？植物组织培养及其在中草药研究中的应用
因此，证明了植物的每个体细胞都具有形成完整植株的潜力。例如，植物细胞是全能性的，并且可以在体外培养的某些条件下诱导它们分化器官和再生植物。20世纪70年代以后，植物原生质体培养和体细胞杂交的研究有了很大发展。例如，烟草、曼陀罗、颠茄、胡萝卜和油菜可以从它们的原生质体再生并分化成胚或完整植株。烟草属和矮牵牛属的杂种细胞可以通过原生质体融合增殖并分化成杂种植株。
因此，利用组织培养方法，可以在相对简单、易于观察的条件下，研究细胞、组织或器官的繁殖、生长和分化以及各种外界因素对其的影响，从而为解决农业生产和药物生产中的一些问题开辟了广阔的前景。目前，已有几项重要成果应用于生产实践。一种是无性繁殖系的快速繁殖，如甘蔗，以前每亩用甘蔗种子0.5 ~ 1吨。再比如贝母的繁殖率很低，组织培养分化出来的鳞茎大约三个月，相当于种子繁殖的二年生鳞茎。另一个是药物和生物制品的工业化生产。药用植物的有效成分一般是从植物中提取的，其产量和质量不可避免地受到植物遗传、生长条件、采收期、贮运等因素的影响。如果能通过类似培养微生物生产抗生素的方法生产有效成分，就能克服这些缺点。例如，近年来，大量培养人参组织并提取有效成分。因此，利用组织培养生产药用成分，探索天然药物生产的产业化道路，是药物生产的新方向。随着大规模人工培养技术的成功，用组织培养代替全草提取有效成分成为可能，这将是未来植物药物研究的中心课题之一。
一、培养基的组成和制备方法
近年来使用的化学合成培养基由六种成分组成:(1)糖类，两种以上无机盐，(3)微量元素，(4)氨基酸、酰胺和嘌呤，(5)维生素，(5)维生素。3生长素。此外，有些培养基还可以添加天然果汁，如椰奶、酵母提取物、水解酪蛋白、麦芽提取物等。如果培养基中添加0.5 ~ 1%琼脂，则为静态培养的固体培养基，否则为悬浮培养的液体培养基。不同的植物材料往往需要改变配方，如维持生长、诱导细胞分裂分化等，因此配方种类繁多。目前，Ms？(村重？然后呢。Skoog)培养基配方是最常用的基础培养基，有利于一般植物组织和细胞的快速生长。
简而言之，培养基的组成应根据研究目的和培养植物的类型来确定。除了营养和诱导，还要注意离子平衡和毒性。比如水一般用蒸馏水，无机盐一般用化学纯药物。pH值可以是1N吗？KoH(或NaOH)溶液和2N？HCI调整。有时可以用普通药物代替，但要注意这些药物不仅要有营养价值，还要无毒。如果在工业上用大罐培养细胞或组织来生产有效成分和生物制品，培养基的用量会用吨位来衡量，那么用什么替代品更经济实用就要慎重考虑了。
第二，文化条件
(1)温度:对大多数植物组织来说，20 ~ 28℃就能满足生长需要，26 ~ 27℃最适宜。
(2)光照:组织培养通常在散射光下进行。光线的影响会导致不同的结果。一些植物组织在黑暗中长得更好，而另一些在光照下长得更好。而愈伤组织分化成器官时，每天需要一定的光照才能形成芽和根。一些次要物质的形成仅由三个因素决定。
(3)渗透压:渗透压与植物组织的生长和分化密切相关。渗透压可以通过向培养基中加入盐、蔗糖、甘露醇和乙二醇来调节。一般1 ~ 2大气压能促进植物组织的生长。当大气压在2以上时，生长障碍出现，植物组织在6个大气压下无法存活。
(4) pH值:一般植物组织生长最适宜的pH值为5 ~ 6.5。在培养过程中，可以改变pH值，添加磷酸氢盐或二氢盐可以起到稳定作用。
(5)通风:悬浮培养中细胞的旺盛生长必须有良好的通风条件。少量悬浮培养时，经常旋转或振荡，可以起到通气搅拌的作用。在大量培养中可以使用特殊的通气和搅拌装置。
三。材料和方法
从低等藻类到高等植物如苔藓、蕨类和种子植物的所有种类和部位都可以作为组织培养材料。一般裸子植物利用幼苗、芽和韧皮部细胞，被子植物利用胚、胚乳、子叶、幼苗、茎尖、根、茎、叶、花药、花粉、子房和胚珠。
