基本信息
- 项目名称：
- 铁皮石斛悬浮培养生产石斛多糖研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本课题以野生优质品种的铁皮石斛茎尖作为外植体，诱导疏松愈伤组织，在固体培养基础上，探索悬浮培养条件。以疏松愈伤组织作为悬浮培养的初始材料，通过正交试验探索得到最佳悬浮培养条件，在最佳培养条件下大规模培养，提取铁皮石斛多糖，将生产周期由原来的3~4年缩短至3个月。
- 详细介绍：
- 铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo.)是兰科石斛属多年生草本植物,是与人参齐名的名贵中药。在我国传统医学中，石斛具有滋阴清热，益胃生津，润肺止咳的功用，是常用的补阴药；随着研究的深入，已有文献报道铁皮石斛还具有明显的免疫增强功能和较强的抗肿瘤的生物活性,这将使石斛在医药保健行业中得到更广泛的应用。目前市场上铁皮石斛需求极大，据全国中药普查结果显示，每年市场对铁皮石斛的需求在8000~10000吨，且每年以10 %~15 %的速度增长，市场需求极大。然而受大规模采集的影响，野生铁皮石斛濒临灭绝，目前市场上的铁皮石斛药材主要为人工组织培养及栽培生产出的，人工栽培存在技术难度大、成本高、产量低、品种易退化等缺陷，导致市场上铁皮石斛供不应求，价格十分昂贵。目前已经有相关文献证实铁皮石斛的主要有效成分为石斛多糖，我们实验证实：从愈伤组织中提出的石斛多糖与从原药材中提取的石斛多糖其组份相似且具有相同的免疫增强功能和功效。 由此,本课题设计用悬浮培养铁皮石斛愈伤组织团块生产石斛多糖代替全植株成为药源的可能性。 本实验利用野生铁皮石斛茎尖、种子作外植体，通过固体培养诱导常规愈伤组织，比较愈伤组织性状、长势及诱导率，发现茎尖比种子更易于诱导，通过调整激素浓度配比诱导出疏松愈伤组织，以其为悬浮培养材料，在固体培养基础上设计悬浮细胞培条件，建立悬浮细胞系培养。设计以激素为主要因素的正交试验，根据诱导率和铁皮石斛多糖含量两个数据指标筛选出使铁皮石斛愈伤组织生长快速且多糖含量高的最佳培养条件。 在该培养条件下，从烘干至恒重的100 g 铁皮石斛愈伤组织中能提取得到石斛多糖6 g，从最初野生铁皮石斛茎尖外植体到提取铁皮石斛多糖周期为3个月，考虑到后期能用之前已经扩繁出来的疏松愈伤组织为材料，周期可缩至更短。而目前传统的人工栽培模式，从愈伤组织到诱导成苗，再由苗长为成熟植株入药需3~4年，且产量低，所以利用本方法生产铁皮石斛保健药用成分石斛多糖，时间短、成本低，优势明显。 通过本实验已经建立的悬浮培养生产石斛多糖的方法，不仅能大规模培养，同时又能缩短培养周期。利用这种新型培养模式规模化生产，提取得到大量铁皮石斛多糖粗品，利用其作为保健品药物添加剂，不仅能缓解市场上铁皮石斛供不应求的现状，而且能保护铁皮石斛这一濒临灭绝的珍贵品种。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 野生铁皮石斛濒临灭绝，人工栽培技术存在成本高、产量低、品种易退化等缺陷，导致市场上铁皮石斛供不应求，价格十分昂贵。 本课题以野生优质品种的铁皮石斛茎尖作为外植体，诱导疏松愈伤组织，在固体培养基础上，探索悬浮培养条件。以疏松愈伤组织作为悬浮培养的初始材料，通过正交试验探索得到最佳悬浮培养条件，在最佳培养条件下大规模培养，提取铁皮石斛多糖，将生产周期由原来的3~4年缩短至3个月。
科学性、先进性及独特之处
- 本课题利用悬浮培养铁皮石斛愈伤组织团块，直接从愈伤组织中提取铁皮石斛主要有效成分石斛多糖，周期短且可规模化生产，技术方法先进，科学性强。 利用目前已探索得到的最佳培养条件，继续扩大规模，上发酵罐培养，为生产工业化探索理论依据，最终实现工业化生产。
应用价值和现实意义
- 利用悬浮培养生产石斛多糖，从最初野生铁皮石斛茎尖外植体到提取铁皮石斛多糖周期为3~4个月。而目前传统的人工栽培模式，从愈伤组织到诱导成苗，再由苗长为成熟植株入药需3~4年，且产量低。利用本课题新型培养模式规模化生产，提取大量的铁皮石斛多糖粗品，利用其作保健品添加剂，不仅有效保护铁皮石斛野生资源，而且能缓解市场上铁皮石斛供不应求的现状。
学术论文摘要
- 铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo.)是兰科石斛属多年生草本植物,是与人参齐名的名贵中药。目前已经有相关文献证实铁皮石斛的主要有效成分为石斛多糖，我们实验证实：从愈伤组织中提出的石斛多糖与从原药材中提取的石斛多糖其组份相似且具有相同的免疫增强功能和功效。 由此,本课题设计用悬浮培养铁皮石斛愈伤组织团块生产石斛多糖代替全植株成为药源的可能性。 本实验利用野生铁皮石斛茎尖作外植体通过调整激素浓度配比诱导出疏松愈伤组织，以其为悬浮培养材料建立悬浮细胞系培养。设计以激素为主要因素的正交试验，根据诱导率和铁皮石斛多糖含量两个数据指标筛选出使铁皮石斛愈伤组织生长快速且多糖含量高的最佳培养条件。 在该培养条件下，从烘干至恒重的100 g 铁皮石斛愈伤组织中能提取得到石斛多糖6 g，培养周期仅为3个月，而目前传统的人工栽培模式，从愈伤组织到诱导成苗，再由苗长为成熟植株入药需3~4年。所以利用本方法生产铁皮石斛保健药优势明显。 通过本实验已经建立的悬浮培养生产石斛多糖的方法，不仅能大规模培养，同时又能缩短培养周期。
