藥用植物藏紅花的引種栽培與應(yīng)用

藥用植物藏紅花的引種栽培與應(yīng)用

saforon，crocussativusl，用于歐洲和亞洲的功能性食品、天然色素、保健性涂抹等。藏紅花也可以用作觀賞植物。但是藏紅花只是柱頭入藥,產(chǎn)量極低;又因為其資源極其有限,致使其價格昂貴,一直被譽為“植物黃金”。藏紅花原產(chǎn)歐洲,我國歷來都是進口供藥用,雖然進行引種栽培,提供少量商品,但是因種源少、適宜栽培的地區(qū)有限、條件苛刻等因素,滿足不了市場的需求,因此出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。1西對或鄰番紅花番紅花(saffron,CrocussativusL.)為鳶尾科(Iridace-ae)番紅花屬多年生草本植物,又名藏紅花、西紅花,原產(chǎn)于西班牙、希臘、南歐各國以及伊朗等地,印度、日本也有栽培,經(jīng)印度傳入我國西藏,因此稱為藏紅花,在我國的浙江、江蘇、山東、北京等地有栽培。作為藥用植物藏紅花在國外的最早記載是在公元1550年左右《埃伯斯紙草書》之中。2藏紅花的化合物藏紅花的藥理作用有鎮(zhèn)靜、祛痰、刺激、解痙,用于胃痛、調(diào)經(jīng),可治療痢疾、麻疹、發(fā)熱黃疸、肝脾腫大、泌尿道感染及糖尿病等。近年來,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)藏紅花柱頭中的一些化學(xué)物質(zhì),如藏紅花素、藏紅花苦素、藏紅花醛和藏紅花酸具有明顯的抗癌作用,可以從分子水平抑制原癌基因的啟動以及癌細胞DNA和RNA合成,因此藏紅花已成為新型抗癌藥物的研究熱點。除了在醫(yī)藥上具有較高的藥用價值外,藏紅花作為一種珍貴調(diào)味劑、香料和染料在歐洲已經(jīng)有幾百年的悠久歷史。然而藏紅花資源短缺,15萬~20萬朵花經(jīng)過400h以上的人工勞動才能生產(chǎn)1kg的藏紅花,這使藏紅花的價格高達2000美元/公斤。3兩種色素的對比試驗藏紅花素和藏紅花醛等是藏紅花的主要活性成分,不同的研究者報道的這兩種色素的特征峰波長均有差異,為了對藏紅花質(zhì)量進行評價,必須確定方便、穩(wěn)定的檢測系統(tǒng)。1990年版中國藥典規(guī)定甲醇提取物的吸光度432nm在0.5以上。4藏紅花藥材產(chǎn)量下降藏紅花的栽培生產(chǎn)主要是采用室內(nèi)栽培、收獲鮮花的方法,但是在室內(nèi)開花期間,待放的花苞會突然發(fā)生萎蔫,繼而腐爛,造成產(chǎn)量和質(zhì)量的下降。這種萎花現(xiàn)象每年都有不同程度的發(fā)生,造成藏紅花藥材產(chǎn)量下降5%以上,嚴重時成批萎花,損失更為嚴重。同時我國藏紅花因栽培條件下不能結(jié)實,要靠球莖繁殖,在栽培過程中球莖越種越小,小球莖開花少而且花小,甚至不開花,從而失去藥用價值,繁殖速度慢,不能滿足市場的需求,因此研究者試圖通過不同的途徑來解決資源短缺的問題。4.1誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基為克服自然條件的限制,可以用組織培養(yǎng)法快速繁殖球莖,以滿足擴大種源的需要。球莖的誘導(dǎo)方式多樣,國內(nèi)外的報道很多,誘導(dǎo)球莖也比較容易。以嫩葉為外植體的組織培養(yǎng):將嫩葉接種在加BA(2mg/L或3mg/L或5mg/L)、2,4-D(2mg/L)的MS培養(yǎng)基,或者加BA(1.5mg/L)、NAA(2.5mg/L)的MS培養(yǎng)基上,其蔗糖濃度為6%,并附加300~500mg/L水解乳蛋白,不僅能產(chǎn)生愈傷組織,而且能分化形成小球莖。黃守印等研究表明:以葉基切段為外植體誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基為N6+BA(0.5mg/L)+2,4-D(2mg/L);分化培養(yǎng)基為MS+NAA(0.2mg/L)+0.5BA和MS+Zt(3mg/L)+NAA(0.5mg/L);促根培養(yǎng)基為加0.5%活性炭的1/2MS+生長素(IAA或IBA或NAA)1mg/L;試管苗用沙壤土移栽,各個環(huán)節(jié)均在15℃下進行。