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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- “川黃柏系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)研究與示范”
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目通過(guò)組織培養(yǎng)的研究，培育出快速繁殖的川黃柏組培苗；通過(guò)細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的研究，篩選出生長(zhǎng)速度快的細(xì)胞株，提供大量次生代謝產(chǎn)物含量高的培養(yǎng)物，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。多倍體誘導(dǎo)研究，培育出器官表現(xiàn)出巨型性、次生代謝產(chǎn)物含量增加、生態(tài)適應(yīng)性和對(duì)逆境的抗耐性強(qiáng)的新品種。轉(zhuǎn)基因的研究，培養(yǎng)出有效藥用成分含量高、在無(wú)激素的培養(yǎng)基上瘋狂生長(zhǎng)的毛狀根，為可持續(xù)性次生代謝物生產(chǎn)提供一條可靠和有效途徑。四川省是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范省,正在實(shí)施“7+3”產(chǎn)業(yè)。即7個(gè)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)和3個(gè)潛力產(chǎn)業(yè)。而中藥產(chǎn)業(yè)就是7個(gè)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一，生物工程是3個(gè)潛力產(chǎn)業(yè)之一。所以用生物工程技術(shù)進(jìn)行中藥產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)是非常有意義。本項(xiàng)目采用一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)研究我國(guó)藥用植物川黃柏進(jìn)行示范研究，通過(guò)將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)普及到其他藥用植物上。最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化。
- 詳細(xì)介紹：
- 1．立項(xiàng)背景： 川黃柏為蕓香科黃柏屬植物黃皮樹(shù)Phellodendron Chinese Schneid.的干燥樹(shù)皮。主產(chǎn)于四川、貴州等地。川黃柏為著名川產(chǎn)道地“三木”類(lèi)藥材之一，為國(guó)家二類(lèi)保護(hù)植物。川黃柏中含有小檗堿(berberine)、黃柏堿（phellodendrine）木蘭堿（magnoflorine）、掌葉防已堿（palmatine）、黃柏酮（obacunone）等。經(jīng)過(guò)近幾年的研發(fā)現(xiàn)川黃柏具有抗病原微生物、對(duì)消化系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)的疾病具有療效作用的藥理作用。 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)每年對(duì)川黃柏的需求量逐年增加。據(jù)對(duì)全國(guó)17家大型藥材市場(chǎng)及中藥材原料行業(yè)每年所需用川黃柏總量估算， 2000～2001年為1000～1200噸，2006年增加至3000～3200噸左右，2008年上升至3500～3800噸，至2009年更有望抬升到5000噸。但是，經(jīng)過(guò)多年砍伐剝皮，資源已經(jīng)不多。目前野生川黃柏資源已稀少,四川省主要分布在平武、茂縣、寶興、雅安、美姑、一線(xiàn)以東盆地邊緣山地。80年代,計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向商品經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換,管理失控,盲目亂砍亂伐,野生資源破壞極為嚴(yán)重。其中大部分用于提取小蘗堿,許多幼樹(shù)亦遭厄運(yùn),資源受到毀滅性破壞.針對(duì)這一現(xiàn)象,野生黃柏列入國(guó)家保護(hù)品種,嚴(yán)禁再破壞野生資源;藥用必須栽培,砍伐剝皮需經(jīng)林管部門(mén)審批。目前川黃柏主要來(lái)源于人工大面積栽種黃皮樹(shù).黃皮樹(shù)雌雄異株,留種困難,且采用有性繁殖,其種子變異率大,難以保證品種特性,而利用扦插繁殖，插條難生根，繁殖速度慢，并且川黃柏藥用樹(shù)皮時(shí),主要是使用較厚的主干及枝干皮。為此,一般應(yīng)采剝生長(zhǎng)15年以上的樹(shù)皮。這種單純從大自然中提取原材料的做法不僅已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，而且還破外了野生資源，使野生資源銳減。同時(shí)，在川黃柏種植過(guò)程中存在農(nóng)藥殘留、重金屬含量過(guò)高、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題嚴(yán)重影響藥材質(zhì)量，在一定程度上阻礙了川黃柏的現(xiàn)代化研究。 本項(xiàng)目采用藥用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù),旨在培育含有效藥用成分含量高、生長(zhǎng)速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、綠色無(wú)污染、品質(zhì)優(yōu)良、可排除病菌和蟲(chóng)害的侵染等多種優(yōu)良性狀的川產(chǎn)道地藥材川黃柏新品種，從而解決川黃柏市場(chǎng)供需不平衡的問(wèn)題，也解決了單純從大自然中提取川黃柏的做法，保護(hù)川黃柏的野生資源。本項(xiàng)目通過(guò)將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)應(yīng)用到中藥材川黃柏示范研究上，其最終目的是為了讓這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)普及到我國(guó)的其它藥用植物研究中去，以解決目前制約我國(guó)傳統(tǒng)中藥材實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化面臨的諸多問(wèn)題。 中醫(yī)藥作為世界傳統(tǒng)醫(yī)藥寶庫(kù)中的一顆明珠,是迄今為止世界上保存得最為完整的民族醫(yī)藥體系,它以顯著的臨床療效、浩翰的醫(yī)療文獻(xiàn)屹立于世界醫(yī)療之林。幾千年來(lái),我國(guó)民族醫(yī)藥為保障各族人民的身體健康做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。有專(zhuān)家預(yù)言,21世紀(jì)可能是中藥的世紀(jì),天然藥物將會(huì)得到更快的發(fā)展。中國(guó)加入WTO后,中醫(yī)藥面臨著一次千載難逢的好機(jī)會(huì), 中醫(yī)藥必將以其特有的優(yōu)勢(shì)為振興民族經(jīng)濟(jì)、弘揚(yáng)民族文化發(fā)揮積極作用。