获奖情况
- 本课题获2009年浙江省科技厅大学生科技创新项目资助
鉴定结果
- 1、建立了成熟的铁皮石斛悬浮培养体系 2、探索得到最佳悬浮培养条件 3、已提取得到铁皮石斛多糖粗品 4、铁皮石斛多糖经成分鉴定与原植株组份一致
参考文献
- [1]何铁光,杨丽汤,李杨瑞,等.西北农业学报[J].铁皮石斛原球茎多糖提取最佳工艺研究.2006,15(5):240-243. [2]罗慧玲,蔡体育,陈巧伦,等.石斛多糖增强脐带血和肿瘤病人外周血LAK细胞体外杀伤作用的研究[J].癌症,2000,19(12):1124-1126. [3]Fu K C, Lian S C, Feng D Q,et al. Application and ex-ploit of Dendrobium candidum. Chin Tradit Herb Drugs,1999,(9):708-711. [4]徐红,李晓波,王峥涛,等.海南、广东省石斛属植物资源与种质保护研究[J].中国野生植物资源,1999,5:24-26. [5]来平凡.西枫斗“龙头凤尾”实质探讨.中药材,2002,25(2):126. [6]Cheng X M,et a1.Study progress of the Dcndrobium plants in chemicalconstituents and pharmaceutical activity.Nat Prod Res Dec,2001,13(1):70-74. [7]李 强,揭 琴,刘庆昌,等.甘薯基因DNA高效快速提取方法[J].分子植物育种.2007,5(5):743-746. [8]夏春东,廖学才,李守良.石斛药用概述[J].实用中医药杂志,1998,14(4):45. [9]陈云龙,何国庆,张铭,等.细茎石斛多糖的降血糖活性作用.浙江大学学报(理学版),2007,34(6):658. [10]谭文澄,戴策刚.观赏植物组织培养技术[M].北京:中国林业出版社,1998. [11]魏小勇.铁皮石斛原球茎悬浮培养研究[J].现代中药研究与实践,2004,18(4):7-11. [12]韩晓红,段春红,阎贺静,等.铁皮石斛原球茎液体悬浮培养研究进展[J].安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2010,38(20):10570-10572. [13]纪耀华,纪跃芝,孙莹.大黄粗多糖传统水提—醇沉法最佳工艺研究[J].中国食品与营养,2010,01(1):62-65.
同类课题研究水平概述
- 利用国内外数据库进行文献检索，发现与本课题相关文献主要集中在国内。 在铁皮石斛栽培生产技术方面：目前研究较多的是仿野生人工种子方法，其中以浙江省研究比较深入，但浙江铁皮石斛种植企业栽培4年后鲜品亩产往往在200 ~300 kg之间，成本高，产量低，周期长。在铁皮石斛组织培养方面：以铁皮石斛种子为外植体进行组培快繁技术研究较多，从外植体诱导形成愈伤组织，再从愈伤组织诱导分化形成幼苗，继而移栽种植，形成成熟植株后入药，此技术是目前石斛规模化生产的基础。在铁皮石斛药材鉴定方面：由于来源不同的铁皮石斛在化学成分上有较大差异，目前对其研究鉴定，主要有组织鉴定、显微鉴定、光谱鉴定、色谱鉴定、分子遗传标记技术鉴定等常用方法，而像mat K基因序列、线粒体nad 1内含子序列比较等新兴技术也已应用于药用石斛质量评价及真伪鉴定。在铁皮石斛多糖提取及测定技术方面：目前研究较多的有水提醇沉、超声破碎、酶解等多糖提取方法，成熟的多糖含量测定技术有苯酚—硫酸法和蒽酮—硫酸法。在药理机制研究方面：铁皮石斛的主要药效成分为石斛多糖，且高建平等通过比较铁皮石斛组织培养原球茎与原药材对免疫功能的作用，发现二者的作用强度相似，均能提高机体的非特异性免疫功能和细胞免疫功能。在药用石斛开发研究方面：石斛产品目前主要以石斛枫斗销售，随着石斛生产得到发展，开发的保健品有石斛胶囊、石斛粉和石斛超微粉、石斛冲剂、石斛晶、石斛颗粒、石斛露、石斛茶、石斛酒等。以石斛为主要原料开发的保健品看似很多，但剂型多半比较简单，还没有技术含量较高、针对性较强、功效显著、价格适当、得到消费群体公认的名牌产品，销售量也不大。 在国外研究方面，由于铁皮石斛为传统中药材，所以各项研究报道较少，现有报道主要集中在铁皮石斛药理研究方面，国外目前还没有与本课题类似的研究课题及相关文献。 本课题设计用悬浮培养铁皮石斛愈伤组织团块生产石斛多糖代替全植株成为药源的可能性，直接从愈伤组织团块中提取铁皮石斛多糖，并建立成熟悬浮培养体系。 对比分析可知：相关文献中未见以铁皮石斛悬浮培养生产石斛多糖的文献研究。 综上所述，课题“铁皮石斛悬浮培养生产石斛多糖研究”具有较好的新颖性和应用前景。
