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延胡索組織培養之大量繁殖技術

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(1)

29 農業試驗所技術服務.2006年03月.第65期

一、前言

延胡索(

Yan-Hu-Suo

)列為神農本 草 草 部 中 品 , 自 古 即 為 重 要 藥 材 , 其 性 味 辛 苦 , 溫 入 肝 、 胃 , 具 有 活 血 化 瘀 與 鎮 痛 等 功 效 。 延 胡 索 含 有 二 十 餘 種 具 有 生 物 活 性 之 生 物 鹼 , 其 中 如 延 胡索乙素(

tetrahydropalmatine

)、紫堇 鹼(

corydaline

)、小蘗鹼(

berberine

)、 氫 化 小 蘗 鹼 (

c a n a d i n e

) 、 去 氫 紫 堇 鹼 (

d e h y d r o c o r y d a l i n e

) 與 原 鴉 片 鹼 (

protopine

)等均為重要之藥用成分;現代 藥理實驗則證實延胡索具有鎮靜、止痛、 安眠、肌肉鬆弛、降血壓、降溫、抗癲 癇、抗菌、擴張支氣管及治療冠心病等作 用。

1990

年版中國藥典所收錄延胡索正 品為紫蓳科(

Fumariaceae

)、紫蓳屬多 年生草本植物 Corydalis yanhusuo

W. T.

WANG

,藥用部位為乾燥塊莖,其主要 產地分佈於浙江、安徽、江蘇與山東等 地,臺灣並無原植物分佈,藥材與飲片皆 仰賴大量進口以供市場所需(圖一)。近年 來因藥材原生棲地環境變化與人為大量採 摘,野生藥材資源瀕臨枯竭,而漸有利用 人工栽培供給所需;然人工栽培亦面臨許 多問題,例如延胡索因利用塊莖繁殖栽培 易遭受真菌類疾病侵襲,不只產量減少且 影響藥材品質;此外更發現栽培品已被有 機氯農藥與重金屬污染,因此為確保本土 延胡索藥材來源優質安全及無虞匱乏,開 發延胡索組織培養大量繁殖種苗技術有其 必要性。 臺灣本土或外來藥材組培繁殖技術在 農業試驗所多年努力下,已獲得相當可觀 之成果,包括臺灣白芷、臺灣龍膽、臺灣 金線連、三島柴胡、丹參、半夏、桔梗、 當歸、膜莢黃耆與延胡索等三十餘種重要 藥用植物均已成功大量繁殖。本文將概略 介紹延胡索擬胚化培養方式,藉由體胚快 圖一、延胡索(Corydalis yanhusuo)原植物(A)、藥材塊莖 (B)與飲片(C)。

延胡索

組織培養之

大量繁殖技術

延胡索

組織培養之

大量繁殖技術

農試所農藝組 陳威臣 蕭翌柱 夏奇鈮

作者︰陳助理研究員威臣

連絡電話︰

04-23302301-109

(2)

30 農業試驗所技術服務.2006年03月.第65期 速大量繁殖種苗與塊莖,希望此項技術能 有助於開發延胡索成為臺灣重要生藥資 源,未來量產高品質之延胡索藥材供醫藥 市場所需。

二 、 組 織 培 養 大 量 繁 殖 延 胡 索 -

體胚誘導與體胚苗形成

利用延胡索塊莖切片接種於含有苯 氨基嘌呤(

6-benzylaminopurine, BA

)與

2,4

-二氯苯氧乙酸(

2,4-dichlorophenoxy

acetic acid, 2,4-D

)組合之

MS

基本培養基 中,在黑暗環境下癒合組織誘導率可達

100

%。繼續將癒合組織繼代培養於含有 相同植物生長調節劑組合之

MS

培養基, 在培養

4-5

週後鮮重可增達

8-10

倍。如將 上述癒合組織置於光照下,在含有不同 濃度細胞分裂素(

cytokinins

)之

MS

液態 培養基中培養,二星期後即可誘得體胚 (

somatic embryo

),顯示此癒合組織具有 分化成體胚之能力,稱之為擬胚化癒合組 織(

embryogenic callus

)。 光照環境培養會抑制癒合組織之增 殖速度,但可誘使擬胚化癒合組織形成, 產生肉眼可見的紅色點狀物,此紅點則具 有分化為體胚的趨勢;但若是經過長期繼 代培養之癒合組織則不利於體胚之分化。 此外,將擬胚化癒合組織培養於含有離 層酸(

abscisic acid, ABA

)之

MS

基本培養 基,可提高正常體胚苗分化之比率;將 體胚苗移至添加少量激勃素(

gibberellins,

GA3

)之

MS

基本培養基,則體胚苗轉化 植株之比率可高達

80

%。在誘導體胚 苗形成培養過程中,於子葉基部與塊莖 連接處可發現大量二次體胚(

secondary

somatic embryo

)形成(圖二),可進一步 利用此擬胚化癒合組織繼續大量繁殖體胚 及體胚苗(

somatic seedling

),達到大量繁 殖種苗之目的(圖三)。 三、延胡索塊莖養成與植株馴化 藉由植物生長調節劑與光照處理的 組合應用,不但可促進擬胚化癒合組織的 分化,更可誘導塊莖之形成,將癒合組 織培養於添加奈乙酸(α-

naphthaleacetic

圖二、延胡索新鮮塊莖切片(A)、癒合組織(B)、擬胚化癒合組織(C)、擬胚化癒合組織大量繁殖(D)、體胚與體胚苗形成 (E)與體胚苗生長之情形(F)。

(3)