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),目前的藥品中僅有1/4來(lái)自植物,絕大部分為人體不能代謝的化學(xué)合成物質(zhì)。進(jìn)入21世紀(jì),藥用植物在保障人類(lèi)健康的社會(huì)醫(yī)療事業(yè)中的作用越來(lái)越重要。為戰(zhàn)勝危及人類(lèi)生命的癌癥、艾滋病、心臟病等嚴(yán)重疾病,人們正在不斷從植物中尋找新藥源,因?yàn)樵谒幱弥参镏邪S多人們尚未認(rèn)識(shí)和開(kāi)發(fā)的具有新功能的結(jié)構(gòu),其中不少有望成為新的藥物。然而,許多有獨(dú)特生理活性的植物天然次生產(chǎn)物,在植物中的含量很低,利用微生物或化學(xué)方法不能或難以合成,并且受到資源和環(huán)境條件的限制,靠采集野生資源提取很難滿(mǎn)足需要,因此用生物工程技術(shù)來(lái)工業(yè)化生產(chǎn)這些中藥材，實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化勢(shì)在必行。生物工程技術(shù)的興起,為我國(guó)藥用植物的研究和發(fā)展提供了良機(jī)和手段。借助生物工程技術(shù),可使瀕臨滅絕的藥用植物資源得以保存和繁殖,保持自然界生物的多樣性;將那些數(shù)量極少而又有價(jià)值的新類(lèi)型化合物進(jìn)行擴(kuò)增,滿(mǎn)足臨床的需求。生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用,將徹底改變傳統(tǒng)藥用植物生產(chǎn)和加工技術(shù),使之更適合新時(shí)代的要求。 2．詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容： 本項(xiàng)目采用藥用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)、染色體核型分析和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù),旨在培育含有效藥用成分含量高、生長(zhǎng)速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、綠色無(wú)污染、品質(zhì)優(yōu)良、可排除病菌和蟲(chóng)害的侵染等多種優(yōu)良性狀的川產(chǎn)道地藥材川黃柏新品種，從而為解決川黃柏市場(chǎng)資源短缺的問(wèn)題，同時(shí)保護(hù)川黃柏的野生資源。通過(guò)將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)應(yīng)用到中藥材川黃柏示范研究上，其最終目的可以將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)普及到我國(guó)的其它藥用植物，以解決目前我國(guó)傳統(tǒng)的中藥材面臨以下諸多問(wèn)題。采用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)、染色體核型分析和轉(zhuǎn)基因等一系列生物工程技術(shù)發(fā)展中藥材生產(chǎn)。是積極響應(yīng)四川省正在實(shí)施“7+3”產(chǎn)業(yè)。所以用生物工程技術(shù)進(jìn)行中藥產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)是非常有意義的。 圍繞項(xiàng)目總體目標(biāo)，設(shè)置了10個(gè)研究專(zhuān)項(xiàng)。 （1）專(zhuān)項(xiàng)一：川黃柏愈傷組織誘導(dǎo)研究 在含有不同種類(lèi)和不同濃度激素的培養(yǎng)基中誘導(dǎo)川黃柏愈傷組織，誘導(dǎo)出的愈傷組織為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)“川黃柏成熟葉片植株再生的研究”、“川黃柏的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)”和“川黃柏愈傷組織多倍體誘導(dǎo)研究”奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也有利于今后通過(guò)組織培養(yǎng)直接從愈傷組織中提取小蘗堿。 （2）專(zhuān)項(xiàng)二：川黃柏成熟葉片植株再生的研究 首次建立了一套以川黃柏成熟葉片為外植體的植株再生的快速繁殖技術(shù)。研究出最佳誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基MS+6-BA1.0mg/L+2，4-D4.0mg/L、MS+6-BA2.0mg/L+2，4-D1.0mg/L和MS+6-BA2.0mg/L+2，4-D2.0mg/L，誘導(dǎo)率均為100%；不定芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.3mg/L；生根培養(yǎng)基MS+NAA0.3mg/L+IAA0.3mg/L。隨著中藥材市場(chǎng)國(guó)際化的推進(jìn)，川黃柏在藥材和化妝品市場(chǎng)的大量應(yīng)用，使得市場(chǎng)對(duì)川黃柏的需求量日益增加.本次研究建立的川黃柏成熟葉片植株再生的方式不僅能保持植株優(yōu)良性狀的穩(wěn)定，而且可以迅速擴(kuò)大繁殖規(guī)模，在很短的時(shí)間內(nèi)為生產(chǎn)上提供大量?jī)?yōu)質(zhì)苗木，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；同時(shí)也為進(jìn)一步用葉圓盤(pán)法對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)基因研究創(chuàng)造了條件. （3）專(zhuān)項(xiàng)三：正交設(shè)計(jì)法在川黃柏組織培養(yǎng)中的應(yīng)用 首次采用能夠大幅度減少試驗(yàn)次數(shù)而且并不會(huì)降低試驗(yàn)可行度的正交試驗(yàn)法探索了4種外源激素對(duì)川黃柏誘導(dǎo)愈傷組織的影響, 結(jié)果顯示四種激素6-BA、2.4-D、IAA、NAA對(duì)川黃柏的愈傷組織有不同的影響，它們的作用大小可表示為2.4-D>6-BA>IAA>NAA. 川黃柏愈傷組織誘導(dǎo)最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA1.0mg/L+2.4-D1.0mg/L+IAA0.3mg/L. （4）專(zhuān)項(xiàng)四：川黃柏細(xì)胞懸浮培養(yǎng) 植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)是當(dāng)今藥用植物實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的必經(jīng)之路，目前已在紅豆杉、甘草、人參和黃連等多種藥物的生產(chǎn)中取得了成功。通過(guò)不斷改善植物細(xì)胞體外培懸浮培養(yǎng)條件，可大大地提高生物細(xì)胞中次生代謝的含量，并且還可以通過(guò)向培養(yǎng)基中添加藥物合成的前體物質(zhì)，經(jīng)培養(yǎng)將其轉(zhuǎn)化為目的化合物，以此來(lái)增加有效成分的含量；另外，對(duì)懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行特定的生物遺傳轉(zhuǎn)化反應(yīng)，也將獲得新的藥物成分，從而可很好地實(shí)現(xiàn)了天然植物大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)藥物的目的。