也可以用球莖作為組織培養(yǎng)的外植體,B5的基礎(chǔ)上補加6-BA(2~5mg/L)可誘導(dǎo)叢生芽,在B5的基礎(chǔ)上補加IAA(5mg/L)可誘導(dǎo)球莖的形成。以上球莖的誘導(dǎo)實驗需要系統(tǒng)地分析不同外植體誘導(dǎo)能力之間差異,而且處在基礎(chǔ)實驗研究的水平,這有待于進一步進行球莖工業(yè)放大和應(yīng)用性研究。4.2外植體的再生藏紅花的藥理作用主要部位是其柱頭,因此若離體條件下獲得大量的花柱-柱頭狀物,可以不必誘導(dǎo)球莖,再進行繁殖、生長收獲柱頭,直接獲得藥用部位。直接離體條件下誘導(dǎo)藏紅花花柱-柱頭狀物的再生,國外在1987年就獲得了成功,并陸續(xù)有所報道。這些研究用的外植體大部分是幼花柱(有的幼花柱還帶有半個子房),這大大限制了它的實用價值,因為一個開花球莖一年只能提供1~3個幼花柱。國內(nèi)中國科學(xué)院植物所陸文粱等以藏紅花的花被為外植體獲得花柱-柱頭狀物的再生,這極大地增加了外植體的來源。因為一個開花球莖一年能提供6~18個枚花被片,連同筒狀結(jié)構(gòu)其體積比花柱要大得多,同時詳細研究了不同外植體、年齡和激素對花柱-柱頭狀物再生的影響:外植體花莖在培養(yǎng)過程中有的可以生成愈傷組織,但都不能分化成花柱-柱頭狀物;花藥為外植體則全部死亡;子房為外植體出現(xiàn)膨大且胚珠長大從中突出;柱頭為外植體則逐漸由淺黃變紅并分泌許多紅色物質(zhì)進入培養(yǎng)基,然后死亡。只有花被和花柱外植體在激素組合的培養(yǎng)基上可以再生出花柱-柱頭狀物。4.3建設(shè)生物活性物質(zhì)由于藏紅花的藥用部位主要是其柱頭,若大規(guī)模生產(chǎn)不但需要大量勞動力和大面積的耕地,且產(chǎn)量低。利用器官組織培養(yǎng)法如離體條件下獲得大量的花柱-柱頭狀物可以節(jié)約耕地和勞動力,但是花柱-柱頭狀物的再生時間很長,約1個月左右,不利于大規(guī)模生產(chǎn),因此若能篩選出快速生長又能產(chǎn)生藏紅花素、藏紅花苦素、藏紅花醛和藏紅花酸等藥理活性物質(zhì)的細胞系、愈傷組織等,利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)藏紅花藥理活性物質(zhì),是解決藏紅花供不應(yīng)求的有效方法之一。在這一方面清華大學(xué)郭志剛等進行了研究,并且取得了較好的結(jié)果:篩選出生長較快的愈傷組織并通過二步培養(yǎng)法生物合成藏紅花素。4.4種子和花中的含量藏紅花素和藏紅花酸等主要生理活性成分不僅藏紅花的柱頭上含有,某些茜草科梔子屬植物的種子和花中也有一定的含量,這為解決藏紅花資源短缺提供了一條新的途徑。藏紅花素在梔子屬中的檢測以及通過藏紅花素大花梔子GardendiajsminoidesEllis產(chǎn)生藏紅花素和藏紅花醛的報道可見國內(nèi)外文獻;藏紅花素等在梔子中的含量有待于進一步提高。4.5超聲輔助提取工藝利用藏紅花球莖繁殖體進行快速繁殖,生產(chǎn)人工種子進行人工種植,或利用生物反應(yīng)器進行細胞大規(guī)模培養(yǎng)是現(xiàn)代生物技術(shù)解決藏紅花資源短缺,滿足國內(nèi)外市場需求的有效途徑。重點研究從有效藥用成分高、繼代穩(wěn)定的藏紅花細胞系,并利用新型的植物細胞、組織、器官反應(yīng)器大規(guī)模培養(yǎng)細胞或其它繁殖體進一步使球莖出苗,提高出苗率,在人工種植中研究藏紅花球莖預(yù)處理技術(shù)、防止萎花技術(shù),以便提高藏紅花的產(chǎn)量。采取超聲強化破碎-浸提-純化耦合技術(shù),可以提高提取效率,降低能耗,進一步降低成本,實現(xiàn)藏紅花素提取工藝現(xiàn)代化。在工程技術(shù)方面,國內(nèi)目前具有寬闊的研究空間。5提高活性物質(zhì)的組織培養(yǎng)和應(yīng)用技術(shù)研究5.1對我國藏紅花的資源進行勘察,有助于充分利用和保護我國中草藥品種資源的多樣性。5.2生理活性物質(zhì)的檢測以及藏紅花質(zhì)量評價體系需要進一步完善。5.3組織培養(yǎng),尤其是針對提高活性物質(zhì)含量的組織培養(yǎng)需要加大科研的力度。5.4工程技術(shù)方面:加強適用于藏紅花植物細胞、組織、器官培養(yǎng)的生物反應(yīng)器研制及生物工程放大的研究。5.5藏紅花素等活性物質(zhì)