[发明专利]利用生物反应器培养东北刺人参不定根的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种利用生物反应器培养东北刺人参不定根的方法。

背景技术

东北刺人参（Oplopanax ellatus Nakai）又名刺参，五加科刺参属，多年生落叶灌木，是我国长白山特有的药用植物。东北刺人参分布区域十分狭窄，主要分布于吉林省长白山区，俄罗斯、朝鲜也有少量分布。近10年来，由于人为大量采挖，自然资源遭到严重破坏。目前，长白山区天然东北刺人参资源已濒临灭绝，被列为国家二类保护植物，吉林省一类保护植物。

东北刺人参的根和茎中含有多种皂苷、黄酮、挥发油、蒽醌、脂肪酸、蛋白质、糖类和酚类等成分，以其干燥的根和茎作为药材，功效可用于治疗神经衰弱、低血压、糖尿病、精神忧郁等，且无任何毒副作用，在长白山区被称作“木本人参”。东北刺人参具有抗衰老作用，用刺人参醇水提取物给小白鼠灌胃，发现可延长小白鼠持续游泳的时间，耐缺氧能力提高64 %，检测10多项与衰老相关指标的结果，发现有明显的抗衰老作用。

东北刺人参既可采用有性繁殖也可采用无性繁殖。但有性繁殖，因天然生长的东北刺人参结实率低，种子很少，偶尔采到的种子，发芽率很低。针对刺人参种子发芽率低的问题，刘继生等采用种子层积处理法促进东北刺人参种胚后熟，从而使发芽率提高到56.8 %；但种子繁殖的苗木经多年栽培后，因病虫害危害往往出现死亡现象。刺人参无性繁殖包括分株、压条或扦插等方式。其中分株法是利用有匍匐茎节间不定芽可获得分生苗；压条是在刺人参生长季节，选择生长旺盛的长枝，并在节间刻伤组织后埋入土中，待小苗长出与母株分离后，成为独立植株；扦插繁殖是用茎、根或带芽的根茎作为插穗，用生长素处理后插入苗床，生根率较高，但移植成活率低。将通过无性繁殖得到的苗（扦插、压条等）进行栽种，发现栽植后有假死现象，且恢复期生长期长。另外，无性繁殖的另一问题是，因种质资源濒危的现状，繁殖材料来源短缺。东北刺人参也可通过组织培养，获得种苗，但东北刺人参试管苗的驯化条件苛刻，成活率低，难以大量提供生产用苗。为了引种野生植株，1989年柳丽等利用仿生栽培技术，对刺人参进行引种试验，结果发现刺人参带根移植成活率高，扦插苗成活率较低。此外，张顺捷等也做了引种试验，发现东北刺人参苗木在牡丹江地区引种可以成活。尽管如此，目前，东北刺人参尚未建立完善的苗木繁殖和人工栽培体系，所以在中药及临床应用上存在资源短缺的问题，导致刺人参产品及医药产业的发展受到阻碍。

目前，因野生资源逐年匮乏，许多药用植物都在进行人工栽培。但大田栽培时，植物生长受气候、地理和季节的限制，且由于栽培管理中使用了农药化肥，导致有害物质的残留；同时有效物质含量不稳定、药材与农作物争地等问题也是困扰我国中药材产业发展的难题。植物组织或器官培养物中有效成分含量高且稳定，因此，以组织培养物代替其原植株作为药源，是实现野生东北刺人参资源可持续利用的有效方式之一，这对拯救野生东北刺人参资源有着极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用生物反应器培养东北刺人参不定根的方法。

具体是以东北刺人参种子诱导的不定根为材料，通过生物反应器诸理化参数的调控，进而建立不定根反应器培养体系，同时探明东北刺人参的抗氧化特性，为长白山区濒危植物东北刺人参资源的保护和开发利用提供一种新方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种利用生物反应器培养东北刺人参不定根的方法，在5 L生物反应器中注入4 L MS培养基附加IBA 3~4 mg/L，白糖40~50 g/L，pH 为5.8，注入空气75~100 mL/min，接种20~40 g不定根外植体进行暗培养，培养40~50 d后获得大量东北刺人参不定根，其中液体培养基的注入量与生物反应器的体积呈倍性增加的关系，所述的生物反应器为气升式生物反应器。

本发明的气升式生物反应器是气动式反应器中的一种，其流动性均匀，提供低剪切力环境，结构简单，没有其他生物反应器（如搅拌式反应器）所具有的如泄漏点和死角多等缺点。其主要的工作原理：气体由反应器底部的流量计和过滤膜进入反应器，通过气体分布装置（喷嘴）雾状喷入反应器内培养基中，经过气液分离后在反应器上部排除，从而带动液体和培养物在反应器的循环流动，达到搅拌目的。