在川黃柏細(xì)胞懸浮培養(yǎng),首先將在固體培養(yǎng)基上獲得的生長(zhǎng)旺盛的、排列較疏松的川黃柏愈傷組織按一定數(shù)量轉(zhuǎn)入MS液體培養(yǎng)基中進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，懸浮培養(yǎng)3天后，依據(jù)細(xì)胞的生長(zhǎng)狀況可確立獲得的第一代川黃柏細(xì)胞懸浮液。并對(duì)該細(xì)胞懸浮液進(jìn)行細(xì)胞活力的測(cè)定和細(xì)胞密度計(jì)數(shù)。川黃柏細(xì)胞懸浮培養(yǎng)體系建立的技術(shù)參數(shù)確立 ：①用于細(xì)胞懸浮的基本培養(yǎng)基MS、B5、SH、White等的篩選； ②培養(yǎng)基中激素配比、接種量、光照條件、碳源、pH值等因素對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞的生長(zhǎng)速度和次生代謝物含量的影響研究； ③懸浮培養(yǎng)液中細(xì)胞重量的測(cè)定和生長(zhǎng)曲線(xiàn)的繪制。 ④川黃柏中小檗堿的的提取、分離、純化和用高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定含量 （5）專(zhuān)項(xiàng)五：川黃柏多倍體誘導(dǎo)研究 多倍體是高等植物染色體進(jìn)化的顯著特征。多倍體特別是異源多倍體在染色體加倍后可帶來(lái)營(yíng)養(yǎng)器官的巨大性變化,同時(shí)多倍體的基因劑量倍增,從而使植物的新陳代謝旺盛,其體內(nèi)的某些生化成分的含量也相應(yīng)提高。另外,植物多倍體使植株基因活性及酶的差異性增強(qiáng),從而加強(qiáng)了植株的生態(tài)適應(yīng)力和對(duì)逆境的抗性,使其在生活力、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性,抗旱、抗寒及抗病蟲(chóng)害等表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。川黃柏植物是重要的藥用植物，選育優(yōu)良的川黃柏植物品種是提高其藥材質(zhì)量和產(chǎn)量的有效途徑。本項(xiàng)目首次采用秋水仙素對(duì)川黃柏莖段愈傷組織、種子和腋芽進(jìn)行多倍體誘變處理。經(jīng)植物形態(tài)學(xué)和染色體數(shù)檢測(cè), 誘導(dǎo)后的材料具有明顯的多倍體特征.因此采用秋水仙素對(duì)川黃柏不同部位進(jìn)行多倍體誘導(dǎo)，是一種行之有效的生物技術(shù)方法。 （6）專(zhuān)項(xiàng)六：川黃柏染色體制作和核型分析研究 染色體核型分析是細(xì)胞遺傳學(xué)、染色體工程、現(xiàn)代分類(lèi)學(xué)和進(jìn)化理論的重要手段，也是一種簡(jiǎn)便的方法。不同物種的染色體都有各自特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)（包括染色體的長(zhǎng)度、著絲點(diǎn)位置、臂比、隨體大小等）特征，而且這種形態(tài)特征是相對(duì)穩(wěn)定的。因此，染色體核型分析是植物種質(zhì)資源遺傳性研究的重要內(nèi)容。由于染色體長(zhǎng)臂和短臂不一，就表現(xiàn)出著絲點(diǎn)位置不同。此外，在核型分析中，次縊痕或核仁組成區(qū)（NOR）和隨體（SAT）的數(shù)目、分布和大小的差異，常常成為區(qū)分某些近緣種或?qū)俚闹饕卣?，因此，它們識(shí)別與判斷極為重要。本文首次利用川黃柏新生的愈傷組織為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行染色體制片，獲得了川黃柏染色體數(shù)目和核型分析資料，并為川黃柏的細(xì)胞遺傳學(xué)研究提供了理論依據(jù). （7）專(zhuān)項(xiàng)七：川黃柏毛狀根的誘導(dǎo)及活性成分的產(chǎn)生 毛狀根培養(yǎng)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的基因工程和細(xì)胞工程相結(jié)合的一項(xiàng)技術(shù),它是將發(fā)根農(nóng)桿菌的Ri質(zhì)粒中含有的T-DNA整合到植物細(xì)胞的DNA上,誘導(dǎo)植物細(xì)胞產(chǎn)生毛狀根.如今,植物毛狀根培養(yǎng)被認(rèn)為是獲得有用次生代謝產(chǎn)物的重要途徑.如何在培養(yǎng)過(guò)程中提高毛狀根中有用次生代謝產(chǎn)物的積累能力成為人們關(guān)注的焦點(diǎn).毛狀根培養(yǎng)相對(duì)于細(xì)胞培養(yǎng)具有遺傳和生物化學(xué)方面的穩(wěn)定性,毛狀根可以在不含激素的培養(yǎng)基上快速生長(zhǎng)并可以大量積累經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的次生代謝產(chǎn)物.因此,毛狀根被認(rèn)為是極好的獲得植物次生代謝產(chǎn)物的原材料.近年來(lái)培養(yǎng)珍貴藥用植物毛狀根來(lái)獲取次生代謝產(chǎn)物成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn).本實(shí)驗(yàn)首次利用發(fā)根農(nóng)桿菌ATCC15834、A4、 R1600和R1000誘導(dǎo)川黃柏不同外植體產(chǎn)生毛狀根。經(jīng)PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)證實(shí)發(fā)根農(nóng)桿菌Ri質(zhì)粒的T-DNA片段已整合進(jìn)入川黃柏植物核基因組中，HPLC測(cè)定結(jié)果顯示，川黃柏毛狀根培養(yǎng)物中含有鹽酸小檗堿，并且其含量高于川黃柏組培苗和愈傷組織。 （8）專(zhuān)項(xiàng)八：川黃柏高效遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的建立和植株再生的研究 在研究川黃柏組培苗快繁方法和川黃柏毛狀根的誘導(dǎo)的基礎(chǔ)上,首次利用發(fā)根農(nóng)桿菌R1601高頻轉(zhuǎn)化川黃柏帶子葉下胚軸,并將獲得的毛狀根置于含不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)配比的培養(yǎng)基上誘導(dǎo)產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因再生植株。建立了一套發(fā)根農(nóng)桿菌高頻轉(zhuǎn)化川黃柏的有效方法。 （9）專(zhuān)項(xiàng)九：川黃柏不同部位中鹽酸小檗堿的研究 川黃柏中主要含有小檗堿、黃柏堿和木蘭堿（magnoflorine）等,但主要以小檗堿為主。本實(shí)驗(yàn)采用HPLC測(cè)定了由以上實(shí)驗(yàn)所獲得的愈傷組織、懸浮細(xì)胞、多倍體植株、毛狀根和川黃柏植物的樹(shù)皮中鹽酸小檗堿的含量。結(jié)果顯示采用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)、染色體核型分析和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù),的確可以培育含有效藥用成分含量高和質(zhì)量穩(wěn)定等多種優(yōu)良性狀的川產(chǎn)道地藥材川黃柏新品種。 （10）專(zhuān)項(xiàng)十:川黃柏離體培養(yǎng)和藥用成分的抑菌試驗(yàn)研究 盡管川黃柏中主要有效抗菌成分是鹽酸小檗堿，但在川黃柏植物體中還含有巴馬亭、藥根堿、黃柏堿和黃柏酮等其他有效抗菌成分。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)中藥是多成分用藥原則，綜合研究了由以上實(shí)驗(yàn)所獲得的愈傷組織、懸浮細(xì)胞、多倍體植株、毛狀根和川黃柏植物的樹(shù)皮中多種抗菌成分的聯(lián)合抗菌作用，從而真實(shí)客觀地反映愈傷組織、懸浮細(xì)胞、多倍體植株、毛狀根和川黃柏植物的樹(shù)皮中藥物的抑菌效力。結(jié)果顯示采用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)、染色體核型分析和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù),的確可以培育含有效藥用成分含量高、質(zhì)量穩(wěn)定、綠色無(wú)污染、品質(zhì)優(yōu)良、可排除病菌和蟲(chóng)害的侵染等多種優(yōu)良性狀的川產(chǎn)道地藥材川黃柏新品種。 3．發(fā)現(xiàn)、發(fā)明及創(chuàng)新點(diǎn)： 1、報(bào)道川黃柏離體器官誘導(dǎo)愈傷組織的研究結(jié)果，為今后通過(guò)組織培養(yǎng)直接從愈傷組織中提取小蘗堿奠定基礎(chǔ)。 2、首次采用正交試驗(yàn)法獲得了川黃柏葉片誘導(dǎo)愈傷組織的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA1.0mg/L+2，4-D1.0mg/L+IAA0.3mg/L。 3、首次建立了一套以川黃柏成熟葉片為外植體的植株再生的快速繁殖技術(shù)。研究出最佳誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基MS+6-BA1.0mg/L+2，4-D4.0mg/L、MS+6-BA2.0mg/L+2，4-D1.0mg/L和MS+6-BA2.0mg/L+2，4-D2.0mg/L，誘導(dǎo)率均為100%；不定芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.3mg/L；生根培養(yǎng)基MS+NAA0.3mg/L+IAA0.3mg/L。 4、以川黃柏的葉片、葉柄、莖段為外植體誘導(dǎo)出松散型白色愈傷組織,誘導(dǎo)愈傷的培養(yǎng)基為MS+6-BA2.0mg/L+2.4-D2.0mg/L。將培養(yǎng)的愈傷組織進(jìn)行繼代和懸浮培養(yǎng),經(jīng)兩代懸浮培養(yǎng)后，對(duì)第三代懸浮培養(yǎng)情況進(jìn)行細(xì)胞生長(zhǎng)曲線(xiàn)繪制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明為S型細(xì)胞生長(zhǎng)曲線(xiàn)。同時(shí)將懸浮獲得的細(xì)胞產(chǎn)物經(jīng)HPLC測(cè)定確定其含有鹽酸小檗堿，故可確定產(chǎn)物中含有鹽酸小檗堿。 5、首次采用秋水仙素對(duì)川黃柏莖段愈傷組織、種子和腋芽進(jìn)行多倍體誘導(dǎo)，成功獲得了具有明顯多倍體特征的川黃柏多倍體植株。 6、首次對(duì)川黃柏植物體細(xì)胞進(jìn)行染色體核型分析研究。獲得了川黃柏核型公式為K(2n)=80=68m(2SAT)+6sm+6T。其中中部著絲點(diǎn)染色體（m）為34對(duì)，并有一對(duì)帶有隨體；近中部著絲點(diǎn)染色體（sm）為3對(duì)；端部著絲點(diǎn)染色體（T）為3對(duì)；川黃柏體細(xì)胞染色體數(shù)為2n=80。 7、首次利用發(fā)根農(nóng)桿菌ATCC15834、A4、 R1600和R1000對(duì)木本植物川黃柏進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化研究，經(jīng)PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)證實(shí)發(fā)根農(nóng)桿菌Ri質(zhì)粒的T-DNA片段已整合進(jìn)入川黃柏植物核基因組中，該實(shí)驗(yàn)取得了成功。并用HPLC測(cè)定其鹽酸小檗堿含量，結(jié)果顯示川黃柏毛狀根培養(yǎng)物中含有鹽酸小檗堿，并且其含量高于川黃柏組培苗和愈傷組織。 8、建立了一套發(fā)根農(nóng)桿菌高頻轉(zhuǎn)化川黃柏的有效方法。利用發(fā)根農(nóng)桿菌R1601高頻轉(zhuǎn)化川黃柏帶子葉下胚軸并獲得毛狀根，通過(guò)將川黃柏毛狀根轉(zhuǎn)入芽分化培養(yǎng)基(MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.3mg/L)中對(duì)不定芽進(jìn)行誘導(dǎo)，首次獲得了川黃柏轉(zhuǎn)基因植物。 9、在川黃柏遺傳轉(zhuǎn)化的脫菌實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，首次提出采用配制的500 mg?L-1頭孢噻肟鈉脫菌水清洗產(chǎn)生了菌斑的轉(zhuǎn)化外植體，使轉(zhuǎn)化外植體成活率大大的提高，保證了遺傳轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的成功。 10、采用HPLC測(cè)定了川黃柏植物的樹(shù)皮、一年生幼葉和三年生老葉中鹽酸小檗堿的含量。結(jié)果表明：川黃柏樹(shù)皮、幼葉和老葉中都含有鹽酸小檗堿，其中樹(shù)皮含量為5.6%、一年生幼葉為0.33%、三年生以上老葉為0.52%. 11、本項(xiàng)目根據(jù)中藥多成分用藥原則，首次綜合研究了川黃柏植物體中多種抗菌成分的聯(lián)合抗菌作用，比較了川黃柏不同活性成分的抑菌效力大小，從而真實(shí)客觀地反映川黃柏藥物的抑菌效力，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)川黃柏藥物資源奠定了理論基礎(chǔ)。 4．與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類(lèi)研究、同類(lèi)技術(shù)的綜合比較： （1）整體技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平 該項(xiàng)目采用藥用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù),培育出含有效藥用成分含量高、生長(zhǎng)速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、綠色無(wú)污染、品質(zhì)優(yōu)良、可排除病菌和蟲(chóng)害的侵染等多種優(yōu)良性狀的川產(chǎn)道地藥材川黃柏新品種，從而為解決川黃柏市場(chǎng)資源短缺的問(wèn)題，同時(shí)保護(hù)川黃柏的野生資源。通過(guò)將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)應(yīng)用到中藥材川黃柏示范研究上，其最終目的可以將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)普及到我國(guó)的其它藥用植物。