央金拉姆 尼珍
(西藏自治區(qū)高原生物研究所,西藏 拉薩 850000)
船盔烏頭(Aconitum naviculare(Bruhl.)Stapf)又名船形烏頭、其藏藥名為“榜嘎”,屬于毛茛科烏頭屬的矮小草本植物,塊根小,胡蘿卜形,莖高10~45 厘米,下部無毛,上部疏被反曲并貼伏的短柔毛。基葉及下部莖生葉具長柄;葉片半圓狀五角形或腎形,長1~2厘米,寬1.4~3 厘米,基部心形或截形,3 裂近中部,表面疏被短柔毛,背面無毛,葉柄長2.5~14 厘米,無毛。莖生葉1~3,漸變小??偁罨ㄐ蚓?~4 花;軸及花梗被反曲的短柔毛;花梗長達6厘米;小苞片生花梗莖頂部處,線形,長6~7 毫米;萼片堇色,外面疏被短柔毛,上萼片船形,自基部至喙長約1.6 厘米,側(cè)萼片寬倒卵形,長約1.6 厘米;花瓣無毛,瓣片長約2.5 毫米,唇長約1.5 毫米,距長約1 毫米,向外彎;心皮5,子房疏被短柔毛。9月開花。性味苦,寒,有小毒。生于高山碎石縫隙和高山草甸,灌叢中、或河灘上,海拔4100~5000 米。產(chǎn)于拉薩、朗縣、加查、乃東(澤當)、墨竹工卡(格桑)、錯那、亞東(帕里)。其塊根狀如小象犬牙,葉翠綠,螺狀,有清熱解毒利濕的功效,能治胃炎、肝炎、腎炎、腸炎。[1]
《概念釋詮》中說:“榜嘎生長在陰涼的石山坡,螺形根如象牙,葉如玉葉,螺狀花很美麗,為解毒清膽熱之后藥。”《圖鑒》中說:“榜嘎分白、黑、紅、黃四種,白、紅、黃三種是藥,黑烏頭有毒亦可入藥?!睋?jù)《晶珠本草》記載“船盔烏頭味苦,性涼。清熱解毒。治瘟病時疫、赤巴病、傳染病發(fā)燒、肝膽熱病,特別是膽熱病和宿熱病療效尤佳,食物中毒、胃炎、肝炎。外用洗蛇、蝎咬傷。其主要化學(xué)成分有二萜生物堿,經(jīng)鑒定有C20二萜生物堿阿替辛及C19內(nèi)酯型二萜生物堿雜阿替辛及苯甲酰雜阿替辛。船盔烏頭中含有的生物堿阿替辛對貓、兔及狗具有降壓作用,小劑量能加強腎上腺素的升壓作用但減少心動徐緩。異阿替辛則有降壓及阻礙呼吸的作用,并能對抗由于烏頭堿或氯化鈣所導(dǎo)致的心律不齊的作用。船盔頭的塊根對小鼠的LD50(靜注)為2.374mg/kg,而船盔烏頭中所含主要生物堿之一雜阿替辛對小鼠LD50(靜注)為180~190g/kg,因而船盔烏頭在烏頭類中屬于毒性較低的一類?!?/p>
2015 年由西藏自治區(qū)科技廳組織的根據(jù)我區(qū)藏醫(yī)藥專家、植物學(xué)家、各企業(yè)等對我區(qū)瀕危藏藥材品種的選定進行收集和整理后,評選出西藏瀕危藏藥材品種,劃分為三個保護等級,其中,船盔烏頭列入一級瀕危名錄。
組培快繁技術(shù)是根據(jù)細胞的全能性理論,也稱離體培養(yǎng),是指從植物體分離出符合需要的組織、器官或細胞,原生質(zhì)體等,通過無菌操作,在無菌條件下接種至含有各種營養(yǎng)物質(zhì)及植物激素的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng),來獲得再生的完整植株技術(shù)。有研究表明,西藏地區(qū)藏藥“榜嘎”的實際基原是船盔烏頭的干燥全草或地上部分,據(jù)自治區(qū)藏藥廠提供的資料,約30%的藏藥組方中都有船盔烏頭的組分,安兒寧顆粒、大月晶丸、坐珠達西、流感丸、十三味榜嘎丸、十二味奇效湯散、八味獐牙菜、二十五味松石丸和亞瑪眾清制劑等藏藥當中都含有船盔烏頭。[2]目前船盔烏頭的供給主要是靠野生資源,但是市場上對船盔烏頭的需求量日不斷增多,但自然狀態(tài)下船盔烏頭分布零星,單株產(chǎn)量低下,自然生長趕不上人為采集,采集量的增大不僅破壞種群的自然更新,也破壞了船盔烏頭的生境,使得船盔烏頭的資源趨于瀕危狀態(tài),已經(jīng)在一定程度上影響到藏醫(yī)藥事業(yè)的健康發(fā)展。因此,研究船盔烏頭的組培快繁技術(shù)迫在眉睫。[3]
目前,有關(guān)一級瀕危藏藥植物船盔烏頭的研究,涉及資源與使用情況、種子萌發(fā)特性研究、染色體數(shù)目和核型分析、化學(xué)成分分離及其薄層色譜定性鑒別研究、生物堿成分分離及質(zhì)量標準研究、總生物堿的抗炎作用等領(lǐng)域,但涉及本研究特點的一級瀕危藏藥植物船盔烏頭的組織培養(yǎng)快速繁殖研究尚屬空白,因此,通過本研究進行一級藏藥植物船盔烏頭的快速繁殖研究,從而能夠緩解船盔烏頭野生資源匱乏、用藥資源緊缺的壓力。
3.1 外植體的選取和處理
