丹参组织培养与活性成分生产研究进展

专业：生物工程 学号：1044514

摘要： 丹参(Salvia miltiorrhiza)是我国传统的名贵中药， 临床上广泛用来治疗心血管疾病。。近年来，其新的应用价值不断被发现，需求不断增大，呈现出广阔的市场前景。通过对大量资料的研究，本文对丹参的组织培养级活性成分生产研究状况进行了综述。 关键词：丹参；组织培养；活性成分

丹参为唇形科植物丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)的干燥根及根茎, 主产于四川、山西、河北、江苏、安徽等省。丹参以根入药, 能祛痕止痛, 活血调经。近年来, 随着对丹参的化学药理研究日益深入, 应用丹参药物及其中所含的药用成分进行防病治病亦日趋增多, 而对丹参药物的需求量不断增加, 致使国内外学者曾先后开展了丹参的组织培养研究, 企图探讨利用工厂工业化生产丹参药物及其中含有的药用成分的可能性。自20世纪30 年代以来, 国内外学者对丹参的活性成分和药理作用进行了大量研究, 并得到了许多化学成分,其药理学研究表明, 丹参对心脑血管系统、消化系统、呼吸系统、中枢神经系统、免疫系统等均有保护作用。丹参的有效成分主要分脂溶性和水溶性两类。脂溶性成分包括多种菲醌类物质，如丹参酮Ⅰ（tanshinoneⅠ）、丹参酮ⅡA（tanshinone Ⅱ A）、丹参酮ⅡB（tanshinone ⅡB）、隐丹参酮（cryp-totanshinone）、二氢丹参酮Ⅰ（dihydrotanshinone Ⅰ）、异丹参酮Ⅰ（isotanshinoneⅠ）、异丹参酮Ⅱ（isotanshi-none Ⅱ）、异隐丹参酮（isocryptotanshinone）、丹参新酮（miltirone）等。水溶性成分多为多聚酚酸类成分，主要有原儿茶醛、RA、丹参素、咖啡酸、丹酚酸等[1]。此外，尚含有β-谷甾醇等。这些研究为单身的活性成分生产奠定了基础。

一、丹参的组织培养

1、丹参组织培养的必要性

由于栽培丹参的生长周期长和有效成分含量低，给临床使用和质量控制带来一定困难；而野生丹参的资源有限，采挖野生丹参破坏自然界的生态平稳。因此利用丹参的组织培养来改良丹参品质、提高丹参产量、离体培养克隆增殖丹参植株以及利用丹参细胞、器官培养直接获得丹参的有效成分，可以快速大量繁殖优良的丹参苗，并有可能直接大规模工业化生产丹参的活性成分，必将从根本上解决当前丹参栽培中面临的问题和丹参的质量控制问题。

2、丹参组织培养的方法

（1）离体培养克隆增殖丹参试管苗 以叶片、叶柄为外植体在MS附加6-BA2毫克/升(以下同)的培养基上形成丛生苗，丛生苗切下在1/2MS培养基上可长出根，发育成完整植株，移栽土中能够成活。这是利用组织培养技术,首先获得愈伤组织和植物细胞,在一定的条件下进行培养,使植物细胞分化为植株。可以快速有效地进行植物繁殖,并且不受地理环

境和气候条件的影响。

1991年，K.Shimomura等报道了丹参组织培养的结果，试管苗移栽大田六个月丹参酮含量高于3-4年生的商品根。蔡朝晖等详细研究了丹参的组织培养，对不同的丹参外植体、基本培养基的选择、不同植物激素配比诱导丛生芽和试管苗的生根进行了试验。结果表明以叶片为外植体，接种在MS附加6-BA 0.5-1培养基上出芽效果较好，无菌芽在1/2MS附加IBA0.2的培养基上生根效果最好，以此可进行丹参试管苗的大量克隆增殖。另外, 2005年,客绍英等比较了不同温度、不同pH值对愈伤组织诱导的影响,确定以MS为基本培养基,温度25℃, pH 5. 8对丹参茎尖愈伤组织的诱导效果最好。赵洁等进一步研究了不同光质和温度对丹参叶片丛生芽形成的影响。冯玲玲等以丹参幼嫩叶片为外植体进行诱导,测定了在黑暗和光照条件下愈伤组织培养增殖过程中的生长曲线,并测定了其中可溶性蛋白含量、过氧化物酶活性( POD)和超氧化物歧化酶( SOD)活性的变化,表明在光照条件下细胞生长和分化速度较快。

（2）人工诱导丹参多倍体的研究

药用植物多倍体一般具有根、茎、叶、花、果实的巨型性,抗逆性强,有效成分含量高等特性,而这正是药材优质、高产育种所希望达到的目标。

高山林等报道在离体培养条件下添加10-50ppm秋水仙碱，是诱发丹参多倍体行之有效的方法，对试管苗根尖染色体显微鉴定确证所获得的多倍体为同源四倍体，3次以上镜检确认为四倍体的试管苗进行了移栽及田间农艺性状初步鉴定和主要化学成分测定。结果表明所获得的四倍体植株均不同程度地表现出多倍体植株的典型特征，主要化学成分含量亦大多高于原植株，可望进一步选育成新品种。四倍体新品系61-2-22不仅田间农艺性状好，生长势旺，而且根部药材的丹参酮含量也大大高于原植株和其他四倍体株系。通过6年多来的试验研究证明应用组织培养技术进行丹参多倍体诱导育种，方法可行，技术先进，为药用植物育种研究开辟了新途径，在组织培养条件下人工诱导多倍体具有方法简便、处理植株量大，诱变效率高及繁殖速度快的优点。选育出的61-2-22优良品系可进一步扩大试种、培育使之成为丹参新品种供生产上大量推广使用。