以解決目前我國(guó)傳統(tǒng)的中藥材面臨以下諸多問(wèn)題。采用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)、染色體核型分析和轉(zhuǎn)基因等一系列生物工程技術(shù)發(fā)展中藥材生產(chǎn)。是積極響應(yīng)四川省正在實(shí)施“7+3”產(chǎn)業(yè)。所以用生物工程技術(shù)進(jìn)行中藥產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)是非常有意義的。本項(xiàng)目10個(gè)專(zhuān)項(xiàng)內(nèi)容均達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先或先進(jìn)水平，整體技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。 （2）創(chuàng)新性強(qiáng) 國(guó)內(nèi)外目前對(duì)川黃柏的研究報(bào)道了川黃柏離體器官誘導(dǎo)愈傷組織，并且測(cè)定了鹽酸小 檗堿的含量。但是對(duì)于川黃柏的深層次研究尚未見(jiàn)到報(bào)道。本項(xiàng)目的創(chuàng)新性體現(xiàn)在以下8方 面： 1、首次采用正交試驗(yàn)法獲得了川黃柏葉片誘導(dǎo)愈傷組織的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA1.0mg/L+2，4-D1.0mg/L+IAA0.3mg/L。 2、首次建立了一套以川黃柏成熟葉片為外植體的植株再生的快速繁殖技術(shù)。研究出最佳誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基MS+6-BA1.0mg/L+2，4-D4.0mg/L、MS+6-BA2.0mg/L+2，4-D1.0mg/L和MS+6-BA2.0mg/L+2，4-D2.0mg/L，誘導(dǎo)率均為100%；不定芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.3mg/L；生根培養(yǎng)基MS+NAA0.3mg/L+IAA0.3mg/L。 3、首次采用秋水仙素對(duì)川黃柏莖段愈傷組織、種子和腋芽進(jìn)行多倍體誘導(dǎo)，成功獲得了具有 明顯多倍體特征的川黃柏多倍體植株。 4、首次對(duì)川黃柏植物體細(xì)胞進(jìn)行染色體核型分析研究。獲得了川黃柏核型公式為K(2n)=80=68m(2SAT)+6sm+6T。其中中部著絲點(diǎn)染色體（m）為34對(duì)，并有一對(duì)帶有隨體；近中部著絲點(diǎn)染色體（sm）為3對(duì)；端部著絲點(diǎn)染色體（T）為3對(duì)；川黃柏體細(xì)胞染色體數(shù)為2n=80。 5、首次利用發(fā)根農(nóng)桿菌ATCC15834、A4、 R1600和R1000對(duì)木本植物川黃柏進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化研究，經(jīng)PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)證實(shí)發(fā)根農(nóng)桿菌Ri質(zhì)粒的T-DNA片段已整合進(jìn)入川黃柏植物核基因組中，該實(shí)驗(yàn)取得了成功。并用HPLC測(cè)定其鹽酸小檗堿含量，結(jié)果顯示川黃柏毛狀根培養(yǎng)物中含有鹽酸小檗堿，并且其含量高于川黃柏組培苗和愈傷組織。 6、建立了一套發(fā)根農(nóng)桿菌高頻轉(zhuǎn)化川黃柏的有效方法。利用發(fā)根農(nóng)桿菌R1601高頻轉(zhuǎn)化川黃柏帶子葉下胚軸并獲得毛狀根，通過(guò)將川黃柏毛狀根轉(zhuǎn)入芽分化培養(yǎng)基(MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.3mg/L)中對(duì)不定芽進(jìn)行誘導(dǎo)，首次獲得了川黃柏轉(zhuǎn)基因植物。 7、在川黃柏遺傳轉(zhuǎn)化的脫菌實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，首次提出采用配制的500 mg?L-1頭孢噻肟鈉脫菌水清洗產(chǎn)生了菌斑的轉(zhuǎn)化外植體，使轉(zhuǎn)化外植體成活率大大的提高，保證了遺傳轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的成功。 8、本項(xiàng)目根據(jù)中藥多成分用藥原則，首次綜合研究了川黃柏植物體中多種抗菌成分的聯(lián)合抗菌作用，比較了川黃柏不同活性成分的抑菌效力大小，從而真實(shí)客觀地反映川黃柏藥物的抑菌效力，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)川黃柏藥物資源奠定了理論基礎(chǔ)。 （3）產(chǎn)業(yè)化程度高，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益顯著 通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖可脫除無(wú)性繁殖川黃柏植物體內(nèi)的病毒，獲得并保存無(wú)病毒川黃柏種苗。脫毒使川黃柏品種復(fù)壯，提高產(chǎn)量，改進(jìn)品質(zhì)。解決川黃柏植株雌雄異株而留種困難、采用有性繁殖其種子變異率大而難以保證品種特性、利用扦插繁殖但插條難生根和繁殖速度慢等問(wèn)題。通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)可以加快川黃柏植株繁殖系數(shù)，快速繁殖川黃柏種苗，經(jīng)濟(jì)、安全地保存川黃柏植物種質(zhì)資源。用組織培養(yǎng)技術(shù)保存植物種質(zhì)資源不受氣候、土壤、病蟲(chóng)害影響，節(jié)省土地和人力資源。 項(xiàng)目中的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)，對(duì)川黃柏離體器官進(jìn)行誘導(dǎo)愈傷組織，通過(guò)激素的調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)出生長(zhǎng)旺盛的、排列較疏松的適合于細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的愈傷組織，然后對(duì)愈傷組織進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，建立川黃柏的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)體系。藥用植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)是當(dāng)今藥用植物實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的必經(jīng)之路。通過(guò)不斷改善植物細(xì)胞體外培懸浮培養(yǎng)條件，可大大地提高生物細(xì)胞中次生代謝的含量，并且還可以通過(guò)向培養(yǎng)基中添加藥物合成的前體物質(zhì)，經(jīng)培養(yǎng)將其轉(zhuǎn)化為目的化合物，以此來(lái)增加有效成分的含量；另外，對(duì)懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行特定的生物遺傳轉(zhuǎn)化反應(yīng)，也將獲得新的藥物成分，從而可很好地實(shí)現(xiàn)了天然植物大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)藥物的目的。 