本實驗選擇2019 年拉薩周邊采集的船盔烏頭植株作為實驗材料,分別用船盔烏頭的種子、船盔烏頭的根、船盔烏頭的莖段和船盔烏頭的葉片四種組織作為外植體。
外植體材料的消毒滅菌處理,是植物組培實驗過程中的關(guān)鍵一步,影響愈傷組織的褐化率或誘導(dǎo)率,進而影響組培苗的存活率。
船盔烏頭干種子黑褐色,呈“扁金字塔”形,長1.5~2.2mm,寬0.6~1.1mm,厚可達0.8mm。種子表面不光滑,皺縮,種脊邊緣延生成翅狀。船盔烏頭種子千粒重為(0.495±0.003)g,屬于極小粒種子。首先用肥皂水將種子清洗干凈,后用酒精對種子進行消毒,最后在超凈工作臺上以0.1% HgCL 溶液設(shè)置消毒處理時間梯度,再用無菌水清洗4~5 次,瀝干水分備用。
船盔烏頭的葉片腎狀五角形或腎形,長1~2 厘米,寬1.4~3厘米,三裂近中部,中央裂片菱狀倒梯形,側(cè)裂片斜扇形,不等二裂近中部,表面疏被短柔毛,背面無毛;葉柄長2.5~14 厘米,無毛,基部具不明顯的鞘。莖生葉1~3 枚,稀疏排列,具較短柄。選擇較嫩的葉片,剪成兩片,先用水清洗干凈,再用酒精進行消毒,后用0.1% HgCL 溶液設(shè)置消毒處理時間梯度,再用無菌水清洗4~5 次,瀝干水分。
船盔烏頭的莖段下部無毛,上部疏被反曲而緊貼的短柔毛,呈圓柱形空心,取嫩枝上的莖段,用肥皂水進行清洗,再用酒精進行消毒,以0.1% HgCL 溶液進行消毒處理,設(shè)置消毒處理時間梯度,再用無菌水清洗4~5次,瀝干水分備用。
3.2 外植體啟動培養(yǎng)
已經(jīng)消毒處理過的三種外植體(種子、莖段、葉片)在超凈工作臺上分別接種至初始培養(yǎng)基上,初始培養(yǎng)基為MS+肌醇0.1g/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉5g/L,PH 值5.8。培養(yǎng)基是植物組織快繁過程中最主要的部分,是植物組織生長發(fā)育的主要營養(yǎng)來源。接種后在智能人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)暗培養(yǎng)14d后,三種外植體中只有消毒時間為8 min 和10 min的種子開始發(fā)芽,再移至培養(yǎng)室光照條件下培養(yǎng)20d,培養(yǎng)溫度為20±2℃。即可長出小苗,再培養(yǎng)20d 無菌小苗可長至約4cm 高,莖段和葉片作為外植體啟動培養(yǎng)都未發(fā)芽成功。此處,對三種外植體的消毒處理,都是用酒精和0.1% HgCL 進行消毒處理。
表1 0.1% HgCL不同處理時長萌發(fā)情況對比
4.1 船盔烏頭分化培養(yǎng)
分化培養(yǎng)是促進細胞發(fā)育成各自的組織。將初始培養(yǎng)得到的船盔烏頭無菌苗剪切成節(jié)段,分別接種到以下9種不同的培養(yǎng)基當中:
(1)1/2MS+6-BA10mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(2)1/2MS+6-BA15mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(3)1/2MS+6-BA20mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(4)1/2MS+IAA0.05mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(5)1/2MS+IAA0.1mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(6)1/2MS+IAA0.15mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(7)1/2MS+NAA0.05mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(8)1/2MS+NAA0.1mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8。
(9)1/2MS+NAA0.15mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8。
在培養(yǎng)室的光照條件下培養(yǎng)至20d,能觀察到3號分化培養(yǎng)基里的船盔烏頭無菌苗存活率和長勢都優(yōu)于其余8種分化培養(yǎng)基。