31 農業試驗所技術服務.2006年03月.第65期

acid, NAA

)與塞苯隆(

thidiazuron, TDZ

)

生長調節劑組合之MS基本培養基中, 於光照環境下培養,可促使癒合組織產 生體胚分化現象,且促進延胡索小塊莖 的形成。此外,在照光環境下藉由吲哚 乙酸(

indole-3-acetic acid, IAA

)或吲哚 丁酸(

indole-3-butyric acid, IBA

)之應 用 , 對 塊 莖 形 成 有 最 佳 的 效 果 , 尤 以 I B A 處 理 產 生 塊 莖 數 達

28

個的效 果 最 佳 。 若 將 體 胚 苗 接 種 於 不 含 生 長 調 節 劑 之

M S

基 本 培 養 基 , 在 培 養

1 - 2

個 月 後 亦 可 獲 得 具 有 小 塊 莖 形 成 之 植 株 , 若 將 此 植 株 繼 代 培 養 於 相 同 配 方 之 新 鮮 培 養 基 , 經 培 養

2-4

個月後 即 可 形 成 直 徑 約

1 c m

之 小 塊 莖 。 將 培 養

4 - 6

個 月 已 形 成 較 大 塊 莖 之 組 培 苗 , 移 植 於 經 高 溫 高 壓 除 菌 後 之 泥 炭 土 與 蛭 石(1 : 1)混 合 之 栽 培 介 質 , 置 於 照 光約

12-14

小時之溫室保濕環境下,經二 個月後仍有高達

82

%存活率(圖四)。 綜合以上研究結果顯示,利用兩階 段培養之策略,先藉由

NAA

配合

TDZ

之 處理組合增殖癒合組織,而後於光照培養 條件以

IBA

誘導塊莖大量形成,由於塊莖 較體胚苗在運輸貯藏上皆較為有利,未來 圖三、延胡索體胚培養之二次體胚發生之情形。 圖四、延胡索具有塊莖之體胚苗(A)、具有塊莖之大量體胚苗(B)、瓶內養成之塊莖(C)與體胚苗馴 化成活植株(D)。

(4)

32 農業試驗所技術服務.2006年03月.第65期 塊莖之養成更可藉由生物反應器大量培 養,對於商業化種苗大量生產之應用將更 為可行。

四、結語

傳統藥用植物之開發利用攸關許多 發展中國家人民之健康至鉅,即使現代沿 用之各式藥品也有多種是由傳統的藥材提 煉而來,目前更有許多藥用植物正被進行 現代化之藥效及藥理作用評估,已做為新 藥開發的來源。然而,現今已有大量藥用 植物因人為破壞或過度採摘,導至族群銳 減甚至瀕臨滅絕,利用植物組織培養技術 可有效進行種原保育及快速繁殖珍稀藥用 植物,對於重要瀕危藥用植物之保育、開 發與利用具有相當必要性。農委會農業試 驗所多年來致力於中草藥之種原保存及開 發利用,主要在鑑別正確基原植物與掌握 自有藥材來源,並且進行組織培養大量繁 殖優良藥用植物種苗之研究,以確保後續 產製品品質,提供國人日常保健所需。目 前農試所即以「利用植物生長調節素加速 延胡索塊莖組織生長及繁殖之培養方法」 為題申請發明專利,業經核准並於2005 年1月21日正式公告授予發明專利。此一 技術首先建立延胡索之擬胚化癒合組織, 並且藉以誘導體胚與體胚苗形成,而後利 用體胚苗進一步發育為植株與小塊莖,是 一種快速種苗繁殖與瓶內塊莖養成之獨特 技術。此一發明案的通過亦為近年來中草 藥界種苗繁殖重要的研發成果之一,給予 該領域研究人員相當大的鼓舞作用,後續 所需努力方向則是建立一套可供商業化種 苗與塊莖生產的標準作業程序,期能將延 胡索開發為臺灣重要之生藥資源,量產延 胡索藥材供應醫藥市場所需。 致謝:作者感謝朝陽科技大學蔡新聲教授 與中國醫藥大學郭昭麟副教授,提 供部分延胡索相關照片,謹此一併 致謝。

五、參考文獻

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參考文獻

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