本項(xiàng)目中的多倍體誘導(dǎo)技術(shù)，主要是采用化學(xué)試劑秋水仙素對(duì)川黃柏的外植體進(jìn)行處理，從而誘導(dǎo)多倍體的川黃柏。多倍體是高等植物染色體進(jìn)化的顯著特征。多倍體特別是異源多倍體在染色體加倍后可帶來(lái)營(yíng)養(yǎng)器官的巨大性變化,同時(shí)多倍體的基因劑量倍增,從而使植物的新陳代謝旺盛,其體內(nèi)的某些生化成分的含量也相應(yīng)提高。另外,植物多倍體使植株基因活性及酶的差異性增強(qiáng),從而加強(qiáng)了植株的生態(tài)適應(yīng)力和對(duì)逆境的抗性,使其在生活力、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性,抗旱、抗寒及抗病蟲(chóng)害等表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。 本項(xiàng)目中的藥用植物植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)，是通過(guò)采用發(fā)根農(nóng)桿菌ATCC15834、A4、R1000、R1600、R1601誘導(dǎo)川黃柏的外植體產(chǎn)生毛狀根,再對(duì)毛狀根進(jìn)行增殖培養(yǎng). 藥用植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)是通過(guò)將發(fā)根農(nóng)桿菌的Ri質(zhì)粒中含有的T-DNA整合到植物細(xì)胞的DNA上,誘導(dǎo)植物細(xì)胞產(chǎn)生毛狀根.對(duì)誘導(dǎo)產(chǎn)生的毛狀根進(jìn)行培養(yǎng)與增殖的技術(shù).毛狀根培養(yǎng)與增值技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的基因工程和細(xì)胞工程相結(jié)合的一項(xiàng)技術(shù).如今,植物毛狀根培養(yǎng)被認(rèn)為是獲得有用次生代謝產(chǎn)物的重要途徑.如何在培養(yǎng)過(guò)程中提高毛狀根中有用次生代謝產(chǎn)物的積累能力成為人們關(guān)注的焦點(diǎn).毛狀根培養(yǎng)相對(duì)于細(xì)胞培養(yǎng)具有遺傳和生物化學(xué)方面的穩(wěn)定性,毛狀根可以在不含激素的培養(yǎng)基上快速生長(zhǎng)并可以大量積累經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的次生代謝產(chǎn)物.因此,毛狀根被認(rèn)為是極好的獲得植物次生代謝產(chǎn)物的原材料.近年來(lái)培養(yǎng)珍貴藥用植物毛狀根來(lái)獲取次生代謝產(chǎn)物成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn).利用毛狀根培養(yǎng)來(lái)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物,其生長(zhǎng)迅速,分支多,次生代謝產(chǎn)物含量高,不需要外源激素,而且比細(xì)胞培養(yǎng)容易放大.研究發(fā)現(xiàn),在毛狀根培養(yǎng)過(guò)程中,改變培養(yǎng)條件或利用相關(guān)生物技術(shù)手段能夠提高毛狀根中次生代謝產(chǎn)物的積累.改變培養(yǎng)條件主要分為改變化學(xué)條件和物理?xiàng)l件兩大類(lèi).化學(xué)條件的改變一般都是對(duì)培養(yǎng)基中的培養(yǎng)成分進(jìn)行改變,比如添加激素,或者對(duì)培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分種類(lèi)、配比進(jìn)行調(diào)節(jié)等等;物理?xiàng)l件的改變一般是改變光的照射時(shí)間或者光的顏色以及培養(yǎng)溫度等條件.生物反應(yīng)器就是將化學(xué)條件和物理?xiàng)l件融為一體而設(shè)計(jì)出來(lái)的次生代謝產(chǎn)物高產(chǎn)的一種裝置,針對(duì)不同的植物的毛狀根,生物反應(yīng)器的大小、形狀以及設(shè)計(jì)原理等對(duì)其次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)出都有很大的影響.此外,針對(duì)不同植物毛狀根,通過(guò)添加誘導(dǎo)子、飼喂前體化合物以及應(yīng)用反義技術(shù)等生物技術(shù)手段也可以大大提高次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。 6．應(yīng)用情況： 從2002年起，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，走訪(fǎng)調(diào)查等方式，全面調(diào)查了川黃柏相關(guān)情況。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)每年對(duì)黃柏的需求量逐年增加。據(jù)對(duì)全國(guó)17家大型藥材市場(chǎng)及中藥材原料行業(yè)每年所需用的黃柏總量估算，進(jìn)入21世紀(jì)后，需求量銳增，2000～2001年為1000～1200噸，2006年增加至3000～3200噸左右，2008年上升至3500～3800噸，至2009年更有望抬升到5000噸。但是，經(jīng)過(guò)多年砍伐剝皮，資源已經(jīng)不多。 80年代,計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向商品經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換,管理失控,盲目亂砍亂伐,野生資源破壞極為嚴(yán)重。其中大部分用于提取小蘗堿,許多幼樹(shù)亦遭厄運(yùn),資源受到毀滅性破壞.目前川黃柏主要來(lái)源于人工大面積栽種黃皮樹(shù).黃皮樹(shù)雌雄異株,留種困難,且采用有性繁殖,其種子變異率大,難以保證品種特性,而利用扦插繁殖，插條難生根，繁殖速度慢，并且川黃柏藥用樹(shù)皮時(shí),不包括細(xì)枝皮和根皮,而是使用較厚的主干及枝干皮。為此,一般應(yīng)采剝生長(zhǎng)15年以上的樹(shù)皮。這種單純從大自然中提取原材料的做法不僅已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，而且還破外了野生資源，使野生資源銳減。同時(shí)，在種植過(guò)程中，川黃柏中存在農(nóng)藥殘留、重金屬含量過(guò)高、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題嚴(yán)重影響了藥材質(zhì)量，阻礙了中藥川黃柏現(xiàn)代化的研究。 項(xiàng)目采用藥用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù),培育出了含有效藥用成分含量高、生長(zhǎng)速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、綠色無(wú)污染、品質(zhì)優(yōu)良、可排除病菌和蟲(chóng)害的侵染等多種優(yōu)良性狀的川產(chǎn)道地藥材川黃柏新品種，為解決川黃柏市場(chǎng)資源短缺奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)保護(hù)川黃柏的野生資源。