[發明專利]半夏屬植物的組培快繁方法

無效

• 申請號: 201110111047.1
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102150624A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 陳集雙;賈明良;張本厚;何珣;劉學威
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: A01H4/00
• 分類號: A01H4/00
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 毛依星

技術領域

本發明涉及一種半夏屬植物的組培快繁方法，屬于植物細胞工程技術領域。具體涉及一種利用高通量生物反應器進行半夏屬及其近似物種組織培養和規模化快繁以獲得大批量種苗（塊莖）的方法。

背景技術

半夏屬(Pinellia?spp.)為天南星科植物，其塊莖可入藥，距今已經有2000多年的藥用歷史，為我國重要的中藥材。野生半夏屬藥材主要分部于四川、湖北和河南省，其次是江蘇、山東、江西和浙江等省。據統計，在558種中藥處方中，半夏屬藥材使用頻率為第22位。現代藥理學研究表明，半夏屬藥材具有燥濕化痰、降逆止咳、消痞散結、抗早孕、抗腫瘤作用、降血脂，護肝和治療冠心病等多種功效，具有極高的藥用價值。近年來，半夏屬藥材的市場需求量大幅度增長，但由于土地開發、環境污染及過度采挖等原因，野生半夏屬藥材資源日益枯竭。人工栽培半夏屬藥材目前普遍存在產量低、有效成分含量低等問題，嚴重制約了半夏屬藥材的產業化發展。

半夏屬植物正常的繁殖主要有種子繁殖、珠芽繁殖和塊莖繁殖3種繁殖方式，但由于半夏屬植物的種子和珠芽體積小采集不便，且成熟時間很長，所以生產上一般采用塊莖繁殖。但塊莖繁殖效率很低，塊莖、種子、珠芽的總繁殖效率約為1:15-1:20。從少量符合要求的優質半夏屬種苗開始自然擴繁和栽培，形成規模需要10年以上甚至更長時間；因此采用傳統的塊莖繁殖難以滿足半夏屬植物規模化生產的需求。半夏屬植物的這一生物學特征嚴重制約其生產規模化的發展。加之野生資源的日益枯竭和種植時用種量大的特點導致了半夏屬產業的快速發展受到限制。并且由于生產上半夏屬植物主要以塊莖進行無性繁殖，在連續種植后由于病毒侵染等出現的種質退化已成為半夏屬植物生產中最突出的問題。另外，半夏屬植物生長還受到各種“種傳病害”的危害，如細菌性軟腐病一旦發生，往往導致半夏屬植物大量減產甚至絕收。

以上問題可以利用組培快繁的方法來解決。組培快繁，顧名思義就是對植物進行組織培養實現其快速繁殖的意思。半夏屬的組織培養研究始于20世紀80年代，作為種苗生產中一般的生產流程為：首先將不同外植體如葉片、葉柄、珠芽和莖尖等滅菌后接種到特定培養基中誘導產生愈傷組織，再將愈傷組織進行誘導產生叢生芽，然后通過不斷的叢生芽誘導增殖達到需要的量后進行生根苗的誘導，得到的生根苗取出洗凈瓊脂后即可以煉苗移栽。

通過組培快繁利用優良單株作為擴繁的材料，可獲得遺傳基礎和外觀品質形狀等重要性狀均一的繁殖體，并進一步獲得品質均一的原藥材，同時通過無性繁殖可有效解決野生變家種過程中的種苗基數問題，保證規模化種植中的優質種苗批量生產問題。同時組織培養過程中可以利用莖尖培養對侵染半夏屬的病毒進行脫除，實現復壯的目的。但是傳統的組織培養方法得到的半夏屬組培苗細弱，在進行煉苗移栽時，對組培苗上附著瓊脂的清洗時對其傷害較大，且由于半夏屬屬于小草本植物，葉片沒有角質層保護，因此煉苗成活率大概在50%左右，且在移栽成活后生長一段時間后才能形成小塊莖。因此組培苗應用于大田生產時需要嚴格的馴化條件和管理操作。

為了解決煉苗成活率低的問題，本發明人團隊發明了“一種半夏屬離體塊莖的高效誘導方法”（ZL?200510049742.4）。相比于一般的組培苗生產，離體塊莖的方法生產得到的離體塊莖具有較強的抗逆性、儲藏性，不需要特殊馴化可直接移栽于大田，不受生產季節限制，可全年生產。并且誘導得到的離體塊莖外形大小一致，發生同步性好，可人為控制生長發育。另外可以縮短大田生長周期。但是離體塊莖的方法也具有一般組織培養所具有的缺點，主要是要消耗大量的組培容器及瓊脂等不可回收的試劑，且接種過程中需要大量的人工來達到獲得大量組培苗的目的。從而導致組培苗的成本居高不下。且后續清洗時如瓊脂和沒有生長活力的根未清洗干凈會導致離體塊莖腐爛。

以上各個技術路線為本發明提供了基本的方法和材料，為本發明的創造了條件。

因此，本發明人團隊通過綜合以上各種半夏屬組培技術路線的優缺點，成功應用了植物間歇浸沒式培養的方法對半夏屬進行了培養。利用間歇浸沒培養反應器成功進行其它無性繁殖植物的組織培養的研究已有報道。如申請號為200910114406.1的“利用間歇浸沒式生物反應器進行甘蔗組織培養快繁”的研究，該專利的發明人利用雙瓶培養方式對甘蔗進行了組織培養快繁。利用間歇浸沒式培養方法進行半夏屬屬及其近似物種組織培養快繁的方法未見報道和公開應用。