因为在自然条件下，植物表面经常受到霉菌和细菌的污染，所以必须对材料进行消毒。一般使用漂白粉溶液(1 ~ 10%)、次氯酸钠溶液(0.5 ~ 10%)、氯化汞溶液(0.01%)、乙醇(70%)或双氧水(3 ~ 10%)。在合适的条件下，一种去分化的组织块，称为愈伤组织，可以很快在受伤组织切口的表面生长，在合适的培养基上经过一定时间后，可以诱导生长成完整的植株。因此，愈伤组织不仅是某些植物代谢产物的来源，也是诱导植物的主要途径之一。
在适宜的培养条件下，愈伤组织可以长期继代培养，称为继代培养。但在继代培养中，随着继代代数的增加，许多植物组织或细胞的分化能力逐渐降低甚至丧失，这可能是由于培养过程中原始基质中与器官形成有关的特殊物质逐渐消耗所致，因此可以通过激素或改善营养条件来恢复。有人认为是组织和细胞在长期培养中的遗传性变化，主要是染色体的变化，出现大量多倍体或非整倍体细胞，有可能恢复。不同的培养基可以使愈伤组织有不同的生长速度，结构可以是松散的，也可以是紧密的。利用这些特性，它可以分散成单个细胞或小细胞团。要形成单细胞，要在高盐、高生长素、高水解酪蛋白的培养基中进行培养，然后移入液体中，通过搅拌分散成单细胞。加一些果胶酶也是有用的，但一般来说，很少能得到纯的单细胞。
在选择培育药用植物的材料时，还要考虑所需次生物质在植物中的合成部位。如果材料和培养方法适当，原植物中产生的主要代谢产物可以通过细胞或组织培养进行生化转化获得。
通过组织培养可以获得有效成分，但实际上只有大量成功培养才有经济价值。因此，生产中常采用悬浮培养代替含琼脂的固体培养基。悬浮培养的愈伤组织生长速度通常比静止培养快，这是因为营养物质可以更快地渗入细胞，抑制生长的代谢废物可以更快地被清除，供氧也更好。在此培养过程中，应注意通风和定期更新营养液，这是保证稳定生长和高次级生物量产量的关键之一。
第四，有效成分的形成
列举了一些通过组织培养合成的有效成分。
利用组织培养生产药用成分逐渐成为药物生产的新方向之一。自20世纪60年代以来，一些国家对盾叶薯蓣等相关科属进行组织培养，研究薯蓣皂苷元的形成，探索其生物合成机制。已知有7种薯蓣属植物经过组织培养后可以获得薯蓣皂苷元或其他甾体化合物，其中有地锦？德尔托伊德斯？Wal1 .组织培养得到的薯蓣皂苷元含量为0.3 ~ 2.5%，此外还有鱼藤酮、甘草甜素、烟碱等。例如，通过烟草根尖细胞的悬浮培养可以产生2.9%(干重)的尼古丁。
在常用的基础培养基中添加生长激素、维生素或其他化学物质，有时可以增加代谢产物。例如，曼陀罗组织培养时，在培养基中添加0.1%酪氨酸，可使阿托品产量提高7倍以上，芸香属组织培养时，在培养基中添加4-羟基-2-奎宁，可促进白鲜碱的合成和积累。在这两种情况下，添加剂被认为是生物合成的前体。再如愈伤组织培养时生长后期补充1my/1激动素，东莨菪碱含量可达0.495%，远高于原植株。
除了培养基的成分，环境因素也影响次生物质的产生。比如芹菜的组织培养虽然在黑暗中增殖，但不形成黄酮类物质，但在光照下，可以检测到芹菜素。组织培养应用于药学的历史虽然不长，但发展很快。它具有以下优点:
1.用组织培养代替原有的植物栽培来获得所需的有效成分，达到高产低成本的目的，节约土地。
2.它不仅可用于生产二次生物质，还可用于生物转化。例如，在烟草组织培养中，蒂巴因脱甲基后可产生吗啡。
3.从组织培养的定性分析中发现了新的化合物。例如，在芸香属的组织培养中，合成并积累了芸香素，这是一种从原植物或其他植物中未检测到的化合物。因此，组织培养将成为获得新的生物活性化合物的来源。
4.一般来说，组织培养是异养的，但也有自养的细胞系，具有光合作用的能力，不依赖外界的糖供应。这一特点将使细胞培养技术优于整株，更经济。
目前，我国有关单位已成功产业化了麦角菌、灵芝、猴头菇等真菌，高等植物组织培养在产业化中的应用也在研究中。
总之，植物组织培养在中草药中的应用前景是无限的，不仅有利于探讨和阐明药用植物的生理、遗传、成分生物合成等一系列理论问题，而且一旦工业化生产问题得到解决，将为疾病的预防和治疗做出巨大贡献。