通過(guò)將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)應(yīng)用到中藥材川黃柏示范研究上，已經(jīng)成功地應(yīng)用到了一些其他的藥用植物上，譬如，杜仲，菘藍(lán)，川貝母，喜樹(shù)等，培育出了含有多種優(yōu)良性狀的藥用植物新品種。 本項(xiàng)目通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖得到大量的無(wú)病毒川黃柏種苗，在很短的時(shí)間內(nèi)為成都市都江堰的農(nóng)民提供了很多的無(wú)病毒種苗，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本項(xiàng)目通過(guò)細(xì)胞懸浮培養(yǎng)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)分別獲得了大量川黃柏細(xì)胞懸浮液和生長(zhǎng)迅速的毛狀根，將大量川黃柏細(xì)胞懸浮液和生長(zhǎng)迅速的毛狀根培養(yǎng)于發(fā)酵罐，結(jié)果效果顯著，得到了大量的培養(yǎng)物。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)多倍體誘導(dǎo)技術(shù)，獲得了大量的多倍體川黃柏植株，通過(guò)煉苗后，將大量的川黃柏植株移栽于試驗(yàn)田中，目前長(zhǎng)勢(shì)良好。 作為川黃柏藥用樹(shù)皮時(shí)，一般是剝?nèi)∩L(zhǎng)15年以上的樹(shù)皮，并且經(jīng)砍伐后的川黃柏植株又不能再生，而采用藥用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)培育出的川黃柏新品種，生長(zhǎng)周期短，大約在2個(gè)月之內(nèi)可以完成一個(gè)周期。因此在15年之內(nèi)，可以完成90個(gè)生長(zhǎng)周期。經(jīng)過(guò)測(cè)定川黃柏樹(shù)皮中小檗堿含量為5.6%，而組培苗和毛狀根中小檗堿的含量分別1.231%、1.346%，因此，在完成90個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)，其產(chǎn)量是大幅度地上升。并且采用生物工程技術(shù)，培養(yǎng)條件可以人為控制和調(diào)節(jié)，四季均可生產(chǎn)，不受地區(qū)、惡劣氣候、季節(jié)、黑夜及有害生物的影響，并且生長(zhǎng)條件均一，占地面積少，在有限的時(shí)間和空間里便于工廠化生產(chǎn)，可對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)自動(dòng)控制和代謝過(guò)程合理調(diào)節(jié)，個(gè)體差異小，生產(chǎn)周期短，設(shè)備簡(jiǎn)單，能節(jié)省人力、物力等。 成果轉(zhuǎn)化、推廣或產(chǎn)業(yè)化方面還需要幫助解決的問(wèn)題 通過(guò)將一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)應(yīng)用到中藥材川黃柏示范研究上，其最終目的是將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)普及到我國(guó)的其它藥用植物，但由于資金上的短缺，并不能夠在短期內(nèi)將這一系列技術(shù)更好地普及到我國(guó)其他藥用植物上。
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作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 本項(xiàng)目采用藥用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù),旨在培育含有效藥用成分含量高、生長(zhǎng)速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、綠色無(wú)污染、品質(zhì)優(yōu)良、可排除病菌和蟲(chóng)害的侵染等多種優(yōu)良性狀的川黃柏新品種，解決川黃柏市場(chǎng)資源短缺的問(wèn)題，保護(hù)野生資源。通過(guò)川黃柏示范研究，最終目的是將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)普及到我國(guó)的其它藥用植物，以解決目前制約我國(guó)傳統(tǒng)中藥材實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化面臨的諸多問(wèn)題。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- （1）整體技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平：該項(xiàng)目采用藥用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù),培育出含有效藥用成分含量高、生長(zhǎng)速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、綠色無(wú)污染、品質(zhì)優(yōu)良、可排除病菌和蟲(chóng)害的侵染等多種優(yōu)良性狀的川產(chǎn)道地藥材川黃柏新品種。 （2）創(chuàng)新性強(qiáng)：本項(xiàng)目的創(chuàng)新性體現(xiàn)在8個(gè)方面。 （3）產(chǎn)業(yè)化程度高，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益顯著。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本項(xiàng)目通過(guò)組織培養(yǎng)的研究，培育出快速繁殖的川黃柏組培苗；通過(guò)細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的研究，篩選出生長(zhǎng)速度快的細(xì)胞株，提供大量次生代謝產(chǎn)物含量高的培養(yǎng)物，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。多倍體誘導(dǎo)研究，培育出器官表現(xiàn)出巨型性、次生代謝產(chǎn)物含量增加、生態(tài)適應(yīng)性和對(duì)逆境的抗耐性強(qiáng)的新品種。轉(zhuǎn)基因的研究，培養(yǎng)出有效藥用成分含量高、在無(wú)激素的培養(yǎng)基上瘋狂生長(zhǎng)的毛狀根，為可持續(xù)性次生代謝物生產(chǎn)提供一條可靠和有效途徑。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本項(xiàng)目采用藥用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)基因等一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù),旨在培育含有效藥用成分含量高、生長(zhǎng)速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、綠色無(wú)污染、品質(zhì)優(yōu)良、可排除病菌和蟲(chóng)害的侵染等多種優(yōu)良性狀的川產(chǎn)道地藥材川黃柏新品種，從而為解決川黃柏市場(chǎng)資源短缺的問(wèn)題，同時(shí)保護(hù)川黃柏的野生資源。