表2 不同分化培養(yǎng)基對比
4.2 船盔烏頭生根培養(yǎng)
生根培養(yǎng)是使無根苗生根的過程,這個過程目的是使生出的不定根濃密而粗壯。將分化培養(yǎng)得到的無菌苗分別接種到以下10種不同的培養(yǎng)基當中:
(1)MS+蔗糖30g/L+瓊脂粉5g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(2)1/2MS+6-BA5mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1 g/L,PH值5.8;
(3)1/2MS+6-BA7mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1 g/L,PH值5.8;
(4)1/2MS+6-BA9mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1 g/L,PH值5.8;
(5)1/2MS+NAA0.5mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(6)1/2MS+NAA1mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(7)1/2MS+NAA1.5mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(8)1/2MS+IAA0.5mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(9)1/2 MS+IAA1mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8;
(10)1/2 MS+IAA1.5mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1g/L,PH值5.8。
接種時將帶腋芽節(jié)段斜插在培養(yǎng)基上,接種后放在人工智能培養(yǎng)箱內(nèi)進行培養(yǎng)。培養(yǎng)箱的環(huán)境設(shè)置模擬船盔烏頭的野外生長環(huán)境,即白天、夜晚兩個時段,白天12 小時,溫度20℃,光照強度1000~1500Lx;夜晚12 小時,溫度10℃,無光照,在此培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)20d 左右可以發(fā)現(xiàn)有明顯的根部粗壯現(xiàn)象,相比之下10 種培養(yǎng)基當中1 號生根培養(yǎng)基和2 號生根培養(yǎng)基的長勢最好。
表3 不同生根培養(yǎng)基對比
5.1 本次船盔烏頭組織培養(yǎng)啟動實驗通過酒精和0.1%HgCL 對所選外植體進行消毒處理,利用初始培養(yǎng)基MS+肌醇0.1g/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉5g/L,PH值5.8,在人工氣候培養(yǎng)箱里進行暗培養(yǎng),結(jié)果只有種子作為外植體時萌發(fā)成功,莖段和葉片作為外植體進行啟動試驗時并未成功萌發(fā),因此,種子作為外植體比較方便消毒,成功獲得無菌苗。
5.2 船盔烏頭的組織培養(yǎng)分化培養(yǎng)過程中,通過添加不同濃度的細胞生長素和細胞分裂素的MS 培養(yǎng)基,研究對船盔烏頭初始無菌苗形成的影響,表明培養(yǎng)基1/2MS+6-BA 20mL/L+蔗糖30g/L+瓊脂粉6g/L+肌醇0.1g/L,PH5.8適合于船盔烏頭初始無菌苗的分化。
5.3 船盔烏頭組織培養(yǎng)生根培養(yǎng)過程中,通過添加不同濃度的細胞生長素和細胞分裂素的MS 培養(yǎng)基,研究對船盔烏頭已經(jīng)分化的組培苗形成的影響,結(jié)果表明培養(yǎng)基MS+蔗糖30 g/L+瓊脂粉5g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1g/L,PH 值5.8 和1/2MS+6-BA 5mL/L+蔗糖30 g/L+瓊脂粉6g/L+活性炭0.25g/L+肌醇0.1 g/L,PH值5.8,最適合船盔烏頭的生根培養(yǎng)。