1∶2000的多菌灵拌匀。移栽后保持湿度7d,逐渐降低湿度放置7d,移栽成活率为96.7%。
7.组培苗的鉴别。利用SCAR引物及其方法,提取金龙胆草组培苗基因组DNA进行PCR扩增反应,琼脂糖凝胶电泳结果显示,在500bp左右的位置与野生样有同样大小的特异性条带,表明通过组织培养得到的再生植株是金龙胆草。
8.组培苗GGPPS基因表达量分析及苦蒿素含量测定。提取不同生长时期组培金龙胆草叶片总RNA,利用荧光定量PCR对GGPPS基因相对表达量进行分析,结果表明,GGPPS基因相对表达量大小依次为,移栽3个月>5个月>7个月>1个月>炼苗14d>未炼苗。同时,提取不同生长时期组培金龙胆草叶片苦蒿素,利用高效液相色谱仪对其含量进行检测分析,结果表明,苦蒿素含量大小依次为,移栽3个月>5个月>7个月>1个月>炼苗14d>未炼苗。说明金龙胆草苦蒿素含量最高的时期是移栽种植3~5个月之间。