（3）丹参的组织培养中有效成分的生成

据研究丹参主要含两类有效成分:一为脂溶性的二萜醌类化合物丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA、丹参酮ⅡB、隐丹参酮等;二为水溶性的多聚酚酸类成分原儿茶醛、迷迭香酸、丹酚酸等。和从植物中提取分离这些物质相比,植物组织培养生产有效成分、次级代谢产物具有产率高、缩短周期、提高产品质量等优点。

黄秀兰等初步确定丹参愈伤组织中含有活性成分原儿茶醛和白花丹参S alvia m iltiorrhiza Bungevar. alba C. Y. Wu et H. W. L i的愈伤组织中含有多种二萜醌类化合物。日本学者Nakanishi等在固定培养基上建立的6个丹参细胞系,其中只有一个细胞系(A)可产生两种萜类物质隐丹参酮和铁锈醇,其它细胞系(B2F ) 仅产生可观数量的铁锈醇。1983年，曾报道丹参愈伤组织6个细胞系中仅细胞系A生产隐丹参酮和铁锈醇，而其他细胞系仅产生铁锈醇。H.Miyasaka等人1985年继续报道细胞系B生产铁锈醇受2，4-D和光照的影响，2，4-D的加入对细胞生长有促进作用但明显抑制铁锈醇的产生。Miyasaka等1985年用细胞系B 进一步研究了铁锈醇的生产, 2, 42D能促进细胞生长却显著抑制铁锈醇的产生。2006年,晏琼等利用生物诱导子yeast extract和不同的非生物诱导子组合不仅可以有效地提高丹参毛状根生产个丹参酮的能力,而且各诱导子组合表现出了对不同丹参酮的诱导选择性。

二、丹参活性成分的生产

药理研究结果表明丹参具有扩张冠状动脉、增加冠脉血流量、防止心肌缺血、改善微循环、降血脂等。而起作用的是丹参中的活性成分，所以利用转化的组织和器官培养生产丹参中的活性成分是近年来丹参细胞培养的新增长点。

1993年，用不同发根农杆菌菌株感染无菌苗建立了丹参的毛状根培养，HPLC分析表明不仅毛状根中而且培养基中也含有七个主要的丹参酮和铁锈醇。1995年，报道蜜环菌诱导子对毛状根积累和分泌丹参酮非常有效，诱导子处理3-4日后毛状根中总丹参酮含量接近生药水平，并向培养基中分泌红色色素达44毫克/升。1997年，报道丹参毛状根培养物经HPLC分析证实其中含有原儿茶醛、丹酚酸A、丹酚酸B等水溶性酚酸类化合物，丹酚酸A的含量为0.15%干重，是生药的2.17倍。1995年，报道用根癌农杆菌感染丹参无菌苗获得冠瘿组织，冠瘿组织的生长和丹参酮的积累与基本培养基有关，B5和MS培养基有利于生长，而67-V和WP培养基则有利于丹参酮的合成，在培养过程中丹参酮能分泌到培养液中。1997年，报道了丹参冠瘿组织高产株系的选择和丹参酮的产生，结果表明在MS培养基上不能获得高产株系，67-V培养基则有利于选择出高产株系，为了长期保持高产株系的稳定，有必要在继代过程反复选择。此外，研究还表明液体静止培养和诱导子技术有利于丹参冠瘿组织高产株系的扩大培养，丹参酮含量可达生药的三倍以上。综上所述，利用丹参的组织培养改良丹参品质、提高丹参产量以及通过丹参组织、器官培养直接获得丹参的有效成分等诸方面均取得了令人鼓舞的进展。由于农杆菌转化技术和诱导子技术的运用，通过丹参组织和器官的大规模培养获得丹参的活性成分将具有良好的开发应用前景。

三、结论与展望

综上所述,利用各种组织培养技术对保存丹参稀有种质、快速繁殖、多倍体育种、单倍体育种以及与其它遗传改良技术结合创新种质等方面具有重要的实践意义。而且，这种方法可以应用于其他珍稀中药材。而对丹参活性成分生产的研究可以减少我们对天然植物的依赖。

参考文献：

1、单成钢 《丹参组织培养研究进展》 现代中药研究与实践2007年第22卷第 3期

2、田宇红 《丹参组织培养及植株再生研究》陕西师范大学学报(自然科学版) 第31卷 第1期

3、柳丽 张洪泉 《丹参活性成分的现代中药药理研究进展》 中国野生植物资 源第22 卷第6 期2003 年12 月

4、刘娟 刘颖 《丹参药理活性成分研究进展》 辽宁中医药大学学报第1 2 卷 第7 期2010 年 7 月