通過(guò)將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)應(yīng)用到中藥材川黃柏示范研究上，其最終目的可以將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)普及到我國(guó)的其它藥用植物，以解決目前我國(guó)傳統(tǒng)的中藥材面臨制約了中藥材的中藥現(xiàn)代化的研究諸多問(wèn)題。中藥現(xiàn)代化不僅是一場(chǎng)傳統(tǒng)中藥的新技術(shù)革命，更是一次現(xiàn)代中藥的新文化運(yùn)動(dòng)。積極采用藥用植物組織培養(yǎng)、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)基因等一系列生物工程技術(shù)發(fā)展中藥材生產(chǎn)。將生物工程技術(shù)進(jìn)行中藥產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)是非常有意義的。本項(xiàng)目通過(guò)川黃柏的示范研究，將這一系列現(xiàn)代生物工程技術(shù)普及到我國(guó)其他藥用植物之上，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)中藥現(xiàn)代化，從傳統(tǒng)中醫(yī)藥資源中篩選、深度開(kāi)發(fā)達(dá)到現(xiàn)代國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的天然藥物,這是我國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新的優(yōu)選開(kāi)發(fā)途徑,也是中醫(yī)藥走向世界的必經(jīng)之路。
獲獎(jiǎng)情況
- （1）該作品獲得第十屆“挑戰(zhàn)杯”四川省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。 （2）該項(xiàng)目共發(fā)表系列研究論文9篇；其中《川黃柏高效遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的建立和植株再生的研究》、《川黃柏多倍體誘導(dǎo)研究》和《川黃柏染色體制作和核型分析研究》論文被國(guó)際著名檢索機(jī)構(gòu)CA收錄。目前已完成發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)。
鑒定結(jié)果
- 首次建立以川黃柏葉片的快速繁殖技術(shù)；首次采用秋水仙素對(duì)川黃柏進(jìn)行多倍體誘導(dǎo)；首次進(jìn)行染色體核型分析研究；首次利用發(fā)根農(nóng)桿菌對(duì)川黃柏進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化研究；首次研究了川黃柏中多種抗菌成分的聯(lián)合抗菌作用。
參考文獻(xiàn)
- 1、愈傷組織誘導(dǎo) 2、成熟葉片植株再生 3、正交設(shè)計(jì)法在組織培養(yǎng)中的應(yīng)用 4、細(xì)胞懸浮培養(yǎng) 5、多倍體誘導(dǎo)研究 6、染色體制作和核型分析 7、毛狀根的誘導(dǎo)及活性成分的產(chǎn)生 8、高效遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的建立和植株再生 9、離體培養(yǎng)和藥用成分的抑菌試驗(yàn) 10、轉(zhuǎn)基因技術(shù)
同類(lèi)課題研究水平概述
- 創(chuàng)新性強(qiáng) 本項(xiàng)目的創(chuàng)新性體現(xiàn)在以下8方面： 1、首次采用正交試驗(yàn)法獲得了川黃柏葉片誘導(dǎo)愈傷組織的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA1.0mg/L+2，4-D1.0mg/L+IAA0.3mg/L。 2、首次建立了一套以川黃柏成熟葉片為外植體的植株再生的快速繁殖技術(shù)。研究出最佳誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基MS+6-BA1.0mg/L+2，4-D4.0mg/L、MS+6-BA2.0mg/L+2，4-D1.0mg/L和MS+6-BA2.0mg/L+2，4-D2.0mg/L，誘導(dǎo)率均為100%；不定芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.3mg/L；生根培養(yǎng)基MS+NAA0.3mg/L+IAA0.3mg/L。 3、首次采用秋水仙素對(duì)川黃柏莖段愈傷組織、種子和腋芽進(jìn)行多倍體誘導(dǎo)，成功獲得了具有 明顯多倍體特征的川黃柏多倍體植株。 4、首次對(duì)川黃柏植物體細(xì)胞進(jìn)行染色體核型分析研究。獲得了川黃柏核型公式為K(2n)=80=68m(2SAT)+6sm+6T。其中中部著絲點(diǎn)染色體（m）為34對(duì)，并有一對(duì)帶有隨體；近中部著絲點(diǎn)染色體（sm）為3對(duì)；端部著絲點(diǎn)染色體（T）為3對(duì)；川黃柏體細(xì)胞染色體數(shù)為2n=80。 5、首次利用發(fā)根農(nóng)桿菌ATCC15834、A4、 R1600和R1000對(duì)木本植物川黃柏進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化研究，經(jīng)PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)證實(shí)發(fā)根農(nóng)桿菌Ri質(zhì)粒的T-DNA片段已整合進(jìn)入川黃柏植物核基因組中，該實(shí)驗(yàn)取得了成功。并用HPLC測(cè)定其鹽酸小檗堿含量，結(jié)果顯示川黃柏毛狀根培養(yǎng)物中含有鹽酸小檗堿，并且其含量高于川黃柏組培苗和愈傷組織。 6、建立了一套發(fā)根農(nóng)桿菌高頻轉(zhuǎn)化川黃柏的有效方法。利用發(fā)根農(nóng)桿菌R1601高頻轉(zhuǎn)化川黃柏帶子葉下胚軸并獲得毛狀根，通過(guò)將川黃柏毛狀根轉(zhuǎn)入芽分化培養(yǎng)基(MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.3mg/L)中對(duì)不定芽進(jìn)行誘導(dǎo)，首次獲得了川黃柏轉(zhuǎn)基因植物。 7、在川黃柏遺傳轉(zhuǎn)化的脫菌實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，首次提出采用配制的500 mg?L-1頭孢噻肟鈉脫菌水清洗產(chǎn)生了菌斑的轉(zhuǎn)化外植體，使轉(zhuǎn)化外植體成活率大大的提高，保證了遺傳轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的成功。 8、本項(xiàng)目根據(jù)中藥多成分用藥原則，首次綜合研究了川黃柏植物體中多種抗菌成分的聯(lián)合抗菌作用，比較了川黃柏不同活性成分的抑菌效力大小，從而真實(shí)客觀地反映川黃柏藥物的抑菌效力，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)川黃柏藥物資源奠定了理論基礎(chǔ)。
